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超级拱坝是怎样建成的

2013-09-13李金保

中国三峡 2013年7期
关键词:底孔坝段坝体

李金保

强大履约能力、创优能力、风险防范能力,不仅代表了一个企业的形象和水平,更代表一个企业的品质和底蕴。溪洛渡水电站大坝的实践,证明了八局这支坝工领域的劲旅,攻坚克难,赶超一流的勇气和智慧。

溪洛渡大坝在“时空”的冲突中,在各种矛盾的纠结中,破茧而出,亮身于金沙江上,展示了中国水电的形象与尊严。

一、引言

当今,大型工程项目快速施工成为世界建筑业的潮流。特别是水电工程项目,由于投产后能带来巨大的经济效益和社会效益,以及河水流量周期变化的原因,投资、建设方均以年为单位,确定蓄水发电目标,并要求提前或者按期实现目标。

溪洛渡水电站,由拦河大坝、泄洪建筑物、引水发电厂房等组成。拦河大坝为混凝土双曲拱坝,最大坝高285.50m,最低建基面高程324.5m,坝顶高程610.00m,顶拱中心线弧长678.65m,拱冠顶厚14.0m,拱冠梁底厚60.0m,拱端最大厚度64.0m。大坝孔洞多,结构复杂,是目前世界上泄洪量最大的拱坝。按照“分散泄洪、分区消能”设计原则,坝身设有25个孔洞,分3层布置,7个表孔、8个深孔、10个导流底孔,两岸布置了4条泄洪洞,共同承担泄洪,坝后设水垫塘消能。大坝浇筑分为31个坝段,基本坝体混凝土558万m3,工期64个月。

2013年3月,大坝表孔混凝土浇筑。 摄影/王连生

坝址地形、地质条件复杂,拱坝建基面,上部高程岩体部分利用弱风化上段Ⅲ2级岩体布置;中部高程及其以下的基础部分利用弱风化下段Ⅲ1级岩体和微风化~新鲜Ⅱ级岩体布置;拱坝基础处理以坝基层间层内错动带和弱风化下段作为基础处理主要对象,通过现场固结灌浆合理可靠的基础处理,提高坝基岩体的整体性、均匀性及综合变形模量。拱坝混凝土及温度控制,混凝土分A、B、C三区,对应的强度分别为40MPa、35MPa、30MPa;通过计算分析确定封拱温度、温控措施、分期水管冷却、混凝土表面保护等主要的温控技术措施。坝体金属结构主要为坝身泄洪表孔、深孔及导流底孔的闸门和启闭机,共计闸门33扇,总重9753T,启闭机33台总重2380T。

因为工程位于高山峡谷,施工场地狭窄,空间资源有限,采用缆机作为主要吊运手段。缆机布置采用单层平台的方式,左岸平台基础高程700m,右岸平台基础高程720m。由于存在相互干扰,相互影响的矛盾,在混凝土浇筑过程中,不仅有混凝土入仓,还有仓面模板架立、钢筋铺设、混凝土振捣、仓面清理等,均需一定的人力、设备等资源。如何合理安排工作空间,减少冲突和干扰,不仅关系到施工进度,同时也关系到成本、安全、质量及文明施工绩效。

2009年3月27日,溪洛渡大坝浇筑第一仓混凝土。 摄影/王连生

鉴于溪洛渡大坝工程规模巨大、施工历时长、技术难度大、施工干扰大等诸多因素,为了确保计划的顺利实施,早在招投标阶段就开展了混凝土浇筑计划仿真计算分析,进入施工阶段后,又根据每年的施工进展情况,跟踪进行仿真计算分析,以化解矛盾,控制风险。经过建设者的努力,大坝工程虽因超设计的地质缺陷影响了11.5个月工期,但仍然按工程建设规划的64个月(2008年3月大坝基坑大规模开挖~2013年6月底第一批机组发电)实现目标,大坝混凝土施工期无温度裂缝等。

二、工程计划概况

(一)计划调整前基本情况

2009年调整计划前,大坝混凝土拌和系统布置在右岸610m高程平台,2座4×4.5m3拌和楼。主要浇筑机械为4台平移式缆式起重机,单平台布置,单台缆机起吊重量为30t,吊罐容积9m3,混凝土供料平台布置于右岸坝肩高程610m。大坝主体工程混凝土浇筑从2008年11月13日开始,于2013年5月底最低坝块上升达到601m高程,接缝灌浆至587m高程,2013年6月,完成坝体混凝土浇筑。浇筑工程量共约610.6万m3(不含置换混凝土)。

大坝主体混凝土各年浇筑强度表 单位:m3

(二)计划调整后基本情况

2008年10月,坝基大面积开挖基本完成,进入左岸A区置换混凝土浇筑。在建基面验收时,发现开挖揭露的坝基地质条件较差,先后进行了四次较大建基面设计变更和左右岸坝基地质缺陷开挖处理方案调整,大坝基建面,最低高程由332.00m调整到324.50m。2009年2月25日,完成大坝建基面开挖,同年3月27日,开始浇筑大坝混凝土,与原合同相比,开浇时间滞后约7个月。在河床坝段固结灌浆中,由于设计对大坝基础固结灌浆施工参数进行多次优化,调整加密了固结灌浆孔,新增了锚筋桩施工,增加了河床坝段基础固结灌浆和基础处理工程量。另外,由于河床坝段基础地质条件差,固结灌浆施工工效低,长间隙期裂缝处理等占用了较长的直线工期,加上后期增加补强固结灌浆孔,致使河床坝段固结灌浆工期严重滞后,从而影响了混凝土的上升进度。据分析,因河床坝段基础固结灌浆工程量(含补强灌浆)增加等导致大坝混凝土浇筑施工进度滞后约4.5个月。

