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【院庆七十周年征文】系统总结特高拱坝建设,展示中国水电辉煌成就——特高拱坝建设总结工作纪实
时间:2020-07-08 07:02

作者:水电工程部 程立

缘起:站在巨人的肩膀上

几十载栉风沐雨,千万人呕心沥血,如今我国筑坝技术已实现全面领先,这当中特高拱坝建设更是取得骄人成绩。截至2020年6月,国内外已建成坝高超过200m的特高拱坝共28座,我国成功建成7座,包括二滩、锦屏一级、小湾、溪洛渡、拉西瓦、大岗山、构皮滩共7座特高拱坝,这当中坝高前三甲的特高拱坝均在我国。如果说,20世纪90年代,我们顺利建成了二滩拱坝,基本实现了拱坝筑坝技术从跟跑到并跑,那么可以肯定,21世纪最初的15年内建成6座特高拱坝,则从根本上实现了从并跑到领跑。

工程技术的进步,向来是在探索中总结,在总结中继续向前探索。为系统梳理近20年来我国特高拱坝建设管理经验与成就,国家能源局于2015年7月在北京主持召开了“特高拱坝建设总结及安全运行管理研究工作方案”工作会议,并以国能综新能〔2016〕146号文批复,正式启动了锦屏一级、小湾、溪洛渡、拉西瓦、大岗山、构皮滩等6座特高拱坝建设总结工作。根据国家能源局有关要求和会议意见,由水电水利规划设计总院牵头组织各特高拱坝工程建设单位、设计单位和相关科研单位开展该项工作,其中由水电总院施工专业负责组织建设总结工作。这一刻,我们是如此幸运,可以站在巨人的肩上,拾遗沧海,极目远眺。

初见:问世间“坝”为何物

六座坝,建成之时是六座高耸的丰碑,建设之中则是六座看似无法逾越的巍峨高山。每一座坝都蕴含厚重的历史,无尽的汗水与泪水。

拉西瓦拱坝2010年建成,是唯一在高寒高海拔区建成的特高拱坝。

小湾拱坝2012年建成,是宽高比和总水推力最大的特高拱坝,共分43个坝段,坝体混凝土方量达845万m3,温度控制难度巨大。

锦屏一级拱坝2014年建成,是目前世界第一高坝,左岸坝肩陡峭,存在深拉裂隙、黄斑岩脉等罕见不良地质体群,开挖及基础处理极其复杂。

溪洛渡拱坝2014年建成,其坝身孔洞较多、结构复杂,智能温控、智能振捣和数字灌浆等信息化技术在拱坝建设中得到应用,坝体混凝土成功实现无温度裂缝。

大岗山拱坝2015年建成,是全世界地震动参数最高的坝,复杂地层灌浆等基础处理难度突出。

这些特高拱坝的建设管理过程,是我国从不断学习借鉴,到不断自主创新和发展完善的过程,在工程建设与管理方面积累了宝贵经验,建立了一套全面完备的质量和进度管理体系,在科技创新方面也取得了一系列宝贵成果,是打造“中国水电”名片的可靠保证,代表着我国水电建设的最高峰。

相识:为伊消得人憔悴

艰难的跋涉才能达到顶峰。特高拱坝建设总结涉及工程建设管理、勘察设计、施工与监理、质量检测、过程咨询等众多单位,从前期料场勘察、施工规划,到建设过程中的坝基开挖、基础处理、混凝土及灌浆施工等质量评价,再到后期封堵蓄水等,涉及高拱坝建设施工全过程,头绪多、任务重、时间紧。因此,总院高度重视,积极发动全员参与,在李昇、王忠耀副院长等主管院领导指导下,由院副总工魏志远、余奎牵头,组织技术骨干完成了具体编写和校审工作。

2017年9月,内部会议确定了施工建设总结的结构和重点议题,各章节题目、主要内容、主要附表等,以及编写计划等内容,结合6座特高拱坝具体建设特点,初拟了分工。决定本课题以分散编写、校审,3~4次集中办公讨论的形式进行,总院和6座特高拱坝的建设单位、设计单位的专家参与报告具体编审,最终由总院形成总报告,集全行业智慧,力求系统全面的总结特高拱坝施工建设经验,服务水电行业发展。

2018年2月4日~5日,编写大纲讨论会在北京召开,水电总院李昇副院长参会指导,编写组20余位专家参加。本次会议修改完善了编制大纲,对编写工作收资进行了安排,明确了工作方向和重点。

大纲讨论会明确施工建设总结重点是:系统总结已建6个特高拱坝工程施工技术、质量控制和建设管理经验,重点总结特高拱坝基础处理、混凝土强度、温度控制以及接缝灌浆质量标准和工艺控制参数等重点问题,以及新工艺、新方法、新材料使用经验,关键难点问题对策措施。总结特高拱坝已经取得成就和经验,提出施工建设中需要重点关注的问题,提出总体评价意见和要求。大纲讨论会明确特高拱坝建设管理总结围绕下列7个议题开展:1、超高拱坝建设管理与成效;2、超高拱坝开挖与控制;3、坝基处理施工及质量控制;4、混凝土原材料选择与控制;5、超高拱坝混凝土温度控制和接缝灌浆;6、超高拱坝混凝土施工及控制;7、超高拱坝蓄水及封堵(含高水头封堵闸门)。

2018年5月4日~5日,第一次集中办公会在北京召开。会前汇总了各章节内部讨论稿,并由校审专家进行了校审。会议对编写初稿进行了详细的讨论,并分析了编写过程中的问题,对编写大纲进行修改,精确到三级目录。会议要求总结报告既要明确每个工程建设特点,又要总结共性、突出特点。会议提出各编写、校审专家在6月中旬前完成修改稿。

