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白鹤展翅——白鹤滩水电站特高拱坝建设纪实

日期:2022-05-30 来源:白鹤滩施工局 作者:李艳梅 字号:[ ]

白鹤滩水电站位于金沙江下游四川省宁南县和云南省巧家县境内,是金沙江下游河段四个梯级电站的第二级。电站以发电为主,兼有防洪、拦沙、航运等作用,是我国实施“西电东送”战略的骨干工程,也是国家调结构、保增长、惠民生的重大工程项目,对实现国家西部大开发战略,促进偏远地区经济增长、社会发展发挥重要作用。电站枢纽由拦河坝、泄洪消能设施和引水发电系统等主要建筑物组成。拦河坝为混凝土双曲拱坝,拱坝高289米,居世界第三,坝顶弧长709米,拱坝所承受的总水推力1650万吨,居世界第二。施工区位于干热河谷区域,冬天多为大风天气,夏季多雨,边坡陡峭,特殊的地质条件、恶劣的施工环境,工程建设技术和管理难度面临巨大挑战。2012年白鹤滩施工局进驻工地,开启了11年跌宕起伏的建设历程。


悬崖峭壁上“剥鸡蛋壳”

2012年由于移民征地原因,右岸坝顶以上边坡开挖及支部工程一再推迟启动,直至2013年3月才正式启动开挖。2013年6月29日业主提出了右岸开挖2014年5月底开挖至坝顶高程834m的工期目标。坝顶以上边坡开挖长度980m,边坡下降高程380m,需完成开挖量708万m³,进度调整目标工期由合同阶段26个月变成14.5个月。另外,右岸坝肩边坡开挖高度234m,于2014年09月底开始开挖,2015年12月底完成开挖,实际施工工期仅为11个月。与国内类似工程比较,白鹤滩右岸边坡陡峭(70余度),中、低部没有出渣道路,开挖出渣条件差、难度大,但边坡开挖施工进度和强度却远远高于其他类似工程。为实现节点目标,施工局根据现场开挖施工范围,并结合施工条件,多次组织技术团队研究讨论,光一个进度横道图就计算23遍,最终形成了“分区开挖、渣料分流”的快速开挖方案,在上游进水口区域和下游水垫塘区域实施翻渣,在中坝顶边坡开挖区域实施工作面直接出渣,通过分区开挖,大大减小了单条施工道路高强度出渣运输压力,实现了高陡边坡快速开挖。该方案在业主组织的评审会上一次性通过。

为确保边坡快速开挖期间的安全与稳定,施工局提出了分期支护方案,前期随着工作面下降,利用锚杆台车和喷护台车对开挖边坡实施快速支护封闭,后期利用塔机周转支护材料,快速进行边坡锚索深层支护,有效解决了因边坡支护滞后而制约开挖进度的难题。通过无数次优化施工技术方案,最终实现了单月开挖下降30米、方量超80万方的水电施工边坡开挖纪录,缩短工期约11.5个月,为实现白鹤滩水电站如期发电目标创造了有利条件,被工程质量专家誉为“用钻机和炸药雕琢的艺术品”。

 

破解大江截流工期不定成本增加问题

白鹤滩电站因项目核准原因,大江截流由2014年5月推迟至2015年11月,若正常进行边坡开挖,则大江截流及围堰填筑时坝肩边坡开挖已完成,坝肩边坡开挖渣料须运输至几公里以外渣场丢弃,而后期填筑所需石渣料须从渣场回采,因围堰施工为总价承包项目,围堰填筑石渣料回采势必增加施工局很大一笔成本。

为降低成本且保障项目履约,施工局技术团队在施工局局长的指导下,优化施工方案,并积极与业主和监理沟通,在取得业主认可后调整进度计划。右岸坝肩高程654m以下边坡开挖在2015年三季度暂停、11月再启动开挖,转而集中管理资源、施工资源实施边坡新增危岩体开挖、小洞室开挖、探洞封堵、边坡支护及贴坡混凝土施工。既降低施工管理跨度,又确保坝肩边坡开挖石渣料直接上围堰,全年进度控制实现了适度控制和均衡生产,利用土石平衡增加项目利润。

