中国大唐龙滩工程全面安装机组设备

    

    中国大唐龙滩水电工程，举世瞩目的世纪工程。

    之所以受瞩目，在于她是中国大唐集团公司控股的最大的在建项目，是我国西部大开发的标志性工程；

    之所以受瞩目，在于她拥有最高的碾压混凝土大坝、最大的地下厂房和提升高度最高的升船机等三项“世界之最”；

    之所以受瞩目，更在于科技创新旗帜高高飘扬在世纪工程上！

    2006年9月下旬，中国大唐龙滩工程具备下闸蓄水条件，朝2007年5月提前发电目标大步迈进。中国大唐龙滩公司党组书记、总经理戴波诠释说，中国大唐龙滩工程敢于提出提前8个月发电目标，关键在于我们始终高擎科技创新旗帜。

    科技创新，水电发展的必由之路。中国工程院士院士谭靖夷、马洪琪等著名水电专家褒扬说：“中国大唐龙滩工程是水电建设的典范。”

    攻克碾压混凝土筑坝技术世界性难题
    
    龙滩大坝高216.5米，总浇筑量约800万立方米，大坝分32段浇筑。2004年8月，建设者开始浇筑大坝，攀登世界最高峰。

    龙滩大坝是碾压混凝土重力坝，属于环保型、节约型和安全型大坝。特别是坝体升高快，有利于尽快投产产生巨大效益，是21世纪最有发展前途的坝型。

    但它的缺点和优势一样突出——碾压混凝土浇筑畏热怕雨，温控难题突出。碾压混凝土是一种硬性混凝土，采用通仓薄层连续施工，容易受高温、强日晒、湿度和刮风等干扰，影响大坝质量。

    碾压混凝土如此“娇气”，以至于大坝浇筑白天甚至整个夏季停工。国内外，没有在高温多雨的夏季大规模浇筑混凝土的先例。

    温控问题，是碾压混凝土大坝浇筑的世界性难题。

    “龙滩建设工期紧，大坝浇筑不能‘打一天鱼，晒三日网’。”中国大唐龙滩公司副总经理龙先进说。破击碾压混凝土浇筑的温控难题，对中国大唐龙滩工程建设突飞猛进有决定性作用，对世界水电建设也是重要的贡献。

    在“七五”、“八五”“九五”期间，我国集中了全国最优秀的水电专家进行科学研究，破击碾压混凝土的温控难题，为中国大唐龙滩工程量身打造碾压混凝土筑坝技术。十年攻坚，十年艰辛。龙滩建设者新发明了“特殊气候下的碾压混凝土快速施工技术”。

    中南勘察设计研究院副设总肖峰介绍，一言以蔽之就是通过提高碾压混凝土生产、运输和仓面布料能力使之快速覆盖，并嵌入独到的层间处理技术，有效控制混凝土初凝时间，从而突破了高温多雨的羁绊，实现碾压混凝土大坝全天候施工。

    这是世界上最先进的筑坝技术！ 

    但是龙滩大坝在夏季浇筑时，仍受具体的温控难题困扰。

    “站在巨人的肩膀上”，龙滩建设者创新不止。围绕新技术的运用，建设者又发动一场技术革新。2005年5月，大坝承建单位七局八局葛洲坝联营体技术攻关小组，一头扎进新型喷雾机的研制中。根据龙滩气候、仓面浇筑特点等进行反复试验，攻关小组克服了喷嘴造型、流量控制、喷射距离等难题，成功研制出适合龙滩大坝施工的新型喷雾机，为解决温控问题提供了一种强有力的手段。

    实现流水线作业提高混凝土入仓能力，才能保证筑坝新技术的运用。大法坪砂石系统是“大坝粮仓”，装备两台世界最先进的移动破碎机。由于条件限制，月产砂石料仅30多万吨。中国大唐龙滩公司不迷信“世界最先进”，决定改造大法坪砂石系统。经过科技攻关，在全国水电系统率先采用竖井生产方案——在采石场垂直挖口100多米深的巨大竖井，底部破碎装置连接砂石料运输系统。立竿见影！大法坪生产能力翻几番，创造月生产砂石料95万吨的全国记录，为运用筑坝新技术奠定基础。