针对2009年大坝工程前期进度滞后情况,2009年10月28日,中国三峡集团溪洛渡水电站建设部组织召开了“溪洛渡大坝工程进度调整专题会”,确定了2013年蓄水发电目标和新的工作思路,由参建四方组成大坝工程进度调整工作组,集中力量在现场开展调研。在确保工程质量,加快施工进度,节省工程投资的原则上,广泛收集分析国内外已建和在建的类似工程相关经验成果与教训的基础上,根据溪洛渡大坝工程的特点和实际,对施工总进度计划、浇筑方式进行反复分析比较,在保持合同确定的蓄水发电目标不变的前提下,进行了施工总进度计划调整,开始了大坝主体工程的攻坚。

2009年3月27日,溪洛渡大坝浇筑第一仓混凝土。 摄影/王连生

调整前后大坝坝体混凝土施工强度对比表 单位:m3

(三)计划调整后混凝土浇筑的峰值分析

大坝混凝土浇筑最高月强度195450m3,发生在2012年3月,此时坝体平均浇筑至521m高程。最大月浇筑仓数为73仓,发生在2012年11月,此时,坝体平均浇筑为581m高程。大坝混凝土浇筑年最高强度为2130408m3,发生在2012年,此情况下,大坝最大悬臂高差达到84m,接缝灌浆均在2013年07月23日达到587m高程。

(四)计划调整后施工难点分析

2009年底施工总计划受到河床坝段基础固结灌浆和岸坡坝段置换混凝土及其固结灌浆制约,受到坝体整体高差、相邻高差及坝体悬臂高度的影响。突出表现为:前期工程受两岸岸坡坝段影响,表现为典型的两岸低、中间高的形态;后期受坝体孔口坝段的影响;按温控技术要求,坝体接缝灌浆受制于同冷层和过渡层坝块的中期和二期通水冷却,造成坝体悬臂高度普遍超过设计标准。

因此,溪洛渡大坝工程施工总计划控制的关键在于如何合理地解决大坝建基面地质缺陷处理、坝基固结灌浆、接缝灌浆、金属结构及机电设备安装与坝体混凝土施工之间的干扰,确保混凝土施工“一条龙”系统的正常有序,特别是重点研究、解决岸坡坝段混凝土与固结灌浆的施工程序及方法,协调好各项目之间的关系,优化混凝土施工工艺,确保工程总进度计划落实是关键。

所以,选择最佳的浇筑程序,使各个浇筑块之间的高差尽可能缩小,避免没有坝段浇筑及层间间歇期过长,造成拖延混凝土浇筑进度的情况发生,所以,保证拱坝混凝土浇筑在高差限制的范围内是坝体快速均衡上升的关键。在进行进度计划安排时,合理安排工期,调整倒缝部位、提前处理地质缺陷、部分坝段采用无盖重固结灌浆,为金属结构安装预留有足够的施工时间及空间,在满足总进度计划要求前提下,尽量做到均衡施工,是解决坝体整体高差和相邻高差影响的重要途径。

(五)计划调整后十大控制难点及关键点

1、破解与浇筑条件手段的矛盾

调整后的总进度计划比合同工期缩短了约11.5个月,2010年的施工由于受固结灌浆等影响,混凝土浇筑强度一度难以提高,加大了2011年以后的浇筑强度。在保证缆机保持高强度的施工需要的同时,还需及时增设混凝土拌和系统和混凝土入仓设备,才能确保满足坝体混凝土连续高强度浇筑需求。

2、破解浇筑与工序之间的矛盾

右岸坝基E区置换混凝土浇筑及固结灌浆对总体施工进度存在制约。按设计要求,置换混凝土必须达到地温并在龄期大于60天后才能浇筑上部坝体混凝土。2009年底,该部位混凝土及固结灌浆已经严重制约坝体混凝土的整体上升,必须严格控制施工进度,确保置换区内的固结灌浆进度和质量,改善相邻坝段同高程坝块的龄期限制。

3、破解各个工艺之间的矛盾

2009年,虽然河床坝段固结灌浆基本结束,但是岸坡坝段的固结灌浆依然制约坝体上升速度。如果资源配置,灌浆技术、工艺,不能有效控制,保证不了灌浆质量造成补灌,则会加重影响总体进度。

4、破解浇筑与金结安装的矛盾

大坝泄洪表孔、深孔及导流底孔门槽、埋件、钢衬、工作门、检修门(封堵门)以及启闭机设备安装,与混凝土浇筑不仅存在交叉作业,而且有平行作业,干扰大。尤其需要加强泄洪深孔钢衬安装与混凝土浇筑的工序衔接,加快钢衬安装进度,确保坝体混凝土的均衡快速上升。

5、破解主要部位与次要部位的矛盾

左右岸削坡处理对坝体混凝土上升存在一定的干扰。左岸坝基削坡处理虽然不占用直线工期,但是影响直线工期。施工中,必须精心组织,协调好两个施工工序之间的转接,避免人为造成直线工期损失。右岸削坡开挖处理时存在与相邻坝段的干扰,施工时必须尽量选择在相邻块未混凝土浇筑时进行削坡处理。

6、破解浇筑与防渗工程的矛盾

施工初期,由于受基础固结灌浆及倒缝等因素的影响,坝体浇筑过程中容易造成个别坝块最大高差超过设计要求现象。其中20#、22#、24#坝段及坝体孔口坝段成为影响接缝灌浆进度的主要坝段。因此,要加快固结灌浆施工进度、减少对大坝混凝土施工干扰,避免损坏坝体内冷却水管和埋件等。

7、破解浇筑与温控的矛盾

坝体各期通水冷却规划及实施可能直接影响接缝灌浆工期,导致最大悬臂高度超标。只有严格控制接缝灌浆系统和冷却水管系统的施工,合理安排各坝块的施工程序,科学规划通水冷却进程,才能确保大坝接缝灌浆质量和进度。

8、破解浇筑与钢衬安装的矛盾

深孔钢衬安装间歇期平均按照40天考虑,工期紧张,必须深入研究过深孔时混凝土浇筑及深孔钢衬施工措施,研究解决好钢衬如何对中,如何整节安装,加强钢衬支撑固定措施,减少占用缆机时间。

