中国水电四局:世界级工程彰显智慧

2016-08-160阅读0

  2014年12月12日,南水北调中线工程正式通水,位于河南省鲁山县的沙河渡槽犹如一条空中巨龙,跨过沙河、大郎河,“驮运”着从汉江、丹江 的清水向北奔腾。渡槽在我国有悠远的历史,古代人就曾凿木为槽用以引水。郦道元的《水经注》中就有西汉长安未央宫“飞渠引水入城”之说,飞渠即为渡槽,距 今已2000多年。

  

  沙河渡槽工程全长11.9公里,其中沙河梁式渡槽和大郎河梁式渡槽由中国水利水电第四工程局有限公司承建。梁式渡槽槽身采用预应力钢筋混凝土U 形槽结构,并排布置4槽,单槽重1200吨,过水断面直径8米,U形槽宽9.2米、高9.4米,槽壁厚0.35米,槽底局部加厚至0.9米。槽身纵向为简 支梁形式,跨径30米。大跨度薄壁双向预应力结构的槽身空间受力复杂,架设难度极大,因多项工程指标排名世界第一而被誉为“世界第一渡槽”。

  梁式渡槽是南水北调中线重要控制性工程之一,技术含量高、施工难度大。要让图纸上复杂的设计变成现实,中国水电四局人一个又一个创意的迸发,一个接一个大胆的设想,一步又一步将幻化变成现实。

  

  根据招投标方案,梁式渡槽提槽机采取跨双联运行方案,横跨四片槽片,双线施工铺设。提槽机跨度为58m,高54m,这相当于一栋18层高的楼 房,这样一个庞然大物同时吊起1200t重的梁式渡槽在地面行走,必然会有些不便。在工程开工后,水电四局技术团队通过对方案反复分析、论证,发现如按照 跨双联运行方式提槽机的制造和安装难度将大幅度上升,58m长的提槽机顶部大横梁的吊装必须采取底部支撑、分段吊装、高空对接加固的安装方式,对起吊方案 和起吊设备提出了更高的要求,占用了较长的安装时间,同时存在着较大的安全风险。

  

  最终通过优化制槽场的布置,将梁式渡槽提槽机由原跨双线改为跨单线方案,此时提槽机的跨度主要取决于制槽场的布置形式,与制槽台座宽度、台座之 间通道、设备安全距离等因素直接相关,通过精心计算,最终将提槽机跨度确定为36m,高度为40m,由大减小的施工方案,大大减小了提槽机大梁的重量,解 决了提槽机自身机构的稳定性,提高了运行的安全稳定性,降低了设备制造成本、安装成本和吊装难度,加快了提槽机的安装进度;同时减小了提槽机的动力驱动, 降低了设备运行成本;从根本上降低了安全风险,保障了工程的顺利进展。这一方案很快得到设计单位的批复,并运用到工程实际施工中,成功完成沙河梁式渡槽的 施工任务。

  

  梁式渡槽采用工厂化预制,单槽钢筋使用量就达到65吨,还要加上15吨的钢绞线,这要是在制槽模具内按照设计图纸一根一跟的来完成绑扎,必然耗 费大量时间,通过工期计算,这一传统施工模式,很难保证工程按期完工。同时钢筋太重,只能用吊车吊起放进模具里,防止吊起放落时钢筋变形就成了一项巨大难 题。通过研究、计算,设计出一套钢筋绑扎模板,模具采用[10槽钢和∟70等边角钢制作,并按照设计钢筋间距,在角钢上设置卡槽,使用模具绑扎完成的钢筋 横平竖直、间距均匀,大大提高了施工质量。模具成本低廉,使用灵活、方便,可拆卸、再利用。合理控制钢筋间排距,提高钢筋绑扎质量,节省渡槽模板占压时 间。通过使用,这一成果得到上级单位的认可,很快在南水北调中线工程全线推广应用。水电四局人并成功申请到国家知识产权局颁发的实用新型专利,这一知识的 创新,为今后类似工程施工积累了宝贵的经验,并创造的很好的社会效益。

  

  在渡槽提、运、架过程中,通过方案优化,提槽机在提槽状态下,完成转向。每次转向大约需要20min,通过新型技术重载转向的应用减少了两次起 落槽体,加快了提槽的速度,解决了大型预制渡槽在地面的运输难题; 渡槽正线运输需要运槽车,运槽车自重300吨,靠着4纵列16轴线共64个钢轮组成的走行轮组,驮载起1200吨槽片的重量,单个轮压达23.4吨。运槽 时,运槽车依靠在槽片顶部架设的四条轨道,以每小时1公里的速度向前行进。这就是沙河渡槽在施工中的一大奇景——“槽上运槽” 解决了架设水平运槽难题。由提槽机整体转移运槽车和架槽机的想法,节省了设备转向后面临的拆除、安装时间,运槽车直接运载架槽机的设想,缩短了架槽机靠底 部油缸60厘米一个行程的“蹭”回时间。提槽机提起的是技术创新,运槽车运送的是改革动力,设备的成功研发及使用填补了中国水利工程施工的空白。

  

  质量是企业发展的根基所在,水电四局人牢牢记住这一信念。对于重量达1200t,高7.4m,宽7.2m的混凝土预制件,最薄处的厚度却只有 35cm的大体积混凝土来说,如何保证混凝土不产生裂缝,并且要过水,还要做到滴水不漏。是非常重要的,也是中国水电四局人苦苦追求的。

  混凝土产生裂缝的关键是混凝土温度控制和养护方式。在混凝土温度控制方面,中水四局人夏日让它“吃冰棍”,冬日让它“穿棉袄”。夏日在混凝土拌 合时,在拌合水了加入冰块,降低拌合水温,保证拌合完成的混凝土温度满足设计、规范要求。冬日里通过锅炉,采用热水拌合,提高混凝土温度,采用覆盖棉布等 一系列保温措施,并在渡槽混凝土内部埋设仪器,监测温度、应力变化等,保证工程质量。由于渡槽结构形式为U型,模具采用外模和内模一次浇筑成型,这样给混 凝土振捣带来很大困难,浇筑成型的槽体过水断面出现气泡,影响施工质量,并增加处理成本,经过多次试验,在内侧U型圆弧段粘贴吸水模板布的方法解决了气泡 问题,使槽体的预制质量大大提高,减少了以后对该部位的处理费用。混凝土养护方面,采用蒸汽恒温养护。将制槽台座采用养护篷整体包裹,通过锅炉输送蒸汽, 达到蒸汽养护条件,从养护方法提高工程质量。

  水电四局沙河渡槽的建设者们对技术的精益求精、对质量的孜孜追求、对事业的强烈期许、对责任的固执坚守赢得了来自各方面的赞誉: 2011~2013年多次获得南水北调中线河南直管局劳动竞赛一等奖,2011年6月获得南水北调工程建设安全生产管理优秀单位,2010~2012年度 多次被评为中国水利水电建设集团安全生产先进单位,2012~2014年度多次被评为青海省优秀质量管理小组,2013年7月“一种梁式渡槽钢筋绑扎模 具” “一种钢筋笼整体吊装吊具”均获国家新型专利,《U型渡槽施工工法》2013年被评为青海省省级工法、2015年被评为国家级工法,2013年获中国水利 水电建设集团科学技术进步奖一等奖等。

  2010年12月,沙河渡槽首榀渡槽预制成功;2013年8月,沙河渡槽完成全部228榀渡槽架设施工, 2014年12月,南水北调中线正式通水运行,截至目前工程运行平稳,水质稳定达标。(作者:路明旭)