两河口水电站建设过程中面临的困难和挑战
工人日报2021-09-28 14:15
一、面临的困难和挑战
（一）两河口水电站位于川西高原气候区，平均海拔3000米，含氧量仅为低海拔平原的69%，人工机械降效明显，气候寒冷干燥，自然环境恶劣。
根据雅江县气象站气象要素特征值统计资料，气候垂直变化明显，11月～次年3月中、下旬可降雪，降水量较少、主要集中在5～10月，高山峡谷地带具有干湿季分明、气温日变化大的特点，冬季极端最低温度零下15.9℃，为超大型工程中气候条件最恶劣的。
（二）两河口水电站挡水建筑物为砾石土心墙堆石坝，最大坝高295m，是世界第三高土石坝。大坝填筑方量大、施工强度高、质量要求高，同时面临冬雨季施工等严峻挑战。
两河口大坝最大挡水水头260m，为国内挡水水头最高的土石坝工程。国内外尚无现成成熟经验可供借鉴，工程设计面临巨大挑战：坝壳堆石体在不同应力路径下的应力变形协调问题、湿化变形问题、蠕变问题，坝体内高应力水平高、集中变形和大剪应变问题，心墙土料场分散、性状不均问题，大坝心墙雨季和冬季施工问题等，施工难度远超其它高土石坝工程。
（三）两河口水电站引水发电系统地下厂房地应力高，节理裂隙发育，地质条件复杂，建设难度大。
厂区岩石块体强度属中高型，但节理裂隙相对较发育，岩体各向异性特征明显，地质条件复杂；厂区地应力实测最大主应力30.44MPa，平均21.5MPa，属高应力区。厂房总高度（从尾水管至厂房顶拱）65.30m。岩壁吊车梁以下开挖跨度为24.80m，岩壁吊车梁以上开挖跨度为28.40m，可供借鉴的高地应力大型地下厂房洞室群工程经验有限。
（四）两河口电站进水口塔体为岸塔式进水口，塔体高度为115m，是目前国内外已建及在建工程进水塔体高度最高。本工程海拔高，进水口塔体结构设计难度大。
（五）两河口水电站泄洪系统具有“泄洪水头高、泄量大、运行工况复杂、泄洪出口集中于左岸、出流归槽条件差、河谷狭窄、岸坡陡、下游河道及岸坡抗冲能力较低”的特点，最大泄洪水头约260m，最大泄洪功率约为21000MW，最大泄洪流速约54m/s，泄洪流速居世界前列。
（六）两河口水电站拥有世界最大规模高边坡群，而且地形高陡、倾倒变形发育，施工难度极大。
两河口电站坝址区地形高陡、倾倒变形发育，高边坡众多，其中200m-300m级工程高边坡多达7个，300m及以上工程高边坡5个，为世界水电最大规模高边坡群。两河口水电站最高边坡684m，次高边坡585m，分别为世界水电第二、第三高边坡。
（七）两河口水电站位于高海拔高原狭窄河谷，施工交通条件极差，施工布置难度大。
现场基本没有可以直接利用的施工场地，可以利用的场地主要集中在坝址下游3km以远区域，施工布置设计难度超过国内最高水平；工程位于高山狭窄河谷地区，场内运输量大、运输强度高，枢纽区道路达到129km，其中隧洞占50%，场内交通工作量及布置难度为国内最高水平。
二、如何应对困难和挑战
（一）引入国内智力资源，每年组织召开两河口水电站特别咨询团活动，邀请院士、大师等国内知名专家开展咨询，提升对重大技术难题的把控能力；及时开展专项咨询活动，协调解决现场技术难题。结合工程建设情况，及时组织国内知名专家开展专题培训交流活动，截至2021年7月，共组织和协调个参建单位召开技术评审会600余次，为发挥设计技术在质量管理中的先导作用，提高工程质量预控水平提供了技术保障。
（二）积极推进科技攻关与推广应用。科研试验经费投入累计18亿元，已获得128项专利，采用了10余项新材料，形成了20余项新技术、30余项新工艺工法和多项新设备，取得一系列关键技术成果，引领世界水电技术革新，推动了科技进步和经济社会发展。
（三）采取强力措施加强疫情防控、安全生产、防汛防地质灾害及森林防火管理，确保安全生产平稳受控，未发生人员伤亡事故、未发生职业病危害事件、未发生不良社会影响的公共安全事件、未发生疫情输入事件。
（四）对标行业标杆，采取精细化质量管理措施，推进两河口质量验评系统等质量管理信息化系统的优化及推广应用，提升质量管理信息化水平，确保质量体系健全且运行有效。引入了专业机构，分别成立了试验检测中心、测量中心和安全监测中心、物探检测项目部，引进第三方检测机构（灌浆第三方检测项目部、核子密度仪法检测项目部、附加质量法检测项目部、大坝固定断面检测及力学复核试验项目部、数字大坝项目部、焊缝第三方检测项目部等），通过专业的检测数据，确保工程质量受控。
（五）超前谋划，及时纠偏，加强资源配置，克服新冠疫情、长历时暴雨和汛期超标准洪水等不利影响，确保了按期下闸蓄水目标和工程各项节点目标顺利实现。