9、破解浇筑与缆机占用的矛盾

缆机使用必须处理好主体工程与辅助工程,设备维护保养与连续施工的关系,要尽量减少辅助工作占用缆机,加强对混凝土浇筑机械、混凝土运输机械以及混凝土生产系统“一条龙”的协调和维护,加强仓面的准备及验收工作,以保证施工的连续性。要做好详细、周到的供料平台运行管理规划,使之协同缆机运行、混凝土生产、仓面调度形成有机统一的系统,保证缆机高效运行。

10、破解浇筑与混凝土防裂的矛盾

高温季节浇筑,预冷混凝土生产量加大,必须提高预冷混凝土生产保证率。同时混凝土浇筑强度的增加对混凝土拌和系统、混凝土运输系统、混凝土冷却措施要求相应加大,混凝土的温度防裂措施也应加强。

三、2010年大坝混凝土快速施工

(一)形象目标

2010年,是溪洛渡大坝施工起步之年。这一年,溪洛渡大坝浇筑混凝土153.6万m3,比原投标计划多了8万m3。计划要求至该年底,大坝最高浇筑至434.00m高程,最低至407.00m高程;接缝灌浆至359.00m高程;完成8~12#、20#、22#、23#坝段固结灌浆;完成4#、5#、24#、25#坝段5.00m以下无盖重固结灌浆。4月底,完成右岸E区置换混凝土浇筑,12月底,D区置换混凝土浇筑至472.00m高程;8月底,完成新增缆机安装,9月底,新增拌和系统具备投产条件;9月开始导流底孔闸门启闭机安装。

2010年度计划完成主要工程量

(二)施工重点、难点及风险分析

1、受置换混凝土覆盖龄期和固结灌浆影响,二季度进入导流底孔牛腿施工,三季度进入导流底孔孔口施工,全年可浇筑坝段数量较少,完成年度浇筑计划存在较大的难度。

2、在高温季节,高强度的混凝土浇筑需提高预冷混凝土生产保证率。由于温控技术较标书做了较大调整,初期通水和中期通水流量增多。坝体接缝灌浆按2个同冷区考虑,加大了温控防裂难度,悬臂高度将会进一步加大。

3、全年计划完成6~23#坝段全孔段和4~5#坝、24~25#坝段5m以下孔段固结灌浆和坝体高程359.00m以下接缝灌浆。固结灌浆坝段分布广,且大多位于缓坡、陡坡坝段,需要进行排架施工,陡坡坝段固结灌浆采用引管灌浆,将直接影响灌浆效果;接缝灌浆高程直接影响坝体悬臂高度,对浇筑进度形成制约;帷幕灌浆工程钻孔深度大,孔斜控制、防铸钻杆、涌水处理难度大,河床部位存在Ⅲ2类岩体,要达到1Lu的防渗标准难度大。

2010年10月,大坝混凝土浇筑键槽冲毛。 摄影/王连生

(三)施工技术措施

1、增加资源和手段。在原有四台缆机的基础上增加一台30t平移式无塔架缆机。新增加缆机布置在最下游,与原缆机同高程布置,主塔布置在右岸720m高程平台,副塔布置在左岸700m高程平台,缆机工作范围为坝0-55.60m~坝0+182.40m。在右岸4#洞进口外侧布置1座4×4.5m3的自落式拌和楼,一组成品骨料仓,一组二次筛分,一组一次风冷料仓,一座制冷楼,一座制冰楼,骨料输送胶带机,外加剂车间,空压机站,胶凝材料罐,变电所、办公室等。

2、大坝固结灌浆高程以下坝体混凝土1.50m浇筑分层调整为3.00m浇筑分层施工。

3、坝段固结灌浆5.00m以下采用岩体灌浆,0.00~5.00m采用混凝土盖重施工方案。陡坡坝段固结灌浆5.00m以下采用岩体灌浆,0.00~5.00m采用引管方式灌浆施工。

4、根据专家“建议允许悬臂最大高度可适当放宽至70.00m~80.00m”的咨询意见,孔口坝段和非孔口坝段实际最大悬臂高度为84.00m。

5、采用专家“灌浆区以上同冷区、过渡区和盖重区高度目前依次为18.00m、9.00m、9.00m。高程458.00m以下接缝灌浆同冷区为二个,高程458.00m以上接缝灌浆采用一个同冷区(可满足0.20坝体最大厚度的要求)”咨询意见。

(四)施工管理措施

1、大胆改革,理顺关系,释放生产力。

2010年7月7日,大坝混凝土浇筑场面。 摄影/王连生

为了发挥大体积混凝土综合机械化施工的传统优势,把握生产的主动权,清退了五家不合格的分包商,改过去的工序分包为劳务分包,推行以工区为责任主体的生产组织模式和以职工带农民工的施工组织形式,逐步理顺了施工局与工区之间的经济关系,施工局与劳务分包商之间的协作关系、合同关系,职工与劳务工之间的合作关系,机关部门与工区之间的职责关系,为大生产开创了良好的局面。

为了落实责任制,撤销灌浆项目部,将大坝基础处理(固结灌浆、帷幕灌浆、回填灌浆、化学灌浆和排水孔等)由之前的“3(八局基础、天津基础、成都水电灌浆单位)+1(一个灌浆项目部)”施工组织模式,调整为由八局基础分局代表施工局全面负责施工管理模式,同时接管接缝灌浆工作,及时解决基础处理施工组织和技术问题,化解两大工序的矛盾,开创了两岸边坡坝段固结灌浆提前混凝土1~2个坝段的良好局面;接缝灌浆备仓能满足混凝土备仓计划要求,全年帷幕灌浆、固结灌浆、接缝灌浆均提前完成年度计划,全年未出现管路损坏和堵塞现象。

