奥门新浦京8867创中国大坝建设金字招牌——中国能建葛洲坝集团大坝建设发展40年

  据北京日报报道,目前我国水电的蕴藏量为6.8亿千瓦,经济可开发容量为4亿千瓦,居世界第一;而目前装机容量仅占技术可开发量的20%,相比之下开发程度不高。对水电资源占绝对优势的西部地区来说,开发水电具有相当大的吸引力,特别是随着环境与能源问题日益突出,作为一种可再生清洁能源的水电优势更加凸显。
  上世纪60年代后期至80年代中期,我国在一些地质条件复杂的地区兴建了一批有代表性且规模很大的水坝,如在乌江渡兴建了我国第一座高达165米的岩溶坝基高坝;在地质条件复杂的青海龙羊峡建设了我国当时最高的重力拱坝——龙羊峡大坝。在这一时期创造了当时100多项中国水电施工纪录的当属著名的葛洲坝工程。葛洲坝工程总库容15.8亿立方米,装机容量为277.7万千瓦,年均发电量157亿千瓦时,控制流域面积100万平方公里,可通过万吨级大型船队,这些均创出国内筑坝施工的新纪录。
  上世纪90年代,借助迅速发展的高土石坝和混凝土面板堆石坝的筑坝技术,著名的小浪底水利枢纽工程成功筑坝高达154米。目前,我国坝高在90米以上的土石坝超过20座,最高的土石坝是位于云南省高261米的糯扎渡大坝;湖北省境内还拥有世界上最高的混凝土面板堆石坝——高233米的水布垭水电站大坝。而作为中国高坝主打类型的混凝土重力坝,目前坝高90米以上的有27座,最高的重力坝是位于广西的龙滩水电站大坝,高216.2米。数量最多的当属拱坝,坐落在四川省高305米的锦屏一级水电站大坝,是我国于2013年建成的世界最高拱坝。预计2020年建成的四川双江口大坝,坝高将达到312米。
  截至目前,我国从上世纪50年代开始兴建的高度15米以上的水坝超过2.2万个,占到世界总数的约一半。这之中最引人瞩目的是创造了多项世界纪录的当今世界第一大水电工程——三峡大坝。这是迄今世界上综合效益最大的水利枢纽,其1820万千瓦的装机容量和847亿千瓦时的年发电量均居世界第一,坝顶总长3035米,最大坝高185米,正常蓄水位175米,总库容393亿立方米,形成了长达600公里的巨型水库,成为世界罕见的新景观,能够抵御百年一遇的特大洪水。
  (编辑:张艳 审校:霍吉平)

