探索中突破，创新中前行

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探索中突破，创新中前行

—清蓄项目部施工管理纪实

发布日期：2014-06-30来源：本站编辑：靳明伟

[摘要]

　　2013年10月31日清晨，在一阵雷鸣般的爆竹声中，由中国水电十四局公司清蓄项目部负责承建的清远抽水蓄能电站斜井滑模开始启滑。地方政府、电站业主、监理等单位相关领导亲临现场，共同见证这激动人心的时刻。但谁知道，在这盛大的仪式背后，还隐藏着一段不为人知的故事。

　　斜竖井提升系统开创水电行业先河众所周知，斜井、竖井混凝土施工，历来是水利水电工程施工的难点。难在一是施工工序复杂，组织难度较大;二是施工风险高，安全生产隐患突出。清蓄电站斜井总长为360米，其中直线段长291.8米，上弯段长为30.6米，下弯段长为32.1米。圆形斜井开挖半径5.3米，混凝土厚度60厘米，直线段倾角为 50度。项目部还承建两条竖井，排风竖井总长度为244.25米，开挖直径6.4米，衬砌后直径5.6米;尾水调压井全长136.1米，由大井和升管段两部分构成，大井开挖半径均为9.7米，深63米，大井段衬砌后半径为9米;升管开挖半径均为5.3米，深52.6米，衬砌后半径为4.6米。这么长的洞子和大断面，要组织混凝土施工，难度不言而喻。

　　吸取了卷扬机这种简单工艺带来的深刻教训，针对斜井施工面临工期紧、任务重、作业风险高的特点，项目部通过大量调查研究，本着最大程度降低施工风险的原则，对原有施工技术进行改进，决定选用目前最先进、安全系数较高的混凝土提升系统设备。为了寻找到适合斜井施工的绞车和运输设备，项目部积极与公司进行沟通协调，在公司指导下，2012年10月斜井竖井完成开挖后，项目部先后派人前往湖南、贵州、江苏等地的煤矿生产企业及矿山机械制造企业进行调研。

　　第一次调研，给项目部技术人员浇了一盆冷水。实地调研发现，现有的矿山提升绞车占用空间大，无法在隧洞内有限的位置和空间进行布置。且绞车安装、操作、维护及保养需要专业的技术人员。不仅如此，现有的斜井防跑车装置无法适用于水电站大断面、长距离、大倾角、大载重量的斜井运输设备。安全性这个核心问题没有得到解决，那一切都将无从谈起。在矿山领域运用得心应手的这套设备，要运用到水电工程上似乎变得有点“水土不服”了!怎么办?面对诸多困难，清蓄项目部没有退缩。项目部的态度是：有条件要上，没有条件创造条件也要上。必须找到一种安全可靠的办法解决斜竖井施工提升装置的难题，确保施工的绝对安全。

　　项目部最终把目光锁定在与水电施工最为接近的矿山用绞车系统上。结合大量调研和清蓄实际，项目部决定与绞车生产厂家共同对矿山提升绞车进行改进，共同研发出一套满足水利水电施工行业规范的绞车提升设备。要求该型号绞车适合在洞室有限空间内布置，采用PLC控制系统对绞车的各部位进行全面监控，当绞车运行参数超过设定值时，绞车会自动制动停车，消除因人为检查出现疏忽导致安全事故的隐患。经项目部和厂家共同研究，斜井绞车系统由矿山上用的“I”字型布置改为“L”字型布置，解决了这套系统对空间要求大，洞内空间狭小，难以在洞内运用的难题。