2、指挥压前,专业分工,适应大生产。

生产指挥系统压前。施工部、大坝工区、机电三工区(负责冷却水管施工)服务一线。坚持周协调会制度,科学组织生产,做到各部位、各工序无缝衔接。优化施工方案,完善导流底孔部位相关施工措施,减少过孔口施工干扰,保证进度、质量、安全。

2009年12月,施工局新成立了大坝三工区,形成了大坝一工区、二工区、三工区为主攻,另外七个工区协作,互相支持、互相协作的竞赛局面。2010年3月,施工局又将原机电物资部拆分为机电和物资两个部门,使管理更精细,职责更明确,施工更具专业化。2010年5月,成立机电三工区,担负大坝后冷系统工作,理顺了大坝后冷组织管理关系。

3、勇于创新,均衡生产,提升竞争力。

施工局开展科技攻关和技术革新活动,自行设计制作了外撑装配式整体模板,钢木组合异型模板等;推行了混凝土浇筑“一条龙”系统无缝转仓;采用四台(四季度五台)缆机两仓同浇;采用预制模板进行导流底孔牛腿施工等。

提前制定帷幕灌浆、固结灌浆、接缝灌浆等技术方案,固结灌浆按提前混凝土浇筑4个坝段布置,提前2个坝段完成施工。提前进行缓坡坝段5m以下岩体盖重固结灌浆施工,降低固结灌浆对混凝土浇筑影响。

加强制冷设备的维护保养,充分利用施工管理信息平台,加强冷却通水水流方向、流量、水温和施工期混凝土内部温度监测的管理,达到精细化温控。科学规划接缝灌浆通水冷却进度,缓解制冷压力,保证混凝土温控满足要求。充分利用大坝施工监测仿真系统,加强对混凝土施工中可能出现问题的预测和预报,降低大坝混凝土开裂风险。

4、精心组织,加强培训,确保良好履约。

2010年,施工局紧紧围绕大坝混凝土浇筑这条主线,加强员工培训,特别是浇筑环节员工的技能培训,充分发挥人在混凝土浇筑“一条龙”中的主观能动性。

建立健全混凝土浇筑无缝转仓制度。完善混凝土生产一条龙管理,坚持“侧卸车不在拌和楼下等料;立罐不在供料平台等料;仓面卸料不停顿。”

组织开展右岸坝基E区置换混凝土和固结灌浆与大坝混凝土上升专题攻关,优化基岩处理范围与方式,精心组织、精心施工,确保置换混凝土5~7天一层浇筑,固结灌浆紧跟置换混凝土浇筑施工,消除了置换混凝土和固结灌浆对大坝整体上升的影响。

组织开展19、20、21号坝段固结灌浆攻坚,取消了原计划因固结灌浆影响需进行倒缝的施工的措施,采取单数坝块先升方法。

2010年12月的大坝施工场景。 摄影/王连生

组织开展3#、4#导流底孔下游牛腿部位技术革新。模板采用25吨吊支腿架立于流道两侧上方案,减轻缆机的压力。优化导流底孔流道模板进、出仓工作,1~6#导流底孔所有流道模板进、出仓全部在正常间隙期内切换完成,2010年2月,6个底孔顺利封顶。

组织开展大坝建基面地质缺陷处理专题研究,采用一台配冲击锤的反铲,加人工撬挖相结合的方式。岸坡坝段建基面地质缺陷处理全部在控制层间间隙期内完成,陡坡坝段未发现裂缝,促进了温控防裂技术的提高和大坝快速上升。

挖掘内部潜力,开展劳动竞赛,根据计划量和考核量的不同,制定月奖、周奖、高产奖等奖励办法,并及时兑现。

5、快速反应,配备资源,为高产护航。

为了快速完成新增EL600m混凝土生产系统建设,年初施工局成立600系统项目部负责新增系统的土建、安装、调试等工作。项目部技术、安全、质量、施工、机电物资等管理人员均由施工局各部门相关人员兼任,施工任务部分由工区、项目部切块责任施工,专业性较强的分包给专业分包商完成。600系统项目部负责施工组织和协调工作。2010年1月15日开工建设,2010年10月1日建成投产,安全优质出色地完建安任务,实现项目当年设计、当年开工、当年投产目标。

新增5#缆机系统施工局安排机电安装项目部于2010年6月开始安装,2010年8月30日完成安装调试工作并投产。

6、公开选拔,建设团队,创造新活力。

采取公开竞聘与组织考察相结合的方式,通过竞选演讲、民主测评、组织考察、公示等程序,推动年轻干部脱颖而出。同时,施工局积极搭建“想干事、能干事、干成事”的人才建设平台,努力拓展人才发展空间。加强对青年员工的培养,以教育、培养、锻炼、任用环节为重点,以组织支撑、导师引路和制度扶持为保障,在施工局内选聘了一大批青年干部走上了新的工作岗位,优化了施工局人才资源配置,改善了人才的素质结构和管理人员的队伍结构。

7、整合资源,集中配送,降耗增效益。

改变各工区自行组织材料运送方式,对周转材料和废旧物资统一配送、及时回收,转料设备基本实现无缝衔接,设备使用效率大大提高,各工区参与转料人员也大幅减少,效果显著。

8、加强管控,落实责任,建立安全网。

2010年,大坝施工进入多工种、多设备、多层面交叉作业,安全生产形势严峻。为了防范安全风险,施工局狠抓安全生产责任制,层层分解目标,落实责任,逐级签订责任状,以制度管人。进入施工高峰后,施工局又加大了施工现场安全隐患和习惯性违章的排查,建立了重大危险源控制档案,对重要部位、高空和交叉等高危作业安全风险,提前策划,全过程监控。通过一系列安全整治工作,全年安全生产总体受控,没有发生一般以上生产安全责任事故。

