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        淺談白鶴灘水電站左岸大壩工程特殊天氣施工安全防控措施

        2020-01-04 09:12:13
        四川水利 2020年2期
        關(guān)鍵詞:大風(fēng)大壩天氣

        (1. 中國水利水電第四工程局有限公司,西寧, 810007;2. 西華大學(xué)能源與動力工程學(xué)院,成都, 610039)

        1 工程概況及施工環(huán)境

        白鶴灘水電站位于金沙江下游四川省寧南縣和云南省巧家縣境內(nèi),上游距烏東德水電站壩址約182km,下游距溪洛渡水電站約195km,控制流域面積約43.03萬km2,占金沙江以上流域面積的91%。樞紐工程由攔河壩、泄洪消能建筑物和引水發(fā)電系統(tǒng)等主要建筑物組成,攔河壩為混凝土雙曲拱壩,壩頂高程834.00m,最大壩高289m,正常蓄水位825.00m,水庫總庫容206.27億m3。電站為Ⅰ等大(1)型工程,以發(fā)電為主要開發(fā)任務(wù),總裝機容量16000MW,多年平均發(fā)電量625.21億kW·h。

        白鶴灘水電站大壩壩址區(qū)為干熱河谷,干濕季分明,日照強,晝夜溫差大,冬季干燥、風(fēng)速大,夏季氣溫高、降雨多,氣溫驟降頻繁。壩址區(qū)多年平均氣溫21.9℃,最低月平均氣溫13.3℃,極端最高氣溫42.7℃,極端最低氣溫0.8℃。壩址區(qū)全年有8個月月平均氣溫超過20℃,高溫季節(jié)時間長,且溫度驟降幅度大、晝夜溫差大。由于工程地處亞熱帶季風(fēng)區(qū),冬季受青藏高原南支西風(fēng)環(huán)流影響,盛行西風(fēng)環(huán)流,天氣晴朗干燥,降雨稀少。夏季受副熱帶西風(fēng)和西南季風(fēng)影響,水汽較為豐沛,降水較為頻繁、集中,年內(nèi)干、濕季的交替變化極其明顯。壩址區(qū)域地形復(fù)雜,河段為南北走向,河谷深切,峽谷兩側(cè)地勢高差變化大,壩區(qū)最大海拔約為2500m,形成明顯的立體垂直氣候,自山脊至河谷可歷經(jīng)“一山有四季,十里不同天”的氣候變化。由于受到峽谷地形的影響,河谷的熱力性質(zhì)不均勻,容易形成明顯的局地環(huán)流——山谷風(fēng),這與平原地區(qū)有明顯的不同,由于山谷風(fēng)風(fēng)速較大,常常形成具有災(zāi)難性的大風(fēng)。

        據(jù)壩區(qū)氣象統(tǒng)計資料,對壩址區(qū)附近新田自動氣象觀測站2012年至2014年的觀測資料進(jìn)行詳細(xì)分析,2012年至2014年7級以上大風(fēng)天數(shù)平均為241d,占全年總?cè)諗?shù)的66.0%,其中干季(1月-4月,10月-12月)178d,占干季日數(shù)的84.0%;雨季(5月-9月)63d,占雨季日數(shù)的40.5%。7級大風(fēng)出現(xiàn)的天數(shù)占7級以上大風(fēng)日數(shù)的29.9%;8級大風(fēng)出現(xiàn)的天數(shù)占7級以上大風(fēng)日數(shù)的33.7%;9級~11級大風(fēng)出現(xiàn)的天數(shù)占7級以上大風(fēng)日數(shù)分別為24.8%、9.7%和1.8%??傮w來看,7級、8級和9級大風(fēng)出現(xiàn)日數(shù)較多,這對工程建設(shè)將會產(chǎn)生重大影響。

