劉 建 林, 劉 波, 代 輝
(四川二灘國際工程咨詢有限責(zé)任公司,四川成都 610072)
獅子坪水電站位于四川省阿壩藏族羌族自治州理縣境內(nèi)的雜谷腦河上。雜谷腦河是岷江上游右岸的一級(jí)支流,流域位于北緯31°12’~31°55’、東經(jīng) 102°36’~103°39’之間。獅子坪水電站壩址布置在沙壩鄉(xiāng)小丘地溝至白馬溝之間長約800 m的河段上,距理縣41 km,距成都244 km。
獅子坪電站的工程任務(wù)是發(fā)電,采用混合式開發(fā),裝機(jī)容量195 MW,多年平均發(fā)電量8.76億kW·h。電站水庫正常蓄水位高程2 540 m,相應(yīng)庫容1.327 億 m3,調(diào)節(jié)庫容 1.189 億 m3,具有年調(diào)節(jié)性能,死水位高程為2 460 m。
獅子坪水電站為雜谷腦河梯級(jí)開發(fā)的龍頭水庫,首部樞紐由攔河大壩、泄洪洞、放空洞等組成。引水系統(tǒng)布置于右岸山體內(nèi),由進(jìn)水口、引水隧洞、調(diào)壓室和壓力管道等建筑物組成。廠址位于理縣新店子村小學(xué)附近,電站尾水與紅葉二級(jí)電站水庫銜接,廠區(qū)樞紐主要包括主副廠房、主變與GIS室、尾水閘門室、尾水洞、尾水暗、明渠及附屬洞室等。
(1)設(shè)計(jì)單位:中水顧問集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院(資質(zhì):甲級(jí))。
(2)監(jiān)理單位:四川二灘國際咨詢有限公司(資質(zhì):甲級(jí))。
(3)承包商:
CⅠ標(biāo)[導(dǎo)流(放空)洞工程]:重慶煤礦建設(shè)
第五工程處,資質(zhì):水利水電工程施工總承包一級(jí)。
CⅡ標(biāo)(大壩工程):安能&水電七局聯(lián)營體,資質(zhì):水利水電工程施工總承包特級(jí)。
CⅢ標(biāo)(大壩基礎(chǔ)處理工程):中國基礎(chǔ)處理局,資質(zhì):水利水電工程施工總承包一級(jí)。
CⅣ標(biāo)[引水隧洞工程(引0+000.00~引2+372.00)]:重慶煤礦建設(shè)第五工程處,資質(zhì):水利水電工程施工總承包一級(jí)。
CV標(biāo)[引水隧洞工程(樁號(hào)2+372.00~4+707.00)]:安蓉建設(shè)總公司,資質(zhì):水利水電工程施工總承包一級(jí)。
CⅥ標(biāo)[引水隧洞工程(樁號(hào)4+707.00~8+205.00)]:中鐵十六局,資質(zhì):水利水電工程施工總承包一級(jí)。
CⅦ標(biāo)[引水隧洞工程(樁號(hào)8+205.00~12+123.00)]:中鐵十九局,資質(zhì):水利水電工程施工總承包一級(jí)。
CⅧ標(biāo)[引水隧洞工程(樁號(hào)12+123.00~16+025.00)]:原為中國水利水電第二工程局,資質(zhì):水利水電工程施工總承包一級(jí);現(xiàn)為中國葛洲壩水利水電工程集團(tuán)有限公司,資質(zhì):水利水電工程施工總承包特級(jí)。
CⅨ標(biāo)[引水隧洞工程(樁號(hào)16+025.00~18+713.00)]:中國水利水電第五工程局,資質(zhì):水利水電工程施工總承包特級(jí)。
CⅩ標(biāo)(地下廠房工程):中國葛洲壩水利水電工程集團(tuán)有限公司,資質(zhì):水利水電工程施工總承包特級(jí)。
M3標(biāo)(機(jī)電設(shè)備安裝):中國葛洲壩水利水電工程集團(tuán)有限公司,資質(zhì):水利水電工程施工總承包特級(jí)。