(五)成果

2010年,由于大坝混凝土备仓、浇筑、后期保温、养护质量、及成品保护水平大幅度提高,现场常见的质量通病较2009年减少;单仓验收时间缩短,仓面一次验收合格率达到较高水平。全年没有发生施工质量责任事故。全年经监理验收455个单元工程,一次交验合格率100%,单元工程优良率95.1%,质量等级满足合同要求,其中有2个工程被评为样板工程,13个工程被评为推广样板工程,合同履约率100%,业主(及其相关方)意见及时处理率100%。

2010年2月,大坝混凝土浇筑突破10万方,9月突破15万方,11月和12月份均突破17万方。到2010年底大坝筑至437.00m高程(计划到434.00m),接缝灌浆至368.00m(计划至359.00m)。为减少大坝悬臂高度,经各方共同努力,接缝灌浆比计划多完成一层灌区(高程359.00~368.00m),年计划中为列入A区接缝灌浆的工程量,故2010年接缝灌浆完成计划超过较多。

2010年主要工程量完成情况

右岸D区混凝土浇筑到454.00m,右岸E区混凝土浇筑完成。新增5#缆机9月初投产,新增高程600.00m混凝土拌和系统9月底投产。

6~24坝段平均上升高度较调整总进度计划超前1.72m,但13~18导流底孔坝段因结构复杂和模板施工资源投入不足等原因,坝段上升高度较调整总进度计划滞后7.3m。

2011年4月,编制水垫塘岸坡混凝土浇筑钢筋网。 摄影/王连生

2011年9月16日,大坝深孔钢衬吊装。 摄影/王连生

2010年,溪洛渡大坝混凝土统一了施工缝面质量标准,改进了细部施工工艺,创建了“混凝土浇筑云图”管理办法,实施“精细化、个性化”温控,推进“数字大坝工程”建设,混凝土质量优良,全年未发现一条温度裂缝。接缝灌浆全面采用冷水制浆,窄缝采用湿磨水泥且稀浆润缝的三比级灌浆等措施,灌浆缝面注灰量均大于理论缝容,灌后检查透水率0~0.32Lu(要求≤1Lu),缝面结石饱满(充填率达96%)满足设计要求。固结灌浆灌后检查,透水率和声波值均满足设计要求。帷幕灌浆经成果资料分析,灌前透水率和单位注灰量随孔序递增递减明显,灌后已检查部位透水率满足设计要求。

2011 年大坝混凝土快速施工

(一)形象目标

2011年是大坝浇筑最为关键的一年。投标阶段溪洛渡大坝混凝土浇筑计划为169.92万m3,计划调整后,确定为201.7万m3。至2011年底,大坝最高浇至515.00m高程,最低浇至492.00m高程;接缝灌浆到449.00m高程;完成1、2、5、6#导流底孔进口封堵门和3、4#导流底孔出口工作门及启闭机安装,开始泄洪深孔钢衬安装。

2011年年度计划主要工程量

(二)施工重点、难点及风险分析

1、全年计划浇筑混凝土204.56万m3,平均月强度17.05万m3,最高月强度19.57万m3,平均月强度相当于上一年度的高峰月强度,持续浇筑月强度在20万m3以上。锚索套管安装、坝段高差、陡坡坝段浇筑、钢衬安装等均有可能影响年度计划完成。质量、进度、安全控制面临严峻挑战。

1~6#导流底孔(高程410.00m)延续到一季度施工,7~10#导流底孔(高程450.00m)和深孔(8个)均在年内施工,流道结构复杂,备仓工作量大,施工困难,制约大坝上升。

底孔闸门、深孔钢衬安装均需要使用缆机,影响浇筑强度。

2、全年须完成底孔闸门及启闭机、深孔钢衬安装。深孔钢衬安装集中在9月~12月,占直线工期;而钢衬安装只有缆机作为吊装手段,与混凝土浇筑存在干扰。另外,深孔钢衬安装与7~10#导流底孔出口液压启闭机安装调试同时进行。

由于混凝土性能缺陷,在低温季节长间歇等因素加大了混凝土防裂难度。泄洪深孔采用复合钢板,焊接工艺复杂,质量和进度控制难度大。

汛期导流洞闸门移设和汛后1#导流洞下闸工作是2011年工作的重点。

3、1~6#导流底孔结构复杂,混凝土标号高(C9042),冬季施工备仓时间长;深孔钢衬在秋冬季节安装,需长时间停面,间隙期长达40~60天;高位底孔单坝段布置双孔,边墙长细比大,开裂风险大。需要从温控防裂措施方面做到更个性化和精细化。

4、根据2011年施工计划,拱坝悬臂最大高度将达到81m,可能因为坝体局部拉应力过大导致开裂的风险。

5、高强度的混凝土浇筑,对设备是全面考验,特别是拌合系统、缆机系统、混凝土运输系统、仓面平仓振捣设备,面临着高强度、满负荷施工和设备超常磨损的考验。混凝土浇筑一条龙涉及混凝土系统、水平运输、缆机入仓和仓内管理,环节较多,存在掉链风险。

6、质量安全管理风险。2011年各月大坝混凝土浇筑强度都很高,质量管理风险突出。同时缆机面临混凝土浇筑高峰考验,随着坝体升高,高处坠落风险日益突出。

(三)施工技术措施

1、7~10#导流底孔流道施工时段,适时进行倒缝,在确保悬臂高度的前提下,让两岸坝段快速上升;组织好深孔钢衬安装,缩短直线工期,优化安装顺序,减少与土建施工矛盾,单孔争取在40天内完成底层混凝土施工;坝前增布KROLL塔机,减少缆机打杂时间;加大资源投入,合理组织施工,加快备仓速度。

2011年10月底大坝面貌。 摄影/王连生

2、钢衬安装最大化吊装单元,把左岸610平台加宽处理,所有钢衬在左岸610平台和590平台先拼装一次,减少仓面现场焊接;组织好焊工资源,满足高强度安装和高质量控制的需要;开展多个工作面作业,研究采用整体凑合节方案;采用常规探伤和TOFD技术手段并举,加快探伤速度。

