深度解读:超级水电站的背后,硬核地下长城是如何建成的

2020年的春节悄然来临,草原大地早已一派寒冬景象。赤峰市林西,西拉木伦河畔,装卸碾压机械轰鸣,运料卡车来回穿梭,防渗墙河床段施工平台向右岸进占已顺利完成。

中午时分,太阳高悬,气温却已降至零下15度。天寒地冻,北风呼啸,黄沙漫卷,“中国水电基础局”的鲜红旗帜猎猎有声。

虽已进入冬歇期,东台子水库项目部仍然提前筹谋,抢抓时间,填筑施工平台,为来年的河床右岸段防渗墙及早投入施工做足准备。

河床右岸段防渗墙施工平台正在紧张进占

事关成败的决定性因素

作为国内为数不多的百米深大坝防渗墙,东台子项目的地层条件相当复杂。粉细砂,胶结岩,大孤石,单独遭遇其中任何一样,都足以对防渗墙造孔构成威胁。更何况同时重叠出现。其风险不言自明,难度可想而知。

然而,难度巨大却屡屡提前完成节点目标,难度巨大却顺利推进并无差池闪失,强烈的反差,鲜明的对比,源自项目部充分完备的前期运筹谋划,源自科学前瞻的施工组织设计,源自万无一失的谨慎应对措施。

谋定而后动。自工程开工以来,提前计划11天完成台地段土方开挖,提前42天结束台地段地表处理,提前进度15天防渗墙全线开钻。截至11月11日,河床左岸段防渗墙施工任务胜利告终,造孔面积4.5万平方米,浇筑槽段104个,占总量的45%。圆满完成2019年年度目标。

当一个个里程碑式的时间点勾连成线,全景勾勒出水电建设者时不我待的坚定决心与攻坚克难的刚毅意志。把镜头拉长,在整个时间轴线上细细观察,才能够窥见一切顺利背后的凶险暗藏,风平浪静之下的暗流涌动。

不谋全局者,不足谋一域。防渗墙的诸多工序从来不是离散的单独个体,它们前后影响,施工时需要系统性思考,从全局出发整体谋划。

大坝基础防渗墙轴线长1360米,被分成河床左岸段、右岸段和台地段三部分。业主最初提供的施工图纸中,600米长的河床段要先沿河床平面向下开挖4米,以此为基准开始造孔。

先修筑地下长城防渗墙,再修建拦水大坝

这就意味着,要想修筑防渗墙,就得先截流填筑围堰,开挖基坑,降排地下水。

如此一来,前置工序土方开挖工作量大大增加。受地下水位压力逼迫,造孔难度迅速上升。与此同时,数百人员和机械设备在河流水位以下施工,遭遇汛期强降雨天气时的安全问题,又构成一个巨大的风险点。

更为险恶的是,地表即为粉细砂层,最厚处29米。粉细砂颗粒微小,极易流动,难于稳定。在粉细砂层上直接造孔,面临的是无可避免的坍塌事故,轻则孔口导墙塌陷,重则掩埋人员机械。

从全局思维和实际经验出发,项目部依托强大的资源平台和专家团队,多次研讨论证,提出了“改挖为填”的施工方案。沿河床平面下挖1米,清除淤泥,再回填6米高的黏土,即可形成施工平台。

如此一来,防渗墙工序前移,工期得到保证。施工平台高于水面,防洪度汛风险不再。在回填黏土层上设置导墙开始造孔,可以完美避开粉细砂层对孔口稳定性的毁灭性威胁。

此方案能否变更施行,是事关东台子水库基础防渗墙施工成败的决定性因素。

凭借事实本身强大的说服力和行业领军的权威地位,经过反复开会协商,沟通阐释,“改挖为填”的施工方案最终得到了设计和业主的认可。

防渗墙隐于地下,并不可见,却为大坝的巍然耸立提供着不可或缺的坚强保护。变更设计方案的过程,在施工现场同样不可见,却直接决定着后续的所有施工是否在创造价值。

哪有什么岁月静好,只因他们前瞻而行。

在“三抓两钻”法施工中抓斗发挥着重要作用

看不见的惊心动魄

自从在新疆下坂地水利枢纽,突破防渗墙百米大关以来,西藏旁多平均深度158米,新疆大河沿墙深探及186米。水电基础局屡次创造世界记录,又屡次打破世界纪录。

既然站上过巅峰,还怕什么困难重重。进一寸,有进一寸的欢喜。

变更设计,河床段的造孔安全迎刃而解。然而,台地段依然存在开孔即流砂的重大难题。台地段槽孔数多达136个,占到槽孔总量的55%。最深孔128米,是这道深墙的难度担当。

项目部的技术团队胸有成竹,拿出另一样应对措施,深层水泥搅拌桩地基加固。

防渗墙导向槽两侧,分别布置两排深搅桩,要多投入近百万的费用。也许在别的工地,这项措施被视为冗余。但项目团队明白,和发生塌孔事故后人员设备的损伤,应急处理的资源投入,被延误的工期这些成本相比,深搅桩加固势在必行。

