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“蓄”力远航——水电十一局抽水蓄能业务发展侧记

水电十一局发布时间:2022-06-16 10:28:35  作者:娄曼曼 王建贞

时值盛夏,群山叠翠,万木竞秀。

日前,由水电十一局承建的南阳天池抽水蓄能电站工程、信阳五岳抽水蓄能电站工程、河北抚宁抽水蓄能电站工程相继实现大坝面板浇筑、地下厂房开挖、TBM掘进预定目标,以优异的成绩迎接党的101周年华诞和党的二十大胜利召开。

十成抽蓄,九成电建。水电十一局作为新中国水电建设的摇篮和中国电建的特级子企业,是中国电建抽水蓄能建设的主力军。20余年来,分别承建参建了九座标志性的抽水蓄能电站工程,施工内容涵盖大坝、地下厂房、输水系统、金属结构安装、房建等,拥有抽水蓄能电站全业务链核心施工能力和一大批工程施工管理人才,建设并打造着一项项优质工程和享誉业界的抽蓄品牌。

江山如画,大道行远。作为央企,水电十一局胸怀“国之大者”,践行绿色发展理念,助力“双碳”目标实现,在推动施工生产机械化、数字化、智能化转型中,勇担使命,诚信守诺,于山河之上不断谱写着抽水蓄能建设的新篇章。

从手风钻到TBM——

施工生产方式转型的先行者

 施工作业手段的大跨越,对工程建设来说往往具有划时代的意义。

“原来我们的隧道开挖往往是采用手风钻,粉尘大,功效低,还不安全。现在在抚宁,我们联合多家单位设计制造了TBM硬岩掘进机,它集开挖、喷锚支护和混凝土浇筑为一体,可以说这是时代的产物,更是企业实力的标志。”冯宏朝是水电十一局地下掘进分局的分局长,他对机械设备有着特别的感情和深刻的认识。

 作为世界首台双护盾频变坡大直径超小转弯半径硬岩掘进机,“抚宁号”TBM整机长85米、重1700吨,用于河北抚宁抽水蓄能电站通风洞和交通洞施工。它的掘进线路全长2241米,开挖直径9.5米,最小转弯半径90米,最大适应坡度10%,是目前国内超大直径TBM施工中最小转弯半径、最大纵坡的施工。该TBM的应用突破了传统工法制约,为抽水蓄能电站大断面隧洞施工提供了新方案,也为水利水电建设增添了智能建造的大国重器,是绿色施工的重大创新。

抚宁TBM项目经理焦玉莹告诉我们,TBM硬岩掘进施工如同在钢板上凿洞,每前进一米都非常不易,一些掘进技术都是开创性的。他们依托丰富的地铁掘进施工经验,迎难而上,不断创新,及时破解施工中出现的问题,将掘进、支护、注浆等每一道工序做细做实做完美。当前,硬岩掘进已完成过半。

从“大雨落幽燕”到山水茶都,奋斗的人们赋予时空的穿梭以特有的价值。

越过云蒸霞蔚的茶山,在信阳光山县殷棚乡,五岳抽水蓄能电站工程大干正酣。该工程在2公里多的范围内布置了40余条隧洞,洞室开挖总长度超过11公里,地下厂房长168.6米,而且洞室相互交叉、洞径各异,被称为“地下迷宫”。

地下洞室群开挖支护是整个工程施工的中心工作,必须有先进的机械设备作为支撑,五岳项目经理王竹波说。项目部按照公司的安排部署,经过多方考察对比,引进了阿特拉斯单臂凿岩台车、双臂凿岩台车、三臂凿岩台车、混凝土湿喷机械手等先进设备。凿岩台车带有电脑智能数控系统,可实现智能定位、自动调整锚杆角度、精确控制钻孔深度、自动生成凿岩日志和扫描日志自动上传。每班可完成9米锚杆60根、4.5米或6米锚杆90根,施工精度和效率大为提高。

在这里还有一个“巨无霸”——目前国内同类型最大的悬臂式掘进机。它长17.5米、高3.3米、宽4.11米,整机重达145吨,切割范围长7.2米、宽7.2米,集切削、装渣、转运和自行于一身,可以做到切削、装运同步进行,同时对围岩的扰动极小,能有效控制超欠挖。五岳项目总工李闯表示,悬臂式掘进机开挖后断面规范,可快速拼装钢拱架、钢筋网片、喷射混凝土等,不仅节省了大量工序衔接时间,还保证了施工安全。