 

破解大坝建基面快速开挖难关

白鹤滩大坝工程首次将柱状节理玄武岩作为大坝坝基,处理方式尤为复杂,且设计根据现场情况对坝基固结灌浆施工参数重新调整加密,较原工作量增加138%,加上施工工作面有限,施工期受春节影响,如何实现快速施工,降低对坝基开挖进度影响,确保大坝混凝土顺利开浇是关键。

白鹤滩施工局组织各专业精英,在坝基前缘块开挖时,多次进行爆破施工参数试验和总结。时任生产副局长张建清,联合各专业人员制定详细的开挖工序时间卡控表,并每天早上6点不到就赶到施工现场,研究挖掘可以压缩工期的工序。通过调整开挖爆破梯段高度、爆破技术及右岸坝基岩石盖重固结灌浆施工工序等系列措施,有利保障了开挖面的一次成型,提高了开挖和固结灌浆施工效率,完美解决柱状节理玄武岩松弛和角砾熔岩保护技术难题。

 

一波三折大坝首仓开浇

2017年3月11日完成右岸大坝建基面开挖,正式进入大坝混凝土施工阶段,右岸大坝首仓位于19#坝段。此时左岸大坝承包商也开始启动17#坝段备仓施工,业主提出先完成备仓的单位先浇筑,施工局面临巨大压力。为率先实现首仓开浇,施工局提前编制了右岸大坝首仓混凝土施工措施、首仓混凝土浇筑文明施工打造专项措施、专项安全施工措施等,并在回填区进行试验,高标准要求进行组织施工,为首仓施工做好各项准备。在备仓临近收尾时,3月22日左岸承包商在进行坝基开挖爆破时,因爆破距离较近,虽左岸承包商已做了各项防护措施,但爆破飞石还是将19#坝段靠左岸侧模板及排架炸损近30m。突然的变故令大家措手不及,更是严重打击大家冲刺首仓的信心。为保障首仓目标,施工局领导班子带头驻守前方,带领施工工区和相关班组人员加班加点抢修,最终在4月11日与左岸承包商同时完成首仓备仓。然而此时业主提出先验收通过的先浇筑,并先对左岸大坝17#坝段进行验收,大家的激情再次浇灭。不到最后一刻不放弃,在监理工程师对17#坝段进行验收期间,施工局领导带领质检人员和施工人员多次对19#坝段仓面进行检查、完善,不放过一点细节。最终左岸大坝17#坝段因部分原因未能验收通过,19#坝段顺利通过验收。2017年4月12日率先实现白鹤滩大坝首仓混凝土开浇。

 

进攻首个高峰年

2018年是白鹤滩水电站混凝土浇筑的第一个高峰年,右岸大坝全年计划浇筑混凝土132.6万方,平均月强度超过11万方。施工条件主要有以下几个方面制约:一是大坝进入底孔坝段施工,孔口结构复杂,受相邻高差制约,坝体整体上升速度慢,岸坡坝段完成两次倒缝情况,对相邻坝段上升也有制约。二是大坝材料吊运主要入仓手段为缆机,据统计的气象资料,白鹤滩坝区常年7级以上风速约占66%,材料吊运和混凝土浇筑强度均受到制约。三是年初因大坝仓面面积大,左右岸大坝标均采取单仓浇筑方式,4月份才具备两仓同浇条件,2~4季度浇筑强度偏高。为合理组织施工,确保施工进度,组建成立右岸大坝项目部,将施工管理、质量管理、安全管理人员纳入,副局长兼任项目部经理,定期研究分析施工进度及动态进行资源调配,制订了系列详细奖罚措施。为保障导流底孔施工进度和生产安全,施工局组织技术团队,联合厂家进行分析,优化施工方案,在大坝导流底孔采用牛腿预制模板、门槽一期直埋和封顶采用承插型盘扣式钢管支架快速安拆等施工工艺,克服了大风天气下牛腿外挑大模板吊装、预制模板吊装、门槽云车提升影响等因素,提前35天完成导流底孔封顶,并最终提前22天完成大坝年度浇筑计划,荣获年度业主进度考核第一。


