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水利工程博物馆——黔中水利枢纽工程
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龙场渡槽,世界第一大跨混凝土拱式渡槽。图为吊装现场。
新闻背景
黔中水利枢纽工程是水利工程博物馆,囊括了渠道、渡槽、隧洞、倒虹管、泵站等多种建筑形式,全程布置渡槽百余座、总长度达148公里,创造了多个全国乃至世界之最——
单跨200米、跨高120米的龙场渡槽,是世界第一大跨混凝土拱式渡槽；最大预制块重达242吨,缆吊系统跨度550米,但整个桥体偏差都控制在毫米级；渠道防渗采用的涂刷水泥基、聚脲,采用聚硫密封胶嵌缝,人工机制砂在高标号混凝土中的应用,连续刚构渡槽的挂篮现浇混凝土施工工艺；在水利建设中首次使用了智能系统,利用GPS定位,对大坝填筑中的铺料厚度、碾压遍数、行走速度、搭接宽度、压实度等过程数据实时收集,并利用无线技术传送至网络,碾压结束及时生成报表；采用连续刚构、单跨长180米的徐家湾等四座渡槽,在国内水利行业尚属首例……
站在乌江上游三岔河中游的黔中水利枢纽一期工程平寨水库观景台,极目远望,青山黛绿,景象恢宏,157.5米高的枢纽大坝已然勾连两岸。
9月13日,平寨水库成功实现1284米高程的蓄水目标。
这是贵州第一个大型水利枢纽工程,地处黔中,途经贵阳—安顺—六盘水经济大动脉中心区域,涉及贵阳市、安顺市、六盘水市、毕节市、黔南自治州多地用水调控。
这是国家西部大开发标志性工程之一,位于长江珠江分水岭河源地带、岩溶峡谷山区,是长江珠江流域生态屏障建设的重心区。
这是一条神奇的天路,为破解制约黔中地区发展的工程性缺水难题,穿越崇山峻岭修建一条148公里长的“人工运河”,尽可能地满足沿途人畜饮水和农田灌溉用水需要。
因此,对建设者们来说,这项工程更是一条充满挑战和艰辛的攻关之路。
总库容10.89亿立方米的平寨水库,蓄水面积22平方公里,通过总长148公里的输水干渠,25条支渠及51万余亩范围的田间配套工程,将乌江活水输送到六盘水、安顺、贵阳的7个县区49个乡镇。
壮!穿山越岭跨深谷
“我们的水真正是从天上来的。”9月8日,站在离地75米高的青年队渡槽上,总干渠工程段总监杨义忠话里透出几多感慨。
“贵州特殊的地理位置和地质条件,搞大型水利工程难度非常大,有些地方施工难度甚至超过了‘南水北调’工程。”水利部水规总院副总工程师关志诚评说道。
黔中水利枢纽工程是一项贵州水利史上最宏伟的工程,由水源工程、灌区工程、城市供水工程三大部分组成。
水源工程包括枢纽大坝、泄洪系统、坝后平寨电站发电引水系统及厂房、灌溉供水引水系统和渠首电站；灌区工程包括输水渠系工程和田间工程；城市供水工程包括贵阳供水工程和安顺供水工程。
如此庞大的工程,通过一条条水渠连成一个有机整体——水从平寨水库流出后,经坝后电站,流入63.4公里长的总干渠；于桂家湖水库调节后,再流入84.7公里长的桂松干渠；经革寨水库调节,在革寨水库进行两次泵站抽水提升水位,流入凯掌水库；最后经自然河段流入红枫湖水库和松柏山水库向贵阳市供水。
这一黔中地区生存和发展的生命线工程,投资金额大、建设周期长、技术难度高、涉及范围广、牵涉部门多,仅参与建设单位就有100余家。
工程建设之初,就遭遇三大难题：
一是水库防渗处理难度大。平寨水库总库容10.89亿立方米,不仅水域面积大,且处于典型的喀斯特岩溶地区,地质条件相当复杂,导致水极易渗漏流失,水库防渗处理工作非常艰巨。
为此,需要在山体里用混凝土筑一道墙堵住山体内的洞穴,专业通称“帷幕防渗”。
