白鶴灘上的星光

發布時間: 2019-12-11   來源:本站編輯  作者:李浪 周金鑫

  近年來,水電四局堅持科技興企,依托在建工程項目,不斷提高創新能力,全面推進技術進步工作。尤其是在白鶴灘水電站這座世人矚目的工程建設中,科技專利層出不窮,獲得眾多重量級獎項,猶如繁星點綴的夜空,璀璨奪目。

  創新突破之星:開挖與支護技術

  在眾多的獎項里,有一個獎顯得格外耀眼——中國巖石力學與工程學會科技進步獎,它彰顯的是白鶴灘施工局在特高拱壩復雜壩基開挖保護與處理關鍵技術上取得的創新與突破。特高拱壩復雜壩基開挖保護與處理關鍵技術包括高陡邊坡快速開挖與支護關鍵技術和河床壩段角礫熔巖保護層開挖技術兩種。

  高陡邊坡快速開挖與支護關鍵技術是為了解決國內首次邊坡開挖高峰月強度達到78萬立方米,壩肩槽高程834-600米邊坡開挖工期僅有9個月,月開挖下降速度26米/月的重大技術難題。

  “白鶴灘水電站壩址區地形條件極其復雜,左右岸邊坡的開挖面臨著邊坡陡峭、高差大、施工布置困難等復雜問題。壩址區邊坡穩定問題較為突出,大部分邊坡需要錨固支護才能維持穩定,錨固工程量非常大,這在國內外實屬罕見。”當談到這項技術提出的初衷時,白鶴灘施工局工程技術部大壩科科長蘇江感受深刻,他回想起邊坡開挖在未實施分流和截流的時候,感慨道:“那時候開挖的渣料要求是不能下入江中的,必須直接從工作面挖裝運走,大型設備無法使用,我們只能借助小型設備用人力來把渣料運走,十分的艱難。”面對著如此巨大的工作壓力,他們鉆研出壩基柱狀玄武巖快速技術、精細化控制爆破施工技術以及邊坡開挖降塵技術的開挖技術和基柱狀玄武巖快速錨固的支護技術來解決施工難題,一步步地實現工程目標。

  白鶴灘水電站左岸壩基高程567-545米建基面為LS331錯動帶層面,層面下為6-11米厚角礫熔巖層,角礫熔巖層作為壩基要優于柱狀節理玄武巖,因此開挖過程中對角礫熔巖層的保護成為了白鶴灘工程的關鍵問題之一。為了解決這個問題,白鶴灘施工局與武漢大學開展了科研合作,共同研討了河床壩段角礫熔巖保護層開挖技術,其中的巖石基礎開挖消能-聚能控制爆破技術開創了國內“三個首次”:國內首次確定角礫熔巖頂面預留5米保護層的開挖爆破方式;國內首次采用爆破孔底加裝消能裝置;國內首次采用爆破過程根據角礫熔巖層面地形,逐孔繪制三維孔位,提取放樣坐標,現場計算實際孔深,控制鉆孔精度方式。蘇江講到:“在前期的試驗中,我們需要反復地去測試裝藥位置和裝藥量。試驗過程中要十分注意裝藥孔布置的斜度和深度,然后把炸藥綁在竹條上,輸送進裝藥孔。最后還要觀察爆破的效果,根據爆破效果再去改進方法,這樣一直持續了約三個月。整個試驗過程中需要經常爆破,常常是塵煙漫天,噪聲不斷。”正是一次次的測試,一次次的改進,才最終開創了國內爆破的新技術。

  技術改進之星:斜門槽一期直埋施工

  由白鶴灘施工局編制及申報的《高拱壩深孔斜門槽一期直埋施工工法》獲得青海省省級工法,同時斜門槽一期直埋技術通過中國電力建設關鍵技術成果評價,鑒定該技術為國內領先技術。一系列殊榮背后,體現出的是白鶴灘施工局面對問題不斷思索改進的創新精神。

  白鶴灘水電站修建工期緊、任務重,傳統的深孔門槽施工中采用的二期混凝土施工技術工序多、施工輔助贅余多,嚴重影響了工程進度。為解決這個問題,白鶴灘施工局黨工委書記、副局長李曉濤提出采用門槽一期直埋技術。李曉濤講解到:“與二期相比,斜門槽一期直埋技術利用門槽云車實現門槽一期直埋施工,在狹窄的空間里通過桁架結構將埋件連接成整體,依靠聯合受力體系,解決埋件支撐和固定問題,同時通過專門的提升設計,實現懸掛施工和自爬升,釋放臺車下部空間,最終實現門槽與大壩同步上升的目的。”