征战百日过深孔难题

2019年大坝进入泄洪深孔施工阶段,大坝深孔施工进度影响全坝整体上升,进而制约坝体接缝灌浆进度,给工程按期蓄水带来极大压力。国内类似工程大坝深孔合计单孔平均用时119.75天,其中最短用时104天,白鹤滩大坝泄洪深孔钢衬安装数量、钢筋安装数量等工程体量远超过其他类似工程,白鹤滩建设部要求坝体混凝土浇筑按期完成,务必确保实现“百日过深孔”节点目标。

面对严峻挑战,时任生产副局长张建清内心深知形势复杂,任务艰巨,他与日夜相伴,起早贪黑,专注于该项施工难题。通过查阅大量类似工程施工案例,结合白鹤滩大坝结构特点,他组织各专业人员针对钢衬底板仓号进行了详细备仓计算和策划,理清技术难点和责任分工,梳理可能存在的问题及应对预案。提出每个班仓号材料进仓计划和顺序、劳动力配置及完成任务比例,明确各项工序的节点(含验收时间),每日下午碰头会进行检查,及时调整资源,确保施工按照既定目标有序进行。每一次复杂仓号验收,他都会组织相关专业负责人一起陪同监理工程师验收,发现问题随即安排人员整改落实,确保快速整改到位。

经过精心组织,2020年1月20日右岸大坝5~7号泄洪深孔全部封顶完成,实现右岸大坝3个泄洪深孔自底板仓号开始备仓至封顶仓号浇筑95天、99天和87天,创造了百日过深孔的奇迹。


快速实施二道坝混凝土施工

白鹤滩水电站二道坝工程为混凝土重力坝,位于大坝下游360m处,与深度达48m的水垫塘一起构成大坝的泄洪消能设施。2017年二道坝坝基开挖后,在右岸下部边坡揭露大量原状倒悬岩体,设计对右岸二道坝高程603m以下进行二次退坡开挖,同时二道坝深槽区域固结灌浆由混凝土盖重调整为无盖重灌浆,导致二道坝坝体混凝土浇筑延后,整体工期压缩7个月。因白鹤滩电站坝趾区常年为大风季节,采用门机和塔机(原投标)等设备浇筑无法满足调整工期后混凝土浇筑强度。为保障二道坝混凝土施工进度和浇筑质量,施工局技术团队经过与参加四方沟通,将二道坝浇筑分层由原投标阶段1.5m调整为3m,关键线路上仓号减少16仓,为实现快速浇筑奠定基础。为满足调整后仓号浇筑强度,施工局通过引入双向伸缩回转式胶带机系统,根据二道坝体型特征,以高程585m为界将胶带机系统分两期布置,底部面积大区域采用CC200胎带机辅助。

二道坝双向伸缩回转式胶带机系统的引入,全面解决二道坝高强度浇筑需要,实现了单班高峰浇筑1212方、月高峰浇筑21仓。2019年10月20日实现二道坝坝体全线封顶。

 

攻克世界首个规模最大反拱型水垫塘施工

白鹤滩水电站水垫塘采用反拱型底板接复式梯形断面设计,过流面面积6.6 万平方米,承担着高水头、高流速、巨泄量的泄洪消能任务,对大坝坝后河床基础稳定起着关键性作用,设计对体型和平整度要求高。与传统平底板水垫塘相比,反拱型水垫塘在国内外工程中实例较少,施工工序复杂,施工质量严格,浇筑工期实际压缩近3个月。