獅子坪水電站于2004年12月25日實(shí)現(xiàn)截流,主體工程于2004年5月陸續(xù)開工,建設(shè)過程中經(jīng)歷了2008年“5.12”汶川大地震。大壩工程于2009年6月30日填筑至2 500 m高程,于2009年9月通過大壩工程一期蓄水安全鑒定,于2009年9月正式下閘蓄水,獅子坪電站于2010年1月具備引水隧洞沖水與機(jī)組啟動(dòng)條件,2010年1月20日通過啟動(dòng)委員會(huì)驗(yàn)收,2010年1月25日引水隧洞正式?jīng)_水,并開始機(jī)組調(diào)式工作,首臺(tái)機(jī)組于2001年2月24日正式投入商業(yè)運(yùn)行,最后一臺(tái)機(jī)組于2010年3月18日完成72 h試運(yùn)行并具備商業(yè)運(yùn)行條件。從目前整個(gè)電站投入運(yùn)行情況看,無論是大壩工程、引水隧洞工程、調(diào)壓井與壓力管道工程、地下廠房工程,還是機(jī)組運(yùn)行情況均滿足設(shè)計(jì)要求,運(yùn)行良好可靠。整個(gè)建設(shè)過程中沒有出現(xiàn)重大質(zhì)量事故和重大安全事故。
獅子坪水電站工程無論所處的地理位置,還是工程本身具有其自身的工程特點(diǎn)和施工難點(diǎn),是其他工程無法比擬的。
首先,就獅子坪水電站工程本身而言,具有“三高一深”的特點(diǎn)。所謂“三高”,系指獅子坪大壩工程為國內(nèi)實(shí)施開工較早的100 m級(jí)碎石土心墻堆石高壩,壩高136 m;為國內(nèi)少有的高壓長隧洞,全長18.7 km,隧洞進(jìn)水口水頭達(dá)90 m,末端水頭達(dá)150 m;發(fā)電機(jī)機(jī)組為混流式高轉(zhuǎn)速機(jī)組,轉(zhuǎn)速高達(dá)600 r/min。所謂“一深”,系指獅子坪大壩基礎(chǔ)的防滲墻工程。由于獅子坪大壩座落在深厚覆蓋層基礎(chǔ)上,且覆蓋層最大深度達(dá)101.8 m,故獅子坪大壩基礎(chǔ)防滲墻設(shè)計(jì)為墻體厚1.2 m的嵌巖式防滲墻,墻體最大深度達(dá)101.8 m,為當(dāng)時(shí)國內(nèi)同期施工最深的防滲墻。
其次,該工程先天不足,地質(zhì)條件相對(duì)較差,給大壩料場的選定帶來很大難度;同時(shí),在長隧洞施工過程中,由于一些洞段圍巖裂隙發(fā)育,地下水豐富,施工過程隨時(shí)可能發(fā)生塌方,從而構(gòu)成施工安全威脅,增加了施工難度。
再次,就獅子坪水電站工程所處的地理位置而言,工程地處阿壩藏族羌族自治洲及米亞羅紅葉風(fēng)景區(qū),317國道橫穿整個(gè)工程,因此,工程在建設(shè)過程中受外界干擾大,同時(shí),對(duì)工程的環(huán)保要求較高,加之受工程地理位置的客觀自然條件和氣候條件的制約,施工現(xiàn)場狹窄,給施工場地的布置和現(xiàn)場施工帶來了非常大的困難。
(1)防滲墻施工質(zhì)量控制。壩基覆蓋層采用一道厚1.2 m的混凝土防滲墻全封閉防滲,防滲墻底嵌入基巖1~2 m,墻頂與心墻底部齊平,墻頂設(shè)觀測(cè)、檢修、灌漿廊道且與兩岸帷幕灌漿平洞相連。防滲墻最大墻深101.8 m,防滲墻軸線長約85 m,為國內(nèi)同類型防滲墻之最。同時(shí),防滲墻所處的覆蓋層主要由含沙漂卵礫石組成,結(jié)構(gòu)極不均一,無相對(duì)完整的隔水層分布,中等~強(qiáng)透水,滲透系數(shù)為 2.48 ×10-3~1.72 ×10-2cm/s,局部架空部位具極強(qiáng)的透水性。如何控制好防滲墻施工質(zhì)量是大壩成敗的關(guān)鍵,也是整個(gè)大壩質(zhì)量控制的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
