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七年砺剑终成愿——水电七局丰宁抽水蓄能电站建设纪实

水电七局发布时间:2022-01-18 12:35:23  作者:王梦悦

北风呼啸,吹不灭他们的信仰之火;滦河冰封,冻不住他们的火热之心。

燕山连绵不绝,巍峨沉寂,在它的腹地,丰宁抽水蓄能电站主厂房内欢呼声、呐喊声、庆贺声,声声不息。耗时7年的世界在建装机容量最大的丰宁抽水蓄能电站首台机组正式投产发电,机组整体运行良好,这是中国电建上千名建设者的心血凝结,是七年时光磨练终成愿的新生与希望,为这寂寂的燕山腹地嵌入了“跳动的心房”。

冲刺:全力加速中 

作为北京冬奥会的绿色能源“护航者”,年底发电,是丰宁抽水蓄能电站所有参建者全力冲刺的年终目标。

“世界在建装机容量最大的抽水蓄能电站,丰宁电站的意义至关重要,服务国家‘双碳’目标战略,为北京冬奥会、残奥会、二十大等重大项目的顺利开展提供清洁能源和电力安全保障。”水电七局丰宁项目部负责人感慨万千又激动不已。“作为土建施工方,我们克服了极端地质条件与极端的气候条件,冲破了疫情防控等严峻外围环境形势,按照计划提前3天实现首台机组封顶的目标,顺利完成机电安装交面,助力年底发电,保障‘绿色冬奥’。”

通过长余百米的交通洞,还未进入主厂房便已闻阵阵声响。“主厂房长414米,宽26.5米,高54.5米,主变洞长450.5米,宽21米,高22.5米,这个建设规模是当前抽水蓄能领域中最大的。”主厂房的面积相当于一个小型停机场,安装12台机组,装机规模也居世界首位,全部机组投产发电后,每年可消纳过剩电能88亿千瓦时,年发电量可达66.12亿千瓦时,可节约标准煤48.08万吨,减少碳排放120万吨。作为绿色经济新动能和可持续增长极,丰宁抽水蓄能电站将为如期实现国家碳达峰碳中和的战略贡献力量。

七年奋战,发电成行。丰宁抽水蓄能电站这个大国重器终于登上属于它的历史主舞台,推开京津及冀北地区新能源大规模开发的大门,为“三北”地区破解“弃风弃光”的困局保驾护航。

应变:时刻准备着

“地下厂房施工,对于七局来说,已经是驾轻就熟了。”但是到了这里,“突如其来、不期而遇”却成了常态。

“做地下开挖,最怕遇到复杂的地质,直接影响开挖速度和支护难度,特别像丰宁这样巨大的地下洞室群。”丰宁电站地处燕山山脉向内蒙古高原过渡带,受断层及裂隙切割影响,地下洞室的地层岩性主要为三叠系干沟门单元中粗粒花岗岩,断层多且局部存在蚀变风化,岩体多沿结构面呈“串珠状”、“透镜状”随性分布呈碎裂结构,岩体单体强度低,整体强度高,完整性较差。“这样的地质不管是开挖还是支护都难度倍增,在极不稳定的岩层上,去固定岩锚梁就如在‘解冻中的豆腐上绣花’,对手艺要求极高。”边墙变形、顶拱裂变等问题的安全保障,无疑是对所有工程建设者最严峻的考验。

施工条件差、施工难度大,情况不容乐观。但建设者门枕戈待旦、常备不懈,应变随时准备着。

针对复杂的工程地质条件,在开工之前结合现场实际情况,对地下厂房的开挖系统进行全面分析、研究,分析开挖对围岩变形规律的影响,研究围岩、衬砌等支护结构的受力特征、超强地应力释放以及地下洞室群围岩破坏规律,并多次组织国内专家现场咨询,特邀中国工程院院士马洪琪等专家及河海大学、山东大学课题研究组对此进行研究指导,提出切实可行的开挖及加固措施。

针对开挖的施工难点,项目管理团队以“技术”为龙头,主厂房岩采取优化分层分块、对岩锚梁采取“预固结、预支护”“一炮一支护”进行超前加固,采用样架控制钻孔方向、并对爆破参数进行调整,确保岩壁吊车梁开挖成型。同时采用“短进尺、弱爆破、勤支护”新奥法施工的同时,根据现场特点,积极推动设计、业主采纳调整顶拱锚杆支护参数、随机锚索系统化、超前锚杆锁定爆破区危弱围岩、主变洞侧洞开挖、树脂锚杆快速锚固、钢筋肋拱等方案,合理运用锚索、锚杆、主动防护网、互壁防护网等支护方式,“多种手段,综合治疗”。“特别是顶拱支护,我们采用主动防护网倒挂的方式,进行系统、全面加强支护,这种方式也是国内水电先例,确保了厂房稳定和后续施工安全,成功解决了这个超大规模地下洞室群稳定的问题。”