在南阳天池抽水蓄能电站工程,项目总工于庆时敢想敢干,将上、下水库面板堆石坝上游防护变更为翻模固坡砂浆防护。在传统翻模固坡工艺的基础上,他们利用小型移动吊车进行模板吊装作业,制作可移动溜槽进行砂浆浇筑,在模板与楔板之间采用花篮螺栓连接,减少了翻模固坡人工投入,保证了安全度汛,达到多方共赢的效果。

 从数字技术到精雕细琢——

核心施工能力延伸的开拓者

数字技术改变着世界,也给施工生产和现场管理带来巨大变化。

水电十一局抽水蓄能电站工程大坝涉及常态混凝土重力坝、碾压混凝土坝、面板堆石坝和沥青混凝土心墙坝。位于南阳市南召县黄鸭河上游的天池抽水蓄能电站,就是河南省目前已规划抽水蓄能电站中最高的面板堆石坝。

标准要求高,技术难度大,不创新肯定是不行的,天池项目经理周立波说。为了快工出细活,精确控制大坝的体型结构,项目技术人员根据设计资料创建了上水库大坝BIM模型,实现二维向三维可视化的转换,所见即所得。在大坝填筑过程中,项目部一改传统作业模式,给大坝装上了一个“大脑”——大坝碾压智能控制系统。该系统实时监测仓面碾压设备的碾压遍数、轨迹、速度、高程、激振力等关键指标,将系统支持碾压数据接入基建智能化管控平台,对每层填筑施工过程进行统计,自动生成质量监控报告。

“碾压轨迹图、碾压遍数图、碾压速度图、碾压震动情况图、仓面施工过程合格率、项目总体压实情况汇总表等图表一目了然。”于庆时说,这些数据的汇总实现了对大坝填筑施工过程的全方位数字化监控,做到了动态分析,为大坝高质量施工提供了保障。

白山黑水,苦寒之地。

“工程地处高寒地区,冬季多年平均气温-3℃,极端最低气温-44℃,工程区实测最大冻土深度近2000米,室外工程年有效施工期不足6个月,对施工技术要求极高。”吉林敦化抽水蓄能电站项目总工张琼回想起当时的施工情形仍是心有感慨。

敦化项目是国内首座700米级水位高差抽水蓄能电站,也是东北地区最大、吉林省首座纯抽水蓄能电站,施工难度很大。“只要我们齐心协力、同舟同济,就没有搬不走的拦路虎,就没有攻克不下的关口。”项目负责人在多次会议上为参战职工加油打气。

根据坝型和气候条件,项目部围绕严寒地区沥青混凝土施工关键技术、抽水蓄能有特点通用设计结构施工方法创新、特殊地质条件下的水工建筑物基础处理等方面开展科技攻关,形成了沥青混凝土配合比试验研究、严寒多雨地区沥青混凝土施工技术、矩形框架结构拦污栅排架整体滑升技术、全风化岩层竖井开挖技术等系列成果。

大坝是水电站工程的“脊梁”。敦化项目上下水库大坝均为沥青混凝土心墙坝,为切实控制好沥青混凝土温度和密实度,确保大坝填筑质量,项目引入了数字化大坝建造技术。

据张琼介绍,所谓数字化大坝,就是以GPS/北斗全球定位系统或超高频脉冲定位系统为核心技术,通过监测混合料生产、运输,层级碾压等施工过程的方法手段,实现对大坝填筑进度和质量的全天候监控,从而为后期工程验收、安全鉴定和施工期、运行期安全评价提供完善的信息服务。

仿佛一颗碧绿的明珠滑落山间。如今,风光秀丽的敦化项目已经按期发电,上水库坝后渗漏量8.62L/s、下水库大坝渗漏量7L/s,均优于设计标准,各方称赞水电十一局又打造了一项精品工程。

光面爆破技术攻关小组的成立,让五岳项目的精细化施工又往前走了一步。小组针对光面爆破工艺开展研究,通过选择高水平钻工、精准测量放线、合理布置爆破钻孔、优化爆破参数,使得项目隧洞光面爆破半孔率达到95%以上。“通过厂房光面爆破技术提升,厂房超欠挖得到良好得控制,进一步降低了喷射混凝土消耗量,节约了施工成本,塑造了企业良好的品牌形象。”项目爆破工程师陈祖文告诉我们。