为加强现场施工进度管控,施工局结合水垫塘结构特点分为七个施工区域进行组织施工。成立水垫塘二道坝项目部,项目部由相关专业人员组成,并实行工点制,提高管理效率,增强员工工作的积极主动性。在分包队伍选择上,采用“饥饿式”和“竞争式”分包,同时选择劳务分包和工序分包等多种分包模式,根据各分包队伍的工作完成情况,随时进行工作面调整,有效提高了分包队伍和工人的工作积极性。为提升混凝土浇筑质量,在反拱底板首次大规模采用拉模工艺施工,通过多次开展场外全工序工艺试验,对可能存在的质量风险进行研判,制定预防措施,不断优化施工工艺,确保每仓浇筑混凝土均为精品。

在2019年2月底之前,水垫塘右岸拱座和边墙混凝土施工进度缓慢,单月浇筑十几仓,无法满足进度要求,剩余任务施工进度压力极大。施工局积极研究施工工艺,垂直河流向圆弧段采用专业模板公司定制定型圆弧模板,顺河向采用组合钢模板施工,面层采用拖模施工,混凝土采用CC200-24胎带机入仓。自2019年2月底,安排领导班子督办水垫塘右岸拱座和边坡混凝土施工,从技术方案到现场浇筑一条龙浇筑问题的协调落实,3月份首次实现了水垫塘右岸拱座和边坡混凝土浇筑33仓记录,超额完成业主提出的24仓目标,为后续高强度施工奠定基础,并最终超额完成水垫塘年度施工任务。

2020年6月6日实现首次充水目标,在运行过程中,政府质量专家组多次前往水垫塘底部廊道内进行检查,廊道内实现了“滴水不漏”。在安全运行12个月后,塘体混凝土无较大冲蚀和异常结构损伤,成功经受住了大坝深孔、表孔联合泄洪的考验。


决战首批机组发电目标

2021年,白鹤滩水电站将迎来首批机组投产发电这一标志性意义的重大事件,要求导流洞按期完成封堵、5月底实现大坝全线到顶,确保首批机组投产发电目标年。然而,因多方原因,4号导流洞下闸时间推迟近1个月,封堵施工工期压缩近2.5个月。为实现节点目标,领导班子带头春节留守工地,制定奖励措施保障该部位民技工人员的留守,保障了2021年春节期间关键项目正常施工。同时,为提高大家的积极性,施工局针对导流洞封堵开展劳动竞赛,最终实现4号导流洞提前10天完成全段封堵施工,确保电站下闸蓄水目标。

为实现大坝发电目标,施工局班子成员分区域在现场督办生产,协调解决安全、生产、技术、质量、合同和材料供应等问题,并通过开展大坝全线到顶劳动竞赛,提高施工人员积极性,最终5月31日右岸大坝率先完成封顶。

5月19日,白鹤滩工程建设部组织召开坝顶施工专题会,为提升首批机组投产发电时大坝工程的整体形象,要求坝顶结构提前到2021年6月份全部施工完成。为实现节点目标,施工局组织相关专业人员和施工班组一起研究讨论,详细的施工计划,按班进行节点卡控。在确定施工计划后,实行日碰头和日报告制度,确保及时发现问题,及时调整资源。领导班子带头坚守一线,最终6月22日完成坝顶道路施工,共计完成82仓混凝土浇筑,最终6月28日白鹤滩电站实现首批机组发电目标。

截至2022年5月底,右岸大坝各项施工已基本完成,预计6月10日前完成坝顶一线剩余施工项目。11年建设历程,白鹤滩施工局全体人员一路披荆斩棘,从边坡开挖、大江截流、混凝土施工,攻克了一个又一个世界级难题,最终成就了一座世界级电站。参与建设的人员有的已经退休,有的走向新的岗位,有的在为竣工收尾工作努力。相信,这11年的建设历程对于每一个参加建设的人员都是一个难忘的经历,也为建设下一个工程积累经验。


 





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