        2 特殊天氣施工安全防控的重點及難點

        由于白鶴灘水電站大壩施工工期較長,施工期受大風(fēng)、高溫、暴雨等特殊天氣嚴(yán)重制約。施工局在結(jié)合類似工程施工經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,認(rèn)真分析了大風(fēng)、高溫以及暴雨等特殊天氣對大壩混凝土施工各個工序(如模板安拆、纜機運行、混凝土澆筑、結(jié)構(gòu)件吊運等)可能存在的影響,認(rèn)為電站左岸大壩工程特殊天氣施工安全防控重點及難點如下。

        2.1 大風(fēng)天氣纜機運行安全防控

        白鶴灘水電站的纜機群為國內(nèi)在建項目中規(guī)模最大,設(shè)備集中運行強度高,施工區(qū)全年七級及以上大風(fēng)長達(dá)200d以上,且根據(jù)大壩施工質(zhì)量要求,必須實施連續(xù)不間斷澆筑施工,安全運行風(fēng)險大。

        2.2 大壩特殊結(jié)構(gòu)部位施工安全防控

        施工局承擔(dān)的左岸大壩工程,自2018年開始實施1號-3號導(dǎo)流底孔牛腿、流道、門槽及流道頂板混凝土施工,時間跨度較大,經(jīng)歷夏冬季節(jié),施工期間經(jīng)歷大風(fēng)、大雨、高溫、大霧、雷暴等不利天氣,對高處及臨邊作業(yè)、施工用電、大件吊裝、門槽施工等工作的安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。

        2.3 高溫天氣施工作業(yè)安全防控

        電站大壩施工工區(qū)自4月至9月期間均可產(chǎn)生高溫天氣,尤其是大壩混凝土澆筑作業(yè)面,受高溫天氣影響較大,且大壩倉號內(nèi)人員設(shè)備較為集中。高溫天氣易造成人員中暑,特別是對壩前壩后、橫縫保溫施工的高處作業(yè)人員安全產(chǎn)生重要影響。

        2.4 汛期連續(xù)降雨施工作業(yè)安全防控

        汛期連續(xù)降雨對施工作業(yè)現(xiàn)場用電安全產(chǎn)生直接影響,手持式電動工器具、電焊作業(yè)、人工振搗設(shè)備在雨天均會產(chǎn)生設(shè)備漏電和人員觸電風(fēng)險。臨邊、高處作業(yè)、斜坡段作業(yè)人員存在腳底滑跌摔傷風(fēng)險。過多的雨水也會影響大壩混凝土連續(xù)澆筑,影響工程質(zhì)量,對工程安全構(gòu)成威脅。此外,汛期連續(xù)的降雨可能會誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害,對場內(nèi)交通、溝谷部位、大壩基坑低高程、施工場地等區(qū)域施工安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

        3 特殊天氣施工安全防控措施

        為了在特殊天氣條件下確保施工作業(yè)安全,提高大壩混凝土澆筑強度,保證能在合同工期內(nèi)按質(zhì)按量完成左岸大壩工程施工,施工局認(rèn)真分析了各種因素,并積極采用先進(jìn)科學(xué)的施工工藝,制定了科學(xué)合理、經(jīng)濟適用的安全防控措施。

        3.1 大風(fēng)天氣纜機運行安全防控措施

        (1)建立聯(lián)動機制,并加強協(xié)調(diào)溝通,認(rèn)真落實三級通報制度(纜機協(xié)調(diào)小組、施工局生產(chǎn)管理部、纜機運行大隊相互間的通報協(xié)調(diào)),合理安排纜機調(diào)度。