编者按


要:水库是我国水利工程中一个重要的部分,它整体质量的提高,对其工程的发挥及使用寿命都有着明显的促进作用。在我国经济的发展过程中,各个领域对于水资源的需求量不断增多,因此,水库工程的数量也越来越多。在这样的形势下,只有有效的保障水库工程的质量,才能够更好的为人们的生产和生活提供服务。
关键词:水库;水闸;工程施工
1水工建筑物――大坝奥门新浦京8867, 1.1大坝概念
挡水建筑物的代表形式就叫坝。可分为土坝、重力坝、混凝土面板堆石坝、拱坝。
堤坝式水电站中的主要壅水建筑物,又称拦河坝。其作用是抬高河流水λ,形成上游调节水库。坝的高度取决于枢纽地形、地质条件,淹û范Χ,人口迁移,上、下游梯级水电站的关系以及动能指标等。大坝可分为混凝土坝和土石坝两大类。大坝的类型根据坝址的自然条件、建筑材料、施工场地、导流、工期、造价等综合比较选定。
1.2大坝的分类 混泥土坝分为重力坝、拱坝和支墩坝3种类型。
①重力坝:依靠坝体自重与基础间产生的摩擦力来承受水的推力维持稳定。
重力坝的优点是结构简单,施工较容易,耐久性好,适宜于在岩基上进行高坝建筑,便于设置泄水建筑物。但重力坝体积大,水泥用量多,材料强度δ能利用。
②拱坝:为一空间壳体结构,平面上呈拱形,凸向上游,利用拱的作用将所承受的水平载荷变为轴向压力传至两岸基岩,两岸拱座支撑坝体,保持坝体稳定。拱坝具有较高的超载能力。拱坝对地基和两岸岩石要求较高,施工上亦较重力坝难度大。在两岸岩基坚硬完整的狭窄河谷坝址,特别适于建造拱坝。一般把坝底厚度T与最大坝高H的比值小于0.1
的称为薄拱坝;在0.1~0.3间的称为拱坝;在 0.4~0.6间的称为重力拱坝。若T/H
值更大时, 拱的作用已很小,即近于重力坝。
③支墩坝:由倾斜的盖面和支墩组成。支墩支撑着盖面,水压力由盖面传给支墩,再由支墩传给地基。支墩坝是最经济可靠的坝型之一,与重力坝相比具有体积小、造价低、适应地基的能力较强等优点。按盖面形式,支墩坝主要可分为3种:盖面为平板状的称为平板坝;盖面为拱形的称为连拱坝;盖面由支墩上游端加厚形成的称为大头坝。支墩坝一般为混凝土或钢筋混凝土结构。和重力坝比较,支墩坝具有如下特点:上游盖面常做成倾斜状,盖面上水重可帮助稳定坝体;支墩的侧向刚度较小,设计时应对侧向地震时支墩的工作条件进行验算;支墩坝对地基条件的要求较重力坝高。
土石坝包括土坝、堆石坝、土石混合坝等,又统称为当地材料坝。它具有就地取材、节约水泥、对坝址地基条件要求较低等优点。一般当地材料坝由坝体、防渗体、排水体、护坡等4部分组成。
①坝体:坝的主要组成部分。坝体在水压力与自重下主要靠坝体自重维持稳定。
②防渗体:主要作用是减少自上游向下游的渗透水量,一般有心墙、斜墙、铺盖。
③排水体:主要作用是引走由上游渗向下游的渗透水,增强下游护坡的稳定性。
④护坡:防止波浪、冰层、温度变化和雨水径流等对坝体的破坏。
2水利工程施工 2.1土石坝施工技术
利用土、砂、石等当地材料填筑堤坝,有着悠久的历史,施工经验也相当丰富。土石坝的施工方法很多,应用最早,采用最广泛的是分层压实法,以后又相继应用水力冲填法筑坝、振动碾压法筑坝以及定向爆破筑坝等。由于岩土力学理论的发展和新技术、新设备的采用,土石坝的施工技术不断提高。主要表现在:①施工机械化程度日益提高,许多工程从料场开采、运输、上坝到铺散、压实的全过程实现了机械化联合作业,上坝强度高,用人少,工期短,填筑质量可以保证;②筑坝材料使用范Χ扩大,重型压实机具的采用使劣质当地材料得到合理利用;③高土石坝的比重逐步上升。
中国水利资源大部分集中在西部,大多处于交通不便,地质条件复杂的地区,开发水电的自然条件和施工条件越来越差。土石坝较易适应复杂的地质条件,能就地取材,节约水泥,且减少场外运输,降低工程造价。需要解决的技术问题是:①深覆盖层的处理;②施工导流及渡汛措施;③大流量、高流速的泄洪设施;④在缺乏粘土或多雨地区,采用混凝土面板或沥青混凝土等防渗措施。
2.2混凝土坝施工技术
中国绝大部分混凝土坝的施工方法基本上沿袭30年代的柱状浇筑法,只是在部分工艺上有所进展,如:①在混凝土内掺粉ú灰和外加剂以降低水泥用量,减少水化热;②使用组合钢模板,减少木材用量和减少模板安装工时;③人工生产砂石骨料,优化混凝土级配;④引进和研制混凝土施工专用设备(混凝土拌和¥、混凝土泵车、平仓振捣机等)。在中国混凝土坝施工中,投产较快的是新安江水电站,坝高105m,坝体方量175m3,从开工到第一台机组发电仅用3年时间(1957~1960);浇筑强度最大的是葛洲坝水利枢纽,年最大浇筑强度203万m3,最高月浇26万m3。1986年在福建修建的坑口坝,是中国第一座全碾压式混凝土坝,坝高56.8m。对一些水利水电工程的部分坝段以及Χ堰采用了碾压混凝土的施工方法。
2.3施工管理
施工管理是在水利工程施工中对各项工序进行组织、检查、协调与控制的工作。其目的是以最少的人力、物力和资金,按照设计要求,确保工程质量和安全,使工程如期或提前竣工投入生产,发挥效益。施工管理的内容主要包括:①计划管理,这是管理工作的核心;根据施工组织设计,按施工阶段编制施工进度计划和作业计划,通过施工调度,开展工作,以保证任务如期完成。②技术管理,其中心内容是通过技术革新,改进施工方法和施工工艺,促进劳动生产率的提高,并为保证质量和安全制定相应的技术规程。③物资设备管理,指按质、
按量、
按施工进度供应所需的物资和机械设备,并改进物资设备的运输、保管和使用,以节约资金。④劳动工资管理,指合理安排人员编制、劳动组织、职工培训、
劳动保护、
工资奖励等工作。⑤工程定额管理,即对人力物力的消耗进行控制。它是计划管理的基础,通过计时观测和调查研究,掌握现行定额执行情况,并为制定新定额提供原始资料,不断提高定额水平。⑥财务管理,包括成本核算,减少建设费用,合理使用资金,从经济上控制施工全过程,保证施工任务的完成。
2.4水利工程施工展望
第二次世界大战以来,水利工程不断发展,工程规模越来越大,加以一些条件优越的地点已经开发,将来许多高坝大库只能修建在人烟稀少的高山峡谷地区,面临地质条件复杂和交通不便等情况。由此带来一系列施工技术问题需要解决。如复杂地基处理、抗高速水流冲刷磨蚀、高坝快速施工、大跨度地下工程和长隧洞的快速掘进等。为了保证工程的施工质量,缩短建设周期,降低工程造价,水利工程施工技术的发展趋势是:①采用大容量、高效率并且配套的施工机械;②广泛采用新技术(如液压、电子、激光、声波等技术)、新材料和新工艺(如振动碾压、高压喷射、ê喷支护、快速掘进等),并不断发展;③运用系统工程的理论和电子计算机技术,进行水利工程施工的科学组织与管理。
参考文献:
1)金文良,ë建平主编.水利水电工程施工.土石坝工程出版社:黄河水利水电出版社.125页
2)钟汉华主编.水利水电工程施工技术.混凝土工程、灌浆工程.出版社:中国水利水电出版
100页