3、加快钢衬安装,精心组织施工,有效控制间隙期;在长间隙期面布置防裂钢筋,并浇筑PVA纤维混凝土;落实精细化保温和保湿等防裂措施。

4、控制相邻坝段高差和整个大坝高差,加快最低坝段的上升速度;做好温控和接缝灌浆管理,及时进行接缝灌浆,缩小悬臂高度;开展仿真分析,动态掌握应力分布情况,优化温控技术要求。

5、抓好备品备件,严格运行检修制度;引进、培训缆机熟练操作工人,并施以激励措施;对重点部位(缆机运行、610上楼运输皮带)重点监控,对易磨损、易出问题的部位进行细化分析检查,及时消除隐患。

(四)施工管理措施

1、严格规范、践行标准,确保优质履约。修编2011年《管理计划》,细化八大工序工艺标准,按照规范、有序、节约、统一的原则,制定了《标准化手册》。从现场安全防护、施工通道、文明施工入手,以点带面,逐步全面、全方位推进整个项目的标准化建设,并形成模块、模式。

2、目标统一,科学驾驭、确保施工同进。由于拱坝结构和缆机布置等原因,制约了大坝浇筑快速均衡施工。为此施工局制定了五项基本原则。

坚持拱坝均衡上升的原则。优先安排影响拱坝均衡上升的坝段浇筑,如导流底孔、深孔、表孔仓浇筑。在同一层孔洞施工中,优先安排计划上有困难的孔洞浇筑。

坚持计划统领全局原则。以计划为目标组织施工生产,以天计划保周计划、以周计划保月计划、以月计划保季计划、以季计划保年度计划。

坚持效率最大化的原则。确保5台缆机能同时投入混凝土浇筑。准确安排周计划。日计划必须考虑之后三天施工,禁止有仓无缆机浇筑,有缆机空余无法供料现象出现,确保高产、稳产。

统筹兼顾成本最低的原则。随着大坝的上升,坝段的增多,科学周密安排三个工区穿插有序作业,确保人员、设备均衡生产,同时,要关注深孔坝段的上升,确保接缝灌浆同步进行。

抓住重点相互配合的原则。在做好关键线路施工的同时,认真处理好整体与局部、长远和现实的关系,确保混凝土一条龙浇筑系统始终保持健康有序的运行状态,避免按住葫芦浮起瓢,2012年度汛项目(启闭机平台、泵房、水垫塘等)不能被逼成关键线路上的项目。

3、科技创新、工艺改造,铸造核心利器。研究制定高位导流底孔支撑大梁方案。深孔坝段出口闸墩吊车钢梁方案和导流底孔顶板支撑柱拆除、预制模板倒悬牛腿浇筑、拱坝坝面钢筋安装等13项创新,极大地提高了生产效率、保证了工程质量、安全。同时,完成了“大坝2013年蓄水至560m高程工期分析”、“导流洞下闸及封堵施工综合技术研究”、“下游河道水下清挖”等10余项技术方案,提升了施工策划组织的预控能力。

4、密切配合,见缝插针,构建新的服务链。长期以来,深孔钢衬安装第一层混凝土间隙期控制是水电施工管理的重点和难点。

在左岸610m和590m马道平台设置拼装场地,通过增加工作面,加快钢衬制造安装进度。通过优化仓面钢衬焊接和混凝土浇筑方案,缩短了仓面间隙期,为混凝土温控防裂创造条件。

1~6#导流底孔区域金结、二期混凝土、启闭机平台、集水井泵房、设备安装、供水管路安装等,涉及六家施工单位(大三、综合、机一、机三、基础、安装6家),施工干扰大,矛盾突出。施工局制定了“主次分明、不浪费资源、提高工程安全保证能力”的施工组织和协调原则,见缝插针,确保该区域工作圆满完成。

增加基础处理资源投入。提高自有设备和人员比例,增加技术和质量管理人员,及时敲定施工工艺方案,缩短管理链条,提升管控力,确保优质平稳持续施工,满足现场的需要。

5、全员参与、仓仓样板,打造拱坝精品。坚持“仓仓样板工程”的质量要求,严格执行《标准化施工工艺手册》。一年来,施工局建立健全设备管理规章制度20余项,组织进行重大危险源事故应急演练,各单位相互协作,提高突发事故应急处理能力;录制起重作业视频在交接班车上进行播放,并编辑展板,对起重作业人员进行现场培训,达到了良好的效果。

由于施工局坚持过程控制精细化,质量通病防治常态化。全年浇筑混凝土217万方,未发现温度裂缝,混凝土质量受到专家组的高度赞扬。

6、精确温控,全面保护,改写温控技术标准规范。

完成了拌合楼出机口温度控制和混凝土后期冷却计算等,完成了《大坝混凝土预冷专题报告》、《大坝混凝土通水冷却专题报告》、《大坝混凝土保温专题报告》、《大坝施工总进度计划调整影响分析及技术保障措施报告》,编制了EXCEL软件宏命令。精益化温度控制不仅保证了大坝浇筑的质量,提高了生产效率,而且改写了大坝施工技术标准和规范。为了把温控做到极致,确保工程质量,施工局严格按照“全过程的温度控制、全方位的保温养护、精细化的通水冷却”的温控思路和“小温差、早冷却、缓降温”的温控原则,及个性化通水方法实施。不仅认真做好重点仓面的最高温度控制工作,而且对导流底孔、泄洪深孔部位,通过优化配合比、降低胶凝材料用量、加密冷却水管和表面流水养护等综合措施,控制混凝土温度。对混凝土容易开裂的敏感部位,提高混凝土抗裂能力。如计划长间隙期仓面预设限裂钢筋、混凝土掺PVA等综合措施加以控制。在高温季节,加强仓面喷雾、坯层及时覆盖保温被,防止温度倒灌。收仓后,严格做好仓面旋喷养护,上下游面和横缝面采用流水养护。在低温季节,坚持日保温联合检查制度,加强现场控制,确保混凝土表面保温保湿各项措施落实到位。经过努力,全年未发现温度裂缝,确保大坝施工不停歇。

