淺談白鶴灘水電站左岸大壩工程特殊天氣施工安全防控措施

(1. 中國水利水電第四工程局有限公司，西寧， 810007；2. 西華大學(xué)能源與動力工程學(xué)院，成都， 610039)

1 工程概況及施工環(huán)境

白鶴灘水電站位于金沙江下游四川省寧南縣和云南省巧家縣境內(nèi)，上游距烏東德水電站壩址約182km，下游距溪洛渡水電站約195km，控制流域面積約43.03萬km2，占金沙江以上流域面積的91%。樞紐工程由攔河壩、泄洪消能建筑物和引水發(fā)電系統(tǒng)等主要建筑物組成，攔河壩為混凝土雙曲拱壩，壩頂高程834.00m，最大壩高289m，正常蓄水位825.00m，水庫總庫容206.27億m3。電站為Ⅰ等大(1)型工程，以發(fā)電為主要開發(fā)任務(wù)，總裝機容量16000MW，多年平均發(fā)電量625.21億kW·h。

白鶴灘水電站大壩壩址區(qū)為干熱河谷，干濕季分明，日照強，晝夜溫差大，冬季干燥、風(fēng)速大，夏季氣溫高、降雨多，氣溫驟降頻繁。壩址區(qū)多年平均氣溫21.9℃，最低月平均氣溫13.3℃，極端最高氣溫42.7℃，極端最低氣溫0.8℃。壩址區(qū)全年有8個月月平均氣溫超過20℃，高溫季節(jié)時間長，且溫度驟降幅度大、晝夜溫差大。由于工程地處亞熱帶季風(fēng)區(qū)，冬季受青藏高原南支西風(fēng)環(huán)流影響，盛行西風(fēng)環(huán)流，天氣晴朗干燥，降雨稀少。夏季受副熱帶西風(fēng)和西南季風(fēng)影響，水汽較為豐沛，降水較為頻繁、集中，年內(nèi)干、濕季的交替變化極其明顯。壩址區(qū)域地形復(fù)雜，河段為南北走向，河谷深切，峽谷兩側(cè)地勢高差變化大，壩區(qū)最大海拔約為2500m，形成明顯的立體垂直氣候，自山脊至河谷可歷經(jīng)“一山有四季，十里不同天”的氣候變化。由于受到峽谷地形的影響，河谷的熱力性質(zhì)不均勻，容易形成明顯的局地環(huán)流——山谷風(fēng)，這與平原地區(qū)有明顯的不同，由于山谷風(fēng)風(fēng)速較大，常常形成具有災(zāi)難性的大風(fēng)。

據(jù)壩區(qū)氣象統(tǒng)計資料，對壩址區(qū)附近新田自動氣象觀測站2012年至2014年的觀測資料進行詳細(xì)分析，2012年至2014年7級以上大風(fēng)天數(shù)平均為241d，占全年總?cè)諗?shù)的66.0%，其中干季(1月-4月，10月-12月)178d，占干季日數(shù)的84.0%；雨季(5月-9月)63d，占雨季日數(shù)的40.5%。7級大風(fēng)出現(xiàn)的天數(shù)占7級以上大風(fēng)日數(shù)的29.9%；8級大風(fēng)出現(xiàn)的天數(shù)占7級以上大風(fēng)日數(shù)的33.7%；9級～11級大風(fēng)出現(xiàn)的天數(shù)占7級以上大風(fēng)日數(shù)分別為24.8%、9.7%和1.8%?？傮w來看，7級、8級和9級大風(fēng)出現(xiàn)日數(shù)較多，這對工程建設(shè)將會產(chǎn)生重大影響。

2 特殊天氣施工安全防控的重點及難點

由于白鶴灘水電站大壩施工工期較長，施工期受大風(fēng)、高溫、暴雨等特殊天氣嚴(yán)重制約。施工局在結(jié)合類似工程施工經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，認(rèn)真分析了大風(fēng)、高溫以及暴雨等特殊天氣對大壩混凝土施工各個工序(如模板安拆、纜機運行、混凝土澆筑、結(jié)構(gòu)件吊運等)可能存在的影響，認(rèn)為電站左岸大壩工程特殊天氣施工安全防控重點及難點如下。

2.1 大風(fēng)天氣纜機運行安全防控

白鶴灘水電站的纜機群為國內(nèi)在建項目中規(guī)模最大，設(shè)備集中運行強度高，施工區(qū)全年七級及以上大風(fēng)長達200d以上，且根據(jù)大壩施工質(zhì)量要求，必須實施連續(xù)不間斷澆筑施工，安全運行風(fēng)險大。

2.2 大壩特殊結(jié)構(gòu)部位施工安全防控

施工局承擔(dān)的左岸大壩工程，自2018年開始實施1號-3號導(dǎo)流底孔牛腿、流道、門槽及流道頂板混凝土施工，時間跨度較大，經(jīng)歷夏冬季節(jié)，施工期間經(jīng)歷大風(fēng)、大雨、高溫、大霧、雷暴等不利天氣，對高處及臨邊作業(yè)、施工用電、大件吊裝、門槽施工等工作的安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。