岩壁吊车梁作为五岳项目主副厂房关键受力结构,承担着后期整个发电机组吊装的重要任务,混凝土的成型质量直接影响到岩壁吊车梁的受力状态。在浇筑前期,李闯连续制定了十几个浇筑方案,与技术团队、施工班组反复模拟推演计算,研讨最优施工方案。同时,他邀请外部专家对方案进行评估和分析,保证选出的施工方案最省时、最高效、最安全。最终,浇筑完成的吊车梁颜色均匀、平直顺滑,达到了清水混凝土的效果,赢得广泛好评。

“洞内气体检测采用的是自动气体监测系统,可实时对洞内氧气、一氧化碳、硫化氢等气体浓度进行检测,对气体超标情况进行报警,管理人员根据报警信息,调整通风机的效率,加大洞内送风量”。作为五岳项目的生产经理,王亚飞对每一处的施工细节都了如指掌。

在工程实施中,五岳项目还引进数字智慧管理系统,使用了智能化APP和PC端智慧管理平台,管理人员可登录手机APP、电脑网页实现图纸查看、施工进度计划查看、现场整改、方案审核查看、工作面情况实时监测、监测视频回放等功能,让数字技术融汇进施工管理各个环节。

 从保护环境到山水名片——

绿色生态文明思想的践行者

人不负青山,青山定不负人。

被称为“充电宝”的抽水蓄能电站,是以新能源为主体的新型电力系统的重要组成部分,是最可靠、最经济、寿命周期长、容量大、技术最成熟的储能装置,也是绿色低碳发展的一个抓手。水电十一局深入践行新发展理念,在工作中追求人与自然的和谐共生、发展与环境的友好相待,以高度的使命感和责任感聚力清洁能源、打造绿色未来。

为了最大限度地减少施工对生态环境的影响,河南天池抽水蓄能电站项目在公司、分局的指导下,及时开展施工环境检测、岩土情况勘察、环保施工方案设计,制定了减少开挖对山体造成的扰动、废料综合利用、减少工程用地、做好环保降尘等诸多举措。

天池项目上水库坝址河谷呈“V”型,坝址上游有范家沟、老冯沟与炮房沟3条沟交汇,使得地势较开阔,形成了一个良好的天然库盆,库容条件较好。但左、右坝肩附近山体较单薄且有小垭口,坝址岩性主要为花岗岩。于庆时告诉我们,根据库容复核情况,决定对范家沟进行大规模开挖,炮房沟与老冯沟作适当整形,从而大幅度减少开挖。挖出来的石料可直接用于大坝一期、二期填筑,做到挖填平衡、物尽其用。为减少工程用地,项目部尽量利用荒地、滩地、坡地以及原施工场地,减少了不必要的开垦。据了解,天池项目全部建成投产后,每年可节省标准煤8.4万吨,减少二氧化碳排放21万吨,伏牛山的树将更绿,天将更蓝。

五岳抽水蓄能电站项目在进厂交通洞和通风安全洞洞口均布置废水处理系统,处理能力为每小时150方,隧洞内施工废水经处理后水质达到直排标准。

青山西北净无埃,风自东南远海来。

位于秦皇岛市的抚宁抽水蓄能电站项目是国家能源局“十三五”规划的重点建设项目,其业主营地、进场道路工程处在风景区内,施工环保、水保要求严格。施工过程中,项目部坚持高标准、严要求,对施工现场所有裸露黄土用防尘网进行覆盖,对已覆盖部位进行梳理,避免因覆盖不严密导致扬尘。根据实际增加洒水车数量和洒水频次,安排专人负责监督洒水车洒水作业,保证道路不扬尘。同时,在Y1路沿线设置了3公里的喷淋系统,全天不间断喷淋。加强道路边坡绿化,使用TBS喷播技术进行作业,提高了施工效率和成品形象。该项目建成后,将成为秦皇岛全域旅游战略的一大亮点,有力促进地区生态旅游产业的发展,提升周边群众生产生活水平。

