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凝炼集大成的传世精品
三峡工程自主创新的新闻调查

本报记者刘亚东申明黄连星

    身临三峡大坝伊始,给人带来最大视觉冲击的,除了高峡平湖和一泻千里的长江水,便是那庄严巍峨的混凝土大坝。
    在三峡大坝混凝土浇筑现场,一座座红色的塔带机高耸林立,形似放大了千百倍的长颈鹿,正在不知疲倦地喷吐着灰色的浆状物。
    有人把塔带机比作三峡工程混凝土浇筑的灵魂,而以塔带机为主的快速“一条龙”生产线则被称作三峡大坝的生命线。
    截至2005年5月底,三峡工程混凝土浇筑量已达2523万立方米,完成了整个三峡工程的90%以上。
    三峡工程如此大量的混凝土浇筑之所以进展顺利,用三峡总公司工程建设部同志的话说,要归功于建设者的不懈探索和坚持科学技术的总结集成和大胆创新,“集成化的科技自主创新让我们破解了一道又一道的难题。”
    自1824年波特兰水泥得到发明专利时起,这种工程材料的应用在此后近200年里获得迅猛发展。而今天,三峡工程的建设者更通过科技集成创新,将混凝土施工技术发挥到极至。他们超越时光,超越地域,集今昔中外混凝土施工技术精华之大成,不断刷新着世界水电工程建设史的纪录。
    破高强度浇筑难题塔带机进驻大坝工地
    三峡大坝为混凝土重力坝,整个工程混凝土浇筑总量达2800万立方米。工程规模约为巴西伊泰普电站的2倍,为葛洲坝工程的2.5倍。如果用这些混凝土修筑一条20米宽、0.5米厚的水泥路,从广州铺到北京还用不完。
    根据工程进度安排,如此巨大的混凝土施工总量必然要求高强度施工,必须采用成套先进设备和混凝土快速施工新技术。只有如此,才能保证工程的质量和工期。
    开工之初,在选择和确定施工方案及混凝土浇筑手段上,科技人员颇费了一番心思。如采取传统施工技术、传统的门塔机、缆机等,虽然经验丰富、操作稳妥,却远远不能满足工程的强度和进度要求;而如采用先进的塔带机浇筑混凝土,虽能满足质量和工期要求,但国内却尚无应用的先例。
    关键时刻,时任三峡总公司总经理的陆佑楣果断拍板:三峡工程的混凝土浇筑,选择以塔带机为主,辅以高架门塔机和缆机的综合施工方案。
    这一关乎三峡工程命运的决策,是在多年来充分的科学论证基础上做出的。
    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,从传统的吊罐浇筑变为混凝土一条龙连续生产。该浇筑系统由各混凝土拌和楼通过皮带机将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。配置5大混凝土拌和系统,设计拌和能力达每小时2500立方米。这一生产工艺是在汇总世界各国混凝土浇筑技术和设备的基础上,再通过我国科技人员集成创新的成功范例。
    邢德勇,中国葛洲坝集团三峡指挥部指挥长,他对塔带机有着一种特殊的感情。在三峡大坝工地,邢指挥长激动地告诉记者:“没有以塔带机为主的快速施工技术,三峡工程至少要推迟十年才能完工。我们爱护它就像爱护自己的眼睛。”
    记者看到,符合要求的低温混凝土从搅拌楼出来,通过皮带输送到塔带机,直接入仓振捣,一反过去那种一罐一罐浇筑的传统方法。现代化的机械设备也让水电工程施工的人海战术成为历史。
    三峡总公司工程建设部副主任彭冈说,从石料和水泥等原料进入拌和楼到浇筑进仓面,如果是用以塔带机为主的快速“一条龙”生产线,最快时5分钟就可以到达。既避免了施工过程地面和空中的施工作业干扰,保证了安全,又大大超过了常规的施工速度。而以前用汽车拉,这个过程则至少要用15分钟以上,且不连续,受到很多条件的影响和制约,施工速度远不及塔带机快。
    正是由于塔带机投入应用,三峡大坝主体混凝土浇筑每年都超额完成任务。二期工程的混凝土浇筑更是打破了世界纪录。这是科技集成创新带来的速度和效益。三峡工程的十年建设历程已经充分证明了陆佑楣等人当初决策的科学性。
