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中国能源报 2013年03月11日 星期一

丰碑耸立雅砻江

——葛洲坝集团锦屏二级水电站厂区枢纽工程施工纪实

特约通讯员 彭文斌 谭宗银 《 中国能源报 》( 2013年03月11日   第 26 版)

  锦屏二级水电站压力钢管制作安装现场。
  葛洲坝集团/供图

  编者按

  锦屏二级水电站是雅砻江卡拉至江口河段五级开发的第二座梯级电站,也是目前雅砻江流域装机规模最大的水电项目和世界最大规模的水工隧洞,加之位于锦屏大河湾上,地质条件复杂,施工难度极大。

  2007年开工以来,葛洲坝集团承担了水电站进水口工程、厂区枢纽工程、终端塔工程建设及机电安装和调试任务,期间不畏艰辛,攻克了多项世界级施工难题,为电站实现首批机组顺利并网发电做出了突出贡献。

  

  去年12月30日,地处四川省凉山彝族自治州大山深处的锦屏二级水电站首台机组顺利发电。这个国家“西电东送”和“川电外送”战略的关键性工程,拥有世界最大规模的引水隧洞群。中国葛洲坝集团公司(简称“葛洲坝集团”)作为建设者,以自己的勇气、智慧和汗水攻克了主变洞岩石大变形、长竖井运输与安装、厂房混凝土保温保压等一系列世界级施工难题,为锦屏二级水电站顺利投产发电立下了汗马功劳。

  夯实基础  建设精品工程

  锦屏二级水电站是雅砻江上装机规模最大的水电站之一,共安装8台单机容量60万千瓦水轮发电机组,总装机容量达480万千瓦。其厂区枢纽工程由多达110条,总长近30公里的地下洞室群组成。石方洞挖总量高达275.6万立方米,混凝土浇筑91.7万立方米。有专家曾指出,锦屏二级电站厂区枢纽工程有四大难题:一是作为目前世界上最大的电站地下厂房之一,面临着地下厂房大跨度开挖支护、高直立墙开挖稳定的问题;二是岩锚梁的施工质量。其岩锚梁单长328.42米,宽2.25米,高3.1米,斜长2.18米,最大载荷1400吨,目前排在同类建筑物世界前列;三是围岩变形处理。由于主变洞地质条件复杂,围岩变形工程量大;四是高压管道竖井垂直运输与长竖井压力钢管安装,安全风险大,施工难度大。

  2007年5月1日,锦屏二级电站炸响了厂区枢纽工程开挖的第一炮。葛洲坝人本着建精品的态度,在地下电站主厂房开挖过程中,粗活用上了绣花功,将主厂房分9层开挖,每层开挖均采用“平面多工序、立体多层次”的施工方法,做到开挖、支护的协调统一。在地下厂房大跨度顶拱的开挖中应用了多米诺骨牌原理:先开挖中导洞,把中导洞地应力释放掉,再开挖两侧。这种地下厂房开挖方式是国内水电行业的首创。

  由于锦屏二级电站地下厂房地处裂隙发育区,地质条件差。业内专家认为,地下厂房岩锚梁开挖成型70%左右就算成功。为确保岩锚梁的成型质量,工程项目部根据岩锚梁的岩石特点,拿出了精心设计的开挖方案——采用先进的“岩锚梁岩台二序开挖施工法”施工,即岩锚梁部位的开挖采用预留保护层的开挖方式,保护层与中部槽挖采取预裂爆破分开,最后采用手风钻打设斜面光爆孔,对岩台三角体斜墙面进行爆破。为使钻孔准确,斜面孔采用直径48毫米、壁厚3.5毫米的钢管搭设样架,手风钻沿样架钻孔,以达到光面爆破的效果。  

