春风万里花常新

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春风万里花常新

—水电十四局清蓄项目部创新纪实

发布日期：2015-07-24来源：中国电力建设集团编辑：靳明伟

[摘要]

　　三项国家实用新型专利：“一种斜井运输小车防坠落制动装置”、“一种提升设备防坠落试验用的脱绳装置”、“用于斜竖井施工的JTP改进型提升绞车”;中国爆破协会科学进步一等奖、中电建协2013年度电力建设科学技术成果三等奖：“清蓄电站地下工程精细爆破关键技术研究及应用”;以及云南省第二届“职工创新工作室”的荣誉称号……这一项项熠熠生辉的成绩，无不彰显着水电十四局清远抽水蓄能电站项目部出色的创新成果。

　　 2015年7月15日，清蓄电站如期充水，这一重大节点目标的完成，与过程中各项创新成果的运用密不可分。清蓄电站的建设，不仅仅是每个员工一线奋战的汗水，更是每个员工善于突破、大胆创新的智慧结晶。创新，始终贯穿于清蓄项目的建设过程中。多方面改进斜竖井提升系统清蓄斜井总长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。圆形斜井开挖直径10.6米，混凝土厚度60厘米，直线段倾角为50度。两条竖井，其中排风竖井长244.25米，开挖直径6.4米，衬砌后直径5.6米;尾水调压井长115.6米，由大井和升管段两部分构成，大井开挖直径19.4米，深63米，衬砌后直径18米;升管段开挖直径10.6米，深52.6米，衬砌后直径9.2米。如此长的斜、竖井，这么大的断面，要组织混凝土施工，难度不言而喻。作为国内承建蓄能电站最多的水电施工企业，十四局有着丰富的斜、竖井衬砌施工经验，然而斜井、竖井混凝土施工，工序复杂，施工风险极高，安全生产隐患十分突出，历来是水电工程施工的难题。项目部不敢掉以轻心，没有依赖于以往的经验，而是多方探索，寻求在保证安全、最大程度降低施工风险的前提下，如何顺利进行施工。

　　经过大量调研，项目部选择了与水电施工十分接近的矿山用绞车系统，与厂家共同改进，研发出一套满足水电施工行业规范的绞车提升设备。矿山用绞车在施工中具有不少优点，但是基本为露天使用，体积比较庞大，布置占用空间大，而水电施工大多需要在洞内进行安装，绞车的布置难免受到空间限制，无法直接在洞内使用。针对这一情况，项目部与绞车厂家在水电和矿山行业规范的框架下对原矿山用提升绞车进行改进，将原绞车电动机、减速箱与主轴装置(卷筒)的同轴布置改为90 布置，即由“I”字型布置改为“L”字型布置。改制后的绞车占用空间大大减小，既能适合在有限的空间内布置，又能采用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，消除因人为疏忽导致安全事故的隐患。然而，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，就好比悬在井下作业人员头上的一把“尖刀”。如小车跑车，后果不堪设想。项目部针对目前国内水电站斜井施工中，缺少一种能有效解决运输小车因失去牵引力而坠落的保护装置情况，又与某矿山机械厂共同研制出符合水电站斜井施工，用于防止运输小车跑车的抱轨装置，于2013年7月18日进行现场脱钩试验获得成功。抱轨装置安装在运输小车底盘上，该装置能够在运输小车失去牵引力后成功地进入抱轨制动状态，防止意外跑车的发生。斜井运输系统抱轨装置的使用，开创了国内在倾角为50 的大倾角斜井中使用抱轨装置的先河，在水电施工领域也尚无前例。抱轨装置的成功使用填补了水电斜井施工长期以来运输系统无安全保护装置的空白，促进了斜井施工技术的改进升级，具有广泛的社会效益。“一种斜井运输小车防坠落制动装置”于2014年3月19日获国家实用新型专利。一次创新成果的成功运用并不意味着一劳永逸，在斜竖井提升系统的使用中，项目部不断进行全面改进，增加一系列安全保护措施，保证施工过程中人员的安全。斜井提升系统的成功经验，随后又成功运用到竖井施工中，为清蓄斜、竖井施工提供了有力保障。清水混凝土广受好评清水混凝土，即镜面混凝土，以表面光洁如镜而得名。清水混凝土产生于20世纪20年代，在国内仍处于发展阶段。随着绿色建筑的客观需求，人们环保意识的不断提高，返璞归真的自然思想深入人心，我国清水混凝土工程的需求在道路桥梁、厂房和机场、工业与民用建筑中也得到了一定的应用。然而，在国内水电工程建设中，清水混凝土大多局限于“岩锚梁”等个别部位的运用，成功大面积运用的工程实例几乎没有。清蓄地下厂房的清水混凝土，成为工程的一大亮点。

　　清远抽水蓄能电站地下厂房主要由安装间、主厂房、副厂房构成，总长169.5米。其中主厂房长108.5米，宽25.5米，高55.7米，由下至上分为6 层：集水廊道层、管道廊道层、蜗壳层、水泵水轮机层、中间层、发电机层。根据甲方要求，蜗壳层底板37.54米高程以上至发电动机层底板56.935米高程范围内的外露板梁柱、边墙、机墩、风罩混凝土全部采用清水混凝土工艺进行施工，共计2万余方混凝土。如何才能在地下厂房浇出“素面朝天”的免装修清水混凝土?清水混凝土要求一次浇注成型，不做任何外装饰，直接采用现浇混凝土的自然表面效果作为饰面，表面平整光滑、色泽均匀、棱角分明、无碰损和污染，工艺要求极高。素面朝天看似简单，其实比金碧辉煌还难弄得多。清水混凝土主要施工程序与传统混凝土相当，但它要求各工序精细管理和施工，主要体现在项目管理的科学与严谨上。对于一个复杂的工程，最重要的就是有契合的优良的运作系统。

