工程概况

    三峡工程开工以来, 坚持科技创新,创造了世界水电工程建设的多项世界纪录,取得了技术上的一系列重大突破。

截流和深水围堰技术

    三峡工程截流包括大江截流和导流明渠截流,其难度为世界截流史上所罕见。1997年11月8日大江截流和2002年11月6日导流明渠截流成功,标志中国河道截流技术已居世界领先地位。

1、大江截流和混凝土防渗墙施工技术
    大江截流和混凝土防渗墙施工是二期土石围堰的两个关键技术问题。
(1)大江截流技术
    三峡大江截流,具有截流水深、流量大,截流施工强度高和工期紧,截流进程中有通航要求,以及戗堤基础覆盖层深厚等难点。三峡坝址位于葛洲坝枢纽水库回水区,截流时河床最大水深约60米,截流水深居世界首位。如何防止戗堤进占时堤头坍塌,保证堤头稳定,成为截流实施过程中的关键问题。为此开展了大量水力学模型试验、数值计算和机理分析研究,结果表明,当水深减少到20米左右时,可以有效防止堤头坍塌,保证堤头安全稳定。据此,最终确定采用预平抛垫底、上游单戗立堵,双向进占,下游尾随进占的方案。随着长江流量的递减,截流戗堤连续预进占。1997年11月8日下午3时30分,大江截流胜利合龙。三峡大江截流,创造了截流流量8480~11600立方米每秒,截流水深60米,上下游戗堤进占24小时抛投强度19.4万立方米的世界纪录。
    大江截流设计及施工技术研究与工程实践荣获1999年国家科技进步一等奖。

(2)深水围堰和混凝土防渗墙技术
    三峡工程二期围堰担负着三峡工程第二阶段施工期间保障大江基坑常年施工的任务。二期围堰施工规模居世界前列。堰址水深达60米,约2/3高度的堰体在水下施工,难度很大。堰址地质情况复杂,不利防渗墙的施工。根据现场条件,采用风化砂作主要填料,水下抛填时结构松散,难以密实,物理力学指标差,围堰变形大。因此, 必须在一个枯水期内完成,施工强度高。二期围堰的最大难点是混凝土防渗墙施工。在深水抛填风化砂和砂砾石堰体中建造了深度达74米的双排柔性混凝土防渗墙。围堰的工程质量优异,实测渗流量每秒仅为65升,为同类大型土石围堰中所罕见。
    在围堰施工中,首次用离心模型试验新技术确定了60米水深下抛填风化砂的密度为每立方米1.75~1.85吨,水下坡角约27度的成果,解决了深水围堰设计的一大关键技术问题。利用风化砂和工程弃料,成功研制满足深水围堰防渗墙设计要求的柔性墙体材料,在国内外大型工程中尚属首次使用。研究制造了具有国际先进水平的施工设备和配套机具,解决了花岗岩块球体层及高差大于30米、坡度70~80度,双向陡坡基岩以及抛填风化砂的成槽难题,创造了防渗墙月施工强度1.3万平方米的新纪录。在拆除过程中,对围堰和防渗墙进行了全面的检查、取样和分析,证明围堰的勘测、科研、设计、施工是完全成功的,对类似工程有借鉴作用。

2、导流明渠截流技术
    
导流明渠截流,在人工浇筑的混凝土底板所形成的光滑河床上进行,抛投物不易稳定。江水流量大(每秒10300立方米),落差大(4米多),流速高(每秒7米),综合难度大于大江截流。建设者采用钢架石笼和合金钢网兜垫底,增加河底的摩擦力,最终形成拦石坎,减小合龙的难度,以确保抛投料的稳定。导流明渠截流采用了双戗截流分担落差的方案。施工中,上游戗堤承担2/3的落差,下游戗堤承担1/3的落差。2002年11月6日三峡工程导流明渠截流成功。