 

改革开放40年来,我国能源行业发生巨变,能源生产和消费总量跃升世界首位,清洁能源消费比重持续提升,给社会经济发展注入源源不断的动力。水电作为清洁能源的重要组成部分,四十年来,也得到了长足的发展。

 

截至目前,葛洲坝集团承建了大小约3000多个水电站,参与了61个国内100万千瓦以上的大型电站建设,承建的国际水利水电项目覆盖17个国家。如果说机组是水电的心脏,那么水电大坝就是水电站的骨架。大坝兼顾着蓄水、通航、调节洪峰等使命,是整个水电站的重要一环和关键。

四十年来,葛洲坝承建的大坝工程超千余座,见证了我国大坝建设从高温到高寒、从平原到高原、从人工填筑到智慧大坝进程的发展历程,也解决了大坝防渗技术、新老混凝土结合技术等一批技术难题,在祖国大江南北立起了一座座“大坝博物馆”。

千余座大坝 立起水电博物馆

1978年,改革开放的重大决策开启了中国奋进的新征程,改革开放也为水利工程建设发展打开了创新之门。葛洲坝集团历经四十余载的奋斗,在国内大坝建设上囊括了长江第一坝,丹江口大坝加高,世界最高双曲拱坝,世界高海拔、高寒地区的第一座高混凝土坝等一系列具有行业标志性的大坝,分布在我国长江、雅砻江、金沙江、大渡河、雅鲁藏布江等众多流域

改革开放初期,在葛洲坝大坝建设中,大体积高强度混凝土浇筑的温控制技术,是大坝施工的难点。葛洲坝人在施工过程中首创一整套温度控制技术,被命名为“七度工程”,也就是从砂石骨料冷却、混凝土拌和加冰,拌制好的混凝土温度为7℃。这降低了成型坝体混凝土热胀冷缩的剧烈程度和破坏力。葛洲坝大坝在施工中的难能可贵在于首次在长江干流上成功截流的实践,丰富发展了大江大河导流截流的理论、设计与施工技术。美国能源协调委员会一位主任工程师面对葛洲坝惊叹:中国人有能力建成任何一座他们自己认为需要建成的大坝。

