精品工程巡禮丨科技創(chuàng)新浪潮在烏東德水電站工程奔涌

2018-03-07 14:44:11 三峽小微　點擊量：評論 (0)

創(chuàng)示范工程，建水電偉業(yè)——科技創(chuàng)新浪潮在烏東德水電站工程奔涌本文攝影：鄧?yán)麖?qiáng)周吉幸向飛金沙江烏東德水電站是三峽集團(tuán)領(lǐng)受國家之命開發(fā)...

創(chuàng)示范工程，建水電偉業(yè)

——科技創(chuàng)新浪潮在烏東德水電站工程奔涌

本文攝影：鄧?yán)麖?qiáng)周吉幸向飛

金沙江烏東德水電站是三峽集團(tuán)領(lǐng)受國家之命開發(fā)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(chǎn)之后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(zhì)構(gòu)造越來越復(fù)雜。近90度巖壁直插江底、近1800米兩岸邊坡高度、壩址區(qū)7級地震基本烈度……這是橫亙在烏東德水電站建設(shè)者面前的“大山”。

在面對一個個世界級難題時，三峽集團(tuán)奮楫爭先，在烏東德打造出中國水電的創(chuàng)新高地，帶領(lǐng)中國水電建設(shè)大軍一步步挺進(jìn)水電建設(shè)“無人區(qū)”，征服一座座看似無法翻越的“高山”，創(chuàng)造世界水電的一個個新高度。

首次全壩應(yīng)用低熱水泥：筑最薄雙曲拱壩

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(jī)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(chǔ)開挖全面轉(zhuǎn)入主體混凝土澆筑階段。

“澆筑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，不同于我們在一般工程施工現(xiàn)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(guān)鍵。”烏東德工程建設(shè)部副主任王義鋒介紹說，“三峽集團(tuán)從三峽工程開始就著手研究低熱水泥，不斷試驗和改進(jìn)，到如今在烏東德拱壩上全壩應(yīng)用，這是世界大壩建造史上的里程碑。”

大體積混凝土澆筑必須始終需要面對一個難題，如何確保混凝土澆筑后的溫度控制在設(shè)計要求內(nèi)以防止裂縫產(chǎn)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，需澆筑混凝土286萬立方米，由于地處干熱河谷，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(yīng)這里嚴(yán)苛的條件，為此，烏東德工程建設(shè)者聯(lián)合外界優(yōu)勢資源展開技術(shù)攻關(guān)，對低熱水泥優(yōu)化應(yīng)用進(jìn)行了專題研究和市場調(diào)研。低熱水泥發(fā)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(yīng)力，可有效防止大壩溫度裂縫發(fā)生，確保大壩生命安全。“正是基于系統(tǒng)研究和認(rèn)證，我們認(rèn)為低熱水泥在大壩澆筑中應(yīng)用效果顯著，各項指標(biāo)均能滿足設(shè)計要求，在同類工程中具有推廣應(yīng)用價值。”烏東德工程技術(shù)管理部主任顧功開說，“筑造一座無縫拱壩，將烏東德工程建設(shè)成為經(jīng)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(tǒng)技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用讓大壩變得更“聰明”，這套系統(tǒng)采用智能生產(chǎn)控制技術(shù)，并集成數(shù)據(jù)篩選分析、三維仿真、預(yù)警預(yù)判等技術(shù)，建立共享、協(xié)同、交互的智能大壩業(yè)務(wù)管理平臺，可實時感知分析數(shù)據(jù)，實現(xiàn)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(jiān)控。

智能灌漿“縫補(bǔ)”山體：造最穩(wěn)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，位于我國青藏高原地震區(qū)，新構(gòu)造運動強(qiáng)烈，兩岸巖體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在這樣一個地質(zhì)環(huán)境惡劣的地方，如果水庫蓄水沿山體縫隙潛入到內(nèi)部浸蝕山體將極易造成山體蠕變甚至失穩(wěn)垮塌，引發(fā)一系列難以預(yù)估的后果，因此，需要采取特殊辦法“縫補(bǔ)”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(nèi)，一套由三峽集團(tuán)研制的國內(nèi)第一臺智能灌漿系統(tǒng)正在運行。“就像往沙子里加點水泥一樣，水泥和沙子最后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鉆，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制的水泥，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(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求，并不清楚，這是灌漿工藝存在已久的難點。”黃偉說，“為了破解這個技術(shù)難題，確保巖石裂隙防滲指標(biāo)滿足要求，我們歷時兩年研發(fā)了一套全自動控制的智能灌漿系統(tǒng)，這在國內(nèi)水電工程中是首次使用，也是我們灌漿工藝區(qū)別其它地方的特殊之處。”

