朱 丹，黨曉明，陳鉉文

(中國水利電力對外有限公司，北京 100120)

蘇阿皮蒂水利樞紐位于幾內(nèi)亞西部、Konkoure河中游，距離首都科納克里135 km，工程規(guī)模為一等大(I)型。碾壓混凝土重力壩由左右岸擋水壩段、發(fā)電引水壩段、導流底孔壩段、泄流底孔壩段及溢流壩段組成，壩軸線長1 164 m，壩頂高程215.5 m，最大壩高120 m，正常蓄水位210 m；發(fā)電廠房位于左岸發(fā)電引水壩段壩后，共安裝4臺立軸混流式水輪發(fā)電機組，總裝機容量450 MW。

壩址區(qū)河谷相對開闊，形態(tài)呈現(xiàn)不對稱的“U”形；河谷底寬200～350 m，地貌上屬于低山丘陵區(qū)。兩岸山體雄厚，山脊多呈渾圓狀，壩址區(qū)植被繁茂，覆蓋層分布廣泛，局部基巖出露，壩基巖體主要為輝綠巖和砂巖。兩岸岸坡天然坡度一般為12°～25°，局部達到40°，壩址區(qū)原始地形左岸整體坡比為1∶3.5左右，右岸整體坡比為1∶3左右。岸坡表層主要為紅土、鐵帽、孤石，壩基巖層分布自上而下為輝綠巖、砂巖、輝綠巖。

大壩土石方開挖總量405萬m3，其中左岸邊坡171.3萬m3，開挖總高度170 m，右岸邊坡175.7萬m3，開挖總高度179 m；設計土方開挖邊坡坡度為1∶1.5，石方開挖邊坡坡度為1∶0.3～1∶0.5。

1 施工背景

蘇阿皮蒂水利樞紐項目于2016-01-20日與幾內(nèi)亞能源水利部簽署了EPC總承包合同，總工期為58個月，開工日期為2016-04-01日；項目實施策劃、施工設計和前期各項準備工作的時間非常短。按照合同要求，大壩分一期左岸、二期右岸兩期施工，大壩左岸邊坡開挖及一期圍堰、右岸導流明渠等施工應在2017-01-31日前完成，大壩右岸邊坡開挖及二期圍堰、左岸導流底孔等施工應在2018-01-31日前完成。大壩左岸一期混凝土自2017-05-01日開始澆筑，右岸二期混凝土自2018-04-16日開始澆筑，并于2020-06-30日完成所有土建工程施工，混凝土總量354萬m3。

簽署合同時只有可研階段數(shù)量較少的設計文件，并且可研階段壩址區(qū)僅布置了5個勘探孔，鉆孔總深度只有520.1 m，對壩址區(qū)地質(zhì)情況的勘探和推測必然存在盲區(qū)，極大可能存在大壩基礎實際開挖面高程與可研階段確定的高程不相符的情況，這也是國際工程普遍存在的地質(zhì)勘探粗淺帶來的問題。

2016年2月至6月完成補充勘察外業(yè)工作，2016年10月初完成大壩左、右岸邊坡開挖圖紙的初步設計，并于2016年11月初完成修改版開挖圖紙的設計，大壩下游壩面按1∶0.75坡比進行設計。

可研階段大壩下游壩面設計坡比為1∶0.8，但根據(jù)輝綠巖骨料、同等類型工程實例等方面分析認為可優(yōu)化到1∶0.7。但前期設計受較多因素影響，大壩結構圖施工完成時間較晚，最終壩體斷面確定時間較長。經(jīng)過多次分析討論，在修改版開挖圖提供的同時，于2016年11月初確定大壩壩基開挖暫按大壩下游坡比1∶0.71的原則反推開口線開挖，大壩左岸邊坡實際具備開挖條件的時間為2016年11月初。

大壩左岸邊坡土石方開挖施工正式開始時間為2016-11-02日，此時間較投標階段計劃已滯后5個月。根據(jù)合同節(jié)點要求，大壩左岸一期圍堰施工完成時間為2017-01-31日，意味著最遲將在2017年2月開始一期左岸基坑開挖施工。而大壩左岸邊坡土石方開挖總量為171.3萬m3，若采用自上而下開挖程序，開挖時間只有3個月左右，月開挖強度將達57萬m3；且存在邊坡頂部只能翻渣開挖、岸坡土方中摻雜大孤石較多、資源配置不易及時到位等影響因素，不利于大型設備布置，開挖強度也難以通過增加設備數(shù)量來提高，在3個月左右時間內(nèi)不可能完成左岸邊坡的全部開挖施工。因此為保證后續(xù)施工進度滿足計劃要求，必須要解決因前期各種因素導致開挖工期耽誤的難題。

