黑河明珠耀祁连——黄河设计院探索运用EPC模式推进黑河黄藏寺水利枢纽工程建设
黑河是我国第二大内陆河,河西走廊主要水系,发源于祁连山北麓,流经青海、甘肃、内蒙古3省(自治区),是我国西北内陆地区重要河流之一,是孕育祁连山南北繁荣与文明的“母亲河”。作为黑河上的首座骨干调蓄工程,黄藏寺水利枢纽工程(以下简称黄藏寺水利工程)控制了黑河干流来水的80%,是流域生态龙头控制性工程。
受水利部委托,2005年,黄河勘测规划设计研究院有限公司(以下简称黄河设计院)为黑河黄藏寺水利工程陆续开展项目建议、可行性研究阶段的勘测设计工作。经过十年努力,在2015年,黄河设计院被确定为黄藏寺水利工程EPC(设计、采购、施工总承包)单位。又经过八年探索,在2023年11月,黄藏寺水利工程顺利通过下闸蓄水验收,开始蓄水。自此,黄河设计院的创新实践EPC总承包模式取得阶段性成果,用实际行动和建设成效建功国家江河战略,为打牢国家水网之“结”贡献力量。
祁连山黑河源区
国之重器 优化机制
长久以来,黑河都是惠及上下游人民生产生活生态的重要依托。然而,从20世纪六七十年代起,黑河中游地区进行了大规模农业开发,用水量不断增加,加之全球气候变暖,祁连山雪线上移,黑河来水量减少,区域降水稀少,黑河流域又缺乏工程调蓄手段,水资源供需矛盾十分突出。
经过科学缜密论证,在黑河上修建大型水利枢纽工程可以提高黑河流域水资源优化配置和综合管理能力,兼顾发电等综合利用,黄藏寺水利工程应运而生。这个总库容为4.03亿立方米的大型水库,还成为国家172项节水供水重大水利工程之一,将有效缓解黑河流域水资源供需矛盾。
多年的实践证明,EPC模式能统筹协调项目质量、进度、安全、投资各要素、各环节,做到有效控制工程投资和建设工期,同时有利于发挥设计单位自身技术、管理、知识的优势,使设计与采购、施工深度融合,实现经济效益和社会效益最大化、最优化。
2016年3月20日,黄藏寺水利工程EPC项目部(以下简称项目部)成立。2016年4月26日,黄藏寺水利工程正式开工建设。
首批国家卓越工程师、全国勘察设计大师、黄河设计院副总经理、总工程师景来红到施工现场调研指导工作
“一号工程”,全力以赴。黄河设计院举全院之力,配齐配强项目部人员。项目部班子成员共有11人,全部具有多个水利行业重大工程现场管理经验和能力,覆盖水工、地质、安全监管等多领域多专业。
“公司选派以全国勘察设计大师景来红、李清波为首的技术团队深入开展专题研究,攻克了混凝土温控、滑坡体处理等多项工程建设难题,保障项目顺利运行。此外,还联合天津大学、中国水科院、清华大学等技术服务单位,长期为项目提供技术服务。”黄河设计院工程总承包事业部党委副书记孙俊东介绍,“在项目推进过程中,持续强化调度和督导。黄河设计院三天调度一次,项目部每日调度一次。除项目现场驻扎人员外,每月派人员赴现场督导,攻坚项目,解决难题。”
全国勘察设计大师、黄河设计院副总经理李清波带队现场查勘工区堆积体情况
经过八年建设,黄藏寺水利工程于2023年11月20日正式下闸蓄水。高原出平湖,明珠耀祁连。站在高坝上远眺,山峰白雪皑皑,黑河之水正欢快地流淌,流向广袤的田野,流向美丽的绿洲,流出黑河流域百姓的幸福生活……2023年12月10日,黄藏寺水利工程投入初期运用后,高效完成张掖144.6万亩农田的冬灌任务;2024年1月11日,黑河水一路“欢唱”,顺利到达尾闾东居延海。
匠心铸就 坝稳堤固
建设中的黄藏寺大坝
百年大计,质量第一。这是黄河设计院根深蒂固的观念,上下一致的共识。