這套灌漿系統(tǒng)只需要在電腦上輸入水灰比、設(shè)計壓力、屏漿時間等技術(shù)參數(shù)，然后按下確認(rèn)鍵，系統(tǒng)就自動加入水泥和水進(jìn)行配漿，再把漿沿鉆孔灌入設(shè)計位置。

智能灌漿系統(tǒng)由智能制送漿系統(tǒng)、智能灌漿控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中心三大系統(tǒng)組成，“就像操作自動洗衣機(jī)一樣很簡單，時間一到，水泥漿就按設(shè)定的參數(shù)灌好了，并且檢測結(jié)果完全符合技術(shù)要求。”黃偉風(fēng)趣形容了這套系統(tǒng)的優(yōu)勢。

智能灌漿，讓灌漿從此不再是工程界的“攔路虎”。

首創(chuàng)不設(shè)壩身導(dǎo)流底孔：建最美雙曲拱壩

科技創(chuàng)新，催人奮進(jìn)，烏東德水電站工程處處閃現(xiàn)創(chuàng)新的智慧。

“壩體內(nèi)設(shè)置導(dǎo)流底孔來疏導(dǎo)江水，是大壩建設(shè)中的傳統(tǒng)方式，像三峽、溪洛渡、向家壩都設(shè)有導(dǎo)流底孔，而在烏東德，經(jīng)過我們技術(shù)創(chuàng)新和論證，改變了這個常態(tài)，提出壩身不設(shè)導(dǎo)流底孔。”王義鋒說。

導(dǎo)流底孔是在壩體內(nèi)設(shè)置的臨時泄水孔口，用來宣泄施工期的河水，當(dāng)大壩成形后可利用壩身設(shè)置的泄水建筑物承擔(dān)泄水功能時，施工后期需要對它進(jìn)行封堵，但封堵質(zhì)量要求高，操作不當(dāng)容易造成壩身缺陷，影響大壩運轉(zhuǎn)。

難道一定要遵循傳統(tǒng)設(shè)置導(dǎo)流底孔嗎？這是一道擺在烏東德工程建設(shè)者面前的新課題，怎么辦？正如《淮南子》所言，用眾人之力，則無不勝也。

通過整合行業(yè)優(yōu)勢資源，積極組織開展優(yōu)化設(shè)計，從水力學(xué)、水工結(jié)構(gòu)設(shè)計、金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計、安全下閘的保障性和經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行綜合論證，烏東德建設(shè)部摒棄了設(shè)置導(dǎo)流底孔的傳統(tǒng)辦法，創(chuàng)造性提出了采用導(dǎo)流洞改建成弧門控制泄水孔的技術(shù)方案。“這一方案一舉多得，一方面可縮短直線工期，并方便大壩澆筑，控制施工質(zhì)量，另一方面可簡化壩體底部結(jié)構(gòu)，改善壩體受力條件。此外，相較于壩身設(shè)置導(dǎo)流底孔的傳統(tǒng)方案，這一創(chuàng)新設(shè)計可節(jié)省工程靜態(tài)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干熱河谷，馴服滔滔金沙江水。”

其實大壩的技術(shù)創(chuàng)新只是烏東德水電站建設(shè)‘十三五’創(chuàng)新型示范工程的一個縮影，在地下洞室群開挖、導(dǎo)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(shè)者創(chuàng)造了許多新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝和新的管理方式，如半圓形新型調(diào)壓室設(shè)計、可變徑的移動式智能組圓臺車和鋼模臺車、施工管理APP……

聽！金沙江激流的聲音在干熱河谷里回蕩，這是三峽集團(tuán)挺進(jìn)世界水電開發(fā)無人區(qū)的吶喊，是三峽集團(tuán)在水電科技創(chuàng)新領(lǐng)域攻堅拔寨的號角。從新生襁褓到行業(yè)巨子，從煙波闊萬里的長江到水尾連天色的藍(lán)海，三峽集團(tuán)在創(chuàng)新路上永不停歇。

原標(biāo)題:精品工程巡禮丨科技創(chuàng)新浪潮在烏東德水電站工程奔涌

責(zé)任編輯：李鑫

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