歡迎您來到中國混凝土與水泥制品協(xié)會官方網(wǎng)站
行業(yè)創(chuàng)新
平整光滑如鏡面的混凝土工程你見過嗎?解碼“鏡面混凝土”背后的關(guān)鍵技術(shù)!
時間:2021-03-25    來源:中國三峽集團(tuán)、三峽小微、建筑管理    分享:
日前,世界在建規(guī)模最大、施工難度最大的巨型水電站——白鶴灘水電站向全線到頂發(fā)起沖刺,800萬方混凝土澆筑無一溫度裂縫,備受行業(yè)贊嘆!該工程混凝土施工中,還有一項(xiàng)技術(shù)也可謂是達(dá)到世界領(lǐng)先水平,那就是“鏡面混凝土”技術(shù)!


日前,世界在建規(guī)模最大、施工難度最大的巨型水電站——白鶴灘水電站向全線到頂發(fā)起沖刺,800萬方混凝土澆筑無一溫度裂縫,備受行業(yè)贊嘆!該工程混凝土施工中,還有一項(xiàng)技術(shù)也可謂是達(dá)到世界領(lǐng)先水平,那就是“鏡面混凝土”技術(shù)!

白鶴灘水電站大壩航拍圖  攝影:謝雷

作為世界級水電工程,白鶴灘水電站泄洪洞自然也不簡單,建設(shè)者們用“三大三高”概括它們的特點(diǎn),即大泄量(每秒12250立方米)、大斷面(15米*18米)、大坡度(最大23°)、高流速(最大每秒47米)、高水頭(189米)、高強(qiáng)度(混凝土強(qiáng)度),每一項(xiàng)都是世界級難題。泄洪洞工程龍落尾段的順利完工,也標(biāo)志著我國水工隧洞混凝土施工達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

▲ 白鶴灘水電站左岸3#泄洪洞龍落尾底板澆筑完成,施工效果達(dá)到了預(yù)期的“鏡面混凝土”目標(biāo)。  攝影:陳華鈞

受高速水流影響,泄洪洞是電站運(yùn)行期間最易出現(xiàn)混凝土破壞的部位,多年來行業(yè)內(nèi)一直在探索水工隧洞高質(zhì)量混凝土襯砌的可能。白鶴灘水電站泄洪洞工程在混凝土施工階段以“體型精準(zhǔn)、平整光滑、耐磨防裂、零缺陷”為目標(biāo)開展各項(xiàng)技術(shù)攻關(guān),選用了更易掌控溫控防裂,且抗沖磨性能更好的常態(tài)混凝土,在前期上平段施工中交出了優(yōu)異的“鏡面混凝土”成績單。澆完的混凝土平整光滑,看不到一點(diǎn)瑕疵,過水養(yǎng)護(hù)后甚至呈現(xiàn)出鏡面效果。

用于龍落尾底板施工的創(chuàng)新裝備,已經(jīng)澆筑完成的部位呈現(xiàn)出“鏡面”效果。 攝影:陳華鈞

鏡面混凝土背后,是白鶴灘工程建設(shè)者為國內(nèi)水電工程裝備和施工工藝帶來的重大革新。


關(guān)鍵詞一:智能溫控

解碼關(guān)鍵點(diǎn):攻克大斷面襯砌混凝土“無襯不裂”世界性難題,實(shí)現(xiàn)襯砌零溫度性裂縫。

混凝土施工中素來有“無襯不裂”的說法,大斷面襯砌混凝土出現(xiàn)溫度性裂縫的現(xiàn)象屢見不鮮。對泄洪洞來說,因?yàn)樾璩惺芨咚偎鞯臎_刷,電站運(yùn)行期間泄洪洞是最容易出現(xiàn)混凝土破壞的部位。

“泄洪洞流道較長,在高速水流作用下,對其抗沖磨、防空蝕性能要求極高?!卑Q灘水電站泄洪洞項(xiàng)目負(fù)責(zé)人王孝海告訴記者,“確保混凝土無缺陷是保證運(yùn)行期安全的基礎(chǔ)?!?/span>

全面精品工程是白鶴灘水電站的建設(shè)目標(biāo),泄洪洞施工團(tuán)隊(duì)在項(xiàng)目初期就提出“體型精準(zhǔn)、平整光滑、耐磨防裂、零缺陷”的目標(biāo),但是所有人都明白,這不是輕而易舉就能實(shí)現(xiàn)的。

為此,泄洪洞施工團(tuán)隊(duì)啟動對薄壁襯砌混凝土致裂機(jī)理的研究,通過分析得出結(jié)論,襯砌混凝土產(chǎn)生干縮和溫度裂縫受混凝土內(nèi)部溫度場、外部溫度場、基巖溫度場的“溫度三場”影響較大。

找到了癥結(jié),就能對癥下藥,泄洪洞施工團(tuán)隊(duì)很快便鎖定了溫控的這一劑“良藥”——智能溫控。

薄壁結(jié)構(gòu)襯砌混凝土梯度控溫理論示意圖

薄壁結(jié)構(gòu)襯砌混凝土智能溫控技術(shù)示意圖

在泄洪洞混凝土施工過程中,施工團(tuán)隊(duì)科學(xué)定量地布置光纖測溫儀器,精密的儀器就好比混凝土的神經(jīng)末梢,能準(zhǔn)確感知溫度,為優(yōu)化調(diào)整溫控提供依據(jù)。