2018年6月19日~21日,第二次集中办公会在成都召开。编写组18位专家参加。与会专家听取了各章节编写专家对编写内容的汇报和校审专家的校核意见,并逐节进行了认真详细的讨论,提出了对各章节主要内容、主要附表等的修改意见,补充了各特高拱坝在施工建设过程中遇到的值得总结提升的案例,并就编写过程中一些关键问题达成共识,明确7月下旬前完成修改稿,组织领导专家评审。

2018年8月4日~6日,第三次集中办公会在北京召开。本次会议听取了报告各章节编写专家对编写情况的汇报,并对最新修改的报告逐章进行分析,就各章编写形式、重要工程问题等进行了仔细的讨论,提出了下一步修改方向及工作时间节点要求。要求突出一定的专业性,减少对业界常识性内容的过多介绍。

只有经历过痛苦,才能理解幸福的真谛。2018年12月中旬,建设总结定稿会在北京召开。本次会议对报告简本进行了详细讨论,并对后续修改工作进行了安排。会后,各章节顺利修改定稿,并于同月通过了由水电行业众多院士、大师组成的顾问组最终评审后顺利向国家能源局提交。顾问组评审认为,“总结工作系统、全面,提炼了我国特高拱坝建设实践的主要技术特点和重要工程经验,报告提出的主要结论和有关建议基本合适”。通过特高拱坝施工建设总结工作,我们凝练了宝贵的财富和经验:

建设过程全面控制,助力世界领先:六座特高拱坝形成了“业主主导、专家把关、设计保障、监理控制、施工保证、政府监督”的六位一体管理体系。组建专业化管理团队和工作组,增强了对工程各关键环节的把控力度;建立院士、大师等组成的顶尖咨询团队对工程建设进行定期或重大咨询;推行精细化、标准化施工,开展样板评比等活动,调动参建各方积极性;建立了完善的质量安全管理体系,按照国家相关规定委托专业机构开展质量监督、安全鉴定、工程验收等活动;引入了智能化等先进建设管理技术,更加注重科技创新。

“多快好省”且环保,保证坝肩开挖质量:有效解决了特高拱坝高边坡开挖施工安全性和快速施工难题,代表了世界工程高边坡开挖施工的最高水平。特高拱坝边坡及坝基开挖施工安全风险突出,总结出“自上而下、挖锚结合、及时支护、少扰动、严施工、周密监测、动态调整”的基本控制原则。较好地解决了高山峡谷地区高边坡开挖的施工通道和场地布置难题,创新提出较多的解决方案和成果。部分特高拱坝提前进行导流洞分流和大江截流,将河床作为开挖石渣转运平台,提高施工效率且解决水保环保问题。

“一深三高”严要求,灌浆质量全控制:灌浆工程设计时在理论计算基础上,进行广泛丰富的勘探和灌浆试验,并参考相关类似工程经验,不断验证、优选设计方案;严格按照施工技术要求制定施工方案,保证工序达标。坝基固结无盖重灌浆和有盖重灌浆结合使用并得到广泛应用,在节省工期上优势明显,且有利于表面裂隙漏浆堵漏等其它异常问题的判断。通过合理的分区,控制灌浆压力,可有效保证了抬动控制的要求。化学灌浆具有可灌性好、凝胶时间可控、强度可控、抗渗性好等特点,在复杂软弱基础位置得到应用并取得良好效果。智能灌浆通过实践已积累了比较丰富的经验和成果,但自动记录和规范的数据传输等问题仍需继续研究。

全过程精细化智能温控,打破“无坝不裂”魔咒:特高拱坝混凝土浇筑仓面大、温度应力高、结构应力复杂、开裂风险大,均采用不设纵缝通仓浇筑方式,采取较严的温度控制标准,同时首次提出了全过程精细化的温度变化过程控制曲线;确定施工期混凝土温度应力控制标准时,明确了应力和温差标准双控取严者的方法。建立集成了环境温度、混凝土浇筑信息、温度计读数、冷却水管通水温度和流量等数据的拱坝温控管理信息系统,实时掌握从局部到总体的温控状态,实施一套行之有效管控措施。

高山峡谷布置难,量大质优显能力:特高拱坝均结合工程地形地质条件,通过就近布置大方量、高强度混凝土拌和系统、大吨位快速缆机和高效仓面混凝土平仓振捣设备等措施顺利解决了高山峡谷区混凝土施工布置难题,同时保证了高强度的混凝土供应和平仓振捣。创新进度管理手段,通过开展大坝浇筑期间进度仿真分析、引入4.5m厚层浇筑技术等措施减少浇筑仓量,提高施工组织灵活性和缆机、一次转仓浇筑等效率。混凝土拌合物、各项性能指标、取芯检测和压水试验等检测成果合格率高,坝体检查发现的裂缝较少,坝体混凝土施工质量优良。

大鹏一日同风起,扶摇直上九万里。特高拱坝建设总结工作取得的成果,对已建特高拱坝安全运行及今后类似工程建设具有重大指导意义。同时,通过本次系统的总结,对水电总院尤其是年轻同志的业务水平提升也有重要意义,彰显了我院在水电行业的技术领先地位。

这样的过程,从相识到相知,既是历史向前的选择,也是水电人初心与信念的传承,也都源于江河安澜、绿色发展的历史使命。幸甚至哉!

(本文在写作过程中,得到常作维副总工、喻葭临处长的具体指导,深表谢意)。

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