挑战“非洲第一井”——水电五局下凯富峡水电站调压井开挖纪实
来源:水电五局 作者:陈勇 时间:2018-08-08 字体:[ ]

赞比亚下凯富峡水电站调压井,因其独特的“半圆形+扇形”结构设计,以及44层楼高的深度和半个篮球场大小的开挖断面,被誉为“非洲第一井”。

“如此大的竖井,在我的国家起码要3年才能完成开挖,而你们却仅用了一半不到的时间,真是难以置信!”在深133.2米、断面直径50.8米的调压井施工过程中,水电五局建设者以舍我其谁的勇气和担当,用330天的时间于7月6日顺利完成了开挖挖支护工作。并且,在450次的工序验收工作中,水电五局建设者一次验收合格441次,验收合格率达到了98%。超高的施工质量和快速的施工进度,受到了业主和监理工程师的高度肯定。

求创新克难关,初显电建精神

调压井施工初期,从山下到山顶调压井施工面的道路蜿蜒崎岖,送水车无法到达山顶。调压井工区负责人周洪伟撸起袖子跑到山下,将水一桶一桶提上来。当地雇员见状也跟着他跑到山下将水一桶一桶提上来。新招募的当地劳务不会使用工具,工区人员就利用休息时间手把手耐心的教他们。开工初期,当地人还不能适应中方人员的管理模式,偶有摩擦发生。水电五局项目部便发动工区和作业队人员利用休息时间跟当地人围坐在一起,聊生活、拉家常,主动建立感情。

按照工期计划,2017年1月需要开始调压井边坡开挖,然而这时专业的支护设备T35钻机还未到场。工期就是命令,一刻也不能等待。没有专业设备,水电五局建设者就用手风钻打预裂孔,虽然爆破支护进度缓慢,但是员工们士气高涨,斗志昂扬。半个月之后T35钻机到场,却优先用在了进水口边坡支护施工。工区人员知道进水口边坡施工难度更大,他们理解项目部的安排,并不抱怨,转而使用刚到场的潜孔钻作业。潜孔钻钻孔角度难以把握,工区各带班负责人与当地工人密切配合,人工测量角度和坡比,控制预裂边线,使边坡开挖达到平顺的效果。

1月的南半球正是炎热的夏季,调压井边坡施工作业面没有一处可以遮阳的,火辣辣的太阳考验着每一位建设者。然而水电五局的建设者们没有被困难吓倒,他们克服施工设备进场缓慢,当地资源紧缺等种种困难,仅用了六个月的时间便完成了边坡开挖支护,且一次通过监理验收,给监理留下了良好的印象,展现了电建人自强不息、勇于超越的精神。

按照常规的大井开挖方法,爆破作业时需要将作业面的挖掘机、钻机等设备用调压井上方的龙门吊吊上去,然后再进行爆破,以保证设备不受损伤。爆破完成后,再将挖掘机和钻机等吊下去继续作业。这样将设备吊上去和吊下来一个来回至少需要3个小时,既费时又费力。水电五局调压井工区负责人周洪伟看在眼里急在心里。为此,他会同调压井作业队人员研究改进方法。经过一个星期的研究和讨论,他们决定就地取材,用钢板等材料制作设备保护装置,尝试在爆破时保护设备,节约设备吊上吊下人力和时间成本。在得到生产经理李新伟的首肯后,他们立即开始试验。他们将制作好的保护装置安装在了T35钻机上。当炮响了之后,所有现场人员焦急的等待着安全警报的解除。警报解除后,大家赶紧吊起保护装置查看钻机情况。经过一番检查后发现钻机仪表显示正常,连玻璃上都找不到一点裂纹。试验成功后,工区又相继制作了两个相同的保护装置用于其余两台大型设备。经过试验,效果与首次试验一样。这成功解决了开挖设备的爆破防护问题。实践证明这种方法大大提高了爆破开挖速度,每茬炮大约节约3个小时的设备吊装时间,整个大井开挖共节约1620小时,缩短工期约67天。

