中国电建水电基础局核心技术填补国内技术空白

来源： 时间：2021-12-15 15:54

大渡河畔立新潮

——中国电建水电基础局核心技术填补国内技术空白

中国电力新闻网通讯员 袁强

　　“深层涌水量从每秒46.97升降至每秒0.15升，降幅99.7%，浅层涌水量从每秒154.21升降至每秒12.44升，降幅91.9%，坝后长观孔及坝基渗压计观测值普遍下降15米，最大下降22米，大坝渗漏问题终于成功解决了，效果还远远超出预期”。

泸定水电站大坝全景

　　看到一年来的奋斗成果，项目经理王晓飞脸上难掩胜利的笑容，站在曾经的大坝涌水点，他长长舒了一口气。

　　12月15日，这一天对于王晓飞来说注定难忘，经过461天的紧张施工，泸定水电站坝基补强帷幕灌浆工程终于画上了圆满的句号，同时这也填补了我国在高水头、动水条件下大坝深厚覆盖层坝基防渗处理技术的空白，为雅鲁藏布江下游水电开发和其他深厚覆盖层基础处理积累了施工经验。

　　大坝之下暗流涌动

　　大渡河，岷江最大支流，发源于青海玉树果洛山南麓，经川西北高原、横断山地，在四川盆地汇入岷江，流域内水量丰沛、河谷狭窄、落差巨大，蕴藏着富饶且可开发的水力资源，这里也因此成为全国第五大水电基地。

　　大渡河上游和中游的分界点泸定县，河水更加凶猛，不断地拍击着河谷两岸，波涛滚滚，响声震天，时而像红军飞夺泸定桥时密集的枪炮声般激昂，时而如直冲云霄的纤夫号子声般豪壮。自泸定桥沿河溯游而上，约两公里左右，一座大坝傲然屹立，巍峨横亘于大渡河上，这便是泸定水电站。如今，水电基础局在这里又一次创造了新的奇迹。

　　泸定水电站是大渡河水电基地的重要电站之一，是大渡河干流水电规划的第12个梯级电站。静卧在峡谷之间的巍峨大坝，犹如一双巨手，驯服了狂野的河水猛兽。蓄积的水被源源不断的送到右岸地面厂房，变为电能。

　　这座黏土心墙堆石坝，建筑于深达150多米的覆盖层上。150米，地表到基岩的距离，广布着因为河流冲积堆积等原因形成的松散堆积、沉积物，透水性程度高低不一。要在这类地质条件下修建大坝拦水挡水蓄水，如果不对易透水、渗水的地层进行处理，将会严重影响大坝质量和运行安全。

　　保证大坝牢固，就必须要从地面向下修建相当于50层楼高的防渗体系，构筑一道结实的保护屏障。

　　为了解决大坝防渗的问题，电站修建之初，在大坝的所在的河床部位设计了一道最大深度110米的垂直混凝土防渗墙和四排灌浆帷幕，四排灌浆帷幕主要解决地下110米到150米地层的防渗问题。而在大坝的两岸部位也同时进行了基础处理，主要由混凝土防渗墙和基岩帷幕灌浆组成。建设期间，为早日实现工程投产发电，对河床段帷幕灌浆进行了设计优化，调整减少了防渗墙外上下游侧两排孔，进行了防渗墙内两排灌浆孔的施工。

大坝处理前涌水点涌水情况

　　在电站安全运营两年后，大坝右岸量水堰下游开始出现渗水。渗漏的地面慢慢发生塌陷，水流量也渐渐增大，涌出较多的坝体的灰黑色细颗粒，且出现地面开裂、河床塌陷等变形，形势十分严峻，通过检测判定为大坝深层的帷幕灌浆防渗体在电站运营后承较高的水压，受到破坏所致。

　　下游河道涌水出现后，水电基础局接到任务，第一时间对涌水点和涌水区域进行了压重反压、排水减势的应急处理措施。经过应急处理，涌水含砂有明显改善，涌水出口未再出现塌陷。后续又经过4次类似的渗漏应急处理，情况都有所好转，但无法根治渗水问题。

　　量身定制“手术方案”

　　为什么大坝渗漏问题屡治屡范？

　　头痛医头、脚痛医脚的应急处理方案犹如扬汤止沸，要想根治就得对大坝进行“心脏手术”——对深厚覆盖层坝基防渗再处理。

　　在电站大坝以下75米的深度，一条496米长，3.5米宽的廊道穿大坝而过，这就是大坝的手术部位。

　　手术方案要么把库内蓄水弃掉，减少蓄水对施工的影响，这会降低手术难度，但会造成比较大的经济损失；要么不影响电站正常运营，在库内蓄水情况下手术，这无疑会增加施工难度，但对电站经济损失较小，经过综合权衡，最终采用了后者。

　　大坝廊道内的“心脏手术”相较于常规的帷幕灌浆施工，首先面临的是施工空间受到限制，就像被窝里耍拳——有劲使不上。其次蓄水带来了一定的水压，等同于头上顶着60多米高的“大水盆”，同时因为坝体深层防渗体遭受破坏，产生了动水、涌水，对本就不利的施工条件来说犹如雪上加霜。

　　在施工期间，水电基础局总经理、党委副书记韩伟先后3次到施工现场了解项目施工进展，同时就面临的问题提出具体指导意见，他强调，“要解决好大坝渗漏问题，就要解决好高水头、深厚覆盖层、动水、涌水这些‘卡脖子’问题，要从新工艺、新材料、新技术上发力，逐个击破面临的困难”。