    龙滩建设者在国家重点科技攻关的基础上，组织关键技术问题研究，优化施工组织设计和施工技术。七局八局葛洲坝联营体副总经理吴旭介绍，2005年仅混凝土运输系统就有200多项技术创新。通过大量现场生产性试验，建设者优化混凝土配合比、加强通水冷却、采用高温型高效缓凝减水剂、中（低）水泥、高掺粉煤灰技术等一系列连续施工措施。2005年3月初，著名水电专家潘家铮等20多名院士专家，踏进大坝浇筑现场和建设者共破温控难题。

    经过艰苦攻关，龙滩建设者在混凝土预冷、拌和、运输、入仓到大坝浇筑、养护的流水线上，建立完善的温控体系。夏季高温碾压混凝土浇筑、200米级碾压混凝土高坝施工在龙滩已实现重大突破。

    龙滩建设者攻克碾压混凝土筑坝技术的世界性难题，收获了大坝建设的累累硕果。2005年长达8个月高温次高温季节里全天候施工，为龙滩建设赢得宝贵时间。2005年11月以来，浇筑混凝土日均超1万立方米已成“常态”，12月创造月浇筑43万立方米新记录，全年浇筑316万立方米。目前，大坝浇筑总量已达到580万立方米。

    “龙滩大坝是我国水电建设新的里程碑！”2006年6月下旬，出席“中国碾压混凝土坝建成20周年暨龙滩200米级碾压混凝土筑坝技术交流会”的中国碾压混凝土专业委员会主任王圣培等权威专家，啧啧称赞。这次会议，在全国水电系统总结推广中国大唐龙滩工程筑坝技术，为实现21世纪碾压混凝土筑坝技术向更高和更新发展做好技术储备。
    
    传承和发展传统技术屹立世界之巅
    
    “在不足0.5平方公里的山体内，挖119条总长30多公里的地下洞室群。”这是龙滩地下引水发电系统工程的素描。该工程由引水、厂房和尾水等三大系统组成。洞挖石方300余万立方米。其中主厂房是世界最大的地下厂房，上部开挖跨度30.7米，岩锚梁以下开挖跨度28.9米，长度388.5米。

    其规模之浩大，技术含量之高，施工难度之大，为世界水电工程之罕见。这个当今世界上最大最复杂的引水发电系统工程，却创造出奇迹——比合同工期提前47天建成，而且实现“零死亡”目标。

    中国大唐龙滩工程第一个“世界之最”傲然屹立在世界之巅。从根本上说，靠的是科技创新！中国大唐龙滩公司总经理戴波说：“地下厂房建设体现出一种新理念——传承发展也是创新。”

    近几年，我国水电建设施工技术比较成熟，在世界上居领先水平。地下洞室开挖采用的是传统的钻爆施工法土建施工技术。在中国大唐龙滩工程，钻爆施工法得到传承和充分发展。

    地下厂房开挖当首提“新奥法”。“新奥法”在龙滩地下厂房施工得到长足发展并推动了地下厂房建设。“新奥法”即新奥地利隧道修建方法，具体说是以隧道工程经验和喷射混凝土组合在一起作为主要支护手段的一种施工方法，是现代隧道工程新技术之一。中国大唐龙滩工程1478联营体首次将“新奥法”引进特大型地下洞室群开挖施工中。

    地下厂房地质条件复杂，围岩稳定问题尤为突出。为了充分发展运用“新奥法”，建设者用高科技打造的“金刚钻”，投入全电脑多臂钻、混凝土喷射机、激光全站仪等价值2亿多元近500台（套）先进的洞挖、出渣设备。

    但是，中国大唐龙滩工程并不是将新奥法简单“移植”过来。建设者根据龙滩的实际，通过科技攻关在新奥法中融入“薄层开挖，适时支护”的施工理念。洞室开挖自上而下，分层开挖。经过大量实践摸索，利用新奥法适时进行支护，为使围岩及时得到支护抗力，防止围岩卸荷位移。在施工中针对层状特点，Ⅱ类围岩支护滞后30—50米、Ⅲ类围岩支护滞后15—30米，Ⅳ类围岩开挖支护紧跟掌子面，并在顶拱采用超前锚杆、小导管进行加强支护，在边墙下卧过程中减少层高，将分层高度减少至3—4米。新奥法发展性运用，确保了地下厂房洞室的稳定。

    “新奥法融入‘薄层开挖，适时支护’施工方法，这就是创新！” 1478联营体总工程师杨天吉自豪地说。联营体根据工程特点对先进的预裂爆破、光面爆破、接力微差顺序起爆、深孔梯段爆破技术等综合优化，使之形成适合厂房施工的集成技术。监理部门也首创双向同步光爆开挖技术，成型效果非常理想。

