——水电七局溪洛渡左岸电站进水口及泄洪洞工程建设纪实
金沙江畔,一项宏大的地下洞室工程展现在世人面前。从无到有、从小到大,见证了他们鬼斧神工般的技艺,创造了多项世界第一,展现了水电七局建设者们7年艰苦奋战、精心施工的卓越成就和不凡业绩。
世界新挑战
世界最大、体型复杂、技术含量高,引起国内水电行业专家高度关注。
溪洛渡水电站左岸电站进水口布置9条闸门竖井,呈“一”字排列,单井开挖断面长宽14米×18.5米、高96米,横断面达250米,为世界水电建筑最大断面闸门竖井群工程,面临闸门竖井开挖三面卸荷、竖井成型条件差、实施爆破技术高、安全施工难度大等诸多难题。
溪洛渡水电站左岸泄洪洞布置有两条,轴线平行,中心间距50米,1号泄洪洞长1814.421米,2号泄洪洞长1606.344米,分别由进水塔、有压及平面转弯段、闸门工作室、无压段、龙落尾、明渠段组成,有压段为圆洞型、直径15米,各分布1个闸室,无压段为门洞型、洞径宽高14米×19米,泄洪水流流速达50立米/秒,体型复杂,施工精度和抗冲耐磨要求高,尤其龙落尾施工难度大。
泄洪洞为世界最大,三项指标刷新了世界水电新记录:一是过流面流速世界最高,达每秒50米;二是总泄洪能力世界最大,为每秒21400立方米;三是单洞泄洪能力为世界最大, 1000年一遇洪水对应洪水流量为每秒34800立方米,泄洪洞单孔泄洪流量为每秒3858立方米。
雕刻铸品牌
“左岸泄洪洞工程开挖控制水平代表了国内大型洞室开挖施工的最高水平,是水电系统开挖的样板。”2009年3月,以潘家铮、谭靖夷院士为顾问,以陆佑楣院士为组长、张超然院士为副组长的金沙江水电开发质量检查专家组6名院士、17名专家教授对溪洛渡工程进行第四次质量检查活动对水电七局作出评价。
溪洛渡工程地质条件复杂,洞室较多,岩石岩性无规律可循。工程开工伊始,水电七局溪洛渡施工局管理团队就把“树品牌、创精品”作为最高追求目标,建立完善质量管理体系和激励机制,强化现场过程施工工艺控制,持续总结改进,像内科手术般精准地切割岩体,像雕刻艺术品一样开挖洞室,这一意识牢固树立在全体员工心中、贯穿整个工程建设始终。水电七局溪洛渡施工局把左岸电站进水口闸门竖井群及喇叭口开挖、泄洪洞开挖、出口明挖质量控制作为难点重点,成立攻关小组,强化技术措施源头控制,加强技术培训和技术交底,确保工程开挖优良。
左岸电站进水口闸门竖井开挖,三面卸荷、成型条件差,对光爆孔造孔质量、装药量控制要求极高,通过对开挖工艺流程各个环节制定造孔超钻短进尺控制标准,以1号闸门竖井EL604.7米~EL569.7米段为代表,平均超挖6.1厘米,半孔率达96.7%,竖井成型优良。
在电站进水口28米喇叭口开挖中,针对围岩条件较差,研究制定爆破参数和技术、爆破振动控制10厘米/秒以内,采用喇叭口双向光面爆破一次成型,爆破面平整,把爆破对周边围岩的影响降到了最低。
泄洪洞出口明挖高边坡梯段开挖,采用超欠平衡技术,使超欠挖得到有效控制,预裂爆破 “对位准,方向正,角度精,线药吻”,开挖半孔率高、预裂面成型良好、业内人士惊叹“鬼斧神工”。
龙落尾由渥奇曲线段、角度22.5度的斜坡连接段、反弧曲线段组成,龙落尾开挖施工极其困难,既难以按平洞技术开挖,也与斜井开挖存在巨大差异。水电七局溪洛渡施工局大胆创新,吸取平洞、斜井开挖各自长处,中部增设施工支线,采取“平洞+斜井”组合施工技术,解决了龙落尾顶拱奥奇曲线开挖技术难题,保证了龙落尾开挖质量,体型优良。
泄洪洞岩性为玄武岩柱状节理发育,在开挖过程中,水电七局施工局有针对性专门研制和控制样架,总结创新出 “准、顺、平、齐”开挖技术成果。“准”,造孔位置要准,孔距要求均匀布置。“顺”,两茬炮间,前茬炮孔与后茬炮孔要对顺,两茬炮间的错台控制在10厘米以内。“平”,造孔不出现飘钻,孔与孔间互相平行。“齐”,爆破后掌子面要齐,即造孔孔底位置要在同一平面。预裂爆破残留炮孔痕迹保存率达到95%以上,各项指标均优于业主及设计要求。
技术启新篇
三项技术获国家发明专利和实用专利,成为溪洛渡工程第一家实现专利的施工企业,引起国内水电专家和各方强烈关注,前来观摩的队伍络绎不绝。
2009年5月21日,左岸电站进水口首仓混凝土开始浇筑,象征着左岸电站进水口及泄洪洞工程施工顺利实现由大开挖转向大浇筑阶段。面对泄洪洞体型复杂、高流速、高标号、高质量标准,浇筑技术课题迫切地摆在水电七局溪洛渡施工局面前,涉及溪洛渡工程水电七局技术领域核心骨干连续召开专题讨论和研究,迅速进入泄洪洞浇筑关键施工技术——各型浇筑台车的研发。