　　如何破局？王晓飞团队在公司领导和专家的指导下，按照施工工序开展了一系列试验。

　　廊道位于60米的水面侧下方，在施工钻孔时就要承受来自侧上方水压，钻孔过程中出现涌水、涌砂，对施工造成很大的影响，如果不加以处理，整个廊道都会被涌水涌沙淹没。同时涌砂将进一步对深层地质造成破坏，此外覆盖层不像基岩那样完整，由沙子和大小不一的石头组成，钻孔后的孔壁特别容易坍塌，要保证孔壁稳定，就要解决护壁问题。

项目团队在施工现场对取出的岩心进行分析

　　团队研发加重泥浆护壁钻孔，平衡孔内涌水压力，使岩屑、沉渣上浮，循环带出，形成一定泥皮厚度起到护壁稳定的加重泥浆，抵消了孔下的压力。

　　而在坝基廊道内开孔后就面临60米的水冲压力，这时加重泥浆的自重所形成的浆柱压力不足以抵抗涌水压力，加重泥浆的优势尚不能发挥，为防止涌水涌砂溢出孔口，项目团队在孔口安装特制的孔口封闭装置。解决了高压水头的钻孔工艺问题。

　　在灌浆环节，区别于常规的“孔口封闭、孔内循环、自上而下分段” 的灌浆方法，此次，团队采用改良套阀管工艺进行超深覆盖层灌浆。由于工程钻孔灌浆施工最深达到152米，孔深较深，套阀管的自身重量较大，为了避免套阀管下设过程中出现异常情况，对套阀管管材、胶套和套壳料进行了改良，确保了深孔套阀管工艺的成功应用。

　　在动水条件下，灌注的浆液在水流冲刷下难以留存，难以保证其强度和耐久性。项目团队研发了复合灌浆材料及速凝抗冲膏浆，保证了浆液凝结时间短、早期强度高的特性，浆液凝结时间能够满足现场施工条件，灌入地层后能够在较短的时间内留存在渗漏通道内，封堵渗漏通道。针对河床段覆盖层分布了多层砂层分布问题，团队研发并应用高强度硅溶胶，该浆材为无毒无味环保材料，解决了砂层防渗问题。

　　经过前后为期两个月不断的试验、论证、试验、论证，最终验证了方案可行，一切准备就绪，大家都甩开了膀子，磨刀霍霍，准备大干一场。

　　大坝愈合“天衣无缝”

　　方案的可行性终于通过了。2020年9月11日，泸定电站河床段坝基深厚覆盖层补强帷幕灌浆工程正式开工，拉开了项目全面施工的序幕。

　　进入全面施工，项目又即将迎来新的考验。

　　在试验期间，水电基础局调配了精干力量集中攻关，对传统的施工工艺从技术、材料、工序方面进行了全面创新。而以前拥有丰富经验的灌浆老手，如今要当起新学徒，所有的施工内容都要从头学起。而新技术对操作手的学习能力要求又比较高，成了一些老工人迈不过去的“一道坎”。进入全面施工阶段，部分老工人主动放弃学习新技术的机会，因此施工人员流失十分严重。

　　施工高峰期，项目人员近200余人，老工人的流失有近100人，人员成了项目亟待解决的问题，项目试验成功了，要全面推进、规模化施工，就得复制经验。

　　“已经全面开工2个月了，施工进展如蜗牛一般缓慢，工期滞后1个月，人员进进出出、留不住，工程怎么干？”此时的情形犹如火上眉梢，原本的试验的成就感被当下的人员流失问题冲淡全无，王晓飞日思夜想，夜不能寐。

　　“虽然人员流失严重，但是大部分是初次接触新工艺的工人，而项目的骨干力量都留下来了，当务之急要采取办法尽快让工人掌握理解新的工艺”。经过分析，他把每日生产会变为培训课堂，同时在施工现场现场讲解纠偏。

　　“李师傅，你看现在设个涌水压力稍微大一点，你就要把加重泥浆的比例调大一点，泥浆比重要根据涌水压力进行随时调整”，在廊道施工作业面，王晓飞总会来回穿梭看着机组人员的操作情况。

　　在人员配备上，由于每个机组是25人，他根据现场情况，每机组配备9名技术骨干，重点加强这9名骨干的技术培训，每天早会就在现场进行技术交流。经过3个月的磨合，项目团队终于稳定了，生产经营进入正轨，施工也开启了加速度。

大坝处理后涌水点情况

　　今年3月初，施工效果逐步显现，深层涌水量和浅层涌水量每天都在下降。经过半年施工，见到了一点曙光，项目团队绷紧的神经，终于稍稍松了一些。

　　10月11日，随着第二排灌浆施工完成，深层涌水流量降至每秒6.04升，降幅达87.1%，浅层涌水量每秒降至74.17升，降幅达51.9%，整体效果超出预期。

　　12月15日，项目全面完工，深层涌水降幅99.7%，浅层涌水降幅91.9%，意味着大坝手术圆满成功。

　　对于王晓飞来说，从暗流涌动到天衣无缝，461个日夜，每个日夜都像在抢关夺隘。这次手术的圆满完成，不仅解决了泸定大坝渗漏的问题，在我国深厚覆盖层的防渗处理方面也储备了成套的技术。

　　雄关漫道真如铁，而今迈步从头越！此刻，他站立于泸定大坝之上，看着大渡河烟波浩渺，滔滔河水激荡在他的心间。

泸定水电站大坝全景

　　胜利的曙光照耀在脸上，温暖之至，他终于能够静下心来，倾听大渡河的潮声，那声音是胜利的交响乐，是奋斗的鸣奏曲......

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