  這項技術去除了二期混凝土澆筑中門槽部位排架安拆、搭拆溜槽、模板安拆等步驟,使工序減少了50%,極大加快了施工進度。同時,由于云車下端深孔井口增設大平臺,距混凝土周邊5厘米,周邊填塞擋板可以防止漏漿,提高了深孔斜門槽施工質量。事故門槽與反鉤式檢修門槽一期直埋施工同時采用云車施工,也降低了門槽施工的難度,起到了提高門槽質量的作用。此外,斜門槽一期直埋技術避免了狹窄空間內的高空臨邊作業,增加了設計測量平臺,四周采用鋼絲網封閉,底部采用鋼板網封閉,增大門槽檢測的作業空間,形成密閉空間,降低了安全風險。

  “斜門槽一期直埋技術在實際運用過程中也遇到了一些難題。”白鶴灘施工局工程技術部金結科科長劉軍喜說,“比如最開始采用的施工便道是直爬梯,比較費力,往往造成堵塞。白鶴灘施工局針對這個問題,增設了省力的斜爬梯,以緩解交通堵塞的問題,同時加快施工進度。還有一個問題,云車上原本有一個固定滑塊來保證軌道的精確度,但是在使用過程中這個固定滑塊逐漸就失效了,所以我們就換了一種調整絲桿,它可以調節距離,壓緊或松動,這樣便于測量精度,降低了測量的誤差。”每一個細節的改善,是取得每一次重大突破的必備要素。

  爭先創優之星:大壩整體低熱混凝土澆筑施工

  白鶴灘雙曲拱壩屬于300米級特高拱壩,結構受力復雜,受基巖約束作用強。壩體混凝土溫度在水泥水化熱和氣溫、水溫等約束力作用下會產生復雜的溫度應力,過大的拉應力可能導致混凝土產生裂縫。因此,為提高大壩混凝土的抗裂安全性,選擇合理的混凝土是大壩設計、施工過程中的重點。

  白鶴灘施工局根據各方面要求,結合實際施工情況,采用了大壩整體使用低熱混凝土澆筑的施工方案,這也是國內首次大壩整體采用此種澆筑方法。李曉濤講到:“用低熱混凝土澆筑可以最大地解決混凝土裂縫問題,同時,我們用低熱水泥和粉煤灰制作低熱混凝土,其中的粉煤灰可以起到環保的作用,極大程度上保護了生態環境。”既要保證質量,又要兼顧環保,這是一份責任,也是一份擔當。

  質量保障之星:高拱壩混凝土智能溫控系統

  在大壩后方的棧橋上有一排簡易雨棚,里面一排排米白色的柜子整齊的排放著,它們叫“溫度控制柜”,別看它們“其貌不揚”,確是高拱壩混凝土智能溫控系統的“心臟”。

  白鶴灘水電站建設需要澆筑810萬立方米的低熱混凝土,低熱混凝土的生產就需要智能溫控系統的“保駕護航”。傳統的大體積混凝土溫度測量采用埋設差阻式溫度計,人工讀數測溫的方式,普遍存在數據不及時、不精確等問題,且數據采集分析的勞動強度高,不利于實現精細化管理。而傳統通水冷卻采用人工控制和簡單型通水控制方式,人工調整通水流量間隔長,采集溫度和流量數據工作量非常大大,受主觀因素以及設備運行狀況影響強烈,無法實現通水過程的實時、精確、個性化控制。

  為了解決這些問題,白鶴灘施工局采用了智能溫控系統,將傳統的人力測溫變為智能測溫,這樣能夠實時在線控制混凝土的溫度。這個系統運用后,大大降低混凝土產生裂縫的幾率,極大的保障了大壩的質量。

  智能溫控系統主要包括數字測溫系統和智能通水系統。“與傳統技術相比,這個系統非常先進,具有很多優點,”蘇江介紹到,“首先數字測溫系統通過埋設數字溫度計、安裝數據采集及無線傳輸裝置等,自動采集和實時傳輸混凝土內部溫度,這樣大大降低了人力成本和現場工作人員的操作風險,并且保證了現場數據采集的及時性、真實性與完整性。而智能通水冷卻系統可以提供個性化的溫度控制策略,實現小溫差、早冷卻、慢冷卻的精確、個性化控溫,節省溫控防裂費用,降低勞動成本并且大幅降低混凝土溫控開裂風險。”