2009年7月,水电七局邀请三峡发展总监、武汉大学教授在成都召开泄洪洞有压段特大型全圆“针梁式液压台车”设计方案研讨审查会,确定溪洛渡电站泄洪洞工程有压段浇筑全圆针梁台车研发及衬砌方案。泄洪洞有压段圆形断面采用“针梁式液压台车”浇筑实现了泄洪洞有压段全断面整体一次衬砌成型,一次性衬砌直径达15米,在国内外尚无先例,是一次开拓性的大胆创新。
确立了泄洪洞无压段“隧洞常态混凝土自动升送带式台车”设计思想、研发方案,经过水电七局溪洛渡施工局技术开发小组多次研究论证,该台车成功研发,改变了传统混凝土浇筑“泵送”入仓方式为“常态”入仓方式,大大提升溪洛渡泄洪洞工程浇筑质量控制水平,解决了泄洪洞无压段边墙浇筑方案。在此基础上,升级研发了泄洪洞无压段第二代浇筑台车,实现了泄洪洞无压段边墙和顶拱同步浇筑、整体衬砌施工技术。
溪洛渡工程左岸泄洪洞龙落尾段断面型式为圆拱直墙型,宽高14米×19米,最大坡度31度,平均坡度22.5度,总长735米,最高过水流速50米每秒,硅粉混凝土49604立方米,抗冲耐磨及施工精度要求高,混凝土单仓强度高、标号高、防裂和温控要求高、浇筑表面不平整度要求高,不平整度最大允许3毫米。龙落尾施工是整个泄洪洞工程施工的重中之重和施工技术控制的难点,一直以来吸引着国内水电专家的极大关注。
针对泄洪洞龙落尾体型实际,2011年3月,水电七局、中国三峡集团联合研发第三代泄洪洞浇筑台车——国内首台“液压自行式斜洞常态混凝土浇筑台车”在溪洛渡工程现场安装调试成功,实现了溪洛渡泄洪洞龙落尾工程首仓混凝土浇筑目标并正式投入使用。这一施工技术成果,填补了国内地下工程斜洞常态化混凝土浇筑施工技术空白,解决了地下隧洞斜坡曲线段实现整体二次衬砌的难题,攻克了泄洪洞龙落尾这一重点、难点部位施工技术课题,标志着国内地下工程斜洞混凝土施工技术取得重大突破,在中国水电建设隧洞施工中尚属首次,开创了中国隧洞混凝土施工史上的新篇章。
2012年9月4日,首次采用“斜面液压自行式隐轨拖模”新技术,实现左岸泄洪洞龙落尾底板首仓混凝土浇筑,这是在巨型水电工程地下斜洞底板施工中首次应用该技术并获得成功,标志着水电七局创新地下工程施工新技术获得又一个重大突破。
2013年4月23日,随着溪洛渡水电站左岸1号、2号泄洪洞、2号参气槽最后一仓混凝土浇筑收仓,溪洛渡水电站左岸电站进水口及泄洪洞建安工程主体浇筑全面结束。泄洪洞边墙平整光洁、接缝平顺、成型美观,质量优良。技术人员自豪地说,边墙达到了“镜面级”,也就是说,把一根3米长的靠尺放到边墙表面,最大偏差不超过3毫米,用手摸上去,毫无粗糙感。
水电七局承建左岸电站进水口及泄洪洞建安工程完成主要工程量:土石方明挖146.76万立方米,洞挖151.74万立方米,混凝土浇筑113.10万立方米,喷混凝土4.08万立方米,钢筋制作 49925.45吨,锚杆安装13.09万根,固结灌浆44617米,回填灌浆52493平方米。中心场混凝土生产系统配置两座4×3立方米自落式拌和楼及一套制冷系统,生产各种级配、种类的常温混凝土及预冷混凝土,主要承担溪洛渡水电站左右岸地下电站、泄洪洞工程、左岸进水口及尾水系统、厂房三大洞室等混凝土供应,常温混凝土系统生产能力为320立方米/小时,预冷混凝土生产能力为240立方米/小时。完成混凝土生产376万立方米。
水电七局溪洛渡施工局先后荣获“全国五一劳动奖状”、“四川省五一劳动奖状”和金沙江流域劳动竞赛委员会中国长江三峡集团“溪洛渡工程建设先进单位”等荣誉称号。3个队厂班组荣获“四川省工人先锋号”、“全国优秀质量管理小组奖”(QC管理全国最高奖项),“隧洞混凝土升送钢模台车研究与应用”荣获中国施工企业管理协会科技创新成果“一等奖”、“消除混凝土气泡缺陷”施工工艺QC小组获全国电力行业优秀QC小组“一等奖”。
水电七局——这群在世界级工程科技创新路上的水电人,用责任和智慧,筑起中国水电地下洞室施工一个又一个新的里程碑,谱写了地下洞室技术创新的新篇章,演绎出中国水电人“自强不息,勇于超越”之魂。
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