2 開挖程序調(diào)整做法

鑒于上述開挖工期延誤的原因，為保證大壩混凝土能按時澆筑，必須在保證安全的前提下首先開挖完成河床部位，這就與常規(guī)的自上而下的開挖發(fā)生矛盾。

首先對左岸邊坡地形、設計開挖特點進行了研究。左岸邊坡頂部開口高程為SMK277，至河床最大開挖高度170 m，但岸坡整體坡度較緩，坡比約為1∶3.5；大壩左岸SMK144.5-SMK147高程之間設計建基面在壩軸線方向長度為173.9 m，為一較長平臺段。通過對上述兩方面有利特點的分析，在對開挖道路布置、安全防護措施以及與一期左岸混凝土施工相互關系等因素充分分析論證的基礎上，最終確定大壩左岸邊坡采用自下而上的開挖程序。首先從左岸邊坡中間高程部位臨時開口下挖，將左岸邊坡下部先開挖至基坑高程，再進行左岸上部邊坡開挖的方式。自下而上開挖程序見圖1所示。

圖1 大壩左岸邊坡自下而上開挖程序示意圖

大壩左岸建基面SMK144.5-SMK147高程平臺設計長度為173.9 m，自平臺右側SMK144.5高程向上反推左側臨時開口線至SMK194.7高程，因砂巖及紅土穩(wěn)定性相對較好，臨時邊坡均按1∶1坡比開挖，每級邊坡高度控制在15～20 m，每級邊坡之間設置馬道，并加寬SMK164高程馬道寬度，作為通向壩前的臨時施工道路，臨時開挖斷面見圖2。上下游側永久邊坡出露部分按設計坡比進行永久開挖。

圖2 大壩左壩肩臨時開挖斷面示意圖

反推臨時開口線確定后，在現(xiàn)場進行測量放樣，自左岸邊坡SMK194.7高程開始向下開挖。此時遵循從上到下的開挖程序，先修筑各級施工道路，再對開挖范圍內(nèi)土石方從上到下開挖。土方開挖采用自上而下、分層開挖的方式，采用分層下臥平推法，施工機械經(jīng)施工便道進入工作面直接挖裝；土方中夾雜的大孤石進行集中解爆處理，石方開挖自上而下分層爆破開挖，開挖爆破參數(shù)見表1。在開挖至SMK164高程馬道形成后，在馬道外側設置擋渣坎，保證邊坡下部開挖時人員和機械的施工安全。

表1 石方爆破開挖參數(shù)表

自左岸邊坡中間部位臨時開口向下開挖至左岸一期基坑部位，完成時段為2016年11月至2017年3月，完成開挖量73.3萬m3，最高月開挖強度為24.9萬m3。

在左岸一期基坑開挖完成后，再進行左岸上部邊坡土石方的開挖施工。在開挖至SMK194.7高程臨時開口線附近時，加強現(xiàn)場安全管理，SMK164馬道處臨時道路禁止通行；在進行SMK164以下剩余部分開挖時，根據(jù)道路布置條件，采用從右向左開挖出渣的方式，直至完成剩余部分開挖。在左岸上部后挖部分開挖至最終設計高程SMK144.5時，一期基坑混凝土施工高程還未達到SMK144.5高程，且滿足爆破安全距離要求，相互之間也未產(chǎn)生干擾。

左岸邊坡上部開挖完成時段為2017年4月至2018年4月，完成開挖量98萬m3，最高月開挖強度為24.4萬m3。

在左岸邊坡開挖過程中，注重臨時施工道路的合理布置。首先形成左岸上壩道路，通過修建各支路可以到達每一個開挖面，并在開挖區(qū)域內(nèi)布置多條臨時道路，在不同分層高程同時進行開挖施工，岸坡較緩時最多同時在4個連續(xù)開挖分層上進行開挖施工。對土方部分采用反鏟開挖及推土機集料的方式，以大壩壩基開挖區(qū)域為中心向上下游側分別布置出渣道路，也有效地提高了開挖強度。

通過大壩左岸邊坡自下而上開挖程序的成功實踐，為減少雨季對開挖的影響，在大壩右岸邊坡開挖時，也對開挖程序進行了調(diào)整，在右岸邊坡頂部開挖施工的同時，進行中部以下部分的開挖。大壩右岸建基面SMK133高程平臺設計長度為89.5 m，以SMK133平臺右側邊處向上反推臨時開口線開始中部以下部分開挖；右岸邊坡中部至河岸高程部分開挖先于右岸上部邊坡完成，并且在二期截流前完成，為二期基坑的開挖提前創(chuàng)造了有利條件。

3 結 語

蘇阿皮蒂水利樞紐項目大壩邊坡開挖在保證施工安全的前提下，利用有利地形條件，采用下層、中層、上層多層錯峰或同時開挖的施工程序，首先解決了因前期各種因素導致開挖工期延誤的難題，其次降低了開挖強度，保證了大壩基礎混凝土按期澆筑。