水电十五局负责水源枢纽工程标段,水库两岸的帷幕防渗工程让总工程师孙庆印象深刻:“山体内的岩溶管道之多,是我从未遇到过的,有的孔灌了几十吨水泥也没反应。”
二是泄洪系统的抗冲消能难度大。平寨水库枢纽区山高谷深,地形陡峭、地势狭窄,水库泄洪系统采取地下洞室布置,设计下泄流量大,流速更是达到了30米每秒。水流的冲磨气蚀以及闸门的流激振动,对建筑物和山体破坏性非常大。
三是高大跨渡槽建设难度大。总长148公里的干渠要“穿山越岭跨深谷”,而水渠、水流不能像公路那样“爬坡上坎”,下行的坡度也不能太大。因此,干渠设计的坡度只能在二千分之一和五千分之一之间。
“修干渠不仅坡度设计要合理,连接也必须紧密,哪怕有1厘米的段截,水也无法运到。”总干C1标段总经理杨志刚说。
遇山打隧洞,遇沟建渡槽。工作人员笑称黔中水利枢纽工程是水利工程的博物馆,囊括了渠道、渡槽、隧洞、倒虹管、泵站等多种建筑形式。全程布置渡槽56座、总长度达18公里,拥有多个全国乃至世界之最。
“很多建筑形式都是水利教科书上没有的。”大连理工大学桥梁工程研究所专家黄才良笑言。
精!攻坚克难保质量
9月7日至9日,采访车从水源点出发,沿着干渠一路东行,途经织金县、六枝特区、普定县、安顺市西秀区……车行在崇山峻岭之间,干渠如一条飞龙立于半空,而其所到之处,将为当地带去源源不断的水资源。
六枝的老百姓说,沿着山脊线修建的渡槽不是渡槽,是天河!
建这条天路,重要。修这条天路,难。
贵州是全国唯一无平原支撑、以岩溶地貌为主的典型山区省,要穿越崇山峻岭修建一条148公里长的“人工运河”,难度系数极大,也正因为此,科技对工程质量的保障得到充分发挥,在黔中水利建设中,新工艺、新技术得到广泛运用。
水利建设者们从实践到理论,从理论到实践,一次又一次攻破天险与难关。
为防止水库水源渗漏,两岸山体防渗帷幕投影长度达3.2公里,防渗面积37.3万平方米,灌浆总进尺25.7万米,灌注的水泥需要1万5000余辆载重20吨的卡车才能拉完。
防渗帷幕布置在地下,是隐蔽工程。为控制施工质量,监理方采取“设计—施工—设计”的动态管理模式,委托有资质的检测单位跟踪检测与评价,较好地解决了这个难题。
为解决泄洪系统的抗冲消能难题,设计单位反复研究,并委托南京水利科学研究院、水利部水规总院等国内一流水力学科研单位,进行模型试验和咨询,有效解决了这一难题。
为克服地域难题,建成无案例可循的渡槽,在施工过程中,委托水利、公路等行业的专业机构安全监测,并邀请国内知名专家技术把关。目前,几座高、大、难渡槽的主体工程都已基本完工。
今年2月,水利部验收复核工作组,对黔中水利枢纽一期水源工程下闸蓄水阶段移民安置工作进行验收复核。
他们共验了78个分部工程,合格率100%,优良率为82%；评定的单元工程7302个,合格率为100%,优良率为87.5%。
龙场渡槽单跨200米,在拱式渡槽类型中跨度为世界第一。该工程2013年就开始动工,却直到2014年11月才定下方案。
“请了不同的专家前后定了三个方案,工程都没能推走,后来下大力气聘请了大连理工大学桥梁专家黄教授,在这待了半年,才把最终方案确定下来。”总干C3标段项目经理刘修海说。
6月8日,在离水源点32公里处的龙场渡槽,记者看到渡槽两端钢塔用几十根钢索与山体固定,桥拱已建成一半,施工人员正在进行预制块的混凝土养护,三天后可吊装,预计7月中旬可进行拱圈合拢。
“跨度大、吊重大、工序繁琐,都是面临的问题。最大预制块重达242吨,缆吊系统跨度550米,但整个桥体偏差都控制在毫米级。安全、质量很有保障。”黄教授说。
渠道防渗采用的涂刷水泥基、聚脲,采用聚硫密封胶嵌缝,人工机制砂在高标号混凝土中的应用,连续刚构渡槽的挂篮现浇混凝土施工工艺,帷幕灌浆施工中采用的智能控制……大量新工艺、新技术在建设过程中不断涌现,数不胜数。
