科技創新浪潮在烏東德水電站工程奔涌
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創示範工程，建水電偉業
——科技創新浪潮在烏東德水電站工程奔涌
本文攝影：鄧利強 周吉 幸向飛
金沙江烏東德水電站是三峽集團領受國家之命開發金沙江下游四個梯級水電站的最上一級，也是繼三峽、溪洛渡投產之後的又一座千萬千瓦級水電站。
從三峽到向家壩、溪洛渡，再到烏東德，溯長江而上，河谷越來越窄，兩岸山體越來越高，地質構造越來越複雜。近90度岩壁直插江底、近1800米兩岸邊坡高度、壩址區7級地震基本烈度……這是橫亘在烏東德水電站建設者面前的「大山」。
在面對一個個世界級難題時，三峽集團奮楫爭先，在烏東德打造出中國水電的創新高地，帶領中國水電建設大軍一步步挺進水電建設「無人區」，征服一座座看似無法翻越的「高山」，創造世界水電的一個個新高度。
首次全壩應用低熱水泥：築最薄雙曲拱壩
2017年3月16日零點三十分，隨著第一罐青灰色混凝土從纜機傾瀉而下，落在了8號壩段第一個倉面，至此，烏東德大壩工程由基礎開挖全面轉入主體混凝土澆築階段。
「澆築在烏東德大壩上的混凝土所使用的水泥很特別，它叫低熱水泥，不同於我們在一般工程施工現場常見的普通水泥或者中熱水泥，它是建造烏東德無縫大壩的關鍵。」烏東德工程建設部副主任王義鋒介紹說，「三峽集團從三峽工程開始就著手研究低熱水泥，不斷試驗和改進，到如今在烏東德拱壩上全壩應用，這是世界大壩建造史上的里程碑。」
大體積混凝土澆築必須始終需要面對一個難題，如何確保混凝土澆筑後的溫度控制在設計要求內以防止裂縫產生。烏東德水電站最大壩高270米，底厚51.41米，厚高比0.19，是目前世界上最薄的300米級雙曲拱壩，需澆築混凝土286萬立方米，由於地處乾熱河谷，晝夜溫差懸殊，大壩混凝土裂縫防控的難度更高，平常水泥難以適應這裡嚴苛的條件，為此，烏東德工程建設者聯合外界優勢資源展開技術攻關，對低熱水泥優化應用進行了專題研究和市場調研。低熱水泥發熱量低，水化熱溫度升高慢，顯著降低了混凝土最高溫度，減少了混凝土溫度應力，可有效防止大壩溫度裂縫發生，確保大壩生命安全。 「正是基於系統研究和認證，我們認為低熱水泥在大壩澆築中應用效果顯著，各項指標均能滿足設計要求，在同類工程中具有推廣應用價值。」烏東德工程技術管理部主任顧功開說，「築造一座無縫拱壩，將烏東德工程建設成為經得起歷史和時間檢驗的傳世精品是我們矢志不渝的價值追求。」
尤其值得一提的是，烏東德iDam2.0拱壩智能建造系統技術的研發應用讓大壩變得更「聰明」，這套系統採用智能生產控制技術，並集成數據篩選分析、三維模擬、預警預判等技術，建立共享、協同、交互的智能大壩業務管理平台，可實時感知分析數據，實現智能溫控、智能振搗、智能蓄水等控制，保證大壩「身體狀況」時刻受到監控。
智能灌漿「縫補」山體：造最穩雙曲拱壩
烏東德水電站水庫正常蓄水位975米，總庫容76億立方米，位於我國青藏高原地震區，新構造運動強烈，兩岸岩體結構複雜，在這樣一個地質環境惡劣的地方，如果水庫蓄水沿山體縫隙潛入到內部浸蝕山體將極易造成山體蠕變甚至失穩垮塌，引發一系列難以預估的後果，因此，需要採取特殊辦法「縫補」山體，確保山體滴水不漏。