在河南新乡,已经建成发电的宝泉抽水蓄能电站上下水库,犹如镶嵌在峡谷中的两颗明珠,熠熠生辉。通过整体旅游规划,宝泉景区已被评为国家4A级景区,走上了“人与自然和谐、经济与社会和谐”的绿色发展道路,成为践行“绿水青山就是金山银山”理念的美丽名片。

 从学习充电到技术创新——

高素质人才成长的赋能者

 人才是推动企业高质量发展、赢得市场竞争主动的战略性资源。

水电十一局围绕人才强企战略,瞄准抽水蓄能业务的现实需求和未来发展,深入做好感谢留人、待遇留人、事业留人各项工作,惜才、爱才、敬才、容才、育才,让人才在一线的炮火硝烟中经受淬炼,在学习工作中获得价值、得到成长,不断打造抽水蓄能领域的专业团队。

“电气组装过程中,我们一定要认真对照图纸,核对电缆标号有无错误,做到线路连接准确无误。同时,也要认真研究电气图纸,找到规律,这样才能提高效率……”3月20日晚上七点半,在抚宁抽水蓄能电站项目会议室里,职工内部培训正在火热进行。

自“抚宁号”TBM进场以来,项目部就充分利用业余时间组织职工开展学习培训,以学促行、以行践学。针对TBM组装和使用要求,项目对拼装工艺、液压、电器电路、掘进使用等各方面设立课程,坚持每周开展两到三次专题学习,以内部老带新、外部聘请专家授课的方式,进行系统学习和交流。

2021年7月毕业于长春工业大学的崔鹏博,学的是机械工程专业。他告诉我们,通过实际接触大型TBM掘进机,并在师傅和专家们的指导下,自己的实践能力有了很大提高,特别是在机械安装及液压管道安装方面,学到了很多以前在书本上学不到的知识。

王竹波是个工作了二十多年的“老水电”,他非常清楚青年人才培养对项目、对分局、对公司发展的重要意义。他说,对于优秀的年轻人才一定能用、敢用,这样才能打造出一支有朝气、有活力的团队。

“有一天,我在洞子里发现技术员杨明涛在灯带下看图纸,津津有味,很投入,我走过去在他身边站了足足五分钟,他愣是没反应一动没动。”五岳项目安全总监张森森感慨万千。

良好的平台加上个人的努力,让许多年轻人才快速成长起来。李闯、全书琴、夏志鹏、闫灵通等人积极尝试、敢想敢干,由他们主导的主副厂房第一层开挖支护施工技术获得省部级QC成果二等奖和实用新型专利,下水库进出水口爆破试验技术成果获评省部级工法,树脂预应力锚杆工艺性试验技术获得省部级工法和实用新型专利。而今,他们中很多人已经走上了项目领导岗位。

采访过程中,大家纷纷表示,在项目一线,年轻大学生们拼搏着、转变着、成长着,已经成为推动项目优质履约的主力军,也为今后抽水蓄能业务的持续发展积蓄了强大力量。

只身无问在西东,心有明月映山河。我国抽水蓄能电站装机容量世界第一,未来抽水蓄能发展将继续加快步伐,抽水蓄能业务天地广阔,必有可为,大有可为。

电建集团党委书记、董事长丁焰章指出,抽水蓄能源于水、产出能、可制砂、服务城、集成数,是中国电建重点发展的核心业务。要推动智能化建造,培养现代化人才队伍。加大关键技术攻关,努力突破大型地下洞室群智能化机械化施工、复杂地形地质条件下筑坝成库与渗流控制等技术难题。

水电十一局党委书记、董事长张玉峰也提出,要继续强化对抽水蓄能市场的开发,用良好的履约来提升企业的信誉,确保在抽水蓄能市场实现新的作为。

青山不墨千秋画,绿水无弦万古琴。

水电十一局将在电建集团发展战略的引领下,围绕“十四五”发展目标,团结一心,拼搏进取,锐意争先,奋力走在抽水蓄能市场的前列,为国家生态文明建设和集团高质量发展做出新的、更大的贡献。

吉林敦化抽水蓄能电站

河北张河湾抽水蓄能电站

南阳天池抽水蓄能电站上水库大坝


“抚宁号”硬岩掘进机


五岳抽水蓄能电站悬臂式掘进机

多臂钻施工

光面爆破效果

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