7、塑文化,造品牌,两坝同筑创新篇。一年来,施工局坚持“两坝同筑”(物质大坝、精神大坝),将项目文化建设、文明创建活动融入到生产经营、品牌建设、队伍建设中去,通过开展各种活动,充分调动广大建设者工作的积极性和创造性,推动项目管理工作和工程建设。

(五)成果

混凝土月浇筑强度突破20万方(最高月浇筑混凝土21.59万方),年度突破200万方混凝土浇筑(突破设计能力,全年完成混凝土浇筑217万方),26天完成大坝泄洪深孔钢衬底板混凝土施工,全年混凝土未发现温度裂缝,创造了水电系统单个项目混凝土浇筑新纪录、深孔钢衬混凝土施工组织先进水平。

到2011年底,大坝混凝土最高浇筑至518.00m高程(计划至515.00m高程),最低浇筑至491.00m高程,接缝灌浆至449.00m高程(计划至449.00m高程),8个泄洪深孔钢衬制作全部完成、7个(1、2、3、4、5、6、7)安装到位、4个(2、4、5、6)孔身段安装完成(计划6个到位)。

主要工程量完成情况

2011年实际完成形象比年计划每个坝段平均高4.38m,比2009年调整总进度计划每个坝段平均高4.67m。

2012 年大坝混凝土快速施工

(一)形象目标

2012年是溪洛渡大坝施工决战之年。投标阶段溪洛渡大坝混凝土本年度的浇筑计划是152.12万m3,调整后的计划要求是213.04万m3。考虑到前两年多浇了一些混凝土,实际安排年度计划至2012年底,大坝混凝土最高浇筑至602.00m高程,接缝灌浆至530.00m高程,1、2、5、6#导流底孔下闸封堵,1~8#泄洪深孔出口工作门闸门及启闭机安装完成。

2012年计划主要工程量

(二)重点、难点及风险分析

1、随着大坝的升高,上部结构越来越复杂。仓面面积减小,浇筑仓数增多,入仓手段减少,仓面之间的设备转场频繁。面临深孔、表孔、527.00高程的廊道群、排架柱、斜门槽等复杂部位的混凝土浇筑。

2、2012年大坝浇筑强度持续走高,年计划浇筑混凝土208.07万m3,平均月强度17.34万m3,最高月强度19.78万m3,浇筑总量和最高月强度均超过上一年度的工作量。本年度金属结构和机电安装工程量比上年度多了5200.00T,保证设备的可靠性和提高运行效率是完成年计划的关键。

3、本年度浇筑方量和浇筑仓数较上年度均有所增加,混凝土二冷工作量增多(2010年最高通水量554仓、2011年最高通水量753仓、2012年预计最高通水量800仓)。大坝泄洪深孔混凝土施工持续到2012年5月,表孔从2012年10月开始施工,均处于低温季节。仓面复杂,备仓时间长,混凝土间隙期较长。混凝土强度等级较高,低级配混凝土用量较大。陡坡坝段强约束区混凝土长宽比较大,受基础约束较大。

4、据导流建筑物下闸实施规划:2012年11月陆续完成2~5#导流洞进出口闸门下闸工作,2012年12月,陆续开始1、2、5、6#导流底孔封堵门下闸工作,共计16扇门的下闸任务,期间需穿插进行底坎附近水下石渣清理工作,存在众多不确定因素,需提前做好一系列准备工作。

5、深孔弧门、液压启闭机及充压水封设备的安装难度大。大坝高位底孔116m斜门槽和深孔121.9m斜门槽(4和5号深孔)为多层放样,分层交面,与大坝上升形成制约。且深孔事故链轮门的斜门槽的安装精度要求极高,其主轨承压面错台小于0.1mm。由于深孔弧门及埋件尺寸不一,安装位置各不相同,且大坝深孔出口为突扩式门槽,下游无作业平台,施工难度大。另外液压启闭机安装关键点多,对施工环境要求较高,深孔弧门充压水封系统埋件、明管安装及系统调试工作均为控制难点,参数设置无其他施工经验可以借鉴。

2012年7月,大坝上游面形象。 摄影/王连生

6、根据2012年基坑进水前验收项目及度汛项目施工计划安排,1~5月需完成帷幕灌浆6万米,汛前(5月前)平均月施工强度16000米,由于汛前帷幕灌浆集中在基础斜坡廊道,只能在台车或排架上施工,受施工场地限制,工效难以提高,如果出现不合格进行补灌,将大大影响下一步坝后排水孔施工进度。

2012年11月16日,溪洛渡导流洞全部下闸,大坝开始过流。 摄影/王连生

2012年8月,溪洛渡之夜。 摄影/王连生

(三)施工技术措施

1、提前做好表孔施工准备和技术研究。提前做好导流洞封堵的各项技术准备工作。加大孔口坝段人力、设备资源投入,加快备仓速度,缩短间隙期,做到均衡上升。协调金结与土建施工关系,将金结与土建施工之间的相互干扰降到最低。研究深孔坝段下游支撑大梁脱开浇筑方案,成立以总工程师为组长的攻关小组,消化脱开部位与大坝之间、土建与金结之间的安全管理、施工协调等矛盾。总结导流底孔和深孔施工经验

2、落实设备日常检查保养制度,限制吊运重量和起吊速度,降低缆机主索断丝发展速度;配合厂家做好承码的改进工作,减少对主索的损伤;做好主索翻转、更换预案和技术准备工作,在更换或翻转主索时,降低对混凝土浇筑的影响。加强供料平台运行管理,使供料平台的运行协同缆机运行、混凝土生产、仓面调度形成有机统一的系统,保证缆机高效运行。研究减少倒仓时设备进退场的时间的技术措施。加强缆机运行人员的培训,提高操作人员的技能。做好人员储备工作。