2.3 高溫天氣施工作業(yè)安全防控

電站大壩施工工區(qū)自4月至9月期間均可產(chǎn)生高溫天氣，尤其是大壩混凝土澆筑作業(yè)面，受高溫天氣影響較大，且大壩倉號內(nèi)人員設(shè)備較為集中。高溫天氣易造成人員中暑，特別是對壩前壩后、橫縫保溫施工的高處作業(yè)人員安全產(chǎn)生重要影響。

2.4 汛期連續(xù)降雨施工作業(yè)安全防控

汛期連續(xù)降雨對施工作業(yè)現(xiàn)場用電安全產(chǎn)生直接影響，手持式電動工器具、電焊作業(yè)、人工振搗設(shè)備在雨天均會產(chǎn)生設(shè)備漏電和人員觸電風(fēng)險。臨邊、高處作業(yè)、斜坡段作業(yè)人員存在腳底滑跌摔傷風(fēng)險。過多的雨水也會影響大壩混凝土連續(xù)澆筑，影響工程質(zhì)量，對工程安全構(gòu)成威脅。此外，汛期連續(xù)的降雨可能會誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，對場內(nèi)交通、溝谷部位、大壩基坑低高程、施工場地等區(qū)域施工安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

3 特殊天氣施工安全防控措施

為了在特殊天氣條件下確保施工作業(yè)安全，提高大壩混凝土澆筑強度，保證能在合同工期內(nèi)按質(zhì)按量完成左岸大壩工程施工，施工局認(rèn)真分析了各種因素，并積極采用先進科學(xué)的施工工藝，制定了科學(xué)合理、經(jīng)濟適用的安全防控措施。

3.1 大風(fēng)天氣纜機運行安全防控措施

(1)建立聯(lián)動機制，并加強協(xié)調(diào)溝通，認(rèn)真落實三級通報制度(纜機協(xié)調(diào)小組、施工局生產(chǎn)管理部、纜機運行大隊相互間的通報協(xié)調(diào))，合理安排纜機調(diào)度。

(2)建立大風(fēng)預(yù)測預(yù)警機制，密切關(guān)注氣象預(yù)警信息，及時落實處置措施，確保信息傳達暢通。

(3)優(yōu)化大風(fēng)條件下作業(yè)設(shè)備安全運行措施，明確不同風(fēng)速條件下施工設(shè)備的選取。

(4)優(yōu)化大風(fēng)條件下壩體施工通道布置及形式，確保施工人員安全。

(5)對大壩區(qū)域纜機、塔機群進行自動化、智能化升級改造，加裝安全距離警報雷達，超出安全距離自動停機。對大壩施工區(qū)內(nèi)的所有大型設(shè)備進行聯(lián)網(wǎng)升級，在運行過程中做到智能聯(lián)動，提升大型設(shè)備的本質(zhì)安全性能。

(6)總結(jié)施工安全經(jīng)驗，編制防碰撞管理辦法，明確各個施工條件下的纜機等設(shè)備安全距離，規(guī)范澆筑作業(yè)過程中的安全管控措施。

(7)優(yōu)化大風(fēng)條件下金屬結(jié)構(gòu)質(zhì)量保證措施，確保焊接質(zhì)量安全滿足要求。

(8)優(yōu)化大風(fēng)條件下臨建設(shè)施布置，確保設(shè)施運行安全可靠。

(9)對吊罐自身進行流線型設(shè)計(水滴型)或吊罐設(shè)計增加導(dǎo)風(fēng)板，減小風(fēng)壓對吊罐的擺動。

(10)纜機大鉤加裝導(dǎo)風(fēng)板，相應(yīng)地所增加的重量由減小配重來抵消，另在吊罐下降至10m至20m左右時進行穩(wěn)罐。

(11)在吊罐上安裝安全距離感應(yīng)器，并在周邊主要結(jié)構(gòu)物、施工人員、設(shè)備配置相應(yīng)的安全距離感應(yīng)器，及時將信息傳遞到管理人員及現(xiàn)場操作人員。在吊罐附帶牽引繩，牽引繩上帶反光環(huán)，靠人工牽拉的方式對吊罐進行穩(wěn)定，下方人員做好避讓；吊罐下料口弧門開關(guān)設(shè)計成電子遙控裝置，防止吊罐擺動對施工人員的傷害。

(12)加密安裝大風(fēng)監(jiān)測儀器，加強大風(fēng)天氣的預(yù)報工作，做好信息的溝通，及時準(zhǔn)確傳達到管理及操作人員；在纜機的主塔、副塔、小車、吊罐等設(shè)施上安裝風(fēng)速儀與纜機司機操作室聯(lián)通，所測風(fēng)速建議以副塔所得數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。

