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世界最大“地下城”,中國水電人交出“創(chuàng)新答卷”

中國電力網(wǎng)發(fā)布時間:2021-06-25 00:00:00

  本網(wǎng)訊(杜健偉 王璐)翻開地圖,上海到寧波的距離217公里。在白鶴灘水電站,217公里剛好走完縱橫交錯的人工“地下城”。

  白鶴灘水電站這座“地下城”遠不止如此。

  開挖量2500萬方,洞室群規(guī)模居世界水電工程之首。160余條交通洞在金沙江兩岸山體內(nèi)交織成巨大的迷宮。

  兩座地下廠房深藏迷宮之內(nèi),是16臺巨型水電機組的居所。地下廠房長達438米,高度近90米,相當于31層民宅的高度,最大跨度34米更是刷新同類工程記錄。

  

  ▲左岸地下廠房  攝影:張勇

  建這樣的“地下城”有多難?

  壩址地質(zhì)條件復(fù)雜、圍巖穩(wěn)定性差,在山體之中開挖出規(guī)模巨大的地下城,就像在雞蛋殼上作雕刻,還必須保證蛋殼不碎裂,這需要何等的匠心巧手。

  來看看白鶴灘水電站建設(shè)者的答卷吧。

  地下廠房建設(shè)“開卷第一題”,是地下廠房開挖的圍巖穩(wěn)定性控制,白鶴灘水電站復(fù)雜的地質(zhì)條件,足以讓這一課題成為世界級難題。

  提到爆破,大多數(shù)人首先會想到的是摧枯拉朽般的震撼畫面,可白鶴灘水電站地下廠房的爆破,卻顯得十分“精巧”,這源于建設(shè)者悉心的調(diào)教——微量化裝藥,分層、分區(qū)制定個性化爆破方案,如此一來既保證了巖體穩(wěn)定,又讓爆破后的巖壁宛如人工雕刻一般。

  “開挖一層、分析一層、預(yù)測一層、驗收一層?!比龒{集團白鶴灘工程建設(shè)部(下稱“建設(shè)部”)地下廠房項目工程師段興平,用十六個字總結(jié)開挖階段動態(tài)優(yōu)化的管理模式。

  因復(fù)雜的地質(zhì)條件,白鶴灘水電站地下廠房支護開挖階段的工期,遠遠長于同類工程,給混凝土施工和金結(jié)埋件的施工工期,也造成一定影響。在安全不留隱患、質(zhì)量不打折扣的情況下提高施工效率,是白鶴灘建設(shè)者要解答的第二個難點“試題”。

  建設(shè)部地下廠房項目工程師孫會想告訴記者,他們有“好幫手”。

  電站進水塔是引水發(fā)電系統(tǒng)的入口,在這座高100多米、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的混凝土塔體施工中,“蜘蛛俠”幫了大忙。“‘蜘蛛俠’是我們給液壓自爬升模板起的外號?!睂O會想說。

  

  ▲右岸進水塔引水洞形象  攝影:張禾

  液壓自爬升模板,是能在高層建筑物建造過程中上下移動的設(shè)備,常見于橋梁、高層建筑施工,在水工大體積混凝土施工中應(yīng)用較少。白鶴灘建設(shè)者在傳統(tǒng)液壓自爬升模板方案基礎(chǔ)上加以創(chuàng)新,使其能夠適應(yīng)高100多米、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的塔體施工環(huán)境,并且不怕工區(qū)常年大風(fēng)天氣的干擾。

  而在引水隧洞施工中“大施拳腳”的,是另一位被稱為“變形金剛”的伙伴。

  白鶴灘水電站左右兩岸各有八條引水隧洞,每一條隧洞的長度和斷面結(jié)構(gòu)都有差異。過去行業(yè)內(nèi)引水隧洞施工裝備為了應(yīng)對隧洞變化,大多只能反復(fù)拆裝,效率不高。

  白鶴灘建設(shè)者設(shè)計出名為自行式液壓伸縮萬向移動臺車的創(chuàng)新裝備,則能夠根據(jù)不同隧洞的斷面結(jié)構(gòu)進行變形,在隧洞之間的移動也非常方便,因此被稱為“變形金剛”。一臺“變形金剛”能滿足多條隧洞的施工條件。

  

  ▲左岸1#引水洞上平段施工形象  攝影:謝雷

  “過去拆裝一臺隧洞施工裝備需要一個月的時間,我們的臺車變形移位只需要半個月?!睂O會想說。

  作為從水庫向水輪機送水的管道,壓力鋼管的重要程度,不亞于人體內(nèi)連接心臟的主動脈。由于百萬千瓦機組水頭高,白鶴灘水電站引水壓力鋼管大量應(yīng)用國產(chǎn)800兆帕級高強鋼。

  高強鋼顧名思義,就是強度更高的鋼材,常見于海洋工程、起重設(shè)備、工程機械、容器儲罐中,來應(yīng)對嚴苛的環(huán)境和降低自重的需求,級別數(shù)字越大,鋼材強度就越好,但與之相對的,焊接性能就越差。

  受焊接工藝的限制,800兆帕級別強度的鋼材并非高強鋼家族里的當家明星,但它顯而易見的好處不斷吸引著各行各業(yè)的嘗試。水電領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用800兆帕高強鋼,在白鶴灘尚屬首次。

  對建設(shè)部地下廠房項目工程師程惠來說,啃下這塊硬骨頭,是一場充滿挑戰(zhàn)的探索。

  “溫度控制、焊接材料、焊接及返修方法是焊接工藝里的重要內(nèi)容,直接關(guān)系到鋼管焊接質(zhì)量?!背袒菡f,“但在800兆帕高強鋼焊接這個領(lǐng)域,可供借鑒的經(jīng)驗不多?!?/p>

  

  ▲壓力鋼管焊接施工形象  攝影:謝雷

  經(jīng)過反復(fù)研究和比對試驗,白鶴灘建設(shè)者制定了專門針對800兆帕高強鋼的焊接工藝,并在施工過程中不斷完善。驗收結(jié)果表明,施工區(qū)內(nèi)800兆帕高強鋼焊接一次探傷合格率均在99%以上。

  這一成績對我國鋼鐵行業(yè)來說意義重大,可復(fù)制的焊接工藝經(jīng)驗將進一步推動800兆帕高強鋼的國產(chǎn)化和大規(guī)模運用,有望助推我國鋼鐵產(chǎn)業(yè)在800兆帕高強鋼領(lǐng)域破局。

  在地下廠房施工這場“大考”中,白鶴灘建設(shè)者交出的答卷,是世界一流精品工程的重要組成部分,為世界相關(guān)地下工程建設(shè)貢獻了中國智慧。

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