(2)心墻施工質(zhì)量控制。碎石土心墻堆石壩的關(guān)鍵為碎石土心墻的施工和質(zhì)量控制,它是整個(gè)大壩施工的重點(diǎn)和難點(diǎn),也是整個(gè)大壩質(zhì)量控制的核心。
獅子坪大壩碎石土心墻料場地處大壩上游17 km處的長河壩,由于天然料源的不均勻性,加之大規(guī)模開采用料和長距離的運(yùn)輸,難以確保各項(xiàng)級(jí)配指標(biāo)完全符合設(shè)計(jì)要求。
同時(shí),獅子坪大壩所處區(qū)域氣候條件較為特殊,白晝溫差較大,夏季的日曬和降雨對(duì)心墻料的含水率造成波動(dòng),給施工質(zhì)量的控制,尤其對(duì)碎石土心墻料最優(yōu)含水率的控制帶來一定的難度。
(3)大壩防滲墻基礎(chǔ)深孔帷幕灌漿與壩肩固結(jié)灌漿質(zhì)量控制。大壩防滲墻基礎(chǔ)深孔帷幕灌漿要穿過防滲墻,最大鉆孔深度達(dá)130 m,孔斜率控制難度大。如何控制深孔帷幕灌漿,確保墻下帷幕連續(xù)完整封閉難度非常大。
壩肩圍巖完整性較差,裂隙較為發(fā)育,固結(jié)灌漿范圍和工程量較大。如何在規(guī)定的時(shí)間內(nèi),既能確保灌漿質(zhì)量,又能有效的控制超灌水泥量是現(xiàn)場監(jiān)理工作面臨的一大難題。
(4)隧洞開挖安全控制。獅子坪水電站引水隧洞全長18.7 km,地質(zhì)條件相對(duì)較復(fù)雜,局部洞段圍巖完整性差,存在不利的結(jié)構(gòu)組合,地下水較豐富,在開挖過程中容易造成塌方。加之在獅子坪工程招標(biāo)文件中約定,開挖過程中,為確保施工期安全而采取的臨時(shí)支護(hù)措施費(fèi)用已包括在相應(yīng)的開挖價(jià)格中而不單獨(dú)計(jì)量支護(hù),從而造成在開挖過程,一些承包商為了控制施工成本,對(duì)開挖過程中的臨時(shí)安全支護(hù)抱有一種僥幸心理,安全支護(hù)不及時(shí),給現(xiàn)場監(jiān)理工作增加了一定難度。
(5)隧洞回填灌漿與固結(jié)灌漿質(zhì)量控制。隧洞灌漿質(zhì)量的好壞將直接影響隧洞的施工質(zhì)量。在我國水電史上,絕大多數(shù)水電站引水隧洞發(fā)生的質(zhì)量事故多與隧洞灌漿質(zhì)量有關(guān),尤其是隧洞回填灌漿質(zhì)量。在獅子坪電站長達(dá)18.7 km的隧洞中,襯砌洞段超過10 km,施工標(biāo)段多,同時(shí)展開的灌漿施工工作面多。如何有效地控制好整個(gè)隧洞灌漿的質(zhì)量,也是現(xiàn)場監(jiān)理面臨的一個(gè)難題。
(6)調(diào)壓井施工質(zhì)量控制與安全。獅子坪電站調(diào)壓井為雙室差動(dòng)式,豎井直徑6 m,高150 m;上室長242 m,斷面為城門洞型,寬6 m,高6.87~8 m;下室長53 m,斷面為城門洞型,寬6 m,高7~8 m;上室交通洞長89.692 m,斷面為城門洞型,寬3 m,高3.5 m。上室、下室和上室交通洞均采用全斷面鋼筋混凝土襯砌。
獅子坪電站調(diào)壓井受所處地理位置的限制,調(diào)壓井上部地勢(shì)陡峭,不具備形成場內(nèi)交通的條件,唯一的交通只能靠一條山間羊腸小道,最窄的路段只能勉強(qiáng)一個(gè)人通行,因此,給現(xiàn)場施工帶來了前所未有的難度。工程前期,調(diào)壓井上部的施工設(shè)備、建筑材料全部依靠洞外山間羊腸小道由人工搬運(yùn),調(diào)壓井開挖完成后,后期的設(shè)備和材料運(yùn)輸全部依靠調(diào)壓井這一通道進(jìn)行,上下干擾大,施工安全形勢(shì)嚴(yán)峻,同時(shí),由于受運(yùn)輸通道的制約,嚴(yán)重影響了材料的運(yùn)輸強(qiáng)度,施工強(qiáng)度和施工質(zhì)量難以保證。