三、两河口水电站取得的关键技术成果
（一）两河口300m级特高土石坝智能建设技术实现了高心墙堆石坝从数字化建设到智能化建设的跨越，引领了水利土木工程领域施工技术的发展方向。
第一阶段是施工过程管控层面的研发，成功研发了大坝施工质量与进度实时监控系统，实现了坝料开采、运输、掺合、水量调节、摊铺和碾压全过程（摊铺厚度、行车轨迹、碾压遍数、碾压密实度）的实时监控。第二阶段是作业层面的研发，采用最新的无人驾驶技术给传统的碾压作业机械赋能，实现碾压机的智能感知、智能分析、智能控制，全面革新了土石坝施工作业及管理模式，根本性解决施工质量过程管控难题。
（二）高寒高海拔地区300m级高土石坝冬季施工技术创新了国内外高海拔地区防渗土料冻融防控理论、技术标准和施工成套技术，开创了高原冻土区冬季土心墙大规模连续施工的先例。
两河口大坝所处区域为川西高原气候区，冬季气候寒冷干燥，为日循环短时冻土，现场研发固化了土料冻融防控及快速施工成套技术，为世界首创。通过连续监测，掌握了冬季气温土温变化规律，建立了冻土快速识别体系、土体冻融模型及三维可视化预测模型；土料防冻促融主被动综合防控措施；以及土料经受冻融作用的工程性质研究。结合研究成果制定了“冻土不上坝”“冻土不碾压”“碾后土不受冻”的施工原则，形成了“夜间覆盖保温材料，白天正温时段施工，左右岸每天轮换填筑，上下游细分流水作业”的施工工艺；研制了保温材料机械快速收放车、冻土快速识别仪等使用新型器械，研究成果确保了大坝填筑质量，提高了施工效率，得到行业的广泛赞誉。
（三）两河口水电站泄洪系统设计施工关键技术攻克了高海拔超高流速泄洪难题，推动了高海拔地区高坝泄水建筑物设计理论与施工技术发展。
两河口水电站最大泄洪水头约260m，最大泄洪功率约为21000MW，最大泄洪流速约54m/s，泄洪水头高度及泄洪流速居世界前列。为解决超高水头泄洪消能这个关键技术问题，参建各方周密策划、集思统筹，开展了超高流速泄洪系统设计（含高海拔特高速水流补气减蚀防空蚀措施等）、高原涉藏地区大温差、活性骨料抗冲蚀混凝土材料及混凝土施工技术，取得了较好的应用效果。
四、两河口水电站引水发电系统关键技术实现了高地应力砂板岩条件下大型地下引水发电系统精细开挖与优质建设，为电站后续安全稳定运行奠定坚实基础。
通过开展高地应力区地下厂房围岩稳定分析及合理锚固支护关键技术研究（含微震监测）、大型地下洞室群施工进度风险分析与仿真优化研究、超长外露锚杆无损检测技术研究，动态优化调整开挖支护参数，总结和推行标准施工作业方法，为两河口地下洞室群科学有序、安全稳定施工奠定了坚实基础。
五、两河口水电站700m级特高边坡设计施工关键技术，确保了泄洪进口高边坡群高质量按期完成，为后续工程类似高边坡设计施工提供了经验与借鉴。
两河口电站坝址区200m-300m级高边坡多达7个，300m及以上高边坡5个（最高边坡684m，次高边坡585m）。开展了特高边坡稳定性分析及处理技术研究、特高边坡安全稳定反馈分析、特高边坡工程地质特点及加固支护措施、特高边坡施工工艺研究，取得较好应用效果。目前特高边坡群已圆满收官，各项监测资料显示边坡稳定。
六、两河口水电站防冲旋挖桩群是国内最大规模中硬岩防冲桩群工程，革新了水利水电工程防淘抗冲设计理念，推动了旋挖桩群施工技术发展。
两河口水电站泄水建筑物出口下游岸边流速大，为了防止下泄水流对消能区岸坡的冲刷和淘刷，需要对下游河道两岸岸坡进行相应防护。泄洪消能河岸坡脚防护采用的钢筋混凝土防冲旋挖桩，共1838根26142m，是水电行业首次应用如此大规模的防淘抗冲桩群，同时由于河道地质条件复杂，成孔精度要求高，施工困难。通过不断探索及优化，形成了成套中硬岩大规模防冲旋挖桩群施工关键技术。目前已施工完毕，施工工艺合适，施工测量管控到位，试验检测规范，施工质量满足设计和规范要求。
七、两河口水电站创新研发应用多项监测新技术、新产品，构建了特高砾石土心墙坝“空·天·地”一体化安全监测体系，推动了高土石坝安全监测技术发展。
两河口大坝安全监测面临“高水压、高土压、大变形”等特殊技术难题。参建各方按照“积极推进、充分论证、试验先行”原则，对300m级特高坝安全监测关键技术及仪器保护措施进行了系统研究，并对合成孔径卫星雷达监测技术（空间监测），地空雷达及超宽带雷达实时监测技术（地空监测），柔性测斜仪、光纤F-P压力传感器、管道机器人等进行了研究及探索性应用，有效提升了传统监测仪器在两河口工程的存活率（如电磁沉降环及测斜管存活高度创国内记录）。
举报/反馈
0
0
收藏
分享