曾永军和孙庆,一个业主代表,一个施工单位项目负责人,两人在为建设过程中采用何种技术上没少吵过架。
平寨水库拦河坝是一座混凝土面板堆石坝,坝高157.5米,填筑量520万立方米,为了保证工程质量,传统方式是监理人员站旁监督填筑过程。
为更好控制坝体填筑质量,业主方决定在施工中引进智能碾压控制系统监管压实过程,替代传统的监理人员旁站监督。
孙庆认为人工完全可以达到监理目的,没有必要使用智能系统；曾永军却认为系统利用GPS定位,可实现远程实时监控、不留死角,更有保障。两人争持不下。
最终工程选择了智能系统,利用GPS定位,对大坝填筑中的铺料厚度、碾压遍数、行走速度、搭接宽度、压实度等过程数据实时收集,并利用无线技术传送至网络,碾压结束及时生成报表,这在水利建设中尚属首次。
绿!保护环境保生态
在黔中水利枢纽工程建设中,环保意识一直伴随着各个项目。从开工建设到下闸蓄水,每一个标段,每一个环节,在注重环境保护的同时,还把工程建设与环保水保、水资源保护有机结合起来,抓紧抓实。
车行至六枝特区牛场乡水源点,施工便道两旁的香樟树绿意盎然,这些树都是水利建设者们种下的。
工程建设者们环保意识很强,要同时把兴修水利和造林绿化这两件事关群众长远利益的大事办实办好。
在水土保持方面,注重“管控结合”。一方面,委托专业机构对工程施工过程中的水土保持进行监测、监理,在水土保持措施的落实上,统筹安排并优化设计,形成了一套完整的水土流失防治体系；另一方面,在施工过程中,坚持“不破坏就是最大的保护”理念,尽量保持原貌,减少扰动地表,严格要求施工单位在弃渣处理上“先拦后弃”等。
工程建设以来,从未发生过因工程建设而造成水土流失的危害事件。
在水资源保护问题上,一是开展课题研究,有针对性地制定污染控制措施；二是搞好划分工作,目前,《黔中水利枢纽工程饮用水水源保护区划分技术报告》已通过技术审查；三是推动立法保护,《贵州省黔中水利枢纽工程管理条例》已于2015年3月1日起施行,这是我省第一个为大型水利工程立法保护；四是争取资金扶持,向国家积极争取水资源保护和生态建设、石漠化治理“三位一体”的项目资金,搞好综合治理,截至2015年3月底,已配合林业主管部门及地方政府,实施水源涵养绿化共计29万亩；五是充分利用法律监督、民主监督、媒体监督等形式,加强对水资源的保护与管理。
在普定县化处镇水母乡,一亩亩良田散发着勃勃生机,村落与远处的渡槽构成了一幅和谐景观。
“所有渡槽在设计之时就考虑了当地的自然环境和生态景观。如草地坡渡槽全长1737公里,共53跨,完全沿山脊线建设,虽增加了工序和成本,却做到了不违背自然走势。”黔中水利枢纽工程公司党支部书记左中云说。
顺着他手指的方向,记者看到,在草地坡,半空中,渡槽犹如一条蜿蜒长龙在青山绿野间蔓延。
工程建设3大难
水库防渗处理
平寨水库总库容10.89亿立方米,不仅水域面积大,且处于典型的喀斯特岩溶地区,地质条件相当复杂,导致水极易渗漏流失。水库防渗处理工作非常艰巨。
为了防止水库中的水从两岸山体流失,就需要在山体里用混凝土筑一道墙,堵住山体内的洞穴,专业通称“帷幕防渗”。
泄洪系统抗冲消能
平寨水库枢纽区山高谷深,地形陡峭、地势狭窄,水库的泄洪系统采取地下洞室布置,设计下泄流量大,流速更是达到了30米每秒。水流的冲磨气蚀以及闸门的流激振动,对建筑物和山体破坏性非常大。
高大跨渡槽建设
总长148公里的干渠要“穿山越岭跨深谷”,而水渠、水流不能像公路那样,能“爬坡上坎”,下行的坡度也不能太大。
因此,干渠设计的坡度只能在二千分之一和五千分之一之间。
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