在处理局部与整体、眼前与长远关系时,项目团队从来都尊崇技术,头脑清醒,目光深远,思维缜密。

台地段已完成浇筑的38个槽孔,平均深度超过80米。事实证明,与河床段造孔顺利进尺一样,极易引发塌孔的粉细砂层对台地段造孔的影响也被降至最低。

困难,从来都结伴而行。胶结岩层,成为另一只横亘在项目团队面前的拦路虎。

胶结岩主要由沙砾卵石构成,在百万年漫长的地质变化中,岩石里的矿物溶解于水形成溶液,渗入到沉积物颗粒填充间隙,矿物溶液结晶后,就像胶水一样把岩石牢牢粘连在一起。

就像多层夹心蛋糕,整个施工地质段,胶结岩分布有2~3层,在地下50米处厚约1米,80米处厚3~5米。

建造防渗墙的主力设备抓斗能深入地下100多米

这么硬的地层,抓斗抓不动,毫无办法。只能调集冲击钻,配合平底十字钻头,高冲程低频次重击,每天进尺不过才几十厘米。

地层条件复杂多变,给“钻抓法”造孔带来新挑战。地层松软处,冲击钻率先钻主孔,为抓斗开路。抓斗抓取副孔,工效高,形成更为平整的孔壁。抓斗遇到坚硬地层,马上换冲击钻重凿。根据地层变化,“三钻两抓”随时切换,只为凿孔不停,进尺不停,进度不停。

光是大型抓斗,项目部就准备了5台。其中,自重近200吨的SG80型液压抓斗,为国内首台重型抓斗,成槽深度可达120米。项目部调集先后参与过三峡、小浪底、向家坝、旁多等40多个国内外大型工程建设的资深抓斗工长,管理抓斗机组。

大量优质资源的集结,只为秉承工匠精神,游刃有余地应对复杂地层的挑战,建出一道让自己安心,让业主放心的优质防渗墙。

除去冲击钻凿碎后,被抽砂筒抽出的孤石,在河床段,单单抓斗,就抓取上来直径超1米的完整大孤石2块。

运筹帷幄之中,决胜千里之外。正因为项目团队的深思熟虑,完美应对,在如此复杂的地层条件面前,依然创下百米深墙月浇筑18个槽段的佳绩,在辽阔的北疆大地再次踏响“中国基础”雄浑有力的跫音。

虽然,这些惊心动魄都发生在地下,并不会被我们亲眼所见。

但它们真实存在过。

在河床段完整抓出的1米直径大孤石

质量好到从未见过的浆液

建坝先筑墙,筑墙先造孔,造孔先配浆。业内都知道,在防渗墙领域,流传有这样一句口诀。

护壁泥浆的正确配制,泥浆的性能控制,是造孔成槽能否实现的关键。

优质的浆液应该具备稳定的理化性质,适当的黏度,良好的触变性,较好的滤失性。

性质稳定,浆液才会一直保持悬浮分散的胶体状态。黏度适当,既可防渗堵漏稳定孔壁悬浮钻渣,又能减少泵送动力和原材料的消耗,提高混凝土浇筑质量。触变性良好,可保证泥浆在静止和流动态时分别发挥合适的静切力。滤失性好,失水量则小,形成的泥皮薄而致密,在阻止地下水进入的同时,防止浆液大量漏失。

项目技术团队从一开始,就奔着“优质”而去。也唯有优质,才能克服复杂地层,为顺利造孔多加一道安全屏障。

前期试验阶段,选取6~8组经验配比数据,在施工现场挖出4米深的试验槽段,填充试验浆液,净置3天,观察实际护壁效果。再分别测量数据,逐一对比,反复调整。

最终确定的配比数据,实际效果超出预期,给了团队莫大的鼓励和信心。

浆液搅拌,选用公司中天机械自行研发的智能制浆系统。传感器称重,消除人为添加时的误差,有效提高计量精度,节约人员成本。混凝土高速搅拌机用来搅拌膨润土浆液,游刃有余,泥浆更加均匀稳定。

30米见方的浆池,分成4格,轮流倒换使用,给足浆液充分水化溶胀的时间。每格浆池底部布置6根风管,定时吹入压缩空气,防止泥浆沉淀。

项目所在地风沙天气频发。前期试验时,2个月时间,裸露的浆站内,局部地区淤积的沙层厚达1米多深。为了确保胜券稳操,技术团队又架设起透明玻璃材质的屋顶,让浆站成为一座造型优美的全封闭“金字塔”,进一步提升了浆液的纯洁。虽然,架设屋顶的成本是修建浆站的3倍。

造孔完成,需要清除孔内浮渣,为浇筑做好准备。河床段槽孔清孔后,检测泥浆性能指标,数据再次出人意料,竟然接近新制泥浆。

夜空下的金字塔浆站

这样的护壁浆液,岂止优质,简直优秀。

造孔过程中,浆液不渗不漏,在穿越粉细砂等漏失层时,起到了无可替代的强力保护作用。连具有多年防渗墙施工经历的老工人都连连感慨,直言从未见过质量如此好的浆液。

项目团队依然不满足。

新的技术攻关又一次开启,试图彻底探明昼夜大温差的草原气候,对混凝土浇筑时接头管拔管时机的具体影响,从而进一步提升拔管效果,进一步节约成本提质增效。

当工匠精神渗入言行,精益求精成为习惯,优秀不再是目标,它只是自然而然发生的结果。就像春暖,花开。就像秋高,果实。

典籍记载,春秋时期,扁鹊医术高超,能让重症病人起死回生,被誉为“神医”。而他的哥哥在病人尚未意识到时,就已提前用药,铲除病根。这一切太过平淡,难以察觉。因此,扁鹊的哥哥籍籍无名。

对此种情形,《孙子兵法》也作过精准的描述:古之所谓善战者,胜于易胜者也。故善战者之胜也,无智名,无勇功。

当然,对于东台子项目团队,对于水电基础人来说,他们追求的,从来不是智名,也从来不是勇功。

无问西东,但求初心。

深夜施工,进度不停

此刻,西拉木伦河畔,风正劲,帆更鼓。

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