“经过多年努力,我们总共进行土石方开挖100万立方米,总开挖长度1万2千余米,总开挖洞室(井)110条,锚索支护26万根。”即便工程已经成型,项目团队回想起来依然觉得不可思议,“我们这些人、这些年、这些事,数字远不能表现。”

保障:戮力铸品牌

地下艰辛探索路,数年实践待功成。

水电七局铁军走南闯北,足迹遍布世界,自1965年支援三线建设参与龚嘴水电站的建设,半个世纪的光景,七局人已参建大中小型水电站300余座,总装机容量突破4000万千瓦。在龙滩、向家坝、白鹤滩等水电站,开启了“地下王国”的探索之路。

“首次‘练兵’就遇到‘巨无霸’,龙滩水电站地下厂房长388.5米、宽30.7米、高87.3米,地质条件复杂多变,纵横交错的分布119条洞室(井),规模堪称当时世界水电建设之最。”也正是这样严苛的条件,培育了七局铁局的“地下凿洞术”,才能在之后的关卡中,一路过关斩将,战胜一个又一个的难题,攀登一座连一座的高峰,获得一项又一项的荣誉和奖励。

瀑布沟水电站获得中国土木工程詹天佑奖;向家坝水电站创造“六个之最”《复杂地质超大型水电站地下厂房施工技术》技术成果达领先水平,获得中国施工企业管理协会科技进步一等奖;“三高三大”的溪洛渡水电站,成果更是丰厚,并应用在之后的大岗山、长河坝、黄金坪、白鹤滩等工程施工中;大岗山水电站获得国家优质工程金质奖和中国土木工程詹天佑奖“双重大誉”;猴子岩水电站获得国家优质工程金奖;在中国首个百万千瓦级整体EPC杨房沟水电站,荣获国家“部级样板工程;世界在建最大地下厂房白鹤滩水电站多项工艺达国际领先水平。

水电七局征战地下多年,技术工艺精湛领先。

丰宁抽水蓄能电站是继宝泉抽水蓄能电站之后,水电七局在抽水蓄能领域“闯北”的征程中,遇到最大体量的考验,精兵强将赴“燕赵”大地,书写地下工程的又一新篇。

在地下厂房工程中,厂房岩锚梁开挖浇筑质量是业界公认的硬骨头,特别是丰宁这种软弱兼备的地质条件下,保证“岩锚梁”成型效果,本身就是非常具有挑战的。为了缩短工期、提升质量、降低成本,项目部结合工程特点,进行新技术、新工艺、新材料、新设备应用的探索。

项目部成立了“岩锚梁开挖及混凝土QC小组”,通过反复梳理分析地质预报、结合现场通过模拟试验精心计算细化爆破设计参数等,制定了缜密样架措施控制造孔孔向孔深,首次采用玻璃纤维锚杆替换软弱岩体,将如“糖葫芦”般的岩体串联起来,在斜台双向光爆中尝试PVC管代替传统竹片的间隔装药方式等,顺利实现了岩台开挖点、线、面满足规范要求,同时达到了岩锚梁锚杆无损监测100%合格,岩壁锚梁开挖成型效果获得了业主的高度评价,被评为样板工程接待同行业多次观摩。为了提高安全性和效率,项目团队还研究应用了电动吊床用于竖井载人、盘扣式脚手架等“新设备”,安拆速度快、效率高、安全性高、造价低,极大地提高了工程进度。

做时不问前路,行时终有所得。“四新”的应用,不仅实现了提质增效,也为后续工程建设积累了宝贵的施工经验。截止目前,丰宁项目已取得国家发明专利1项、实用新型专利3项、软件著作权1项、QC成果3项、样板工程6项,多次被业主授予先进单位、施工工艺创新应用先进集体等称号。

“我们没有什么做不到的,我们有团队,有技术,有毅力,有信仰。”前有丰宁,后有洛宁、芝瑞,在地下厂房、在抽水蓄能,水电七局整装出发、戮力同心、砥砺前行,去攀登更高的山,搏击更涌的浪。


水电七局丰宁项目部


丰宁电站主厂房施工现场


丰宁电站地下厂房通风洞口

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