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(cuò)的人工“地下城”。
白鶴灘水電站這座“地下城”遠(yuǎn)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(jī)組的居所。地下廠房長達(dá)438米,高度近90米,相當(dāng)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(gè)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(yàn)收一層?!比龒{集團(tuán)白鶴灘工程建設(shè)部(下稱“建設(shè)部”)地下廠房項(xiàng)目工程師段興平,用十六個(gè)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(hù)開挖階段的工期,遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(gè)難點(diǎn)“試題”。
建設(shè)部地下廠房項(xiàng)目工程師孫會想告訴記者,他們有“好幫手”。
電站進(jìn)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(jìn)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(jì)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(jìn)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(gè)月的時(shí)間,我們的臺車變形移位只需要半個(gè)月。”孫會想說。
作為從水庫向水輪機(jī)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(jī)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(qiáng)鋼。
高強(qiáng)鋼顧名思義,就是強(qiáng)度更高的鋼材,常見于海洋工程、起重設(shè)備、工程機(jī)械、容器儲罐中,來應(yīng)對嚴(yán)苛的環(huán)境和降低自重的需求,級別數(shù)字越大,鋼材強(qiáng)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(qiáng)度的鋼材并非高強(qiáng)鋼家族里的當(dāng)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(qiáng)鋼,在白鶴灘尚屬首次。
對建設(shè)部地下廠房項(xiàng)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?yán)锏闹匾獌?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(qiáng)鋼焊接這個(gè)領(lǐng)域,可供借鑒的經(jīng)驗(yàn)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(yàn),白鶴灘建設(shè)者制定了專門針對800兆帕高強(qiáng)鋼的焊接工藝,并在施工過程中不斷完善。驗(yàn)收結(jié)果表明,施工區(qū)內(nèi)800兆帕高強(qiáng)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(yàn)將進(jìn)一步推動800兆帕高強(qiáng)鋼的國產(chǎn)化和大規(guī)模運(yùn)用,有望助推我國鋼鐵產(chǎn)業(yè)在800兆帕高強(qiáng)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(xiàn)了中國智慧。
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