　　在设备问题解决后，为了确保操作人员及时持证上岗，项目部及时做好人员培训取证工作，邀请清远市安监局及矿山绞车提升设备专家对绞车操作工进行现场培训。经过理论和实操考试，最终有17人顺利取得绞车操作工上岗资格证。项目部还邀请了绞车生产厂家技术人员对绞车操作、运行维护人员进行培训，培训涉及绞车机械、电气设计原理、运行维护及保养注意事项、常见故障排查等相关内容。先后举行培训4次，参培人数26人。在设备最终投入使用前，项目部绞车操作人员已具备独立进行绞车操作、维护及保养的能力。至此，项目部斜井施工软硬件条件已经初步具备。安全生产重于泰山。由于斜井滑模施工的特殊性，上下交叉作业无法避免，缺少保护装置的运输小车就好比悬在井下滑模上作业的施工人员头上的一把“尖刀”，如小车跑车，后果将不堪设想。针对目前国内水电站斜井施工中长期以来都缺少一种有效的从终端解决运输小车因失去牵引力而坠落的保护装置，项目部根据施工现场情况，与某矿山机械生产厂家共同研制出一种符合水电站斜井施工，用于防止运输小车跑车的抱轨装置。

　　经过多次试验，该装置成功安装到斜井运输小车上，并于 2013年7月18日进行现场脱钩试验获得成功。随后，项目部继续在设备安全性上层层加码，对斜井灌浆运输小车进行改进，增设了断绳制动保护装置作为灌浆期间保护装置，并经运输小车抱轨试验、空载运行试验、满负荷运载试验等安全试验，进一步提高系统的安全性能。抱轨抱绳装置的成功运用，摘除了斜井滑模施工中悬在头顶的这把“尖刀”，等同于给斜井绞车安装上了安全阀，为斜井运输绞车上了一把安全锁，为斜井混凝土施工、灌浆施工作业创造了一个更为安全的施工环境。制度上的保障，同样是一项必不可少的工作。设备再好，没有一套规范的制度管理，也是白搭。由于设备才刚刚投入使用，相关管理规范和规章制度还没有健全，项目部参照煤矿相关管理规范，结合水电行业特点和项目实际情况，起草了《绞车提升系统安全运行管理制度》和《斜井砼绞车提升系统安全运行管理制度》。制度对现场管理人员下井、安全防护、安全检测、设备运行及维护做了详细规定，要求现场严格依制度执行，确保斜竖井施工万无一失。同时，为确保硬件系统安全时刻受控，项目部在斜井底部、中部、顶部安装了远程视频监控设备系统，派专人24小时轮守，实现了绞车运行全过程的监控。

　　有了斜井绞车运用的经验，竖井提升设备自然信手拈来，项目部针对竖井的特点把此套设备成功运用到了竖井施工中。清蓄电站引水斜井2013年10月31日正式开始浇筑，历时50天完成，平均每天衬砌达到了6米。排风竖井于同年11月26日正式开始浇筑，平均每天衬砌达到5米，历时47天完成施工。该项新技术的成功，不仅提高了施工安全的可靠性，而且保证了衬砌施工的进度，推进了斜竖井衬砌滑模技术的发展。施工期间南方电网公司副总经理祁达才到清蓄电站工地调研，认为该项技术可靠性强，应该积极推广。与绞车运用技术的创新相比，更难得的是积累了经验，培养了与绞车系统设备相关的运行维护的人才队伍，探索出了一整套绞车运转的管理制度和方法。操作过程中，项目部举一反三，在既有绞车系统设备基础上，增加抱轨抱绳装置，使安全系数成倍提高，效益明显，具有巨大的推广运用价值，斜竖井提升系统创新开创了水电行业之先河。镜面混凝土浇筑彰显水平清水镜面混凝土浇筑，是项目部施工的又一亮点。在地下厂房现场看到，才脱模的清水镜面混凝土面，光洁如镜，人的影子都能清晰地倒映出来，镜面混凝土恰如其名。和传统混凝土施工工艺相比，清水镜面混凝土施工工艺更高，对现场管理的要求也更高。