大坝混凝土施工技术

1、大坝混凝土快速施工技术 
    三峡工程混凝土总量高达2800万立方米,质量要求高,施工难度大。为保证工程的质量和工期,大坝混凝土浇筑采用了成套先进设备和混凝土快速施工新技术。三峡大坝混凝土浇筑从1998年开始,1999年至2001年连续3年浇筑量均在400万立方米以上,3年共浇筑混凝土1409万立方米。其中2000年创造了混凝土浇筑强度年548万立方米、月55.35万立方米、日2.2万立方米的世界最高纪录。三峡大坝混凝土得以高强度快速施工,主要是因为在以下5个方面取得了重大技术突破。

(1)以塔带机连续浇筑混凝土为主的综合施工技术
    为保证三峡大坝混凝土高强度高质量施工,三峡建设者突破传统观念束缚,优化资源配置,选定以塔带机为主,辅以高架门机、塔机和缆机的综合施工方案。从传统的吊罐浇筑改变为混凝土一条龙连续生产工艺。通过皮带机将拌和楼外送的混凝土输送到塔带机直接入仓浇筑,集水平和垂直运输于一体。同时,配置五大混凝土拌和系统,使设计拌和能力达每小时2500立方米。

(2)建立一整套快速施工工艺和管理体系
    全面推行仓面设计,开发研制了混凝土生产、运送、浇筑计算机综合监控系统,实现了混凝土施工全过程的实时监控、动态调整和优化调度。同时针对混凝土浇筑的复杂状况,成功地开发了混凝土浇筑施工计算机模拟系统。
(3)混凝土原材料及配合比优化
选用品质优良的高效减水剂,通过与Ⅰ级粉煤灰联合掺用,使花岗岩人工骨料配制的4级配混凝土用水量由每立方米110公斤减少至90公斤左右。采用缩小水胶比增加粉煤灰掺量的技术路线,从而更有效地提高混凝土的耐久性;采用有补偿收缩性能的525号中热大坝水泥,以减少混凝土收缩变形,减少混凝土产生裂缝的风险。
(4)二次风冷技术
    针对三峡工程的特殊性及混凝土预冷工艺的要求,经反复试验后首次采用了二次风冷骨料技术。其创新点,是用地面骨料风冷替代常规的水冷骨料工艺,高效冷风机及其相应的送配风装置组成的冷风闭式循环系统,可以连续冷却骨料。
(5)混凝土综合温控技术
    三峡工程在广泛分析国内外工程已采取单项或多项温控措施现状的基础上,首次实施全过程、全方位、高标准、大容量的综合温控技术。采用了从选择优质原材料、优化混凝土配合比、控制混凝土出机口和浇筑温度、通水冷却、表面保温和流水养护等一整套温控措施。尤其是高温季节,塔带机能快速高强度浇筑坝体约束区混凝土,在国内外尚属首次。
埋设在大坝各部位的6252支各类监测仪器观测结果表明:大坝基础变形小于1毫米,基础渗流量仅为设计量的1/10;大坝水平位移和应力均在设计允许范围之内,完全满足设计要求。大坝质量优良。

2、三期碾压混凝土筑坝技术
    碾压混凝土围堰为重力式坝型,堰顶长580米,堰顶高程140米,最大堰高115米,混凝土总量168万立方米。围堰分两个阶段施工,第二阶段施工修建的坝体全长380米,最大堰高90米,混凝土110万立方米,要求在不到5个月的时间内完成,其强度之高、难度之大、工期之紧、质量控制之严,都堪称世界水电工程之最。
    为攻克这一技术难题,三峡总公司提前组织有关大专院校和参建单位开展科技攻关。施工中进行科学管理,采用新的工序,不但提前完成任务,还创造了碾压混凝土浇筑多项世界纪录:最大仓面面积达到19012平方米;最大月浇筑强度达47.6万立方米;最大日浇筑强度达21066立方米。