　　从组织设计、安排施工到项目管理与监督，确保每一个环节都运行良好。为使清水混凝土浇筑达到预期效果，项目部专门成立了清水混凝土质量控制组，从选材、试验、浇筑，确保每个细节均有人管控。项目部立足于电站现有地材，优选混凝土外加剂、掺合料、模板、脱模剂等，明确具体的采购与使用程序，以保证原材料产地统一，胶凝材料尽可能用同一厂家同一批次，砂、石的色泽和颗粒级配均匀，为清水混凝土的成功运用奠定了基础。由于清水混凝土一次浇筑完成、不可更改的特性，不容许在正式运用时出现任何纰漏，因此，项目部先后进行了多次原材料、混凝土配合比试验，并以实体构件尺寸在室外模拟进行了4次工艺试验。通过一次次试验之后的分析总结，项目部解决了传统混凝土的漏浆、烂根、麻面、表面气泡大等问题，逐步找到最优的工艺参数组合，确定了工艺参数与流程，编写了相关的方案和清水混凝土施工作业指导书，为清水混凝土的正式施工确立的控制标准。清蓄电站清水混凝土的成功运用，具有一系列工艺特点：楼板采用维萨木模板，结构成型尺寸更有保证。柱子、机墩、风罩采用定型钢模板，边墙采用常规钢模，解决了钢模上设置明缝条的问题，加大了模板的周转次数。摒弃传统脱模剂，采用清水混凝土专业模板漆，模板表面光洁、不会污染混凝土表面。摒弃传统扣件连接，模板连接全部采用螺栓，拼接紧固、变形小。采用低、高频振捣器交替振捣，混凝土表面气泡少。立柱倒圆角：倒角圆顺、外表美观。墙柱无拉筋孔眼：无需修补孔眼。明缝：规则平直、立体感强。清蓄电站地下厂房清水混凝土成型质量，受到业主的认可，业内专家的赞赏。2014年3月29日，国家能源局副局长刘琦一行到清蓄调研，对厂房清水混凝土浇筑质量给予了高度肯定。清水混凝土在清蓄电站地下厂房工程尝试和成功大面积应用，丰富了公司的技术水平，为之后同类工程施工提供了可供借鉴的宝贵经验。针梁钢模再创新隧洞采用针梁钢模全断面衬砌是一项目前比较先进的施工工艺，国内外针梁钢模的研制与施工应用已比较成熟，但国内传统针梁钢模将针梁置于隧洞中下部，底拱模板呈封闭状，具有底部气泡难以根除，施工人员通行不便的弊病。在惠州抽水蓄能电站的施工中，十四局成功创新运用了上置式针梁钢模，并已获得国家专利。上置式针梁钢模解决了传统全断面模板底拱气泡及人员通行和材料搬运通道的问题，同时进一步提高了针梁钢模的稳定性及底拱部位混凝土表面成型质量。惠蓄电站虽然成功运用了上置式针梁钢模衬砌隧洞混凝土，但在一定程度上仍存有不足，主要体现为：针梁钢模底拱开口范围38度，底拱开口角度较小，其底部还是会产生部分气泡，影响混凝土浇筑质量;针梁钢模前后各一条支腿，在浇筑隧洞混凝土尤其是坡度较大隧洞混凝土过程中需要进行辅助稳定，影响针梁钢模衬砌速度。同时在浇筑坡度较大隧洞混凝土时，针梁钢模支腿根部有时会出现断裂的情况。清蓄项目部在总结上述问题的基础上，对上置式针梁钢模进行了进一步的改进和优化，使得上置式针梁钢模衬砌隧洞混凝土施工技术更加先进和完善，有效提升了上置式针梁钢模的运用效果。清蓄尾水隧洞长850.382米，前79.58米为方形变城门洞形，再变圆形，其余为圆形断面，衬砌后洞径9.2米。2012年4月10日，尾水隧洞衬砌启动，同年11月18日，浇筑结束。与惠蓄电站相比，清蓄电站对上置式针梁钢模进行了一系列改造创新。首先，底拱开口角度由38度增加到51度，增大了底拱人工抹面面积，进一步减小了底拱混凝土表面气泡面积，有利于提高混凝土质量。其次，在针梁钢模上增加了一条支腿，不仅提高了针梁钢模的稳定性，而且在混凝土浇筑及移动模板过程中，无需借助外力即可保证针梁钢模平稳运行，解决了在浇筑角度较大隧洞混凝土时针梁钢模支腿根部出现断裂的问题，保证了施工进度。在这一前提保证下，针梁钢模混凝土浇筑速度能达到5天完成两仓，最快时3天完成两仓，每一仓的进尺能达到9米。

　　在已有的创新成果上持续改进，体现着清蓄项目部严谨求实的工作精神，不满足于现有成绩，时刻迈着创新的步伐，为清蓄项目的创新成果添上又一笔光彩。清远抽水蓄能电站项目部是一个出成绩、出人才的营地，与项目部全体上下勇于创新、勤于创新的良好氛围密不可分，一张张专利证书、获奖证书也许只是其中一部分看得见的成绩，一个质量过硬、技术先进的工程才是每个清蓄人的追求，而一批思维活跃、锐意进取的人才也在创新中不断成长，为十四局的不断进步积累了可贵的财富。春风万里，创新之花鲜妍常新，清远抽水蓄能电站为技术创新提供了肥沃的土壤，开出一朵朵创新的花朵，生机勃勃，活力无限。