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【特稿】“超级大坝”是怎样炼成的
来源:水电四局 华东院 作者:黄小云 何雪松 杨 博 摄影:李 珑 华东院 时间:2021-05-31 字体:[ ]

“快看,吊罐来了,来了,来了……”

5月31日12时,在由中国电建全过程勘测设计施工的世界在建规模最大水电站——白鹤滩水电站左岸16坝段浇筑现场,缆机吊着24吨重的9方混凝土向浇筑仓位缓慢就位,在下料工熟练的控制下,混凝土穿过钢筋网徐徐落下,确定温度合格后,等候在仓位的振捣工人开始迅速振捣,不一会,最后一个仓位的缺口被振动铺平了,大坝呈现出完整清晰的轮廓,像一条混凝土巨龙横卧在金沙江畔。

韦德足球app“我宣布,白鹤滩水电站大坝全线浇筑到顶!”现场顿时响起建设者们此起彼伏的欢呼声!这标志着大坝全线浇筑到顶,标志着我国300米级拱坝设计理论和建设技术再次取得新突破,引领世界坝工技术发展!

韦德足球app白鹤滩大坝为混凝土双曲拱坝,最大坝高289米,坝顶弧长709米,坝顶宽度14米。共计31个坝段,浇筑混凝土约803万立方米,创下了拱坝设计多项世界纪录:300米级高拱坝抗震参数居世界第一、在300米级高拱坝全坝使用低热水泥混凝土、大坝承受总水推力达1650万吨居世界第二、拱坝坝高289米居世界第三、枢纽泄洪功率达90000兆瓦居世界第三。

韦德足球app为了建好白鹤滩水电站,早在30年前的1991年,第一批中国电建人就来到白鹤滩,开始了大量艰苦卓绝的前期开发研究工作。从那时起,几代电电建人前后跨越三十年,把青春甚至生命都献给了金沙江下游这片贫瘠的山川河流,终于铸成大国重器!

“跨越三十年”的大坝

第一个十年,电建人逢山开路、遇水搭桥。1991年3月,第一批华东院人来到白鹤滩时,一头扎进大山开展前期勘测工作。

道路不通、缺水缺电、高山险峻、江水汹涌。四周群山环绕,他们攀山越岭、住探洞、饮江水,啃冷馒头;十年里,华东院人足迹踏遍金沙江上游杳无人烟处,对64公里左右的河段进行了研究比选,初步选定了两处工程地质条件相对较好的河段,为电站建设收集了大量的第一手资料。他们奇迹般在坝区修建了勘测基地,布置了相关公路、马道、气象站和过江缆索等设施,为电站后续建设奠定了坚实基础。

韦德足球app第二个十年,电建人审慎严谨,全面开展电站设计。白鹤滩水电站地质条件复杂,技术难度极高。历时之长,勘探之细,在世界水电领域都绝无仅有。这段时期,华东院人对两处河段的水能规划、地形地质条件、枢纽布置、施工条件等方面进行全面比较。十多年来,华东院在白鹤滩累计实施完成20万米钻孔、5.5万余米探洞和巨量的现场试验。累计完成坝址勘探线比选20余条,左右岸修建马道10余层。

韦德足球app采用现场三轴和压剪试验、模拟试验洞、无人机、激光扫描、可视化地质综合平台等,应用大量勘测试验前沿技术,终于全面揭示了白鹤滩坝址区罕见的复杂地质情况,为破解白鹤滩各项世界级难题奠定了坚实基础。经过层层深入研究,最终选定中坝址双曲拱坝、坝身孔口和岸边泄洪洞、两岸基本对称的地下厂房引水发电系统布置方案作为代表性的枢纽布置方案。

第三个十年,电建人在“积木”上建起世界第二大水电站特高拱坝。白鹤滩坝基40%为脆、碎、怕扰动的柱状节理玄武岩,这是世界上首次在这种岩体上建设特高拱坝,如同“在积木上建大坝”。华东院针对柱状节理玄武岩特性,开展世界首次系统性研究。创新性提出“适当扩大拱坝底部尺寸形成扩大基础,设垫座以改善地形,优化拱坝体形,并在开挖最后阶段预留5米保护层,采取预先锚固、灌浆等手段多管齐下”的坝基处理方案,有效抑制了松弛,完全达到300米级拱坝建设要求。

韦德足球app三十年艰难困苦、呕心沥血;三十载如履薄冰、夜不能寐。今天,白鹤滩大坝终于全线封顶,就像看着自己的孩子从孕育到出生,再到逐渐长大成才,扛起了“千斤重任”。


“难度最高”的大坝

为建设这座举世瞩目的大国重器,中国电建成立了以两院院士潘家铮为组长的院士顾问组和地质专家组行全过程把关。联合国内外80余家高校和科研机构开展200余项技术攻关,以科学严谨、开放合作的态度开展大量的研究工作,为今天这座世界第三高拱坝全线封顶发挥了重要作用。