　　在抽水蓄能电站施工中，像清蓄电站地下厂房这样大规模，效果这么好的，还实属首例。主管实验工作的项目部经理助理李辉介绍说：“与传统混凝土相比，清水镜面混凝土浇筑的优势在于成型及外观质量比较好，成型后的混凝土强度比较高，省去了后续精装修这道工序环节，客观上缩短了施工工期，但是也对施工能力提出了更高的要求。” 清蓄项目部在清水镜面混凝土浇筑的质量控制上，达到了近乎于苛刻的程度，完全是按照打造样板工程的标准来组织施工的。在混凝土浇筑前，项目部先进行了前期策划工作和大型工艺模拟实验。实验室先分别在实验室和现场进行了清水镜面混凝土浇筑实验，对比不同的配合比，不同的振捣工艺下成型后混凝土的质量，过程中严格做好参数记录，不断调整施工工艺和方案，找出最优的施工工艺和工艺控制关键点。正式开始浇筑后，严格按照实验得到的最优数据进行施工。从模板选用、立模、浇筑、振捣、脱模剂选用、刷模、温控处理、覆盖保护的全过程均严格按照技术规范进行精细化管理，严保清水镜面混凝土浇筑质量。经检测，项目部清水镜面混凝土成型后做到了内实外美，阴阳角的棱角整齐平直，棱柱的交角、交面清晰。业主在现场查看后认为：厂房清水镜面混凝土光洁如镜，色泽明亮，色泽均匀统一，平整度较高，质量较好，达到预期效果。针梁钢模完美运用 2011年11月中旬，清蓄电站尾水隧洞完成开挖转入混凝土浇筑。针梁钢模作为公司拥有自主知识产权的一套专利技术，在尾水隧洞混凝土浇筑中得到了完美运用。清蓄尾水隧洞长850.38米，0桩号至79.58桩号为方形变城门洞形，城门洞形变圆形的渐变结构形式。渐变段以外均为圆形断面，79.58桩号至 850.38桩号衬砌完为圆形断面，衬砌后洞径9.2米。

　　2012年4月10日，尾水隧洞针梁钢模混凝土衬砌启动，同年的11月18日，尾水隧洞针梁钢模混凝土浇筑结束。除开渐变段采用自制的钢模拱架进行断面混凝土衬砌外，洞身段全是用针梁钢模进行衬砌。针梁钢模特点主要是针梁的上置方便施工，稳定性较好，行走时不需要借助外力，由针梁钢模自身配置的两套卷扬系统实现针梁钢模自主行走，利用液压装置实现模板立模、脱模。绑扎钢筋可超前进行，绑钢筋和浇筑混凝土可同时进行，大大缩短了施工周期。这套系统行走不需要使用到原来常规钢模台车使用的轨道钢梁，省去了轨道安装、拆卸这个步骤，非常便于现场施工。该系统操作简单，运行维护方便，浇筑质量也很好，成型后的混凝土面光滑细致。在施工现场，现场施工人员介绍说：“针梁钢模系统腰线以下51度范围采用翻模和人工抹面的施工工艺，腰线以上309度范围整体全断面连续施工。”利用这套系统，施工进度大大加快。在钢筋绑扎到位的情况下，针梁钢模混凝土浇筑速度能达到5天完成两仓，最快的时候能达到3天完成两仓，每一仓的进尺能达到9米。据项目部技术人员介绍：“清蓄所用的针梁钢模与惠蓄时期相比，进行了一系列的改造。首先，开仓角度变大，由38度增加到51度，开仓角度的变大有利于提高混凝土浇筑质量;其次，针对清蓄电站大坡度的遂洞增加了一条支腿，由两条腿增加到三条腿，整套钢模稳定性得到提高。”