20世纪初,葛洲坝承建了三峡大坝更是将筑坝技术推向了制高点,在三峡大坝建设中破解了国内外水电界“无坝不裂”的难题,“个性化”通水冷却,较好地控制了混凝土最高温度;成功解决了世界级混凝土重力坝建设,在混凝土重力坝筑坝技术、沥青混凝土芯墙堆石坝筑坝技术、碾压混凝土坝筑坝技术等方面推动了中国乃至世界的筑坝水平。

新世纪,随着我国水电建设逐渐向西转移,在西电东送进程中,葛洲坝发挥了重要力量。

这期间,葛洲坝还承建了一批具有代表性的大坝工程,包括世界最高面板堆石坝——湖北清江水布垭大坝,其大坝坝高233米、坝长660米,目前世界上同类坝型中唯一一座坝高超过200米的大坝。

在雅砻江上,葛洲坝承建的这座弧形的“双曲拱坝”,远远看去犹如一道高耸的彩虹曲伸在青山翠谷之中。锦屏一级水电站大坝是世界上一座最高的双曲拱坝,坝高305米,大坝浇筑中,攻克了高边坡、高地应力、深部卸荷裂隙等世界级技术难题,创立了世界坝工技术新的里程碑,从此,水电站大坝建设进入300米时代。该项目荣获了中国土木工程领域科技创新最高奖项——詹天佑奖。

在雅鲁藏布江,葛洲坝集团承建了雅鲁藏布江首座水电站——藏木水电站,藏木大坝是地处西藏高海拔、高寒地区的第一座高混凝土坝,最大坝高116m,葛洲坝在施工中形成的大温差地区的特有混凝土施工技术,为今后西藏高寒地区类似工程的施工积累了经验。

在金沙江上,由葛洲坝集团承建的溪洛渡、向家坝、白鹤滩、乌东德4座水电站依次排开,犹如串起的水电明珠。葛洲坝承建了这四座电站中的三座大坝,当前,溪洛渡、向家坝大坝已经建成,包括混凝土重力坝坝基防渗墙施工技术研究与实施、罕见的不良地质体处理等施工等一系列技术难题得以攻克。

尤其值得一提的是,目前世界大坝建设已经进入智能化、数字化阶段,葛洲坝在溪洛渡大坝建设中开创了我国高拱坝智能化建设先河,实现了高拱坝智能管控。其以300米级溪洛渡拱坝智能化建设关键技术在2015年获得国家科技进步二等奖。

目前,葛洲坝在承建的乌东德大坝、两河口大坝中较多的采用了世界先进技术,包括在乌东德大坝施工中采用智能通水系统推广应用智能通水系统对大坝混凝土进行通水冷却,复杂条件大规模高密集锚索快速施工等技术。

锱铢积累 推进大坝建设技术升级

40年来,葛洲坝集团拥有水利水电施工等7个总承包特级资质,主导参建的水电站超过600座,其中100多项分别荣获国家优质工程金质奖、鲁班奖、詹天佑奖等重要奖项,并成为国际水电协会(IHA)白金会员。

四十年来,葛洲坝集团不断创新,促进大坝高质量发展,致力于技术升级,多次荣获国家级科技奖。通过经验积累与自主创新,不断研发先进技术,包括:超300米高拱坝混凝土优质快速施工关键技术研究及应用、高混凝土坝关键技术研究与实践、碾压混凝土拱坝筑坝配套技术研究、碾压混凝土拱坝的新设计理论与实践、水布垭超高面板堆石坝工程筑坝关键技术及应用200m级高碾压混凝土重力坝关键技术等。

——大坝防渗漏技术为水库提质量,延寿命。葛洲坝人自主创新,掌握先进技术,实现了乌东德电站大块石、深覆盖层地层条件下的防渗墙的成槽、嵌岩,以及槽段间的墙体连接。防渗墙能确保上下游围堰“滴水不漏”。国际领先的大坝加高技术运用于丹江口水电站,高混凝土重力坝加高加固关键技术能处理好新老混凝土联合受力、解决加高后坝体和坝基应力,避免或尽量减少了混凝土裂缝。在一系列大型水电站地基处理中掌握了先进技术,包括锦屏电站超深帷幕孔施工、深部断层破碎带防渗加固技术;乌东德电站大块石、深覆盖层地层条件下的防渗墙的成槽、嵌岩,以及槽段间的墙体连接技术;大石门水库超深帷幕灌浆施工技术等,解决了一系列复杂地质条件下大坝地基处理难题。