3、仓面布置防裂钢筋;长间隙期面、复杂仓、陡坡坝段基础强约束区继续浇筑PVA混凝土;发挥信息系统对温控工作的作用,推行智能通水实施方案,落实精细化保温和保湿等防裂措施。

4、加大资源投入,协调现场施工,按期完成围堰拆除、帷幕灌浆、水垫塘底板和边坡、探洞封堵、河道清理和治理、大坝上游面回填和检查、导流洞下闸撤退通道、导流洞封堵等项目,确保验收资料与现场施工同步完成。

5、提前启动出口闸门水下清理的相关准备工作,在春季完成导流底孔出口底坎石渣的清理和出口河道的水下清理工作,确保出口闸门顺利下闸。提前编制处置预案,以便快速响应突发事件,如设备的提前试验、备品的提前检修等。

6、强化金结和土建施工协调小组的职责,提前研究机房封顶施工、坝体上升和深孔桥机、弧门、液压启闭机等设备安装的组织协调关系。施工期间做好设备的防护措施,并成立运行维护小组,编制运行维护规程,确保设备在移交前得到有效的维保。采用高精度测量设备,适当增加结合面部位的固定支撑,最大限度减少埋件变形,混凝土浇筑后加密复测,确保链轮门埋件安装质量。

7、加强灌浆质量控制,提高一次检查合格率,降低翻供风险。协调解决灌浆经济问题,确保资源按计划投入,提高灌浆强度。

8、科研部门提前研究进水后对横缝张开度的影响,具备条件的横缝及时进行封拱灌浆,研究其他相似工程经验,提前制定相应措施。

9、加快最低坝段的上升速度,做好温控和接缝灌浆管理,及时进行接缝灌浆,缩小悬臂高度,继续开展仿真分析,动态掌握大坝应力分布情况,优化温控技术要求。

(四)施工管理措施

1、不断健全管理制度

在开展“管理提升”活动中,施工局通过自我诊断,查找短板和瓶颈,对《管理计划》重新进行了修订和完善,相继补充制定了《溪洛渡大坝施工局劳务分包用工管理办法(试行)》、《劳务分包用工管理补充规定》、《竣工管理办法》、《废旧物资处理办法》、《设备机长考核办法》等十余项管理制度,进一步健全了内控管理体系。

2、发挥优势,大胆创新,科技管理成效显著

为了发挥公司拱坝施工技术优势,施工局积极开展工作,完成公司科研立项8项、工法编制5项、专利编制2项。编制了大坝深孔闸墩脱开浇筑方案、表孔施工方案、3#缆机主索更换方案、大坝温控措施、底孔及深孔进口门槽的施工方案、2#~5#导流洞下闸及封堵施工措施、导流底孔封堵施工措施等多项重大技术方案及专项安全措施等,为大坝工程各部位施工提供了技术保障。

3、夯实基础、管理提升取得新成效

施工局高度重视管理提升工作,成立活动领导小组,制定实施方案,明确工作计划和重点。围绕管理计划、生产经营、资源配置、降本增效等主题,自我诊断,分析问题,查找差距和“短板”,提出整改措施;开展了管理提升“回头看”工作,与水电四局、七局、十四局在经营管理方面进行了交流和对标。

4、2012年快速施工成果

2012年大坝工程施工重大节点目标按原合同要求实现:导流洞下闸9月底开始,12月24日完成;导流底孔下闸12月底开始,1月4日完成。在公司的正确领导下,在参战四方的共同努力下,溪洛渡大坝通过3年鏖战赶工,追平了09年总进度计划调整后的节点目标要求,使2013年下闸蓄水目标实现成为可能。混凝土浇筑再次突破200万方。

溪洛渡大坝大坝工程2012年主要工程量完成情况见下表。

2013年工程量完成情况统计表

大坝混凝土2号~30号坝段混凝土最高浇筑至高程605.00m,最低浇筑至高程572.00m,接缝灌浆至高程539.00m(24层灌区)。

结束语

溪洛渡大坝工程建设创造了国内乃至世界筑坝史上的奇迹,其成果,不是从天上掉下来的,不是仅仅依靠过去的技术和经验就能办到的,更不是“劳务市场加自营经济”这一简单的逻辑关系就能演绎出来的。

溪洛渡大坝的崛起靠的是“敢为人先,勇于担当”的思想基础,靠的是“不断创新,兼容并蓄”的发展理念,靠的是“解放生产力,发展生产力”的科学路径。

她是千名八局建设者汗水和智慧结晶!

解放思想是破除一切障碍的法宝。在“敢为人先、勇于担当”的旗帜下,溪洛渡在工程建设中,实现了理念的超越、模式的超越、速度的超越、质量的超越、现场管理的超越、项目文化的超越。“解放生产力、发展生产力”是一切经营活动的核心。在面对世界级工程的挑战中,在超设计的地质缺陷的影响下,面对复杂的环境和矛盾,面对来自地下的、空中的、坝体结构的众多的世界级难题。溪洛渡建设者用三年干完了四年的活,攻克了罕见的地质缺陷,攻克了复杂的坝体结构,建成300米级数字化的世界一流的拱坝,就是最好的解读。

溪洛渡的成功案例说明,必须坚持三个“毫不动摇”。毫不动摇地围绕2013年蓄水、发电工程目标,围绕大坝混凝土浇筑这条主线,系统性地破解难题,确保大坝混凝土均衡上升;毫不动摇地巩固和发展改革成果,通过不断生产组织模式,施工组织形式上的创新,理顺各种关系,释放生产力,就能充分激发广大建设者的工作热情和创造力;毫不动摇地以科技创新为主导,坚持四控制一服务(控制质量、控制安全、控制进展、控制成本,服务业主),处理好复杂的关系,进度、质量、安全、成本、效益多轮驱动,走出了一条项目管理的新路。

溪洛渡大坝工程不仅为中国超级拱坝建设树立了标杆,其经验和成果将成为八局宝贵的财富。

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