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创新引领核心技术制高点 勇攀世界水电新高峰

企业报道  2022-08-09 16:25:51 阅读:7076

  乌东德水电站是党的“十八大”以来我国开工建设并建成投产的千万千瓦级世界巨型水电站工程,是实施“西电东送”的国家重大工程,是构建清洁低碳、安全高效能源体系的重要支撑性工程,是实现“十三五”规划圆满收官、全面建成小康社会的重要标志性工程。乌东德电站挡水建筑物为混凝土双曲拱坝,电站厂房布置于左、右两岸山体中,均靠河床侧布置,最大坝高270m,总装机容量10200MW。

  乌东德右岸尾水调压室工程,4#~6#三个尾水调压室并排布置,尾调室最大开挖断面面积1725m?,总开挖高度113.5m,最大开挖直径为53m。调压室之间岩体最小厚度约30m,尾水检修闸门设在调压室内上游侧,呈“一”字型排列,是目前世界最大的尾调室竖井群。

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  经相关关键技术的研究,项目组形成完整的一套技术体系,有效的解决了巨型尾调球冠穹顶的成型及稳定施工、百米级井身的“井挖变明挖”安全高效施工等技术难题,保证了结构的安全稳定。经中国爆破行业协会组织的汪旭光院士等专家评价,该研究成果整体技术处于国际先进水平,其中穹顶开挖技术已达到国际领先水平。

  数值模拟分析技术

  采用数值模拟分析技术,开展了尾调室竖井群的全过程开挖模拟,借助实时监测信息技术,对比分析了不同开挖方案下围岩的变形、应力和破坏区域分布特征。利用数值软件对比分析了环形开挖与传统竖向两种开挖方案下,尾调室围岩开挖不同时期下的穹顶沉降和安全状态的变化规律,提出了基于变形梯度控制指标的围岩稳定性评价方法,建立“预警系统”,确定0.3mm/天变形预警值,日变形大于预警值时停止开挖,实现了尾调穹顶开挖变形与稳定控制施工方案的优化设计。

  复杂条件下巨型尾调球冠穹顶的成型及稳定技术

  为确保大跨径洞室开挖稳定和球冠穹顶成型质量,减少超挖量和回填混凝土量,经过充分研究穹顶设计体型,并借鉴以往大洞室“眼镜法”开挖成功经验,最后确定采取环形导洞先行,中间预留岩柱支撑,周边环形扩挖的施工方法,充分利用球形体水平剖切面为标准圆的规律特点,围绕穹顶中心轴线按不同半径圆周钻水平孔的思路进行爆破开挖,从而实现“以圆削球”的施工目的。

  导洞开挖分两序进行,先进行底部掏槽,然后进行上部保护层开挖。尾调室开挖支护施工期间围岩稳定性较好,通过洞室永久安全监测数据分析,4#~6#尾水调压室穹顶围岩变形量均小于1cm,井身段围岩变形量均最大值为4.4cm。

  复杂地质条件下巨型尾调室竖井群井挖变明挖安全高效施工技术

  针对井身断面特大、工期紧张的特点,项目组打破陈规、积极创新,改变原有的先导井后全断面扩挖的传统“井挖”施工方法,调整为“明挖”先进技术,从安全、进度等方面综合考虑,充分利用井身相邻的中层和底层排水廊道向尾调室井身增设施工通道,使得D7液压钻与多臂钻等大型开挖支护设备直接进入井身工作面进行作业,该技术避免了所有材料与设备的垂直运输,大大降低了施工安全风险和施工难度。大型D7和多臂钻等开挖支护设备进入井内,加快了施工进度,保证支护的及时性。同时尾调室与底部尾水洞形成两个完全独立的作业面,降低了上下交叉作业安全风险,避免了二次扒渣和环境污染。尾调室开挖支护施工期间围岩稳定性较好,通过洞室永久安全监测数据分析,4#~6#尾水调压室井身段围岩变形量均最大值为4.4cm。

  岔管段小导洞预挖成型安全技术研究

  尾调室底部岔管段开挖,首先预开挖小导洞作为施工通道提前进行尾水岔管段及主厂房基坑底部的开挖施工,两侧预留3.65m厚保护层作为顶部竖井段开挖支护施工期间的底部支撑基础,待尾调室井身段与底部岔管段导洞贯通后,采取垂直光爆法将保护层挖除,保证了岔管段两侧边墙的成型效果及顶部竖井段施工时的安全稳定,加快了施工的进度,节约了施工工期。

  精准测量控制技术

  在金沙江乌东德水电站右岸引水发电系统工程洞室群控制测量作业中,由于受到洞室布置特性及已形成的首级控制网布设条件所限,控制网加密一般采用复合支导线形式布设,使其形成小范围闭合导线网,测控过程采用左右角分别观测与计算,待支导线完成以后选用洞内最长导线以坐标闭合法回归到首级控制网点进行坐标差值的比对,测设完成后由两名内业人员分别采用《南方平差易》与《CODAPS》软件单独校核。控制精度以附合导线限差为依据,测控精度以其反测坐标与两次控制计算结果的比对差值与小范围闭合差作为控制网精度评析。

  《乌东德水电站右岸尾水调压井群爆破开挖关键技术》获得2018年中国电力建设企业协会科技进步一等奖、中国电力建设集团科技进步一等奖、2021年中国爆破行业协会科技进步三等奖、中国施工企业管理协会举办的第二届工程建造微创新技术大赛一等奖,共获得省部级工法4项、实用新型专利4项、软件著作3项,荣获2019年度中国质量协会质量技术奖优秀奖。各项创新技术创新共节约本1164.95万元,较传统方法提前6个月完成施工。(聂文俊 杜宇杰 殷怀泽)

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