    在主厂房顶拱与边墙结合部有两行起吊发电机组的岩锚梁，是地下厂房标志性建筑。岩锚梁开挖是施工难点，通常采用水平开挖法。它的不足在于——速度慢，每次进尺只有3—4米，而且每茬炮错台大，成型效果不理想。

    2002年7月，龙滩建设者经过革新，采用预留保护层手风钻开挖，用“垂直孔＋斜孔”双向同时光爆的方法进行开挖。采用该法在层状岩体中取的良好的效果，岩锚梁成型效果非常好。开挖速度大大加快，每次进尺达10米。

    同时，建设者先进行开挖爆破、预应力锚杆（索）生产工艺等30多组试验，然后形成大型跨度地下厂房高轮压复杂地件下的岩壁吊车梁施工综合技术，突破地下厂房岩锚梁工程质量关，创出全优质岩锚梁工程。

    创新不止。在中国大唐龙滩公司组织下，设计、施工、监理等单位共同努力投入科技创新活动中。运用钢纤维、微纤维混凝土，快速预应力锚杆等技术，成功地解决了顶拱稳定问题，突破地下厂房顶拱施工安全质量关；采用单孔单响微差挤压爆破技术和浅孔保护层控制，及时支护、优化开挖工序组合等施工方法，突破高达70余米的高直立墙稳定关……

    建设者科技攻关，鏖战洞室群，攻克了被专家公认的世界跨度最大的地下厂房顶拱施工安全、高直立墙开挖稳定以及世界最大的岩锚梁施工质量等三大地下工程世界性难题。

    传统技术在实际运用“不够使”之日，就是龙滩建设者发展创新之时。2003年地下厂房系统7口竖井开挖中，建设者采用传统的竖井开挖法——垂直打直径为1.4米的导洞，然后自上而下扩挖导洞至直径3.8米，其中把石碴扒进导洞，溜下竖井底部的出碴口。缺陷很快显现，传统技术在超深竖井（大于200米）开挖中人工扒渣量大、临时支护量大、速度慢。

    反其道，左其事。龙滩建设者开始了反复的试验，成功地发展了传统技术，形成崭新的“反井钻机施工”法。利用卷扬提升系统用吊篮将技术员吊到导洞底部，反井钻机施工，自下往上扩挖，利用重力和光滑的井壁自然落碴，成功解决了传统技术的缺陷，快速推进竖井开挖。

    科技创新使得开挖势同破竹。龙滩建设者创造年最高石方洞挖127.7万立方米，月最高16万立方米，月平均12万立方米，刷新一项项世界记录。开挖工程合格率100%，优良率94.4%。著名的地下厂房专家马洪琪接受记者采访时说，地下引水发电系统工程打造了“高质量下的高速度”。

    地下洞室群混凝土浇筑同样“有活”。2005年5月，1478联营体开始浇筑。该联营体总经理黄岗告诉记者，地下迷宫混凝土浇筑总量68万立方米，难在浇筑面窄、工序多、单元工作量少，并且有圆型、城门型、逐渐变型等30多种复杂断面。

    以科技求进度，又见精彩招数。笔者在数百米长的2#尾水洞看到，底板轨道上钢筋台车几乎“填”满21米的洞径，工人正在扎钢筋；后面，紧跟着边顶拱液压全自动钢模台车。台车两翼和顶部一伸展，自动为边顶拱撑出模板，泵车往模板和岩石间泵送混凝土，浇筑一气呵成。工人说，24小时后钢模台车便可收缩模板，往前作业。

    这台钢模台车由中国水电十四局自主设计，具有世界最先进水平。最大好处在于自动安装模板，无须装卸庞大的脚手架。联营体工程师李景寿自豪地说：“在洞室边顶拱浇筑一块500立方米的混凝土，常规浇筑要两个月，钢模台车只需6天。”

    经过攻关，龙滩建设者还发展创新了滑模技术和混凝土浇筑免装修技术等大量先进的技术应用于地下洞室群浇筑。 

    科技创新把浇筑作业推上快车道！年地下混凝土浇筑35万立方米等多项世界记录。2006年4月初，中国工程院院士谭靖夷视察该工程后，高度评价说：“工程干得很好，在全国水电建设工程中具有示范作用”。 

    如今，我国的小湾、拉西瓦等许多大型水电工程地下洞室建设，大力推广龙滩地下大型洞室群施工技术。 
     
    “拿来”再创新打造特大型机组“中国芯”     

