当前位置:首页 > 中电联会员动态 > 其他

聚焦前沿谋创新 引领行业拓天地

时间:[2017-07-12 ] 信息来源:中国能源建设集团有限公司
作者: 
浏览次数:

  2017年3月4日,由中国能建中电工程西北院承担完成的“输电线路盐渍土及冻土设计关键技术研究”课题技术鉴定会在北京召开。经过王思敬院士、化建新大师等13名业内顶级专家的鉴定,该成果达到国际领先水平!该成果顺利通过鉴定,标志着西北院的特殊土研究迈入了一个新台阶。近年来,西北院坚持以工程项目为科研载体,以行业前沿为创新重点,在永冻土、盐渍土、湿陷性黄土等特殊土研究方面,走出了一条创新发展之路。

把脉永冻土,雪域高原送光明

  多年冻土(永冻土),指的是持续三年或三年以上的冻结不融的土层,其表层冬冻夏融,引起的冻胀、融沉会给工程带来极大的危害。

  有“电力电路”之称的青藏联网工程是世界上首次在海拔4000-5300米以上建设的高压直流线路。该线路创世界纪录地穿越了565公里的多年冻土区,地质条件极其复杂,塔基的稳定性受到了巨大的挑战。彼时对于高海拔多年冻土,电力行业并没有既有的工程经验可借鉴,如何开展研究工作可谓是困难重重!在这样的背景下,西北院迎难而上,综合运用钻探、物探、试验等多种勘探手段,进行了冻胀、融沉等多样性测试,针对输电线路的技术工况和特性要求,给出了科学合理的铁塔基础埋深值,并推荐了装配式、锥柱式、灌注桩、掏挖式等多种有效基础型式,解决了制约该工程基础稳定性的一系列关键性技术难题,为工程的胜利投运奠定了基础。

  在抗震救灾重点工程——330千伏玉树与青海主网联网工程中,整个线路跨越近270公里的多年冻土区。与青藏联网工程不同的是,玉树联网工程的沿线多年冻土地层岩性复杂、稳定性差、退化严重、地温高、含冰量高,对塔基的安全性危害极大。针对本工程特点,西北院先后研究完成了《唐乃亥-玛多-玉树冻土专题综合成果报告》、《玉树330kV线路多年冻土区施工图阶段定位原则》等专题研究,提出了合理安全的选线定位原则。此外,依托该工程,西北院又建立了国内首个多年冻土区塔基稳定性监测系统,实现了为输电线路“实时诊断、防患于未然”的目标,同时积累了更加丰富的第一手研究资料,为冻土的深入研究提供了数据支持。

  历经多年的冻土研究,西北院取得了丰富的研究成果和工程经验,并成功地实施到后续的工程优化设计中。例如,在目前正在施工的藏中联网工程中,西北院通过实地踏勘、严谨论证,成功地在避让冻土危害区的前提下优化缩短了线路路径长度,节省投资近亿元,取得了巨大的经济效益。除此之外,西北院还将技术优势转化为推动业务转型的动力,积极扩展公司新业务。在750千伏伊库线路、500千伏川藏联网、330千伏果洛联网工程中,西北院先后签约完成多项冻土研究课题、冻土监测项目,累计合同额达1500余万元。

改良盐渍土,戈壁大漠显豪情

  粗颗粒盐渍土是一种典型的内陆盐渍土,主要集中在我国西北干旱地区。由于其具有盐胀、溶陷及腐蚀性等特性,因此给工程带来了很大危害,造成了巨大经济损失。

  研究资料显示,目前关于盐渍土工程性能的研究还主要集中在细粒土上,而对于粗粒盐渍土还没有一套成型的研究体系。随着新一轮西部大开发的顺利推进,西北地区大规模的电力基础建设全面开展,众多电力工程的地基基础都面临粗颗粒盐渍土的工程难题。

  盐渍土地区常用的地基处理措施主要包括强夯、换土、桩基础等,而地基基础的处理措施应根据盐渍土的溶陷等级和现场条件进行经济技术比较后综合确定。粗颗粒盐渍土由于易扰动,不像细粒土那样可以采取原状样进行室内试验研究,这给研究人员带来了很大的难题。西北院因地制宜,依托甘肃河西走廊、新疆东北部地区以及青海、内蒙等地的10多个工程项目,在国内尚属首次大规模投入资金进行了现场溶陷、盐胀试验以及室内对比试验。

