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中国能建葛洲坝集团攻克巴基斯坦NJ水电站4大世界级难题

时间:[2018-05-08 ] 信息来源:中国能源建设集团有限公司
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  4月13日,经过10年努力,由中国能建葛洲坝集团承建的巴基斯坦尼鲁姆杰鲁姆(NJ)水电工程首台机组并网发电。10年磨砺,10年攻坚。葛洲坝集团干部职工艰苦卓绝、不屈不挠,攻克了NJ水电站建设中的4大世界级难题,将这一“不可能完成的任务”成功变为现实。

  NJ水电站有哪4大世界级难题?葛洲坝人又是如何一一攻克的?在这里答案为您一一揭晓。

  难题 1 

  打破各种壁垒 成功引入TBM设备

  在NJ工程之前,全断面隧道掘进机(TBM)设备在巴基斯坦国内水电工程中还没有使用过,可以说是新鲜事物。

  TBM的引进之路并非一帆风顺,若在NJ工程引入TBM,则意味着如“铜墙铁壁”一样的承包合同将打开一个缺口,也意味着业主将加大投入、承包商将迎来转机,这是任何业主所不愿意的。初期,游说业主、工程师的过程就是不断地“碰钉子”,任你动之以情、晓之以理,得到的结果均是坚决地反对。

  但是,引进TBM又势在必行。因为,如果采用常规钻爆法,隧洞施工所实现的最高月进度为120米,平均月进尺为80米。采用常规钻爆法,在合同工期内完成总长68公里的NJ引水隧洞掘进无异于痴人说梦。

  为破解难题,葛洲坝尝试高端路线。2009年5月5日,原巴基斯坦总统秘书长访华,葛洲坝集团抓住机会,就NJ工程引进TBM提出建议。总统秘书长表示认可,自此拉开了NJ工程TBM可行性研究的大幕。经过长期努力,TBM方案又得到巴基斯坦总统首肯。历时2年、历经万难的TBM引进之路终于到达终点。

  难题 2

  穿越喜马拉雅山断裂带 克服极强岩爆

  NJ工程引水隧洞要穿越喜马拉雅山的一个大断裂带,该断裂带最大埋深1900米。断裂带地质条件极为复杂,特别是2005年南亚大地震后,该地区地质构造再次发生巨变。在这种埋深下,掘进隧洞在世界上没有先例。

  多名国际知名岩土力学及地质学家曾表示,世界公认的两大山系中,除喜马拉雅山脉以外的地区均有多个TBM施工隧洞的案例,但在最为年轻、地质活动频繁的喜马拉雅山脉尚无成功先例,谁要是在喜马拉雅山系中成功应用TBM,必将载入隧道施工的史册。

  项目部先后攻克软弱地质条件下隧洞开挖、超长隧洞施工中通风除尘、崇山峻岭中的TBM大件运输、通道受限的TBM洞内布置安装、围岩变形严重条件下的厂房开挖等难题,科学施工,最终精准贯穿喜马拉雅山断裂层。

  在施工中:TBM696历时47个月完成掘进10048米,平均月进214米,实现最高日进31.5米,实现最高月进405米;TBM697历时42个月完成掘进10522米,平均月进251米,实现最高日进30米,实现最高月进468米。

  2015年5月31日凌晨,当TBM696激战正酣时,一声巨响,TBM696在埋深约1200米处突发全断面极强岩爆,整个施工区域被掩埋,后配套台车被掀离轨道。事后工程师测算此次岩爆的当量相当于3级地震,威力巨大。

  在发生过极强岩爆的隧道工程案例中,一般都选择放弃、掩埋TBM设备。不服输的葛洲坝集团干部职工选择修复,先后完成主液压泵站、齿轮油泵站、操控室、L1区齿轮油泵站、L2区湿喷设备修复,设备桥和第一节后配套主梁复位,最终拯救了TBM696,让它重新担负起隧洞掘进的使命。

  难题 3

  超长引水隧洞穿越河床 遏制强涌水

  NJ工程设计有世界少有的超长引水隧洞,总长约68公里、落差高度420米。其中约10公里为左右并行隧洞。引水隧洞要穿越埋深达到2000米的高山和湍急的杰鲁姆河,距离河床最薄处仅100米。在整个穿河段施工过程中,多次遭遇断层带破碎围岩塌方和强涌水。

  2014年11月13日,NJ水电工程上游穿河段右洞穿过主河床200米的掌子面出现涌水险情,由于现场涌水量不断加大,最大涌水量达到了1180立方米/小时,冰凉的流水将葛洲坝建设者的衣服无情打湿。

  项目部迅速组织力量投入抢险,明确了以“稳定水位,封闭掌子面,加大排水能力”的抢险思路。中巴方员工将废渣一袋一袋对掌子面进行封堵。经过日夜奋战,涌水最终得以遏制。

  难题 4

  亚洲最深调压竖井施工

  NJ工程调压竖井深达364.9米,开挖直径11.0米到11.2米,深度位居亚洲在建水电工程之最。竖井围岩绝大部分为砂岩、泥质砂岩和页岩,伴有丰富的地下水,整体稳定性较差。

  NJ项目部采用了大型反井钻机施工先导孔和导井,但是,仍出现了竖井扩挖屡次遭遇导井堵塞,扩挖施工过程困难重重。

  项目部采用短进尺、弱爆破、及时支护等施工方法,克服导井井壁塌方、导井堵塞等问题;在安装过程中,通过测量放样、水准仪、垂球等工具测控安装精度;通过加垫厚薄不一的楔形钢垫块、千斤顶、斜撑缸、斜撑杆等反复调整车架和机架,使钻进角度在任何方向沿竖井轴线的偏差控制在1%以内,最终安全顺利地完成开挖。

  正如巴基斯坦水电开发署(WAPAD)主席穆扎米勒·侯赛因说:“由于复杂的地质条件给工程的地下开挖带来了高风险和高难度,葛洲坝集团为电站建设做出了重要贡献。衷心感谢包括中国兄弟在内的所有参建人员为推动工程向前发展所付出的巨大勇气和辛劳。”(葛洲坝集团)

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