(7)壓力鋼管的制作與安裝質(zhì)量控制。獅子坪水電站壓力管道全長606 m,垂直高差395 m,斜井與水平面的夾角為60°。壓力管道鋼襯段采用WDB620鋼板襯砌,主管壁厚24~38 mm,支管壁厚24 mm。岔管為“卜”形布置,采用內(nèi)加強(qiáng)月牙肋岔管型式,岔管分岔角為50°。加工制作和現(xiàn)場安裝施工工藝要求較高,難度大。如何確保整個(gè)壓力鋼管制作安裝質(zhì)量是現(xiàn)場監(jiān)理工作的又一難點(diǎn)。
(8)地下廠房的開挖質(zhì)量與安全控制。獅子坪水電站地下廠房系統(tǒng)由多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的地下洞室組成,布置了主副廠房、主變與GIS室、尾水閘門室、尾水洞、交通洞、出線洞、排風(fēng)洞等,地下建筑物縱橫交錯(cuò),結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。加之地下廠房的地質(zhì)條件復(fù)雜,圍巖較差,裂隙發(fā)育,存在局部不利的結(jié)構(gòu)組合,其中尾水洞、交通洞、出線洞、排風(fēng)洞等四條洞室要穿過100多m厚的覆蓋層,給地下洞室群的開挖掘進(jìn)帶來非常大的困難,施工安全形勢(shì)嚴(yán)峻。如何有效控制施工安全和施工質(zhì)量,確保工期如期實(shí)現(xiàn)預(yù)期的工期目標(biāo)是現(xiàn)場監(jiān)理工作必須解決的課題,也是整個(gè)地下廠房的重點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)。
(9)機(jī)組安裝與調(diào)試質(zhì)量控制。獅子坪水電站機(jī)組為國內(nèi)為數(shù)不多的混流式高水頭高轉(zhuǎn)速機(jī)組,額定轉(zhuǎn)速600 r/min。由于該類型機(jī)組技術(shù)要求高,從而給現(xiàn)場機(jī)組安裝與調(diào)試工作增加了較大的難度,尤其是機(jī)組的動(dòng)平衡調(diào)試難度大。
結(jié)合獅子坪水電站工程現(xiàn)場監(jiān)理工作的實(shí)際,監(jiān)理部制定了現(xiàn)場監(jiān)理工作的指導(dǎo)方針:質(zhì)量安全為監(jiān)理工作的永恒主題,以規(guī)范化施工行為為宗旨,點(diǎn)面結(jié)合為方法,旁站與現(xiàn)場巡視相結(jié)合為手段。
該工程監(jiān)理項(xiàng)目部實(shí)行總監(jiān)負(fù)責(zé)制和二灘國際項(xiàng)目管理制。總監(jiān)負(fù)責(zé)本項(xiàng)目監(jiān)理工作的組織、策劃和實(shí)施并對(duì)此項(xiàng)目的監(jiān)理工作實(shí)施結(jié)果全面負(fù)責(zé)。根據(jù)該工程項(xiàng)目的特點(diǎn)和建設(shè)監(jiān)理合同的規(guī)定,在綜合考慮了獅子坪水電站的基本情況后,根據(jù)合同工程的特點(diǎn)以及招標(biāo)文件規(guī)定的監(jiān)理服務(wù)要求,結(jié)合以往在多個(gè)不同類型的合同工程的監(jiān)理服務(wù)實(shí)踐,決定在該電站采用直線式組織機(jī)構(gòu)。