        (2)建立大風(fēng)預(yù)測預(yù)警機制,密切關(guān)注氣象預(yù)警信息,及時落實處置措施,確保信息傳達(dá)暢通。

        (3)優(yōu)化大風(fēng)條件下作業(yè)設(shè)備安全運行措施,明確不同風(fēng)速條件下施工設(shè)備的選取。

        (4)優(yōu)化大風(fēng)條件下壩體施工通道布置及形式,確保施工人員安全。

        (5)對大壩區(qū)域纜機、塔機群進(jìn)行自動化、智能化升級改造,加裝安全距離警報雷達(dá),超出安全距離自動停機。對大壩施工區(qū)內(nèi)的所有大型設(shè)備進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)升級,在運行過程中做到智能聯(lián)動,提升大型設(shè)備的本質(zhì)安全性能。

        (6)總結(jié)施工安全經(jīng)驗,編制防碰撞管理辦法,明確各個施工條件下的纜機等設(shè)備安全距離,規(guī)范澆筑作業(yè)過程中的安全管控措施。

        (7)優(yōu)化大風(fēng)條件下金屬結(jié)構(gòu)質(zhì)量保證措施,確保焊接質(zhì)量安全滿足要求。

        (8)優(yōu)化大風(fēng)條件下臨建設(shè)施布置,確保設(shè)施運行安全可靠。

        (9)對吊罐自身進(jìn)行流線型設(shè)計(水滴型)或吊罐設(shè)計增加導(dǎo)風(fēng)板,減小風(fēng)壓對吊罐的擺動。

        (10)纜機大鉤加裝導(dǎo)風(fēng)板,相應(yīng)地所增加的重量由減小配重來抵消,另在吊罐下降至10m至20m左右時進(jìn)行穩(wěn)罐。

        (11)在吊罐上安裝安全距離感應(yīng)器,并在周邊主要結(jié)構(gòu)物、施工人員、設(shè)備配置相應(yīng)的安全距離感應(yīng)器,及時將信息傳遞到管理人員及現(xiàn)場操作人員。在吊罐附帶牽引繩,牽引繩上帶反光環(huán),靠人工牽拉的方式對吊罐進(jìn)行穩(wěn)定,下方人員做好避讓;吊罐下料口弧門開關(guān)設(shè)計成電子遙控裝置,防止吊罐擺動對施工人員的傷害。

        (12)加密安裝大風(fēng)監(jiān)測儀器,加強大風(fēng)天氣的預(yù)報工作,做好信息的溝通,及時準(zhǔn)確傳達(dá)到管理及操作人員;在纜機的主塔、副塔、小車、吊罐等設(shè)施上安裝風(fēng)速儀與纜機司機操作室聯(lián)通,所測風(fēng)速建議以副塔所得數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。

        3.2 大壩特殊結(jié)構(gòu)部位施工安全防控措施

        (1)針對1號-3號導(dǎo)流底孔牛腿施工,將以往的外支撐桁架懸臂模板施工工藝,升級為內(nèi)拉鋼桁架預(yù)制牛腿構(gòu)件裝配工藝,積極推行裝配式施工理念,預(yù)制牛腿構(gòu)件在加工廠提交前制作,施工時吊裝焊接,重點檢查牛腿預(yù)制模板桁架各個連接處的焊縫質(zhì)量,再進(jìn)行大壩倉號內(nèi)混凝土澆筑施工,大大提升了施工安全性,消除了外支撐桁架懸臂模板安裝、拆除帶來的安全風(fēng)險。

        (2)針對1號-3號門槽施工,將原有的門槽主軌及混凝土二期工藝、落地式腳手架施工工藝,升級為門槽云車施工,在保證了門槽施工質(zhì)量、進(jìn)度的同時,還避免了超高腳手架的搭設(shè),減少了施工人員高處臨邊作業(yè)頻次,顯著提升了安全可靠性。

        (3)積極推進(jìn)大壩模板升級工作,將原有的全懸臂定型模板,升級為液壓自升模板。根據(jù)現(xiàn)場實際情況,在河床壩段(大壩11號~18號壩段)使用懸臂式液壓自爬式模板。根據(jù)液壓自爬升模板的施工特點,除首倉外不需要其它起重設(shè)備,從而可極大地減少起吊設(shè)備。通過減少起吊設(shè)備,相應(yīng)地減少了交叉作業(yè),減少了危險因素,提升過程操作方便,只需要2-3人便可以操作完成,減少了人工成本。多塊模板可以聯(lián)動,同時爬升,節(jié)省時間,推進(jìn)施工進(jìn)度。