  在實際運用過程中,根據出現的問題,白鶴灘施工局不斷改進施工技術。“我們需要在混凝土中埋冷卻水管,但是在冷卻水管下沉過程中,由于振搗棒的激振力以及混凝土振搗泛漿浮力比較大,阻礙了冷卻水管的下沉。”白鶴灘施工局工程技術部副主任王艷偉講到,“為了解決這個問題,經過現場試驗、探索,我們設計出一種冷卻水管鋪設輔助裝置。鋪設冷卻水管的時候用 “U”型鋼筋卡將其固定住,防止混凝土振搗時冷卻水管跑位。冷卻水管鋪設完后用振搗棒振搗水管兩側的混凝土,讓冷卻水管沉下去,防止上坯層混凝土振搗時破壞冷卻管。”此項輔助裝置在2018年12月被授權實用新型專利。

  “還有一項專利,”蘇江補充到,“我們那個水管有倉內冷卻水管和倉外冷水管,倉內的管子是塑料的,倉外的是鋼管。以前用黑膠管連接塑料管與鋼管,再用鉛絲綁扎。這樣不僅耗時耗力,還容易爆管。后來我們借鑒了塑料管熱熔連接的方法,和專業廠家共同研制一種可以快速連接塑料管與鋼管的熱熔接頭,這種可以讓不同材質的冷卻水管快速對接,它連接的可靠度、外觀質量都得到了大幅提升,而且極大節省了施工成本。”使用新技術的過程同時也是一個不斷創造新技術的過程,在溫控系統的運用實踐中不斷思索、試驗,會使溫控系統更好的發揮作用。

  探索實踐之星:BIM技術研究

  在以往的施工過程中,因缺少可視化溝通和協同平臺以及計算機仿真技術的不完善,使得整個施工過程的把控十分困難。為了更好地管控質量管理過程和提高數據分析處理效率,真正意義的實現水利工程全生命周期建設管理,白鶴灘施工局創建了大壩信息管理和混凝土施工進度仿真平臺,并且運用了“四同時結算”(現場完工、工程計量、質量驗評、資料歸檔結算同時進行)模式。關于大壩信息平臺,李曉濤講到:“大壩信息平臺實際就是一個信息庫,它把設計、施工、科研及管理的所有信息融匯在一個平臺里,這樣就極大地解決了因人員調動導致資料信息對接不及時的問題,同時后續施工人員也可以清楚的了解到所有施工進展及數據資料。”而關于混凝土施工進度仿真平臺,李曉濤講起來顯得格外開心,“白鶴灘水電站工程規模巨大,施工起來十分艱難,對大壩多要素、多維耦合的仿真分析,模擬出混凝土的澆筑場景,及時地發現問題,提出澆筑進度建議,能更好的優化大壩澆筑施工程序,提高纜機等關鍵資源的利用效率,實現大壩澆筑整體均衡上升及合同規定各階段度汛和蓄水目標。”

  “四同時結算”的實施,極大地縮短了后期的審計和工程結算工作,李曉濤講到:“以前工程竣工了,還要花費很長的時間去整理竣工和審計資料,現在用BIM系統后全部都是同時進行,工程完工了,所有的資料也就全了 ,就可以直接進行審計和結算。”

  信息技術的運用,是施工局創造一個個佳績的重要保障,也是現代化施工建設的重要方向,在這方面,他們在不斷地探索、實踐與創新,開創出屬于自己的模式。

  白鶴灘施工局的科技創新還有許多:比如為了實現孔口壩段優質快速的上升,同時能夠保證壩面的外觀質量,降低倒懸部位模板安拆作業所帶來的安全風險的高拱壩混凝土澆筑液壓自爬模板及倒懸預制混凝土模板技術;為了改善壩基地質缺陷部位巖體力學性能,增強壩基巖體均勻性及整體性,提高大壩安全儲備的河床壩段巖石蓋重引管固結灌漿技術確保倒懸部位施工質量,加快倒懸部位施工進度,確保大壩混凝土工程進度的高拱壩混凝土澆筑液壓自爬模板及倒懸預制混凝土模板技術等等。

  2016年至今,白鶴灘施工局申報及被授權實用新型專利共25項,發明專利5項。在工法方面,2018年至今獲得省部級以上工法共7項。在科技獎項方面,2017年至今,白鶴灘施工局立項科研項目達17項,這一項項科研技術就像是夜空中的璀璨繁星,交相輝映,照亮白鶴灘水電站建設中前進的路。

  大國重器的建設離不開科研技術等方面的改進、創新與突破。在今后的發展中,白鶴灘施工局將繼續樹立技術領先理念,認真落實“使創新成為發展第一驅動”的要求,注重技術總結和提煉,努力實現技術升級和科研創效的目的。科技創新之宇宙無窮無盡,科技創新之星在未來也會不斷冉冉升起。

      關鍵詞: 白鶴灘水電

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