在大壩上游右岸壩肩的灌漿平洞內，一套由三峽集團研製的國內第一台智能灌漿系統正在運行。「就像往沙子里加點水泥一樣，水泥和沙子最後會凝固成一塊堅不可摧的混凝土，無孔不入的水將變得無縫可鑽，這就是水泥灌漿工藝。」烏東德工程大壩項目部工程師黃偉說。
所謂水泥灌漿，就是往地下打孔再灌注特別研製的水泥，把山體裂隙縫合起來，「雖然原理簡單，但肉眼無法看見整個施工過程，裂縫到底灌沒灌滿，有沒有達到技術指標要求，並不清楚，這是灌漿工藝存在已久的難點。」黃偉說，「為了破解這個技術難題，確保岩石裂隙防滲指標滿足要求，我們歷時兩年研發了一套全自動控制的智能灌漿系統，這在國內水電工程中是首次使用，也是我們灌漿工藝區別其它地方的特殊之處。」
這套灌漿系統只需要在電腦上輸入水灰比、設計壓力、屏漿時間等技術參數，然後按下確認鍵，系統就自動加入水泥和水進行配漿，再把漿沿鑽孔灌入設計位置。
智能灌漿系統由智能制送漿系統、智能灌漿控制系統和數據中心三大系統組成，「就像操作自動洗衣機一樣很簡單，時間一到，水泥漿就按設定的參數灌好了，並且檢測結果完全符合技術要求。」黃偉風趣形容了這套系統的優勢。
智能灌漿，讓灌漿從此不再是工程界的「攔路虎」。
首創不設壩身導流底孔：建最美雙曲拱壩
科技創新，催人奮進，烏東德水電站工程處處閃現創新的智慧。
「壩體內設置導流底孔來疏導江水，是大壩建設中的傳統方式，像三峽、溪洛渡、向家壩都設有導流底孔，而在烏東德，經過我們技術創新和論證，改變了這個常態，提出壩身不設導流底孔。」王義鋒說。
導流底孔是在壩體內設置的臨時泄水孔口，用來宣洩施工期的河水，當大壩成形後可利用壩身設置的泄水建築物承擔泄水功能時，施工後期需要對它進行封堵，但封堵質量要求高，操作不當容易造成壩身缺陷，影響大壩運轉。
難道一定要遵循傳統設置導流底孔嗎？這是一道擺在烏東德工程建設者面前的新課題，怎麼辦？正如《淮南子》所言，用眾人之力，則無不勝也。
通過整合行業優勢資源，積極組織開展優化設計，從水力學、水工結構設計、金屬結構設計、安全下閘的保障性和經濟性等方面進行綜合論證，烏東德建設部摒棄了設置導流底孔的傳統辦法，創造性提出了採用導流洞改建成弧門控制泄水孔的技術方案。「這一方案一舉多得，一方面可縮短直線工期，並方便大壩澆築，控制施工質量，另一方面可簡化壩體底部結構，改善壩體受力條件。此外，相較於壩身設置導流底孔的傳統方案，這一創新設計可節省工程靜態投資5900萬元。」王義鋒說，「用不了多久，世界上最薄的300米級最美雙曲高拱壩將矗立在金沙江的乾熱河谷，馴服滔滔金沙江水。」
其實大壩的技術創新只是烏東德水電站建設『十三五』創新型示範工程的一個縮影，在地下洞室群開挖、導流洞封堵、混凝土保溫保濕、壓力鋼管拼接等方面，烏東德建設者創造了許多新技術、新設備、新工藝和新的管理方式，如半圓形新型調壓室設計、可變徑的移動式智能組圓台車和鋼模台車、施工管理APP……
聽！金沙江激流的聲音在乾熱河谷里回蕩，這是三峽集團挺進世界水電開發無人區的吶喊，是三峽集團在水電科技創新領域攻堅拔寨的號角。從新生襁褓到行業巨子，從煙波闊萬里的長江到水尾連天色的藍海，三峽集團在創新路上永不停歇。
來源：中國三峽集團官網
微博：@中國三峽集團
編輯：邱軍 王磊
視覺編輯：熊鑫
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