在監(jiān)理組織機(jī)構(gòu)中,為避免指令源過多、指令要求不統(tǒng)一等因素對(duì)正常監(jiān)理工作的影響,確立了明確的領(lǐng)導(dǎo)責(zé)任關(guān)系,并配備了技術(shù)水平和施工管理經(jīng)驗(yàn)均較強(qiáng)的現(xiàn)場監(jiān)理人員,監(jiān)理人數(shù)達(dá)40多人。監(jiān)理部設(shè)總監(jiān)、副總監(jiān)、總監(jiān)代表兩名、總監(jiān)顧問一名,總監(jiān)助理、總工、副總工各一名,下設(shè)總監(jiān)辦公室、項(xiàng)目組和專業(yè)技術(shù)組,專業(yè)技術(shù)組包括:安全、測(cè)量、材料與試驗(yàn)、基礎(chǔ)處理、經(jīng)管、金結(jié)、機(jī)電專業(yè)工程師,辦公室和專業(yè)技術(shù)組為各監(jiān)理項(xiàng)目組提供后勤和技術(shù)服務(wù),協(xié)助各項(xiàng)目組完成每個(gè)項(xiàng)目的現(xiàn)場工作;監(jiān)理項(xiàng)目組根據(jù)本工程分標(biāo)情況確定為3個(gè)項(xiàng)目組:大壩樞紐工程項(xiàng)目組、引水隧洞工程項(xiàng)目組和廠房樞紐工程項(xiàng)目組。各項(xiàng)目組由項(xiàng)目組長牽頭,下設(shè)現(xiàn)場監(jiān)理工程師、助理監(jiān)理工程師和監(jiān)理員,各崗位均制定了詳細(xì)、全面的崗位職責(zé)。
為確保現(xiàn)場監(jiān)理工作的有效性,監(jiān)理部主要采取了以下幾方面的技術(shù)措施:(1)依靠二灘國際公司技術(shù)委員會(huì),針對(duì)獅子坪水電站施工進(jìn)展的不同時(shí)期,組織專家到現(xiàn)場進(jìn)行技術(shù)咨詢,提出咨詢意見指導(dǎo)現(xiàn)場的施工與監(jiān)理工作,所開展的工作有:獅子坪水電站大壩料源試驗(yàn)與大壩填筑施工質(zhì)量控制咨詢、引水隧洞塌方洞段處理方案技術(shù)咨詢、地下廠房覆蓋層洞挖技術(shù)方案咨詢、引水隧洞灌漿施工質(zhì)量控制技術(shù)咨詢等多個(gè)專題咨詢,對(duì)如何更好地指導(dǎo)現(xiàn)場監(jiān)理工作起到了很好的作用;(2)依據(jù)二灘國際公司的質(zhì)量保證體系文件為技術(shù)保障體系文件;(3)結(jié)合獅子坪水電站監(jiān)理工作的特點(diǎn),編制了監(jiān)理工作大綱、現(xiàn)場監(jiān)理工作實(shí)施細(xì)則以及防滲墻、大壩填筑等專項(xiàng)的質(zhì)量控制體系文件。
現(xiàn)場監(jiān)理工作抓住了控制的三個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié):事前、事中、事后。重視事前控制,重點(diǎn)事中控制,嚴(yán)把事后控制關(guān)。所謂事前控制,就是對(duì)承包商進(jìn)場后所編制的施工組織設(shè)計(jì)進(jìn)行嚴(yán)格審查,對(duì)開工前的各項(xiàng)專項(xiàng)措施和技術(shù)方案嚴(yán)格把關(guān),以確保方案和措施的科學(xué)性、安全性、實(shí)效性和經(jīng)濟(jì)性。所謂事中控制,即為過程控制,它是整個(gè)監(jiān)理工作的中心工作,采用點(diǎn)面結(jié)合的方法,根據(jù)不同階段對(duì)工程進(jìn)行全面分析,按進(jìn)度、安全、質(zhì)量等三個(gè)方面進(jìn)行梳理,找出影響工期關(guān)鍵線路的因素,確定關(guān)鍵施工項(xiàng)目和施工瓶頸,編制切實(shí)可行的措施;找出不同時(shí)段威脅工程安全的危險(xiǎn)源與安全隱患,制定消除危險(xiǎn)源和安全隱患的措施與預(yù)案;分析影響施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵工序和質(zhì)量控制的關(guān)鍵施工項(xiàng)目,確定質(zhì)量控制點(diǎn);所謂事后控制,即為最后的質(zhì)量檢查驗(yàn)收與缺陷處理。