有了神經(jīng)末梢,當(dāng)然還要賦予混凝土一顆聰明的“大腦”——反饋及處理系統(tǒng)?!按竽X”收集到溫度信息后,結(jié)合混凝土溫控模型進(jìn)行分析,自動采取通水等溫控措施,避免人工通水溫控不力的問題。

在智能溫控的幫助下,白鶴灘水電站泄洪洞實(shí)現(xiàn)了施工期零溫度裂縫,智能方案的成功運(yùn)用也讓大斷面襯砌混凝土“無襯不裂”這一世界性難題從此成為過去時。


關(guān)鍵詞二:低坍落度混凝土

解碼關(guān)鍵點(diǎn):首次實(shí)現(xiàn)高流速流道全過流面澆筑低坍落度混凝土,填補(bǔ)國內(nèi)外的技術(shù)空白。

在水電站泄洪洞施工中最常使用的混凝土是泵送混凝土,考慮到封閉狹窄的施工環(huán)境和施工裝備的限制,泵送混凝土澆筑比較方便,但常態(tài)混凝土溫控防裂、體型控制更容易掌控,抗沖磨性能也更好,高流速泄洪洞全過流面澆筑常態(tài)混凝土一直是國內(nèi)水電行業(yè)從業(yè)人員的夢想。

“就是因?yàn)槌B(tài)混凝土有這么多的優(yōu)點(diǎn),國內(nèi)有很多類似的工程在這方面進(jìn)行了探索,但受限于洞室空間相對封閉、結(jié)構(gòu)體型復(fù)雜、常規(guī)設(shè)備難以利用等問題,相關(guān)探索一直止步不前,沒能真正實(shí)現(xiàn)?!被叵胄袠I(yè)探索常態(tài)混凝土的歷史,王孝海感慨萬千。

談到白鶴灘水電站泄洪洞的常態(tài)混凝土運(yùn)用,就不得不提龍落尾段邊墻的施工。龍落尾段體型復(fù)雜,最大坡度23°,加上施工通道極其有限,想要實(shí)現(xiàn)常態(tài)混凝土可謂難上加難。

為了達(dá)到精品工程的高標(biāo)準(zhǔn),常態(tài)混凝土無疑是最好的選擇。一邊是困擾水電人多年的行業(yè)難題,一邊是絲毫不能打折扣的精品標(biāo)準(zhǔn),泄洪洞施工團(tuán)隊(duì)中的黨員率先站了出來,對大坡度環(huán)境下常態(tài)混凝土運(yùn)輸展開專題研究,自主設(shè)計(jì)研發(fā)了大坡度重載自動化運(yùn)料系統(tǒng)。

高邊墻低坍落度混凝土上料系統(tǒng)

“有了這套系統(tǒng),我們只需要按下一個按鈕就能將裝有常態(tài)混凝土的運(yùn)料小車從下料平臺運(yùn)往鋼模臺車?!弊鳂I(yè)人員對記者說,“這套系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了一鍵啟動、全程自動控制,并配備四套安全控制裝置,保證了常態(tài)混凝土運(yùn)輸效率和質(zhì)量,也確保了運(yùn)輸過程的安全。”

2018年11月底,龍落尾邊墻澆筑正式啟動,距離全過流面澆筑常態(tài)混凝土只剩最后一塊硬骨頭——龍落尾底板澆筑。

龍落尾大坡度重載上料系統(tǒng)  攝影:謝雷

起初,王孝海創(chuàng)新工作室團(tuán)隊(duì)與一些專業(yè)廠家根據(jù)現(xiàn)場施工需求,合作研制了龍落尾滑框翻模設(shè)備,但設(shè)備在現(xiàn)場的試驗(yàn)結(jié)果并不理想。工作室與廠家在該設(shè)備上進(jìn)行改進(jìn),但試驗(yàn)結(jié)果依舊不盡人意。

一次次的失敗消磨了廠家的耐心?!坝捎谝髽O高,施工環(huán)境極其復(fù)雜,施工難度極大,專業(yè)廠家都望而卻步了,花錢也請不來人?!蓖跣⒑;貞浾f。

在這樣的情況下,參建各方?jīng)]有退縮,索性依靠自身力量繼續(xù)研究?!拔覀冋{(diào)整了思路,將原滑框翻模調(diào)整為‘皮帶供料+滑框布料+翻模循環(huán)施工’?!蓖跣⒑Uf,“試驗(yàn)結(jié)果來看,我們方向走對了。”

新設(shè)備試驗(yàn)情況讓業(yè)主、施工、監(jiān)理等各方參建者看到了曙光。經(jīng)過不斷優(yōu)化,大坡度曲面底板常態(tài)混凝土施工裝備終于誕生,龍落尾底板澆筑得以順利啟動。