　　值得一提的是，由于清蓄中平洞和尾水隧洞衬砌后断面尺寸一样，在尾水隧洞完成衬砌后，中平洞承建方水电五局还向项目部租用了这套设备进行中平洞衬砌，实际运用的效果得到五局肯定。积极探索新工艺清蓄项目部积极进行新工艺的探索和运用，自密实混凝土就是其中一个典型例子。项目部承建清蓄电站水道及厂房系统土建工程引水岔管、下平洞、4条引水支管、尾水岔管、4条尾水支管几个部位的混凝土浇筑采用自密实混凝土浇筑，这些部位混凝土施工原本设计均是采用常规的入料振捣方式，那为何要采用自密实混凝土浇筑呢?在采用脚手架模板支撑体系的隧洞边顶拱混凝土衬砌施工中，普通泵送混凝土多采用“上山法”与“退管法”相结合进行施工。由于普通泵送混凝土的流动性有限，在本来有限的衬砌厚度内，再加上钢筋和泵管占用部分空间，致使顶拱范围内的混凝土振捣操作空间狭小，混凝土难以振捣密实，易出现12-15厘米的较大顶部空腔。自密实混凝土浇筑是指在自身重力作用下，能够流动、密实，即使存在致密钢筋也能完全填充仓位，同时获得很好均质性，并且不需要附加振动的混凝土。自密实混凝土具有高流动度、不离析、均匀性和稳定性的特点，浇筑时即使在密集配筋条件下仅依靠其自重流动均匀地填充到模板各处，无需振捣而达到密实效果。正是由于它的这一优异性能，项目部研究决定采用自密实混凝土来解决顶拱混凝土浇筑空腔大的难题。

　　项目部利用既有原材料先进行了室内的自密实混凝土配合比设计，随后在母线洞顶拱进行了生产性试验。实验表明：自密实混凝土现场泵送顺畅，混凝土无需振捣，它优异的施工性能体现的淋漓尽致。如今，自密实混凝土施工工艺已在引水支管、尾水支管、引水岔管、尾水岔管、下平洞等部位的顶拱混凝土施工中得到成功运用。成型后经钻孔检查，混凝土密实性好，顶部平均空腔不到2厘米，混凝土浇筑饱满度有了质的提高，有效的减少了后续灌浆工作量，客观上节省了成本，缩短了一定的工期。该工艺大大提高了高压隧洞混凝土衬砌浇筑质量，具有很好实用价值，经济效益明显。技术成果突出清蓄电站，注定是一个出技术成果，出科研课题，出行业规范的项目。

　　公司清蓄项目部边施工，边研究，边积累，通过实际运用的效果对技术成果进行检验，技术创新成果颇丰。2010年至2012年水道及厂房系统土建工程开挖期间针对地下厂房开挖精细化质量控制，组织策划实施的《清远抽水蓄能电站地下工程精细爆破研究》，通过课题研究总结了一套成熟且适合抽水蓄能电站地下工程施工的开挖程序、开挖方法、爆破设计参数、施工工艺等施工技术参数。精细爆破技术，从爆破设计、施工、监测和管理等方面建立了规范化、程序化、制度化制度。建立了一套依据不同部位的相应安全振速指标、周边成型情况和爆破影响深度，来不断修正爆破设计参数和优化爆破网路数据指导施工的信息化反馈体系。经中国爆破协会汪旭光院士等专家的鉴定达到国际先进水平，获得中国爆破协会一等奖。并获得了 2012年中国电力建设企业协会中国电力建设科学技术成果三等奖。斜竖井绞车系统运用过程中形成的《一种JTP矿用提升绞车在水电站斜竖井施工中的应用》方案已报公司审批，正在积极申请专利中。同样是运用在斜井上的绞车抱轨装置——“一种斜井运输小车防坠落制动装置”已获专利。在完成斜井混凝土衬砌后，由于原先运用的绞车轨道已经不存在，抱轨安全装置已经不能利用。

　　为了确保灌浆作业的安全，项目部研究后，决定开发斜井防坠落抱绳装置。经多次与生产厂家技术人员研究，最终成功开发该装置并运用到了斜井灌浆小车绞车上，经现场空载和负重实验检验效果良好。斜井防坠落抱绳装置的成功开发运用，在国内同样属于行业内首创。短短的一个星期，在清远的所见所闻所感，项目部员工饱满的精神状态，严谨的工作作风，令人印象深刻。从亲历项目部各施工节点的员工口中，深感施工建设的艰辛与不易，对全体员工夜以继日、顽强拼搏所展现出的飒爽英姿感动不已，敬佩万分。站在清远上库大坝上极目远眺，群山巍峨，密林翠绿。清远，地如其名，宁静致远，山清水秀。在这巍峨的群山间，翠绿的密林下，一座大型水利水电工程正在崛起，初显雄姿。