——积极参编行业标准。四十年来,葛洲坝参编了《混凝土面板堆石坝接缝止水技术规范》、《混凝土面板堆石坝施工规范》等近十项国家及行业标准,进一步推动了水利水电工程品牌化。

葛洲坝在大江大河导截流、筑坝施工等领域占据了世界技术制高点。紧跟新的一轮水利水电工程开发大潮,公司水利水电工程技术不断取得新突破,创新研究的关键技术,经鉴定达到国际领先、国际先进和国内领先的达23项之多。

——积极推进现代数字大坝、智慧大坝建设。当前,依托现代化信息和管理手段的葛洲坝集团积极建设数字大坝,结合智能化控制装置,不断推进大坝的智慧化探索。其以混凝土浇筑、温控和基础灌浆为核心解决施工智能控制,基于物联网和数据处理技术使高拱坝建造过程的管理具备数字化、信息化、智能化特点,数据筛选分析、三维仿真、预警预判等,在大坝混凝土浇筑、温控、监测、蓄水等全过程中,实时分析数据。时刻对大坝“身体状态”保持关注。

走向世界 塑造水电建设标准

近年来,葛洲坝品牌影响力不断提升,辐射五大洲,葛洲坝集团在水电施工技术上抢占制高点,成为水电领域专家。多年来,葛洲坝伴随改革开放走出去,承建的水利水电国际项目覆盖17个国家,共37个项目,目前在建项目26个,其中包括卡卡、SK、阿根廷基赛等一系列走出去的标志性水电站,总装机容量达33770兆瓦。

自上世纪取得的第一个国际EPC项目——尼泊尔上波迪·科西水电站以来,葛洲坝集团在国际业务中不断推行EPC模式,取得了良好成效。目前成功运用EPC总承包模式承接的项目主要有:埃塞俄比亚GD-3水电站项目、FAN水电项目、老挝会兰庞雅水电站、巴基斯坦NJ水电站工程、马拉维卡普奇拉水电站二期工程等。

同时,葛洲坝在海外承接了包括特克泽大坝、巴基斯坦NJ大坝等一批有影响力的大坝工程项目,涉及非洲、亚洲、南美洲等多个地区。

2002年,在非洲,葛洲坝集团独家承建了非洲最高双曲拱坝—埃塞俄比亚特克泽大坝,坝高188米,是非洲最高的混凝土双曲薄拱坝,项目部全体员工在非洲炎热的气候条件下,创造了拱坝无一条裂缝的奇迹,该项目获得了水电领域境外工程鲁班奖。

2009年,葛洲坝承建的缅甸耶涯大坝竣工,耶涯大坝为重力坝,大坝坝顶高程197米,最大坝高137米,该项目获得了多次获得业主和缅甸政府的称赞,是缅甸最大水电站。

2018年,葛洲坝承建的巴基斯坦NJ水电站投产发电。该工程在尼鲁姆河上建拦水坝和取水口,开挖一条轴线长28.6公里的引水隧洞将河水引入地下电站厂房,电站尾水经尾水洞再次汇入杰鲁姆河。这是人类历史上首次穿越喜马拉雅山脉断裂带,完美修建了气势恢宏的地下宫殿,成功拦住了奔涌的尼鲁姆·杰卢姆河水。

斯里兰卡位于印度洋主航道中心线附近,战略位置极其重要,是“海上丝绸之路”的重要节点之一。2018年,葛洲坝承建的斯里兰卡米尼佩水坝加高项目是集团入斯里兰卡市场后的首个重要项目,是米尼佩左岸运河修复项目的两个重要组成部分之一。

目前,葛洲坝正在推进安哥拉卡卡水电站大坝、阿根廷基赛水电建设、巴基斯坦SK、马来西亚巴勒水电站等众多行业具有影响力的水电大坝建设。

四十年来,葛洲坝集团锤炼出卓越的水电设计与施工能力,开创国内流域开发综合利用的先河,也为国际水利水电工程与流域综合开发提供范本,助力“一带一路”建设不断走深走实。葛洲坝正在努力成为“中国标准”的制定者和输出者,在积极参与世界能源建设的同时,大力推动中国标准走向世界舞台。