3.2 大壩特殊結(jié)構(gòu)部位施工安全防控措施

(1)針對1號-3號導(dǎo)流底孔牛腿施工，將以往的外支撐桁架懸臂模板施工工藝，升級為內(nèi)拉鋼桁架預(yù)制牛腿構(gòu)件裝配工藝，積極推行裝配式施工理念，預(yù)制牛腿構(gòu)件在加工廠提交前制作，施工時吊裝焊接，重點檢查牛腿預(yù)制模板桁架各個連接處的焊縫質(zhì)量，再進行大壩倉號內(nèi)混凝土澆筑施工，大大提升了施工安全性，消除了外支撐桁架懸臂模板安裝、拆除帶來的安全風(fēng)險。

(2)針對1號-3號門槽施工，將原有的門槽主軌及混凝土二期工藝、落地式腳手架施工工藝，升級為門槽云車施工，在保證了門槽施工質(zhì)量、進度的同時，還避免了超高腳手架的搭設(shè)，減少了施工人員高處臨邊作業(yè)頻次，顯著提升了安全可靠性。

(3)積極推進大壩模板升級工作，將原有的全懸臂定型模板，升級為液壓自升模板。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，在河床壩段(大壩11號～18號壩段)使用懸臂式液壓自爬式模板。根據(jù)液壓自爬升模板的施工特點，除首倉外不需要其它起重設(shè)備，從而可極大地減少起吊設(shè)備。通過減少起吊設(shè)備，相應(yīng)地減少了交叉作業(yè)，減少了危險因素，提升過程操作方便，只需要2-3人便可以操作完成，減少了人工成本。多塊模板可以聯(lián)動，同時爬升，節(jié)省時間，推進施工進度。

(4)導(dǎo)流底孔流道頂板混凝土施工，采購了碗扣式腳手架，加強流道頂板支撐系統(tǒng)的承載力，并利用計算機輔助軟件對承載力進行力學(xué)驗算，向監(jiān)理工程師報批后實施，提高了安全性能。

3.3 高溫天氣施工作業(yè)安全防控措施

(1)采用加冰或冰水拌和混凝土，降低混凝土入倉溫度和澆筑溫度，從而減小基礎(chǔ)溫差和內(nèi)外溫差并延長初凝時間，在施工時采取加快混凝土運輸、吊運和平倉振搗速度、倉面噴霧、倉面覆蓋保溫等措施以減少或防止熱量倒灌，防止預(yù)冷混凝土溫度回升。

(2)合理控制澆筑層厚及間歇期，保持設(shè)計要求的合理層間間歇時間，利用較多的散熱面進行自然散熱，進一步降低混凝土水化熱溫升，從而有效降低壩體最高溫度。優(yōu)化層間間歇期，最小層間間歇期5d至7d，最大層間間歇不超過20d。在滿足最小間歇時間的前提下，盡量縮小層間間歇期。

(3)加強人文關(guān)懷，合理安排施工作業(yè)班次，準(zhǔn)備充足的防暑降溫藥品并且按各部門及隊(廠)發(fā)放到位，防止人員發(fā)生中暑。

3.4 汛期連續(xù)降雨施工作業(yè)安全防控措施

(1)實行雨季值班制度，及時搜集各種氣象預(yù)報資料，把天氣預(yù)報情況與施工安排結(jié)合起來。

(2)雨期來臨之前，對倉庫物資儲備的狀況進行定期檢查，確保數(shù)量及性能良好，確保險情出現(xiàn)時能夠及時有效地投入使用。

(3)雨季施工時，定期檢查路況，保證現(xiàn)場運輸?shù)缆返臅惩ā?/p>

(4)汛前及時對壩肩邊坡各級截水、排水設(shè)施進行排查，發(fā)現(xiàn)浮渣、碎石及時清理。

(5)施工前準(zhǔn)備充足的防雨布，并在倉號周邊做好臨時簡易截水堰。

(6)針對雨天電焊作業(yè)設(shè)置防雨措施。對交流電焊機加裝節(jié)能斷漏電保護裝置，嚴(yán)格推行施工用電“一機一閘一保護”、“三級配電兩級保護”及“三相五線制”工作要求，提升用電設(shè)備的安全可靠性。加強現(xiàn)場管控，電焊工全員持證上崗，做到規(guī)范使用勞動防護用具，做好個人防護。

(7)編制施工作業(yè)許可制度，明確特級高處作業(yè)、雨天等特殊高處作業(yè)必須辦理施工作業(yè)票，落實安全管控措施后，安排專人監(jiān)護，再進行施工。

4 結(jié)語

通過對特殊天氣條件下施工作業(yè)安全防控措施的研究，提出了對大型設(shè)備進行自動化和智能化改造提高設(shè)備本質(zhì)安全性能，使用液壓自升模板，采用內(nèi)拉桁架預(yù)制牛腿等方法，顯著地提高了特殊天氣情況下大壩混凝土施工的效率及質(zhì)量，確保了施工安全，節(jié)省了工程成本，有利于提升白鶴灘水電站傳世經(jīng)典的世界性工程形象，并具備工程推廣應(yīng)用的條件。