白鹤滩大坝还面临着“高水头、窄河谷、巨泄量、不对称拱坝”的泄洪消能问题,枢纽总泄量达42348立方米每秒,9万兆瓦的能量需要消刹,被称为:“世界上难度最大的泄洪消能”。

韦德足球app针对坝身泄洪消能,华东院综合分析下游河床承受能力、坝身孔口布置方式、坝身开孔对坝体结构影响等因素,通过大量水工模型试验验证,在坝身设置了6个无齿坎分层大差动表孔、7个分层多股水流深孔,设计世界规模最大的反拱水垫塘,有效解决了超大泄洪规模不对称拱坝坝身泄洪消能的技术难题。

技术团队创新设计世界最大的无压泄洪洞群,通过坝身与泄洪洞联合泄洪,实现三套泄洪设施的灵活运行,保障泄洪消能安全。

韦德足球app此外,为了加强大坝抗震防震能力,在大坝相应部位采用高强混凝土、双层抗震钢筋、强化基础处理等应对措施。为了降低混凝土放热、打造“无缝大坝”,华东院联合十余单位,围绕全坝采用灰岩骨料开展深入研究,共同研制低热水泥。

目前,随着上游水位逐渐提高,白鹤滩水电站大坝等各类设施各项监测数据正常,正抓紧准备充水和有水调试,向着今年“七一”投产发电的目标全力冲刺。

“颜值最美”的大坝

韦德足球app业内都说“无坝不裂”,但在白鹤滩水电站,大坝上没有一条裂缝,“这是坝工建设的奇迹!”其实,在外人看来的高颜值全是因为有一项核心“武器”——低热水泥混凝土。

韦德足球app白鹤滩水电站最大坝高289米,拱冠坝顶厚度14米,拱冠坝底厚度63.5米,共划分31个坝段施工,浇筑低热混凝土约810万立方米,是世界低热混凝土浇筑量最大的300米级双曲拱坝工程。

韦德足球app传统大坝建设需要浇筑大量混凝土,混凝土中的水泥水化反应会产生热量,使得混凝土浇筑后温度上升,之后再缓慢冷却到环境温度。如果不采取有效的温度控制措施,任由混凝土热胀冷缩,难免会产生裂缝。而低热水泥混凝土水化热的温度比中热水泥和普通水泥要低,且绝热温升远低于中热水泥和普通水泥的绝热升温。能极大减少热胀冷缩导致大坝裂缝的可能性,且低热水泥具有良好的抗干缩性能、抗侵蚀、抗冲耐磨以及后期强度高、强度持续增长的优点。

“其实以前也有低热水泥应用在一些大中型水电站上,但直到白鹤滩水电建设,我们相关技术市场才真正成熟,可以说,白鹤滩水电站让这项技术真正有了用武之地。”

韦德足球app在白鹤滩水电站,中国水电四局负责浇筑1-18号坝段,还负责国内最大混凝土拌和系统和提供混凝土垂直运输的世界最大缆机群的运行维护,自2017年4月13日,混凝土下料入仓到平仓再到振捣,混凝土浇筑每一处工序都有标准化的操作指南,才实现了“仓仓精品”的目标。

韦德足球app“夏天白鹤滩地表直射温度高达40多度,牛排都能烤到三分熟”。从拌和厂出厂到大坝施工现场的7分钟时间里,如何尽可能保证低温搅拌混凝土不会因为外界环境温度变化骤然升高?

“混凝土拌和过程中,我们一先给骨料吹冷风,二要加入低温水和一定比例的冰屑;而混凝土从拌和楼出来后,就会灌入专门加装了保温材料的自卸式货车,再通过缆机在几分钟内迅速送到大坝施工现场。”水电四局白鹤滩施工局党工委书记孙德炳介绍道。

等混凝土入仓后,开始对混凝土振捣,“混凝土要振捣几遍,振捣棒型号如何选择,初振的振捣时间是多长,复振的时间是多长,初振与复振的间隔时间有多长......这些参数都有标准,大家要严格按照要求施工。”

韦德足球app当所有的施工工序都有明确标准,并在施工过程中得以落实,大坝混凝土的浇筑质量就得以保证。

“智商最高”的大坝

韦德足球app白鹤滩地形是一个不对称的“V”形河谷,地质条件极其复杂,需要攻克的技术和难度都堪称世界级,伴随着一项项难题的攻克,智能化成了白鹤滩水电站最鲜明的特征。

韦德足球app据金沙江水文气象中心数据显示,2020年白鹤滩水电站坝区7级以上大风天气达251天,占全年比重70.5%,白鹤滩水电站所在地的气候条件为大坝浇筑带来诸多挑战。保证缆机安全运行,控制大体积混凝土温度,保障混凝土浇筑密实,实现坝体均衡上升,是压在建设者肩上的一个个关乎质量好坏的重要考验,为此白鹤滩建设者们始终葆有创新、探索的精神,通过一条龙智能监控、智能通水、智能灌浆等智能技术,为建成无缝大坝及保障大坝长期安全稳定运行提供了创新解决方案。