  在试验过程中,科研技术人员创造性地提出按照压缩变形和溶陷变形为依据,综合确定溶陷状态承载力的方法,同时还发明了用于监测盐胀变形的观测设备,这些技术创新手段对规范做了有益的补充。通过试现场验、室内试验等手段,对盐胶结型、盐充填型盐渍土的工程性能进行了充分的研究。在此基础上,各专业技术人员密切配合,依据厂区盐渍土分布特点,结合不同建筑物安全等级、荷载大小等因素差异性、适应性,提出了厂区建筑物布置的优化建议,贯彻了专业间协同设计的思维,达到了设计最优的目标。同时,技术人员还提出了“粗颗粒盐渍地基土改良法”的地基优化处理方法,实现了上部结构-基础-地基的相互协调的目标,实现了场地盐渍土就地利用的初衷,有效节省了因场地弃土和外购回填料而发生的地基处理费用。该研究成果在神火动力站、国电哈密大南湖电厂、新疆国信奇台电厂、新疆信友奇台电厂等工程中获得了成功应用,产生了巨大的经济效益。

攻克湿陷性,黄土高原放歌声

  湿陷性黄土是一种带有显著附加下沉的特殊土质,在这样的地基上进行工程建设,地基湿陷引起附加沉降将会对工程造成严重的危害。

  在西北黄土高原地区,湿陷性黄土分布广泛。为了减少该种地基对工程选址的制约,西北院结合在黄土区的电力工程,创新研究手段,对湿陷性黄土的工程特性进行了深入研究,全面提升湿陷性黄土区电厂地基处理水平,持续不断地进行关键技术成果创新。

  在陕西蒲城电厂一期项目中,西北院首次对厚达40米的土层进行了大量探索试验,开创了45~53米深探井及井内深达27米处载荷试验、大批量非扰动土样大压力固结试验、多种工况湿陷与沉降计算等多项国内先例,第一次全面揭示了黄土的湿陷特性,全面解决了深厚湿陷性黄土的勘察、试验、评价与处理等一系列问题。后来,该工程作为建国以来代表性黄土工程,成功入选权威文献《中国工程地质世纪成就》一书,相关经验也被纳入黄土地基规范。

  在华能渑池电厂项目中,西北院通过钻探、探井等手段,对厂区湿陷性黄土的分布特征进行了全面的分析,结合电厂建筑物运行后可能出现的漏水现象,通过现场天然工况、饱和工况下的载荷试验,准确把握了湿陷性黄土的力学特性。经过综合分析,将电厂主体建筑物前期的灌注桩基础方案优化为灰土垫层的地基处理方案,之后通过现场灰土垫层碾压试验,确定了灰土垫层的工程特性和施工质量控制标准,进一步论证了地基优化方案的可行性。通过地基处理方案的优化,该项目大大缩短了施工工期,地基处理费用节约3000余万元。

不忘来时路,行业之巅再启程

  历经多年的刻苦攻关,西北院特殊土研究硕果累累,也取得了诸多荣誉。例如,《青藏直流联网工程冻土分布及物理力学特性研究》荣获电力行业优秀工程咨询成果一等奖,青藏联网工程也荣获国家科技进步二等奖、国家优质工程金质奖,全国优秀工程咨询成果二等奖;《玉树330kV线路工程冻土特性及塔基稳定性监测》获陕西省优秀工程咨询一等奖,《玉树330kV线路工程岩土工程勘测与冻土研究》获电力行业优秀工程勘测二等奖;《新疆神火动力站工程岩土工程与试验》获陕西省优秀工程咨询二等奖;刚刚完成的《电厂土体建筑物湿陷性黄土地基处理方案优化研究》被鉴定为国内先进技术成果……

  由于在特殊土研究方面的行业领先优势,西北院近年来先后获得了包括国家重点实验室开放基金(SKLFSE201215)、国家电网公司科技项目(HQ-2013-S-EX-018)等多项国家、行业、企业重点课题,并主持编写了《多年冻土区架空输电线路岩土勘测导则》等行业规范。除此之外,西北院技术人员还先后在工程地质学报、工程勘察、电力勘测设计、岩土工程界等国内期刊上发表了与特殊土相关的研究论文五十余篇。一系列的荣誉奖项和科技成果大大提高了西北院在电力勘察行业的影响力,进一步巩固了西北院的行业标杆地位。

  经过多年的发展,西北院的特殊土研究走在了电力行业的前沿,成为行业的指引者,这得益于西北院对科技创新的重视,这得益于西北院给广大工程技术人员提供了很好的平台,更得益于西北院创新驱动发展战略的实施。但是,西北院人依旧保持了清醒的头脑,“逆水行舟,不进则退”西北院勘察分公司总经理陈亚明说,“在知识日新月异的今天,我们一定要继续先人一步,深入拓展特殊土的研究,才能不负过去,赢得未来!”(中电工程)