        (4)導(dǎo)流底孔流道頂板混凝土施工,采購了碗扣式腳手架,加強流道頂板支撐系統(tǒng)的承載力,并利用計算機輔助軟件對承載力進(jìn)行力學(xué)驗算,向監(jiān)理工程師報批后實施,提高了安全性能。

        3.3 高溫天氣施工作業(yè)安全防控措施

        (1)采用加冰或冰水拌和混凝土,降低混凝土入倉溫度和澆筑溫度,從而減小基礎(chǔ)溫差和內(nèi)外溫差并延長初凝時間,在施工時采取加快混凝土運輸、吊運和平倉振搗速度、倉面噴霧、倉面覆蓋保溫等措施以減少或防止熱量倒灌,防止預(yù)冷混凝土溫度回升。

        (2)合理控制澆筑層厚及間歇期,保持設(shè)計要求的合理層間間歇時間,利用較多的散熱面進(jìn)行自然散熱,進(jìn)一步降低混凝土水化熱溫升,從而有效降低壩體最高溫度。優(yōu)化層間間歇期,最小層間間歇期5d至7d,最大層間間歇不超過20d。在滿足最小間歇時間的前提下,盡量縮小層間間歇期。

        (3)加強人文關(guān)懷,合理安排施工作業(yè)班次,準(zhǔn)備充足的防暑降溫藥品并且按各部門及隊(廠)發(fā)放到位,防止人員發(fā)生中暑。

        3.4 汛期連續(xù)降雨施工作業(yè)安全防控措施

        (1)實行雨季值班制度,及時搜集各種氣象預(yù)報資料,把天氣預(yù)報情況與施工安排結(jié)合起來。

        (2)雨期來臨之前,對倉庫物資儲備的狀況進(jìn)行定期檢查,確保數(shù)量及性能良好,確保險情出現(xiàn)時能夠及時有效地投入使用。

        (3)雨季施工時,定期檢查路況,保證現(xiàn)場運輸?shù)缆返臅惩ā?/p>

        (4)汛前及時對壩肩邊坡各級截水、排水設(shè)施進(jìn)行排查,發(fā)現(xiàn)浮渣、碎石及時清理。

        (5)施工前準(zhǔn)備充足的防雨布,并在倉號周邊做好臨時簡易截水堰。

        (6)針對雨天電焊作業(yè)設(shè)置防雨措施。對交流電焊機加裝節(jié)能斷漏電保護裝置,嚴(yán)格推行施工用電“一機一閘一保護”、“三級配電兩級保護”及“三相五線制”工作要求,提升用電設(shè)備的安全可靠性。加強現(xiàn)場管控,電焊工全員持證上崗,做到規(guī)范使用勞動防護用具,做好個人防護。

        (7)編制施工作業(yè)許可制度,明確特級高處作業(yè)、雨天等特殊高處作業(yè)必須辦理施工作業(yè)票,落實安全管控措施后,安排專人監(jiān)護,再進(jìn)行施工。

        4 結(jié)語

        通過對特殊天氣條件下施工作業(yè)安全防控措施的研究,提出了對大型設(shè)備進(jìn)行自動化和智能化改造提高設(shè)備本質(zhì)安全性能,使用液壓自升模板,采用內(nèi)拉桁架預(yù)制牛腿等方法,顯著地提高了特殊天氣情況下大壩混凝土施工的效率及質(zhì)量,確保了施工安全,節(jié)省了工程成本,有利于提升白鶴灘水電站傳世經(jīng)典的世界性工程形象,并具備工程推廣應(yīng)用的條件。

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