中國電建:雅礱江畔的巖層“雕塑”記
在橫斷山脈的群山深處,一項重塑山河的超級工程悄然而生。隨著雅礱江畔最后一聲炮響落幕,卡拉水電站引水發(fā)電系統(tǒng)地下洞室群開挖工程全面告捷,標志著這項“超級工程”正式邁入全新建設階段。
三年前,這里還是四川省涼山州木里縣的一隅偏遠山鄉(xiāng),經濟基礎薄弱、產業(yè)結構單一,居民依靠傳統(tǒng)農牧業(yè)維持生活,工業(yè)基礎幾近空白,通鄉(xiāng)公路蜿蜒崎嶇,教育醫(yī)療資源匱乏,電力供應時斷時續(xù),青壯年無奈遠走,鄉(xiāng)村“空心化”觸目驚心。如今,隨著卡拉水電站的建設,這座沉睡已久的大山廣聚人氣,正被喚醒成為清潔能源版圖上的璀璨明珠。
地質禁區(qū)的“原坯挑戰(zhàn)”
作為雅礱江中游“一庫七級”梯級開發(fā)的收官之作,卡拉水電站地下引水發(fā)電系統(tǒng)深藏于右岸雄厚的山體之中,主副廠房洞規(guī)模宏大(長227.90米,寬28.6米,高75.77米),主變洞、交通洞、通風洞等輔助洞室縱橫交錯,構成復雜的地下洞室群。然而,這片承載著百萬千瓦級清潔能源夢想的地下空間,卻是雅礱江流域公認的“地質雷區(qū)”。
巖層脆弱多變,洞室群穿越中生界三疊系上統(tǒng)雜谷腦組第二段地層,巖性以變質砂巖、砂質板巖、含炭質板巖、大理巖互層為主,其中,含炭質板巖尤為致命——彈性模量低、遇水極易軟化崩解。結構走向不利,巖層順河走向,與洞軸線夾角僅約60°,傾角陡峭(55°—65°),這種不利的結構面組合極大削弱了圍巖的自穩(wěn)能力。施工過程中,陸續(xù)探明的斷層、擠壓破碎帶多達103條,其中Ⅱ級結構面2條,Ⅲ級結構面5條,Ⅳ級結構面96條,這些地質“傷痕”縱橫交錯,將圍巖切割得支離破碎。滲水隱患更是時刻潛伏,近地表巖體透水性弱至中等,深部雖多微透,但斷層帶透水性較強,地下水活動時刻威脅著軟弱巖層的穩(wěn)定性。
“這無異于在刀鋒上雕塑!”權威地質專家斷言。類似地質條件下,塌方、大變形乃至工期嚴重滯后的負面案例屢見不鮮。面對這般的地質環(huán)境,實現(xiàn)超大規(guī)模地下洞室群安全精準施工,其難度堪稱業(yè)界頂級挑戰(zhàn)。
巧手雕琢的“地下華章”
如何在如此脆弱的地基上“雕琢”出滿足嚴苛要求的大型地下廠房?卡拉水電站建設團隊以創(chuàng)新為鏨,智慧為魂,運用“精準探測、智能管控、動態(tài)優(yōu)化”三大雕琢技藝,最終實現(xiàn)大型地下洞室群的高精度成型。
“火眼金睛”穿透巖體脈絡。項目部通過多源地質信息感知與解析技術,整合鉆探、物探及實時監(jiān)測等多源信息,構建動態(tài)多尺度精細地質模型,精準定位每一條斷層、每一片軟弱夾層。針對含炭質板巖等“軟肋”,運用三維離散元數(shù)值模擬,預判開挖后圍巖變形趨勢,為支護設計精準“放樣”,化被動應對為主動預控。
“智能大腦”駕馭毫米雕工。項目部科學應用由聯(lián)合體研發(fā)的數(shù)字化智能建造平臺,將設計-施工-監(jiān)測全鏈條納入數(shù)字化管控。智能通風系統(tǒng)精準調控地下洞室空氣質量,保障內部作業(yè)環(huán)境;智能錨索施工技術,猶如精密刻刀,實現(xiàn)錨索安裝角度與預應力的毫米級控制;施工進度智能仿真系統(tǒng),優(yōu)化開挖分層與支護時序,確保每一步開挖都“恰到好處”,精度要求嚴苛的巖錨梁開挖一次成型,澆筑呈“鏡面”效果,被專家譽為“行業(yè)一流水準”。
“動態(tài)工法”馴服破碎巖體。項目部創(chuàng)新實踐“排水先行、洞頂預錨、控制爆破、支護跟進”十六字訣,靈活應對破碎“石料”。提前打通排水洞疏干地下水,消除軟化誘因;開挖前在洞頂施工預應力錨索,編織主動“防護網”;嚴格控制爆破振動速度在10cm/s以下(遠低于規(guī)范警戒值),避免對破碎巖體造成二次損傷;利用超前地質預報精準掌握圍巖特性,動態(tài)優(yōu)化爆破參數(shù),創(chuàng)新應用三維掃描結合RANSAC/PCA等算法精確計算半孔率、平整度和超欠挖(精度達厘米級),實現(xiàn)爆破效果科學評價與閉環(huán)優(yōu)化;開挖后12小時內完成初期噴錨支護,快速“塑形”形成約束圈,利用“拱效應”約束巖體早期變形。