    Made in china (中国造)！中国大唐龙滩工程世界级发电机组，深深烙上“中国印”。龙滩机组由哈尔滨电机厂有限责任公司（哈电）和东方机电股份有限公司（东电）制造，开辟了我国特大型水轮发电机组制造“以我为主”的新纪元，是划时代的大跨越。

    2002年9月，中国大唐龙滩公司从科技创新发展民族工业高度出发，通过招投标把“绣球”抛给哈电和东电，为民族工业发展搭建了巨大平台。这是继三峡之后，又一个历史性跨越。

    哈电、东电是民族工业支柱企业，参加了“水电奥运会”三峡机组制造的角逐。如今当刮目相看——在制造和三峡单机容量同为70万千瓦的龙滩机组中，哈电、东电成为主角。哈电负责龙滩机组发电机及其附属设备制造，东电则负责水轮机及其附属设备制造。

    中国机电制造业实现历史性跨越。之前，我国只能独立制造40万千瓦水轮机组；三峡建设中哈电、东电“站在巨人的肩膀上”，“拿来”特大型机组部分制造技术，实现技术引进消化吸收再创新，掌握了制造70万千瓦水轮发电机组核心技术。 

    作为世界最大的空冷发电机组，龙滩机组最核心技术之一是空气冷却技术。哈电龙滩项目部经理张连彬胸有成竹：“制造龙滩机组，我们有世界最先进的空冷技术。”麾下哈尔滨大电机研究所是世界闻名的大电机和水轮机专业研究所。这里一大批科研骨干是我国机电事业的栋梁。电机通风冷却专业主任工程师李广德是其中代表。他参加了三峡机组技术引进，进行消化吸收再创新。他负责的“大型水轮发电机通风冷却计算实验研究”项目的通风系统设计，居世界领先进水平。还有“大型水轮发电机定子三维温度场计算与试验研究”、“大型水轮发电机转子极间三维流场计算与实验研究”等多项科研成果。近10年哈电开发400多项科研成果，掌握核心关键技术，为龙滩机组提供强大后盾。

    龙滩水轮机主轴重165吨、厚320毫米，工艺难度举世罕见。东电总经理韩志桥豪迈一笑：“我们用世界上最先进工艺——窄向焊接技术焊接主轴，一次成功。”前几年东电就启动科技创新“赶超工程”，以院士为核心的1000多名专家组成科研团队，全力构筑核心竞争力。目前，东电拥有许多关键技术服务龙滩机组制造。

    “以前我们给外国巨头打工。现在制造龙滩机组，外国巨头给我们打工！”哈电、东电的老总们骄傲地说。我国水轮发电机组制造企业拥有核心技术设备，昂首迎来国产化和自主化的春天！笔者了解到，国际巨头从哈电、东电分包龙滩机组部分部件。2006年4月中国工程院院士陆佑楣评价：“龙滩机组国产化，对发展民族工业有重要作用。” 

    龙滩机组制造“以我为主”表明我国自主创新水平大大提高。国家发改委称中国大唐龙滩工程为“民族工业的典范”。龙滩“吃第一只螃蟹”后，三峡右岸、云南小湾、四川瀑布沟等电站近百台60—70万千瓦机组全部采用“中国芯”。

    目前，中国大唐龙滩工程全面安装机组设备。从压力钢管、蜗壳等金属结构制品制造安装，到定子、转子的现场焊接，科技创新的旗帜处处飘扬。

    2006年8月8日，中国大唐龙滩工程又迎来举世瞩目的时刻——首台水轮机转轮出厂。这是科技创新又一个胜果。中国大唐龙滩工程水轮机转轮直径7.9米，高5.3米，重260吨，设计和制造难度都是同类型机组中最突出。

    由于龙滩交通条件的限制，核心部件整体转轮无法运抵工地。在中国大唐龙滩公司组织下，建设者经过充分论证，决定在工地现场制造转轮。通过科技攻关，龙滩建设者成功解决了现场制造的一系列难题。专家检测验收认为，其合理的生产工艺和科学的制造体系，保证了中国大唐龙滩工程首台水轮机转轮的技术指标达到和满足了合同和有关规范的要求。

    “这是同规模机组中真正实现在工地进行完全工程化生产的第一个转轮。”中国大唐龙滩公司总经理戴波说，其在龙滩工地成功制造，是水轮机现场制造工艺发展的又一成功典范，为水电开发中解决大型水轮机转轮的制造和运输难题提供了经验。(张重汶 潘炳康)