龍落尾段澆筑形象  攝影:陳華鈞

龍落尾底板的開澆,標(biāo)志著水電行業(yè)一直以來未能在高流速泄洪洞全過流面澆筑常態(tài)混凝土的遺憾不復(fù)存在,填補(bǔ)了世界水電建設(shè)的技術(shù)空白。應(yīng)用情況表明,白鶴灘水電站泄洪洞項(xiàng)目自行研制的成套常態(tài)混凝土施工裝備安全、高效,較常規(guī)施工效率提高約20%。


關(guān)鍵詞三:標(biāo)準(zhǔn)化工藝

解碼關(guān)鍵點(diǎn):創(chuàng)建水工隧洞鏡面混凝土施工成套工法及管理體系,徹底解決襯砌混凝土質(zhì)量頑疾。

白鶴灘水電站泄洪洞內(nèi)常有這樣的景象,前來調(diào)研的專家駐足在邊墻旁邊,不停地拿著手機(jī)或相機(jī)拍照。即使是經(jīng)驗(yàn)豐富的行業(yè)專家,也絲毫不吝惜對鏡面混凝土的贊美。

上平段鏡面混凝土效果

由張楚漢等多名院士組成的評價委員會曾評價白鶴灘水電站泄洪洞“成果總體達(dá)到了國際領(lǐng)先水平”。國家能源局可再生能源發(fā)電工程質(zhì)量監(jiān)督站更是評價為“實(shí)現(xiàn)了水工隧洞混凝土無缺陷建造”。

常和混凝土打交道的人知道,要讓混凝土平整光滑,看不到一點(diǎn)瑕疵,離不開精細(xì)、規(guī)范的人工操作?,F(xiàn)場工人在接受采訪時都說,白鶴灘水電站泄洪洞施工中的每一道工序,都有嚴(yán)格的控制標(biāo)準(zhǔn)。

以保護(hù)混凝土底板施工縫棱角工序?yàn)槔,F(xiàn)場管理人員告訴記者,施工縫經(jīng)處理后形成90°直角,不加保護(hù),人員走動時極易出現(xiàn)掉塊現(xiàn)象,留下質(zhì)量缺陷。針對這一點(diǎn),泄洪洞施工團(tuán)隊(duì)在梳理方案時把相應(yīng)的保護(hù)措施考慮在內(nèi),還做了專用的保護(hù)工具,形成施工規(guī)范。

這樣細(xì)致的規(guī)范在泄洪洞工程中還有很多,無不體現(xiàn)著建設(shè)者們對精品工程質(zhì)量的不懈追求。

“我們對混凝土施工中的每一個細(xì)節(jié)都下足了功夫?!蓖跣⒑Uf,“每一道工藝要如何保證質(zhì)量、有哪些環(huán)節(jié)可能影響質(zhì)量,都被我們梳理得清清楚楚?!?/span>

從泄洪洞第一倉混凝土澆筑起,施工團(tuán)隊(duì)就堅(jiān)持精準(zhǔn)析源、精明施策、精心組織、精確控制、精益施工的“五精”管理方法,如今已總結(jié)出既能滿足作業(yè)環(huán)境,又能達(dá)到質(zhì)量要求的泄洪洞常態(tài)混凝土澆筑工藝工法,發(fā)明了“施工縫零缺陷施工工藝”、“底板五步法收面工藝”等一系列創(chuàng)新型施工工藝。

“五精”管理法

“我們形成的精細(xì)化的標(biāo)準(zhǔn)工藝工法,已經(jīng)深入到包括民技工在內(nèi)的每個參建者頭腦中,這是白鶴灘水電人的集體智慧,混凝土體型較設(shè)計(jì)控制標(biāo)準(zhǔn)提高50%,平均不平整度小于2毫米,全部都能呈現(xiàn)鏡面效果。”王孝海說。

中國混凝土與水泥制品協(xié)會網(wǎng)站版權(quán)聲明:

① 凡本網(wǎng)注明來源:中國混凝土與水泥制品協(xié)會、CCPA、CCPA各部門以及各分支機(jī)構(gòu)的所有文字、圖片和音視頻稿件,版權(quán)均為本站獨(dú)家所有,任何媒體、網(wǎng)站或個人在轉(zhuǎn)載使用前必須經(jīng)本網(wǎng)站同意并注明"來源:"中國混凝土與水泥制品協(xié)會(CCPA)"方可進(jìn)行轉(zhuǎn)載使用,違反者本網(wǎng)將依法追究其法律責(zé)任。

②本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明其他來源的稿件,是本著為讀者傳遞更多信息之目的,并不意味著贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其內(nèi)容的真實(shí)性。 其他媒體、網(wǎng)站或個人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載使用的,請注明原文來源地址。如若產(chǎn)生糾紛,本網(wǎng)不承擔(dān)其法律責(zé)任。

③ 如本網(wǎng)轉(zhuǎn)載稿件涉及版權(quán)等問題,請作者一周內(nèi)來電或來函聯(lián)系。

返回頂部

X

您正在使用Internet Explorer瀏覽器


若您無法正常瀏覽本頁面,為了得到我們網(wǎng)站最好的體驗(yàn)效果,請您更換為360、QQ、Chrome、火狐等其他瀏覽器.