在混凝土运输时,建设者对这里的每辆车都进行了编号,认证了身份,保证不会送错仓号。等混凝土被装入罐中,通过“空中走廊”时,它们也有自己的“交通规则”——通过缆机目标定位系统,每台缆机距离都能得到控制。 白鹤滩水电站7台缆索式起重机,世界上最大的缆索式起重机群,由水电七局夹江水工承制,全部为平移式缆机,主、副塔架都能在地面轨道行走,采用高、低线双层布置,高线3台、低线4台,塔架高度相当于25层楼高,作业范围大,能满足巨型水电站施工使用的高频性。

韦德足球app此外,大坝通过在新浇筑混凝土坝块和水管中安装数字温度传感器,可以实时测量混凝土温度和进出水温。在冷却水管中安装的温度、流量和一体流温集成控制装置,还可以实现动态智能控制;在混凝土平仓振捣过过程中,任何操作不到位的情况会自动预警,提示现场质量管理人员进行纠偏;生产什么样的混凝土,只要一线人员在手机上远程操作即可完成。

据悉,在白鹤滩大坝体内,大坝中埋设的5774支温度计、75347米的测温光纤、数千支监测仪器,用于感知气温、风速、温度、应力、应变等信息,可以实现混凝土生产、运输、浇筑、运行的全生命周期监控,对施工进度、质量进行可视化分析。
“有了智能大坝智能监控。不必冒着酷暑去工地,只要坐在指挥部,现场视频、实时数据全都一目了然。”

24小时不停歇的大坝

开创了大型水电工程“四仓同浇”施工先河。

开创了混凝土单班产量6939立方米、日产量12141立方米、月产量27.3万立方米记录。

取出20.95米世界最长最完整混凝土芯样。

开创90天泄洪深孔顺利封顶记录。

目前已完单元工程验收合格率100%,优良率达到99%。

韦德足球app——这一系列同类工程世界之最,是这里所有参建者们1510多个日日夜夜的脚踏实地和敬业付出。

“七台缆机四年就浇筑完了,这是什么概念啊!”负责白鹤滩生产调度的老王在大坝围堰底看着两岸的陡峭的山壁感叹道。
韦德足球app 大家都说,白鹤滩水电站是24小时都不停工的。在最后一仓混凝土开盘时,雷阵雨突如其来,风夹杂着坝底的水气,打在正在收拾坝顶人行道材料的工人脸上、身上,但大家丝毫没有停下来的意思,“我们就是天上下刀子也要继续干的。”

白鹤滩水电站建设节奏非常快,高峰时期,这里的建设者人数达17000人,缆机班实行三班倒,浇筑队一直都是两班不间断。浇筑大队负责人李永军从白鹤滩基坑开挖就在这里,还参与了大坝首仓浇筑,他说,为提高工作效率,项目经常组织党员突击队攻坚克难,一次他带领的30余人的突击队为抢仓,从早上七点突击到晚上十点,安管钢筋、立模、浇筑……一整套流程一气呵成,当日就创下一项单班记录。“我带着我的队创了好多浇仓记录呢,有时候报话机电池一晚上用掉三块。”

除了苦干,更重要的是巧干。为了提高工程的安全性和施工效率,在白鹤滩大坝建设中,使用了大量的预制混凝土预制模板,既保证了大坝的外观质量,也节约了时间和成本。“预制模板在泄洪深孔和导流底孔中应用最为广泛,与大坝混凝土浇筑平行作业,是大坝结构混凝土的一部分,既可以保证大坝的外观质量,也可以达到每个施工分层节约2-4天时间的效果。”据介绍,“由于大坝是曲型的,每一片预制模板都是独一无二定制,这在以往的电站建设中是没有的。”

除了人人具有奉献精神,这里所有建设者也将“精品意识”深深地刻进了脑海内,每一处都要追求创新和完美。李永军感叹道,之前在三峡水电站感觉质量要求已经非常严格了,没想到白鹤滩比三峡还“夸张”,除了施工单位有严格要求,业主监理还会24小时“陪着”施工,一点不规范的程序都不能出现。在这里,表孔坝段体型控制在正负6毫米之间;廊道不平整度全部都在3毫米以内;土建的标准可以说超越了所有的电站……

如今,大坝实现全线封顶,首批机组“七▪一”发电目标也即将实现,等到它完全完工,便将与乌东德、向家坝、溪洛渡以及此前建成的三峡、葛洲坝水电站共同构成一条世界上最大的清洁能源走廊,成为带动经济社会发展的能源“引擎”。


最后一仓振捣


最后一罐混凝土浇筑


金沙江白鹤滩水电站枢纽区左边坡探洞与勘线


华东院钻孔取出的各类岩芯


华东院团队进行竖井描述


大坝最新形象


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