强管理破难题,展现电建智慧

调压井直径50.8米,井深133.2米。如此大的调压井开挖如果每层开挖按照钻孔、爆破、出渣、支护的顺序则一层需要约一周的时间完成一个开挖循环。为了提高开挖效率,项目部因地制宜,创造性的使用分区开挖法,即把近似于圆形的调压井横截面分成A、B、C三个区,分区进行钻孔、爆破、出渣、支护。分区开挖可使不同的区域达到独立作业的效果,即A区在出渣的同时,B区可以进行支护,C区可以进行钻孔,相互独立作业的同时又形成一个紧密结合的循环。为了使分区开挖有效地衔接起来,项目部要求每个班在上一个工序完成前提前20分钟到达现场做好施工准备,不断优化施工组织工序和现场协调管理能力。在保证开挖速度的同时,严控施工质量。项目部与调压井作业队签订《质量责任书》和《下凯富峡水电站质量奖惩实施细则》明确调压井开挖支护项目的质量目标。在施工过程中严格执行作业班组自检、工区复检、项目质量管理部终检的“三检制度”。上一道工序未验收合格,下一道工序严禁施工。为提高支护质量,质量部加大对中、赞双方员工的培训力度,编制了中英双语的《喷混施工手册》。调压井工区支护时严格按照实验室提供的砂浆配合比拌制砂浆,并及时取样送检,合格后方才使用。注浆过程中保证每个孔位出浆饱满,挂网时保证网片搭接长度和保护层厚度。

当调压井开挖即将推进到闸室穹顶渐变段开挖时,因赞比亚当地市场专业施工设备十分紧俏,导致项目寻租设备工作举步维艰,这使得大家对接下来的开挖工作一筹莫展。因为闸室穹顶渐变段设计为弧形,穹顶弧段半径为4.5米,深度7.3米,穹顶平面弧长68.5米,距调压井底部50.1米。如此大的异型断面开挖,如果没有专业的施工设备,将会严重影响工期。这时项目领导想到了机械工区设备维修高手梁代智,请他根据调压井闸室穹顶渐变段设计要求,改造一台能满足施工要求的设备。梁代智接到任务后,立刻组建了一支技术攻关小组。攻关小组由设备维修骨干人员、现场操作人员和现场施工人员组成。他们选用T35钻机作为改造设备,开始查阅大量资料和多次现场试验,夜以继日,加班加点。找不到合适的材料就就地取材,修旧利废;买不到合适的配件就自己动手设计和制作。为了搞清楚一米高的设备英文说明和图纸,他们下载了各种英语翻译软件和英文字典软件,一有时间就向项目部的英语高手请教。经过半个月的艰苦探索和不断试验,他们终于实现了改造目标:使钻机在穹顶段施工时能够向上120度区间凿岩钻孔,提高施工速度和安全系数。经过现场多部门联合测试,改造后的钻机各项指标均符合施工和质量要求。仅此一项便使得该部分施工提前40天完成,为项目后续施工赢得了宝贵的时间。

严内控抓安全,彰显电建品质

解决了调压井穹顶段支护作业难题后,在接下来的调压井闸室渐变段施工时,项目部并不着急提高开挖速度,而是将安全生产列为此段施工的重中之重来抓。如前所述,调压井闸室段距调压井底部50.1米,约有16层楼那么高。由于穹顶弧段半径为4.5米,深度7.3米,这就像在悬崖中间凿了一段很深的掏槽,稍有不慎上部的岩石便有垮塌的危险。面对如此高难度的施工部位,项目部把这一段分成了9个区,采用错区开挖法,错区开挖,错区支护。每茬炮用人工使用手风钻钻孔,严格遵循“短进尺、弱爆破、强支护、严注浆、快封闭、勤测量”的原则,使得原本大约10天可以完成的工程量,实际开挖了20天,有效规避了安全风险。

在调压井开挖快接近底部时,因调压井底部与应急闸室交通洞室连接部分已提前开挖出了出渣通道,为防止出渣通道部分垮塌,造成人员伤亡,项目部及时采取措施,提前20米预警。改爆破后出渣为只爆破不出渣,使爆破后的石渣沿溜渣井堆积在底部的出渣通道直至填满整个出渣室,再通过交通洞出渣。这样虽然减缓了施工进度,但却最大限度的保证了施工安全,赢得了监理安全工程师的赞许。项目部不仅在施工方法上遵循“生命至上,安全生产”的原则,在设备投入上同样如此。在整个大井开挖过程中,项目部花重金安装了先进的激光测距仪,实时监测调压井的沉降和形变。安排专人实时监测数据,并定期对数据进行整理和分析,随时掌握安全情况以便提前预警,规避安全风险。

场地狭小、资源紧缺、环境恶劣、霍乱等传染病肆虐……在这样的工作、生活环境中,水电五局项目建设者累计完成土石方井挖超过21万立方米,安装各类锚杆超过7000根,挂网喷混凝土超过2000方立方米,并被评为“优秀单元工程”,施工质量得到业主和咨询工程师的高度肯定。

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