根據(jù)上述分析,確定了現(xiàn)場監(jiān)理工作的事實(shí)手段:對(duì)不同時(shí)期工程施工過程的關(guān)鍵項(xiàng)目和關(guān)鍵工序給予重點(diǎn)關(guān)注和控制,必要時(shí)采取全過程、全方位現(xiàn)場旁站監(jiān)理,監(jiān)督承包商的施工過程,以確保工程施工質(zhì)量,如大壩防滲墻墻體混凝土澆筑、調(diào)壓井混凝土澆筑、2 410.5 m高程大壩基礎(chǔ)廊道因“5.12震損裂縫處理、灌漿過程中異常孔段的灌漿、洞內(nèi)塌方洞段的混凝土澆筑和灌漿等均實(shí)施了現(xiàn)場旁站監(jiān)理。
同時(shí),在重點(diǎn)控制好關(guān)鍵工序和關(guān)鍵施工項(xiàng)目的基礎(chǔ)上,強(qiáng)化日常各個(gè)工序的檢查驗(yàn)收工作,對(duì)上道工序檢查出的問題要求承包商必須及時(shí)根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)理指令進(jìn)行整改,驗(yàn)收合格后才能進(jìn)行下道工序施工,從而確保了各道工序的施工質(zhì)量。另外,加強(qiáng)現(xiàn)場監(jiān)理力度,采取定時(shí)和不定時(shí)巡檢的形式,隨機(jī)抽查施工過程的質(zhì)量,一旦發(fā)現(xiàn)承包商在現(xiàn)場施工過程中有違規(guī)行為,現(xiàn)場監(jiān)理人員及時(shí)責(zé)令其立即糾正,對(duì)情節(jié)嚴(yán)重者責(zé)令其停工整頓并在全工地范圍內(nèi)進(jìn)行通報(bào)批評(píng)和罰款處罰。
在后期的工程質(zhì)量檢查驗(yàn)收環(huán)節(jié)中,為嚴(yán)把工程質(zhì)量最后的關(guān)口,對(duì)重點(diǎn)施工項(xiàng)目采取特殊的檢查驗(yàn)收手段:如對(duì)大壩基礎(chǔ)防滲墻實(shí)體質(zhì)量采取鉆孔取心進(jìn)行檢查;對(duì)引水隧洞噴混凝土施工質(zhì)量與混凝土襯砌洞段頂拱回填灌漿質(zhì)量采取第三方現(xiàn)場鉆孔進(jìn)行取心檢查;對(duì)壓力鋼管的一、二類焊縫全部采取第三方實(shí)施100%射線探傷檢查;對(duì)大壩壩體填筑質(zhì)量控制采取第三方平行抽檢手段實(shí)施全過程施工質(zhì)量跟蹤控制。
在獅子坪水電站的整個(gè)施工過程中,未發(fā)生重大安全和質(zhì)量事故,安全和質(zhì)量始終處于受控狀態(tài)。從目前獅子坪水電站首臺(tái)機(jī)組于2010年2月24日正式投入商業(yè)運(yùn)行至今,大壩建筑物運(yùn)行良好,壩體抗?jié)B指標(biāo)和沉降指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求,從2010年5月引水隧洞全停水放空檢查結(jié)果看,整個(gè)引水隧洞結(jié)構(gòu)完整、良好,無任何掉塊和塌方現(xiàn)象,調(diào)壓井、壓力管道和地下廠房運(yùn)行情況良好,全部機(jī)組具備商業(yè)運(yùn)行條件,機(jī)組運(yùn)行可靠。