  经检测,岩台成型良好,大面平顺,棱角分明,成型率达到90%以上,远远超过业主及专家提出的成型要求,此项成果荣获了四川省《复杂地质条件下地下厂房岩锚梁开挖施工工法》证书。此外,电站地下厂房岩锚梁开挖及混凝土浇筑工程被评为A级样板工程。

  励精图治  攻克世界难题

  2009年2月25日,锦屏二级地下电站主变洞开挖支护工程提前3天实现节点工期目标,八条母线洞与主厂房全线贯通,成为锦屏二级地下电站首个开挖完成的大型主体洞室。

  由于主变室上下游拱肩顺层挤压破碎带及断层发育,应力变化无常,拱肩附近开裂情况严重,围岩变形较大,多次出现大面积掉块现象,直接影响混凝土浇筑工期达19个多月。在这严峻的工期压力面前,葛洲坝人审时度势,根据主变洞围岩变形情况,采用了高压水冲洗岩面或喷层表面,应用纳米聚丙烯纤维混凝土新型材料处理围岩变形,新增锚索多达518束,各类锚杆2482根,使用钢筋网近20吨,喷混凝土670立方米,打排水孔近千米,喷层及脱空围岩清除近500立方米,固结灌浆钻孔200多米。

  为尽快形成混凝土施工局面,项目部还成立了主变洞施工工作组,引进四家施工协作单位同时进行混凝土施工,项目部每天在现场召开调度碰头会、重难点问题分析会。坚持每周生产例会,及时解决施工中的各种问题。形成了以日保周,以周保月,以月保季的严密的网络生产控制体系。2012年12月5日,锦屏二级水电站地下厂房8台机组混凝土全部浇筑完成,并取得地下厂房机组混凝土浇筑交面节点工期提前206天的优异成绩。同时,针对地下厂房施工中的难点及重点,项目部大力开展技术攻关和技术创新,在地下厂房混凝土施工中,解决了多项世界级施工技术难题,首创了蜗壳混凝土保温保压世界先进施工技术,有力推动了锦屏二级水电站地下厂房工程建设步伐。

  深挖优势  突破施工瓶颈

  锦屏二级电站厂区枢纽高压竖井约250米深,地质条件复杂,溶洞多,施工难度大,安全风险突出,给施工管理提出了许多全新课题。随着原钢筋混凝土衬砌改为压力钢管回填混凝土衬砌,工程量和施工难度都大幅增加,使得竖井开挖工期滞后,曾一度成为制约电站厂区枢纽工程的瓶颈。

  面对高压竖井的世界性施工难题,项目部积极挖掘自身的技术优势和管理优势,寻找解决困难的突破口,将解决问题的思路定位在技术创新上。用创新的思维,超常的措施,加快竖井施工,破解世界性长深度竖井施工难题:在水电行业首次采用了简易电梯加防坠器的方式在竖井钢管安装过程中进行人员、材料及机具的运输;用四台反井钻机同时施工,加快钻井速度;在竖井上弯段适当增加扩挖量,形成便于施工的平台,有利于上弯段分层开挖,并减少开挖和压力钢管安装难度;长竖井压力钢管无内支撑安装,提高了压力钢管安装速度和安全可靠性,以利于钢管安装时竖井作业平台及简易升降电梯通行,大大加快了安装速度。该成果荣获2011年中国安装协会科学技术进步奖三等奖及中国电力建设协会工法证书、四川省《水电站长竖井压力钢管安装工法》证书。  

  一系列技术创新,新工艺、新材料的运用,释放了巨大的生产力,解决了世界级长竖井施工多项难题,大大加快了锦屏二级高压管道竖井施工进度,提高竖井施工安全保障,实现了锦屏二级水电站八条竖井施工零事故。

  春华秋实,硕果累累。截至目前,葛洲坝集团在锦屏二级水电站项目中已完成各类技术措施方案3000多项,其中重大技术措施方案200多项,破解了锦屏二级水电站工程项目的一系列世界级难题,在雅砻江上树起了又一座水电丰碑。

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