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白鹤滩又创新纪录 高流速泄洪洞实现全过流面浇筑常态混凝土

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白鹤滩又创新纪录 高流速泄洪洞实现全过流面浇筑常态混凝土

【摘要】:

5月16日,白鹤滩水电站工程1号泄洪洞龙落尾底板首仓混凝土浇筑顺利启动,拉开了龙落尾曲面底板常态混凝土全面施工的大幕,标志着白鹤滩水电站工程创造了高流速泄洪洞全过流面浇筑常态混凝土的行业新纪录。

泄洪洞是水电站中承担泄洪任务的水工建筑物。白鹤滩水电站共布置3条泄洪洞,是世界最大的无压泄洪洞群。每条泄洪洞均由进水塔、无压洞身段(上平段及龙落尾)、出口挑流鼻坎及通风补气系统组成。

三条泄洪洞最大泄水量约每秒1.2万立方米,单侧泄量更是世界第一,用这个速度只需18分钟就能灌满整个西湖。

在高速水流下,电站运行期间泄洪洞出现混凝土破坏的例子屡见不鲜。为了避免这样的情况在白鹤滩水电站出现,切实把白鹤滩水电站建设成世界一流精品工程,三峡集团白鹤滩工程建设部(以下简称“建设部”)和参建各方以“体型精准、平整光滑、耐磨防裂、零缺陷”为目标开展各项技术攻关,在交出高质量混凝土施工成绩单的同时,也为国内水电工程装备和施工工艺带来重大革新。

打造质量名片

参观过白鹤滩水电站泄洪洞上平段的人,很难不对眼前的景象感到惊讶——已经浇完混凝土的边墙平整光滑,看不到一点瑕疵,过水养护后甚至呈现出镜面效果。

如今“镜面混凝土”已经成为白鹤滩水电站泄洪洞工程的质量名片,前来调研的专家常常在此拍照留念。

在泄洪洞混凝土施工的第一个阶段——上平段边墙混凝土浇筑开始前,参建各方就如何浇筑高质量混凝土做了大量研究,通过试验确定了每道工序的控制标准。

“我们对混凝土施工中的每一个细节都下足了功夫。”建设部泄洪洞项目负责人王孝海告诉记者,“每一道工艺要如何保证质量、有哪些可能对质量产生影响的环节都被我们梳理得清清楚楚。”

以保护混凝土底板施工缝棱角工序为例。熟悉混凝土施工的人都知道,施工缝经处理后形成90°直角,不加保护,人员走动时极易出现掉块现象,留下质量缺陷。

针对这一点,王孝海和团队在梳理方案时把相应的保护措施考虑在内,还制作了专用保护工具,形成了施工规范。这样细致的规范在泄洪洞工程中还有很多,无不体现着建设者们对精品质量的不懈追求。

在各方共同努力下,边墙浇筑达到了“镜面混凝土”效果,相邻两块之间的缝面更是达到了无缝衔接的效果。

通过“一仓一总结,三仓成标准,五仓出工艺工法”的模式,建设者们总结出了既能满足作业环境,又能达到质量要求的泄洪洞常态混凝土浇筑工艺工法,将“镜面混凝土”的成绩延续到了上平段底板的混凝土施工中。

向“无人区”进发

上平段混凝土施工交出高质量成绩单之后,泄洪洞项目的建设者们开始向龙落尾段发起挑战。

在水电站泄洪洞施工中最常使用的混凝土是泵送混凝土,考虑到封闭狭窄的施工环境和施工装备的限制,泵送混凝土浇筑比较方便,但常态混凝土温控防裂、体型控制更容易掌控,抗冲磨性能也更好,高流速泄洪洞全过流面浇筑常态混凝土一直是国内水电行业从业人员的梦想。

“就是因为常态混凝土有这么多优点,国内有很多类似的工程在这方面进行了探索,但受限于洞室空间相对封闭、结构体型复杂、常规设备难以利用等问题,相关探索一直止步不前,没能真正实现。”王孝海对记者说。

白鹤滩水电站泄洪洞龙落尾段体型复杂,最大坡度达到23°,再加上施工通道极其有限,行业内几乎没有常态混凝土浇筑经验可以借鉴。但为了达到精品工程的高标准要求,常态混凝土无疑是最好的选择。

一边是困扰水电人多年的行业难题,一边是丝毫不能打折扣的精品标准,泄洪洞施工团队中的党员率先站了出来,向龙落尾段浇筑常态混凝土这一“无人区”迈进。

借助施工区大党建平台,建设部泄洪洞项目管理团队联合施工单位党员代表共同成立“党员先锋号”和“党员攻关小组”,对大坡度环境下常态混凝土运输展开专题研究,自主设计研发了大坡度重载自动化运料系统。

有了这套系统,我们只需要按下一个按钮就能将装有常态混凝土的运料小车从下料平台运往钢模台车。”作业人员对记者说,“这套系统实现了一键启动、全程自动控制,并配备四套安全控制装置,保证了常态混凝土运输效率和质量,也确保了运输过程的安全。”

大坡度重载自动化运料系统试验成功后,白鹤滩水电站泄洪洞龙落尾边墙浇筑于2018年11月底正式启动。截至目前,已完成浇筑的龙落尾边墙同样达到“镜面”效果,各项指标均满足精品标准。

啃下“硬骨头”

龙落尾段边墙混凝土施工拉开序幕后,距离全过流面浇筑常态混凝土只剩最后一块硬骨头——龙落尾底板浇筑。

坡度大、曲线段结构复杂,龙落尾底板浇筑可谓难上加难。参建各方在王孝海创新工作室的带领下,继续开展施工装备和工艺创新,但这个过程并非一帆风顺。

起初,创新工作室团队与一些专业厂家综合现场施工需求,合作研制了龙落尾滑框翻模设备,但设备在现场的试验结果并不理想。工作室与厂家在该设备上进行改进,但试验结果依旧不尽人意。

一次次的失败消磨了厂家的耐心。“由于要求极高,施工环境极其复杂,施工难度极大,当时那些专业厂家不是‘退群’就是‘隐身’,都不跟我们了,花钱也请不来人。”王孝海回忆说。在这样的情况下,参建各方没有退缩,依靠自身力量继续研究。“我们调整了思路,将原滑框翻模调整为‘皮带供料+滑框布料+翻模循环施工’。”

新设备试验情况让业主、施工、监理等各方参建者看到了曙光,更加坚定了他们的信心。“那段时间大家都驻守现场,一个问题一个问题地解决,最终拿出了这套大坡度曲面底板常态混凝土施工装备。”他说,“现在我们已经顺利全面启动龙落尾底板浇筑。”

龙落尾底板的开浇,标志着水电行业一直以来未能在高流速泄洪洞全过流面浇筑常态混凝土的遗憾将不复存在。大坡度曲面底板常态混凝土施工装备,与之前已研制成功并投入使用的高边墙低坍落度上料系统、大坡度重载上料小车、水平旋转布料系统,共同构成了巨型泄洪洞全过流面浇筑常态混凝土系列化专用装备,填补了世界水电建设的技术空白。

“应用情况表明,我们自行研制的施工装备安全、高效,较常规施工效率提高约20%,我们形成的精细化的标准工艺工法,已经深入到包括民技工在内的每个参建者头脑中,这是白鹤滩水电人的集体智慧,混凝土体型较设计控制标准提高50%,平均不平整度小于2毫米,且都呈现镜面效果。技术攻关一刻也没有停留,我们现正进行泄洪洞出口挑坎多扭曲面高质量混凝土施工的技术攻关。”王孝海说。