    为了充分发挥塔带机浇筑系统速度快、强度高、施工连续的优势,使原材料准备、混凝土拌和、输送、浇筑过程中每一个环节都能高效、协调地运作,三峡建设者们自主研发了混凝土生产输送计算机综合监控系统。这个系统让施工管理人员能够像看电视一样,实时地看到混凝土生产、输送、浇筑的现场情况;还可以检测到混凝土原材料料位、砂子含水率、混凝土标号、方量、浇筑仓的位置、输送速度、到仓时间以及浇筑时各环节的动态情况,当设备出现异常时,可以及时向有关人员报警。
    吃冰棍穿棉袄,混凝土浇筑四季7℃
    也许有人认为混凝土很简单,没什么技术含量,无非就是把水泥和石块混合起来。其实,与我们平常所看到的混凝土搅拌不同,三峡工程对混凝土有着极其复杂的工艺要求,最重要的一条是一年四季保证出机口的混凝土为7℃。
    三峡工程建设中的混凝土配合比多达数百种。不同的原材料组合会产生不同的温度变化,不同的温度变化又会引起不同的应力变化,从而产生混凝土裂缝,严重时会影响大坝的安全。只有生产7摄氏度的低温混凝土,才能保证大坝的混凝土浇筑质量。尤其是三峡地区夏季温度高,昼夜温差大,温度控制更是难煞人,愁煞人。
    彭冈告诉记者:“要保证出机口的混凝土7℃,我们需要夏天给它加冰,冬天给它穿棉袄。”
    在混凝土拌和制冷生产工艺方面,国内外实施7℃低温混凝土工程的代表有伊泰普大坝和葛洲坝工程,但他们都只采用了水冷+风冷+冰的工艺,不仅占地多,而且造价也高。
    三峡建设者针对三峡工程的特殊性及混凝土预冷工艺的要求,经反复试验对比后,集各家所长,创造性地开发出二次风冷骨料技术。
    7℃低温混凝土的生产,首先是利用地面二次筛分所设骨料调节仓作冷却仓,进行第一次风冷粗骨料,使用0℃~-5℃冷风,将粗骨料由28℃左右冷却到8℃~10℃。再通过拌和楼料仓进行第二次风冷,使用-13℃~-17℃冷风,将粗骨料冷却到0℃~-6℃,最后每方混凝土再加40~50公斤片冰或低温水拌和混凝土。正是靠着这种"吃冰棍"的方法,他们攻克了高温季节不宜浇筑混凝土的又一世界难题。
    三峡工程低温混凝土生产系统是世界上已建及在建工程中规模最大、温控要求最严的混凝土生产系统。要求夏季生产出机口温度为7℃的低温混凝土,设计生产能力为每小时1720立方米,设计夏季高峰月混凝土浇筑强度为44万立方米。
    二次风冷骨料技术的创新点,是地面骨料风冷替代常规的水冷骨料工艺,与高效冷风机及其相应的送配风装置组成冷风闭式循环系统,用以连续冷却骨料。这在世界上是最先进的,是我国科技人员在集成其他混凝土拌和制冷工艺的基础上的又一创新。
    综合温控防裂缝,让国人放心
    千里之堤,溃于蚁穴。因为温差的变化,大坝混凝土表面极易出现裂缝,这是一个令世界各国水电专家都倍感头痛的问题。“千年大计,国运所系”的三峡工程该怎样防止混凝土表面裂缝?
    三峡左岸大坝柱状块尺寸大,基础温差标准高,再加上坝区气温骤降频繁,混凝土表面防裂难度大,温控措施要求尤其严格。
    为此,三峡建设者在广泛分析国内外工程已采取的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,以防止大坝尤其是坝体约束区部位混凝土裂缝产生。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,塔带机快速高强度浇筑坝体约束区混凝土,在国内外尚属首次。
    2003年6月10日,水库蓄水至135米。截至当年9月底,根据埋设在大坝各部位的6252支各类监测仪器观测结果:大坝基础变形小于1毫米,基础渗流量远远低于设计值;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。三峡工程因为综合温控技术的应用,裂缝的出现几率明显小于同类工程。
    从秦王驱夫修建长城,到葛洲坝十万人会战。曾几何时,但凡中国大型工程建设,都离不了漫山遍野的人。现如今,三峡工程所用人力只有葛洲坝工程的四分之一左右,而完成的工程量却是其四倍以上。科技,让三峡工程连续三年创造混凝土浇筑世界纪录;创新,让三峡工程大坝混凝土快速施工技术无可争议地达到国际领先水平,成为科技集成创新的典范。
 

  
    
 

   


 

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