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【四局品牌.抽蓄】跳动在地下200米的超级“心脏”

————易县抽水蓄能电站地下厂房三大难题攻克记

发布日期:2024-04-23   信息来源:“四局抽蓄”品牌工作组    作者:温馨  字号:[ ]

站在进场交通洞洞口向内张望,只能看到宽敞的洞室和平整的路面,由于道路绵长且有弯道,根本没有办法窥见最深处一眼。500米、800米、1350米、1500米……车辆缓缓停下,打开车门的瞬间,一股子凉意便传遍了整个身体,抬头,主厂房的标识牌在岩壁上高悬,宛如暗夜里的一盏灯。再往里走,一个巨大的洞室便呈现在工作组面前……

河北易县抽水蓄能电站为大(1)型一等工程。地下厂房布置在输水系统中部,主厂房洞由安装间、主机间和副厂房组成,呈“一”字形布置,副厂房和安装间分别布置在主机间的左、右两端,洞室断面为城门洞型。主厂房洞总长173米,下部开挖宽度25米,上部开挖宽度25.5米,最大开挖高度为54.5米。主机间长度为108.5米,机组间距25.5米;安装间布置在主机间右端,开挖长度45米;副厂房布置在主机间左端,开挖长度19.5米。

岩体破碎:169根锚索撑起顶拱骨架

易县抽水蓄能电站地下厂房首层顶拱围岩主要以Ⅲ类为主,部分为Ⅳ类,按照面积分区法,Ⅲ类围岩占73%,Ⅳ类围岩占27%;按照长度分段,Ⅲ类围岩占61%,Ⅳ类围岩占39%。Ⅲ类围岩局部受裂隙切割,存在不稳定块体,失稳方式主要以掉块或块体塌落为主。Ⅳ类围岩主要以断层破碎带、节理密集带和蚀变带为主,自稳能力差,掉块和塌方现象严重。

要想在如此破碎的岩体条件下保证施工的稳定和持续进行,预应力锚索的使用是不可避免的。但预应力锚索施工技术含量高,工序繁多、复杂,特别是洞内顶拱锚索施工难度大,所需时间长,工序干扰大、质量要求高,如何在保证施工质量及控制成本的前提下,实现地下洞室顶拱预应力锚索的快速施工成为摆在建设者面前了第一个难题。

扎在地下厂房施工现场多次测量研讨、多方收集相关技术材料、邀请专家进行方案会审……那段时间的工程技术部经常是空空如也,大家都各自奔波在不同的地点为实现预应力锚索快速施工的共同目标而努力。

 最终,这群年轻人们找到了满意的解决方案。一是采用无粘结锚索,一方面可以减少了二次自由段注浆工序,提升锚段施工质量,另一方面使用钢垫墩形式的锚墩可以对预应力锚索快速施工起到积极作用。二是优化锚固浆体的配合比,在净浆及砂浆中加入早强剂和微膨胀剂,提高内锚段浆液、垫层砂浆的早期强度,缩短等强时间,达到预应力锚索快速锚固效果。三是选择先进的钻孔设备,使用顶拱锚索钻孔采用三臂凿岩台车(DW3-180)改造臂。该钻机钻孔速度快、提升力大、处理事故能力强,能够适应在通风散热不畅的洞内环境中长时间稳定运行……方案取得良好效果,地下厂房顶拱稳定后,整个施工进度突飞猛进,现场质量安全管理水平也上到了新台阶。

透过混凝土浇筑衬砌过的外壳,169根锚索交织熔铸,炼出一副能够承重16900吨的钢身铁骨,擎起了这颗“超级心脏”地下200米的天。

地下水多:排堵截引刚柔相济

地下厂房区地下水主要为基岩裂隙水,地下水位埋深10~30米,高出地下厂房顶拱约133~146米,地下水水位高、发育复杂,一旦造成施工现场大范围积水,将对钢筋焊接、支护稳定性产生直接影响,现场工人和设备的安全风险将大大提高。易县抽水蓄能电站巧借“排堵截引”四步法有效攻克了这一难关。