刀鋒所向,巖開天成。在最大跨度28.6米、高度75.77米的地下廠房施工中,洞室開挖輪廓線優(yōu)美流暢,超挖量嚴格控制在10厘米以內,圍巖最大變形值不超過40毫米,在極端地質條件下創(chuàng)造了高精度成型的奇跡,較合同工期提前6個月完成開挖,并順利通過由水規(guī)總院主持的“引水發(fā)電系統(tǒng)地下洞室群安全性評價”。
精雕巖層的“五局力量”
輝煌成就的背后,是一支以鐵紀為骨、匠心為魂的現(xiàn)代“大禹”,將看似“不可能”的任務,拆解為無數(shù)個“可控”的堅實腳步,在復雜巖層間精雕細琢。
團隊執(zhí)行力穿透“最后一米”。從項目決策層到一線施工班組,指令傳導清晰、責任明確到人,確?!暗窆ぁ痹鷮崱<夹g人員24小時現(xiàn)場蹲守,巖壁“問診”;管理人員全程督導,緊盯關鍵工序,確保每一項技術方案、每一道工藝要求,都不折不扣地落實到每一個開挖循環(huán)、每一根錨桿安裝。正是這種穿透到底、執(zhí)行到位的強大執(zhí)行力,成為征服復雜地質最堅實的保障。
協(xié)同作戰(zhàn)力突破“技術難關”。融合地質、設計、施工、監(jiān)測等各專業(yè)團隊組成專項小組,打破壁壘,無縫銜接。構建實時數(shù)據共享平臺,實現(xiàn)信息互通零時差;建立現(xiàn)場問題聯(lián)動響應機制,實現(xiàn)難題不過夜。依托高頻次技術碰頭會,及時動態(tài)優(yōu)化開挖方案,正是這種深度協(xié)同、高效聯(lián)動的“大團隊”作戰(zhàn)模式,讓復雜地質條件下的動態(tài)設計和快速響應從藍圖變?yōu)楝F(xiàn)實。
創(chuàng)新驅動力催生“碩果累累”。艱難困苦,玉汝于成。依托卡拉水電站建設平臺,項目團隊在挑戰(zhàn)中孕育新工法,累計獲評企業(yè)級工法4項,集團級工法3項,授權及實審中專利7項,創(chuàng)建樣板工程7項。其中,自主設計增加施工支洞,從側面“開鑿”為主廠房施工打開通道,顯著縮短關鍵工期,嚴控項目成本。在創(chuàng)新驅動下,建造效率持續(xù)提升,工程節(jié)點屢創(chuàng)紀錄:2022年5月21日首條排水洞貫通;2022年10月6日提前120天主廠房進入開挖階段;2024年7月28日巖壁吊車梁首倉澆筑達到鏡面效果;2025年6月29日地下廠房全面開挖完成;2025年7月20日廠房首倉混凝土澆筑完成……
創(chuàng)新影響力贏得“全球矚目”??ɡ娬菊宫F(xiàn)的技術水平與建設成果吸引了全球目光。國際大壩協(xié)會專家組隊調研,主席米歇爾·利諾親臨考察后連連稱贊:“Very impressive project demonstrating that SmartDam is not just a word but already a reality. Attention to workers' safety is great and very appreciated.”(這個項目令人印象深刻,它表明“智慧工地”并非只是空談,而是已然成為現(xiàn)實。對工人安全的重視難能可貴,令人十分贊賞。),UACEG大學教授迪米塔爾·基斯利亞科夫評價:“Highly impressive!Unique project!Amazing achievement in science, technology and construction”(實屬非凡!獨具匠心的工程典范!在科技創(chuàng)新與工程實踐領域樹立了業(yè)界新標桿。);可再生能源發(fā)電工程質量監(jiān)督站和水電水利規(guī)劃設計總院專家也一致給予高度評價:“地下廠房巖錨梁開挖成型效果達到行業(yè)一流水準”“洞室開挖斷面輪廓線優(yōu)美、圍巖變形控制良好”。
卡拉水電站引水發(fā)電系統(tǒng)地下洞室群的全面貫通,是一部以科技為刃、山河為材的巖層“雕塑”史。不僅是點亮萬家燈火的清潔能源明珠,更是攻克復雜地質的成套技術和精益管理經驗。這支能打硬仗、善啃硬骨頭的“五局鐵軍”,以毫米刻刀的執(zhí)著,在破碎巖層間雕琢出大國工程的波瀾壯闊。當機組轟鳴,江水化作電能,建設者們在大山深處堅守的身影,終將化作時代最美的風景。
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