7月9日,清华大学学报自然科学版发布滇中引水工程专刊,代表性地展示了围绕滇中引水工程开展的理论研究、技术创新和工程应用等方面的最新进展。水电十四局以新质生产力助推滇中引水工程建设相关内容屡被提及。
滇中引水工程是国务院确定的172项节水供水重大水利工程中的标志性工程,是中国西南地区规模最大、投资最多的水资源配置工程,也是全国最大的在建引调水工程。滇中引水工程面临着深埋隧洞分布广、地下水影响深、穿越破碎断层多、软岩大变形突出、地震烈度高、硬岩岩爆危害大、有毒有害气体种类全、高地温热害影响线路长、TBM设计制造工艺要求高、泵站设计制造难等十大技术难题。
作为工程主要参建单位之一,水电十四局承担了石鼓水源标、大理1段2标、昆明段I标等多个标段的施工任务。
建设世界最大泵房
石鼓水源工程是滇中引水两大主体工程之一,项目位于云南省丽江市玉龙县石鼓镇境内,主要有引水渠、泵站、地面开关站等组成。
该工程地下泵站是滇中引水控制性工程,沿西南—东北方向分布于冲江河右岸山体中,是迄今为止世界最大地下泵房。主泵房开挖尺寸为222米(长)×23.4米(宽)×48米(高),开挖体积高达24万立方米,泵站设计流量为135立方米/秒,最大提水净扬程219.16米,共安装12台离心式水泵机组,总装机容量480兆瓦,提水泵站单机离心泵容量与总装机容量亚洲最大。
主泵房开挖过程中,水电十四局通过爆破工艺试验,从爆破孔造孔控制、装药爆破控制等几方面保障岩锚梁开挖质量。主泵房岩锚梁开挖爆破半孔保存率达99.10%,平均超挖1.7厘米,平均平整度偏差2.3厘米。岩锚梁开挖共划分32个单元,优良率100%。主泵房岩锚梁开挖、支护、锚杆、镜面混凝土等多项工艺工法被评为样板工程。为确保亚洲最大水泵机组——滇中引水石鼓水源工程首台水泵机组座环蜗壳顺利吊装,水电十四局建立健全智慧管理系统,采用“人机料法环”五位一体管理模式,线上线下相结合,创新管理形式,大大提高了项目管理水平,重达40余吨主机大件吊装过程井然有序、有条不紊。
“大国重器”迎战香炉山
香炉山隧洞作为滇中引水工程的控制性工程,线路长约62.596千米,最大埋深1450米,是滇中引水工程最长的深埋隧洞,也是地质条件最复杂的隧洞工程。大理1段2标即位于香炉山隧洞的中部位置,该标段由全长22.9公里的主洞和四条总长4.68公里的施工支洞组成,主洞开挖采用“钻爆法+TBM”工法施工,TBM掘进段全长14.67公里。
大理1段2标穿越具有“地质博物馆”之称的滇西北横断山脉,滇中引水工程十大技术难题中,香炉山隧洞占9项,施工开挖难度极大,加之隧洞支洞倾斜坡度大,该标段有倾角27.1度的4号施工支洞(滇引第一陡)、倾角26.02度的3号施工支洞(滇引第二陡)和长1432米的支洞倾角14.35°的是滇中第一长斜井——3-1号施工支洞。安全风险等级高,施工环境恶劣且极具挑战,被称为滇中引水全线的“咽喉”和“上甘岭”。
为了破解工程面临的挑战和技术难题,水电十四局专门量身定制的非常规大型敞开式掘进设备“弘毅号”TBM,设计的先进性和适应性处于长大山岭隧洞领先水平。设备总长245米,开挖直径9.84米,整机重约2100吨,设计最大推进速度为120毫米/分钟,是目前国内自主研制的世界引调水工程双结构、最大直径TBM。同时引进多功能快速钻机等新型设备提高施工效率,在复杂多变的地质条件下取得了良好的隧道施工效果。
此外,水电十四局利用科技手段加强现场施工管理,引进世界先进的超前地质预报、安全监测、超前灌浆技术以及国外先进大管棚钻机,并配置掌子面可视化监控系统,提炼总结出一套成熟的应对各种复杂地质条件的施工技术方案。
创新绿色“PH”值
昆明段施工1标施工范围为蔡家村隧洞KM7+020至松林隧洞KM28+287段的工程区域内,总干渠全长21.267千米。其中蔡家村隧洞中后段长16.414千米,松林隧洞前段长4.327千米,共计20.741千米。隧洞埋深较大,地下水丰富,且周边河流水系发达,水环境敏感,临近饮用水源地、Ⅱ类水体。
隧洞每天的排水量达42792立方米,隧洞排水PH值偏高达11,水电十四局秉承绿色施工理念,聚焦打造品质工程,成功研制碱性废水处理装置,运用“平流式混凝+泥水分离+沉淀+调节污水PH值”关键技术,通过预沉淀除去施工废水中的大颗粒悬浮物,车载式压滤机分离废水中的固体与液体,投加二氧化碳调节碱性污水PH值等处置手段,能有效控制隧洞外排水pH值,具有显著的社会和经济效益。
与此同时,面对涌水突泥频发难题,水电十四局采用超前地质预报技术进行围岩探测,以“我随岩变”的理念及时调整工艺及支护参数,最大限度地降低涌水突泥、塌方等地质灾害的发生几率和危害程度,确保隧洞施工开挖的安全。特别是通过总结处理每小时1200立方涌水量的蔡家村3#施工支洞下游涌水突泥经验,业已形成了一套行之有效的应急处置方案,确保将破坏程度控制到最小。
“筑水网千里之脉、引雪域高原之水,解云岭万物之渴、惠滇中千万之民。”依托滇中引水工程开展的创新性研究和技术攻坚,该工程已成为水电十四局发展新质生产力和优秀技术方案的集中地,同时也成为人才培育的重要基地,为“地下铁军”“水电劲旅”名片再增夺目光彩。
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