黄藏寺水利工程位于高海拔、高寒、高地震烈度地区,光照强度大,蒸发量大,昼夜温差大,地质条件复杂。123米高的碾压混凝土高坝建设,给施工带来巨大挑战。
面对诸多挑战,为蹚出一条高质量发展之路,项目部下足了绣花功夫:在宏观上把控,建立健全了项目质量管理体系,制定了质量管理制度,严格督促分包单位认真执行,并配备足够的技术、质量管理人员;在微观上落子,项目部充分发挥EPC模式统领作用,提前介入,持续跟踪工程重大技术问题的解决进展,深化设计、施工的融合,点滴用心,成就匠心。
大坝碾压混凝土施工现场
最先啃下的“硬骨头”是前期附属工程边坡的开挖。黄藏寺水利工程坝址紧邻祁连—肃南大断裂带,大坝两岸边坡陡峻,河谷狭窄,地壳活跃,挖掘安全和质量牵动着项目部人员的心。关注、研究、实践,循环反复,一方面借助现代科学技术手段,采用三维激光扫描、激光测振等远程定期监测技术和微芯桩实时监测设备,对高陡边坡上的危岩体形变信息、振动特征曲线、振动加速度进行监测分析,对危岩的失稳破坏进行预警,保障现场施工安全。另一方面精细、绵密地下功夫,对开挖岩体进行质量分级,逐个检测、评估,一遍遍筛查,判断结构合不合理,有没有不稳定面,而后因地制宜,因时制宜,做好相应的支护,确保大坝基础稳固。
更难的是主体施工阶段混凝土浇筑的质量控制。如何全过程全链条确保浇筑质量?从严控混凝土原材料及中间产品质量,到拌和站出机口温度控制;从混凝土运输过程中粘贴聚乙烯苯板和遮阳棚保湿防雨,到浇筑前确保仓面干净清爽、模板密实性好;从入仓摊铺、碾压过程中速度的控制以及搭接宽度、碾压遍数,到混凝土养护及特殊气候条件下的质量管控……项目部对每一个过程、每一个细节都进行了翔实的探索和实践。
项目部经理于立新展示了一组数据:123,30,410。黄藏寺水利工程最大坝高123米,碾压混凝土要分层施工,每层厚度为30厘米,123米的坝高就有410个30厘米。如何在祁连山峡谷“一日不同天”的复杂温度变化环境中,做好“温控防裂”?如何在“经过2次静碾、6次振动碾、再2次静碾的碾压工序,最终形成30厘米厚碾压混凝土层”的层与层之间保证“层间结合”?
技术与现场结合。夏天降温保湿,采用风冷、水冷方式降低混凝土出机口温度,同时运输过程中采用遮阳棚,喷雾保湿,加快浇筑速度;冬季保温防护,提高混凝土出机口温度,运输、浇筑过程通过包裹橡塑海绵等方法来保温。
爬坡之艰也映照着发展之进,黄藏寺水利工程的出机口温控成果“提高高海拔地区碾压混凝土出机口温度合格率”课题荣获2023年全国水利行业质量管理活动一等奖。
仓面喷雾及冷却通水
科技与创新相融。研发了碾压混凝土拌和物质量控制技术,可对混凝土的抗冻、可振、可碾以及大温差高蒸发环境VC值做到精准动态控制。而研发的大坝混凝土碾压施工实时监控系统,能通过坝区移动通信网络对施工过程实时监控,提高碾压效率和碾压质量。同时,还研发了大坝碾压混凝土施工实时监控系统、智能温控系统、光纤测温系统及智能裂缝检测系统等,多重“防火墙”保证工程施工和建设质量。
此外,项目部定期组织仓面质量剖析、研判分析,总结经验教训,制定和明确施工管控措施。现场施工监控人员采取24小时跟班、旁站、抽检、工序评定等常规质量控制手段。
“他们真的是比监理还要‘监理’。”工程的业主单位黄藏寺水利枢纽建管中心局长贾敬立竖起大拇指。
吴增光是具体负责安全生产工作的人员,孩子刚满月,他就去到了项目一线:“进出工地只有一条路,下雨时,随时会有石头掉下来。如果有施工任务,晚上根本睡不着,也不想睡,心里的紧张感、责任感、使命感非常强烈。随时待命、及时处理突发事件,就是在黄藏寺水利工程项目上的工作常态。”
