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拥有巨型地下工程核心技术

发布时间:2020-10-27


拥有巨型地下工程核心技术 | 华东院设计的世界最大地下厂房全线封顶





10月24日,随着最后一仓混凝土浇筑完成,由华东院承担全过程勘测设计的世界在建规模最大水电站——白鹤滩水电站右岸地下厂房全线封顶。

这是继10月5日左岸地下厂房封顶以来,白鹤滩项目取得的又一重要进展。至此,左右岸地下厂房全线封顶,标志着我国掌握了巨型地下厂房设计、建设关键技术,为确保2021年首批机组发电,奠定了坚实基础。

白鹤滩水电站右岸地下厂房全线浇筑封顶

 

白鹤滩水电站是金沙江下游干流河段梯级开发的第二个梯级电站,拱坝坝高289米,设计总装机容量1600万千瓦,是全球在建总装机容量最大、单台装机容量最大的水电工程,是三峡工程之后中国水电的新“国家名片”。

建设中的白鹤滩水电站

电站以发电为主,兼顾防洪、航运,并促进地方经济社会发展等综合效益。电站建成投产后,每年可节约标准煤约1968万吨,减少排放二氧化碳5160万吨、二氧化硫17万吨、氮氧化物约15万吨,对改善我国能源结构、减少大气污染物排放具有显著效益,是当之无愧的大国重器。


金沙江畔的超级“地下宫殿”


电站处于高山峡谷之中,两岸空间有限,因此需在山体中开挖地下洞室,来布置巨型引水发电系统,世界水电工程中最大的地下洞室群因而诞生。

有多大?地下洞室开挖总量约2500万立方米,体量足够建起十座胡夫金字塔;开挖总里程约217公里,相当于驾车从上海到宁波的距离。

白鹤滩水电站地下洞室群

地下厂房正是这超级“地下宫殿”的重要组成部分,也是16台世界最大水轮发电机组——100万千瓦水轮发电机组的“家”。

白鹤滩左右岸地下厂房,均为当前世界规模最大的地下厂房,全长438米、宽34米、高88.7米,是目前跨度最大的长廊型地下洞室,分别相当于1.5个国家体育馆“水立方”的大小。

白鹤滩水电站地下厂房

白鹤滩水电站地下厂房与辽宁舰对比图

此外,世界上最大的圆筒式调压室、世界上最大的无压泄洪洞群均分布于白鹤滩地下洞室群之中。其中,圆筒式尾水调压室直径为43~48米,直墙高度57.93~93米,左右岸各布置4个,是世界上已建水电工程中直径、跨度最大的圆筒式尾水调压室;单泄洪洞断面均宽15米、高18米,左岸3个泄洪洞长度均在2100米以上,无压泄洪洞群规模居世界第一。


深入技术“无人区”

高超技术应对复杂环境


设计建造规模世界第一的白鹤滩地下厂房,面临的挑战也是前所未有的。白鹤滩地下洞室群不仅规模庞大,地质条件也异常复杂,层间(内)错动带发育、岩石硬脆易碎、高地应力,围岩稳定控制难度空前。

施工中的白鹤滩水电站地下厂房

面对挑战,华东院人迎难而上。完成地质钻孔10万米,勘探平硐6万米,开展了大量的试验研究,通过理论创新、技术突破,多角度揭示了高地应力条件下立体交叉地下洞室群联动效应、洞室群围岩局部破裂机理和层间错动带不连续变形演化规律,提出了相应地围岩稳定控制性系列技术,创立了“实时监测、全过程分析、动态设计”的设计方法,保障了洞室群的围岩稳定和施工安全。

围岩稳定性计算

地下洞室群布置纵横交错,为解决空间布置及碰撞问题,华东院采用自主研发的三维数字化协同设计平台,建立三维地质模型,进行精准的地下厂房布置和设计优化,使得地下洞室群的布置合理、功能明确、施工便利。

施工中的白鹤滩水电站地下厂房

在开挖支护施工阶段,通过制度性的现场巡视、超前的地质预测预警、及时准确的监测数据分析、动态跟进的支护措施,华东院与参建各方紧密协作,圆满解决地下厂房的开挖难题。


超级“地下宫殿”背后的设计者


白鹤滩地下厂房设计团队,由50余位专业技术骨干组成。这是一支技术型钻研团队,也是一支充满激情,富有凝聚力的团队,面对国内外水电工程中最大、最难的“超级地下宫殿”,厚积薄发,砥砺前行。

凭借着过硬的技术实力与严谨的工匠精神,团队克服了大跨度厂房顶拱围岩稳定、高边墙层间错动带不协调变形等一系列技术挑战,开展科研50余项、发表论文80余篇、申请专利100余项。先后获得三峡集团白鹤滩项目质量先进集体、金沙江流域先进集体荣誉称号。

厂房技术团队(部分成员)

作为世界在建规模最大的巨型水电站,白鹤滩水电站必将在世界水电建设史上留下浓墨重彩的一页。作为白鹤滩工程的全过程勘测设计单位,我们深感责任重大,也深感自豪与光荣。数十年来,华东院十多个技术团队,以一当十,攻坚克难,为白鹤滩项目冲锋陷阵,为打赢这场世界级的攻坚战发挥重要作用。

我们将牢记使命,不忘嘱托,科学有序推进金沙江水能资源开发,继续秉承“负责、高效、最好”的企业精神,在三峡集团的坚强领导下与各参建单位一道,为工程建设的质量、安全、进度提供强有力的技术支撑,共同将白鹤滩水电站打造成本质安全型、民生保障型、生态环保型、质量领先型、创新驱动型的大国重器典范!




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