一是使用井点降水法在地下厂房施工现场周围挖掘降水井,通过抽水设备将地下水抽出,降低地下水位。

二是使用地下水防水层,在地下工程顶拱部位混凝土浇筑时增设防水层,建起地下水隔离带,以防止周围地下水向工程区域渗透,进而侵蚀混凝土层。

三是进行地下水封堵,易县抽水蓄能电站地下水发育繁多且多交叉,针对施工时可能产生突泥涌水等危及施工安全的岩溶、破碎带发育地段,施工局以“以堵为主,防突防涌”的治理原则,通过注浆堵水加固围岩,防止突泥突水,并通过超前地质预报工作、超前围岩预注浆堵水、开挖后补注浆堵水、超前钻孔排水等措施保证施工安全。

四是建立地下工程的排水系统,包括排水管道、排水井等设施,将地下水排至外部水体或者排放到下游地区,以维持地下工程的施工和使用环境。

“本来地下厂房深度就深,洞室内温度寒凉,寒冬腊月里工人们如果还经常浸在地下水中工作,对焊接工作和人体的考验真的不敢想象。”看着岩壁中渗出的地下水一点一点的浸透裸露岩体的表面,在粗糙的墙面上留下一滩水渍后,又滴入排水管进入排水廊道顺利排出,眼前这个正在给工作组介绍地下水防治举措的彪形大汉眼神里流露出了少有的欣慰和温柔。

断层复杂:7层开挖成就地下洞天

“报告总指挥,地下厂房中导洞厂右0+022.067~厂右0+034.932段发生顶部较大滑塌险情,已启动应急预案,请进行下一步指示。”2021年9月28日23时,易县抽水蓄能电站地下厂房中导洞厂右0+036.600~厂右0+039.6段爆破后,厂右0+022.067~厂右0+034.932段发生顶部较大滑塌险情。滑塌部位呈三角形状,经查,为缓冲角和陡倾角裂隙交错切割所致,经测量,缓冲角为19°,两侧陡倾角分别为45°和60°,与厂房中心线成74°夹角。

“地下厂房的地质条件非常复杂,断层和断裂带多,整个开挖过程中塌落和局部掉块的问题非常严重。”现场技术员李伟介绍道。为此,易县抽水蓄能电站地下厂房开挖支护采用分层、分块的方式施工,开挖支护一共分为七层,并在开挖过程中对断层和裂隙密集带采用预应力树脂锚杆、带架立筋钢筋网、锚索+钢筋肋拱联合等形式加强支护。

2022年9月15日,完成首层开挖支护施工;

2023年4月30日,完成第二层开挖支护施工;

2023年12月12日,完成第三-七层开挖支护施工;

根据投标文件,易县抽水蓄能电站地下厂房开挖支护总工期为 730 天,根据实施性总进度计划文件地下厂房开挖支护总工期为 669天,实际施工阶段自2021年6月10日下发开工至2023年 12 月18 日,实际施工 922 天,期间受天气、政策性影响、火工品影响及地质情况影响的总影响工期为 383.2 天,扣除影响工期后实际施工工期为 538.8天,较投标阶段工期提前 191.2 天,较实施性施组阶段工期提前130.2天。

至此,这颗地下超级心脏的所有开挖支护工作大功告成,土建工作全面进入最后冲刺。

人类智慧在攻克一个又一个困难的过程中发挥到极致,也为这颗地下“超级心脏”注入了灵魂和强大动力。藏在尾水隧洞直径7米的压力钢管上焊花闪闪、那是焊接工人在重达50吨的压力钢管上进行最后的焊接;四台龙门吊警铃阵阵,一趟又一趟完成着大吨重的吊装投放;钢筋脚手架上人来人往,值班室内坚持一日一会的四方研讨每天都准时在这里进行……地下水沉淀池里水波荡漾,映出地下厂房内不同部位的影子,也映出易县抽水蓄能电站一波又一波建设者艰苦跋涉的来时路。






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