像这样工作状态的还有天天扎在工地现场的项目部施工监控部副主任陈敬;负责温控自动化监控,认真分析每一个数字的高飞;负责综合管理,一有时间就跑工地,了解一线情况的马亚红……一个个身影,是黄河设计院“时时放心不下”管理态度的生动写照。
大坝设置水平安全防坠网
功夫不负有心人。现场大坝碾压混凝土压实度检测合格率达100%;现场混凝土浇筑温度检测合格率为93.35%,远远高于规范规定的不低于80%的要求。目前,下闸蓄水后上游水位超廊道45米,大坝基础廊道未见渗漏现象。
精心运筹 快速推进
时间是最客观的记录者。
2017年8月10日,导流洞全线贯通;
2018年11月23日,工程截流;
2023年8月25日,大坝全面封顶;
2023年11月20日,工程正式下闸蓄水。
黄藏寺水利枢纽工程大坝下闸蓄水仪式
一个个时间节点镌刻着项目部精准高效发挥EPC模式优势,推进黄藏寺水利工程如期完工的奋斗足迹。
地处高寒高海拔的祁连山腹地,黄藏寺水利工程一年有效施工期只有六个月。工程开工后,为配合祁连山国家自然保护区环保严监管的要求,水泥等原材料供应时有中断,加之当地人口稀少,劳动力资源十分紧缺,施工进度受到很大影响。
“每到冬歇期,要做好越冬保温,给大坝‘盖被子’,次年复工后,再根据气温一层层地慢慢‘揭被子’。”回忆起工程进度的推进之难,项目部副经理贾超直摇头,“5月至9月的黄金施工期,又恰逢主汛期。施工场地狭窄,左岸无路,唯一一条施工道路在右岸,施工干扰大,安全风险也很大,我们面对很大的挑战。”
冬季盖上“棉被”的大坝
是挑战也是机遇。EPC模式的优势在这时充分展示出来。
发挥“管家”之力。项目部提前谋划,周密部署,统筹协调,组织实施。每年复工前,组织施工单位协商讨论,认真安排施工计划,做到周密衔接。加强施工调度,及时总结分析,及时纠正偏差。同时,充分利用3月、4月和10月、11月的低温季节,采取低温、冬季施工措施,延长有效施工时间;合理安排混凝土施工、金属结构和机电设备安装、土石方施工项目。
凝聚“智库”之力。要满足大坝到2631米坝顶高程的垂直运输需要,K80塔吊要求顶升24米,按照原计划顶升需要5—7天的时间。项目部与施工单位多次研究,反复比较,周密计划,充分准备,项目人员全程现场监控,只用了2—3天的时间就完成了扶臂安装、塔身顶升及验收工作。
像这样稳步推进项目进展的例子很多。比如,大坝1号—3号坝段备仓浇筑,受K80塔吊起重范围的限制,不能满足仓内设备吊运、备仓的重大问题,项目部组织施工、监理单位多次研究分析,最终提出在3号坝段2609米高程开始增加一台K50塔吊,与K80塔吊形成高低位塔吊协调作业,一个月就解决了问题。
“作为总包单位,我们行使的是多重责任,担负的是多重使命,践行的是‘一家人’理念,系统谋划,长远行策,正所谓‘总包总包,无所不包’。”于立新介绍。在黄藏寺水利工程大坝混凝土浇筑到2587米廊道时,当时施工模板数量不足,为保障廊道层施工进度,项目部一面督促施工单位增加新模板,同时自行采购了新模板,保证浇筑进度。在溢流坝交通桥预制梁施工阶段,施工单位因为流程复杂,不能按时支付资金,预制厂无法按时预制,项目部当即决定自己采购预制梁,按时打通了左右岸交通“要道”,解决了“梗阻”问题。
黄藏寺工程下闸蓄水
……
黑河明珠耀祁连,潺潺碧水东流淌。随着黄藏寺水利工程的下闸蓄水,人水和谐的新画卷将在黑河流域徐徐展开。下一步,项目部将持续发挥EPC模式的优势,联合参建各方,全力以赴,善作善成,聚力做好工程后续工作,力争将工程打造成为水利行业EPC模式建设的标杆工程。
(本文图片由黄河设计院提供)