双线五级船闸高边坡和金属结构技术

    三峡双线五级船闸系世界上总水头最大、连续级数最多的大型船闸,其开挖边坡高度、衬砌式结构高度为世界之最,人字门高度和单扇门重量也均属于世界之最。

1、双线五级船闸高边坡施工技术
    
双线五级船闸纵贯枢纽左岸山体,上下游设引航道与长江主河道相连,全长6442米,其中主体建筑物段长1607米。两侧均为连续高边坡,最大边坡高度达170米,而边坡高度连续超过120米的范围,长约460米。
    作为双线五级船闸的边坡,不仅要确保整体和局部稳定,而且对流变也必须严格控制,以满足船闸人字门正常运行的要求。

    针对双线五级船闸高边坡的特殊性和重要性,采取了山体内排水,地表水堵、截、排,安装预应力锚索和高强锚杆,喷混凝土支护等措施。在施工中,严格控制施工程序,采用整套控制爆破技术,加强原型监测和反馈分析,并实行动态设计等综合措施。通过对埋设在船闸各个部位的3268支各类监测仪器原型监测资料的综合分析,自1999年4月开挖基本结束后,岩体变形开始趋于稳定。船闸投入运行后,闸室充水过程中闸首的位移不大于0.5毫米,完全满足船闸人字门正常运用的要求。

2、船闸金属结构技术
    
三峡双线五级船闸金属结构和机电设备制造安装总量达4万多吨,不仅数量多,而且技术难度大。针对工作水头高、技术要求严的特点,开展了一系列的试验研究,着重研究闸门的抗扭刚度及增大抗扭刚度的措施,顶枢、底枢结构形式与受力状态,支枕垫的安全传力等问题。最终选用门侧两端布置连续支枕垫块传递水压力,并兼作止水;顶枢采用楔形块调整方案;底板采用固定式,与连续的刚性支枕垫相配用。第1闸室人字门高37米,最大淹没水深达35米,为目前世界上淹没水深最大的船闸人字门。船闸运行采用计算机集控调度的方式。2003年6月10日,三峡水库蓄水至135米。6月16日,船闸开始试通航;6月18日,正式向社会船舶开放。

水轮发电机组设计与制造、安装技术

    三峡电站机组台数多、容量大、水头变幅大,在电力系统中的地位极其重要,既要确保水轮机在高水头运行工况的稳定性和效率,同时也要兼顾低水头的运行性能。三峡机组单机额定容量为70万千瓦,是当今世界上最大的水轮发电机组。由于三峡机组额定水头相对偏低,发电机设置最大容量,且机组按最大容量840兆伏安设计。因此,三峡机组的综合指标为世界之最。


    安装中,针对巨型机组的技术特点,就大型定子组装焊接自动化技术,大容量、大尺寸机组现场定子叠片组装技术,转子不圆度焊接测量技术和磁轭、磁板不圆度等项目开展了技术攻关,使机组安装总体水平居世界前列。监测结果表明, 己安装投产机组运行平稳,各项技术参数均满足设计要求。在2007年,三峡电厂一年内有7台70万千瓦机组相继完成安装并投产, 刷新了大型水轮发电机组年度安装总量的世界纪录。


     在国家关于三峡重装设备“引进、消化、吸纳、创新”的自强方针指引下,通过三峡左岸电站机组的分包与联合制造, 我国重型装备制造企业迅速成长。2004年3月27日,哈尔滨电机厂、东方电机股份公司分别与中国三峡总公司签订4台套三峡右岸电站70万千瓦机组与相关辅机设备的招标采购合同。这标志中国已具有自行设计和制造世界最大水电设备的能力。

免责声明: 本站资料及图片来源互联网文章,本网不承担任何由内容信息所引起的争议和法律责任。所有作品版权归原创作者所有,与本站立场无关,如用户分享不慎侵犯了您的权益,请联系我们告知,我们将做删除处理!