金沙江——一條氣勢磅礴的浩蕩大河，奔騰穿梭于巍峨險峻的崇山峻嶺之中。在這里，一顆祖國西南的耀眼明珠、一座舉世矚目的國之重器正拔地而起巍然佇立。它就是烏東德水電站——目前世界在建的第二大水電站工程。它擁有世界上最薄的300米級特高拱壩，首次全壩采用低熱水泥混凝土……可以說，這里的每一項挑戰(zhàn)都前所未有。
烏東德水電站大壩工程是名副其實的智能工程，在這些世界級挑戰(zhàn)的背后，是一系列新材料的應用和科技創(chuàng)新的強力驅(qū)動。烏東德工程建設部主任楊宗立介紹說，“烏東德水電站工程自籌建以來，三峽集團組織工程技術(shù)人員圍繞烏東德工程重大技術(shù)課題，先后開展科研專題研究百余項，為工程建設順利推進提供了有力支撐和保障?！?/p>
烏東德水電站大壩為混凝土雙曲拱壩，河床建基面高程718米，壩頂高程988米，最大壩高270米，大壩共15個壩段，混凝土總量約270萬立方米，采用3臺平移式纜機澆筑。
現(xiàn)在，請隨記者一同走進建設中的國之重器，解讀大壩“長高”背后的奧秘。
低熱水泥，給大壩“退燒”
高壩大庫的建設質(zhì)量和安全事關(guān)國計民生，業(yè)界以往有“無壩不裂”之說?？v觀世界水電發(fā)展史，在100米、200米級大壩建設中，都曾因混凝土溫度裂縫而付出過慘痛代價。如何有效給大壩“退燒”，成為業(yè)界孜孜以求的目標。作為300米級特高拱壩建設引領者的烏東德大壩，對大壩混凝土保溫保濕和溫控防裂提出了更高的要求。
烏東德水電站地處金沙江干熱河谷地區(qū)，大風頻發(fā)，日照強烈，晝夜溫差大，這對大壩混凝土在運輸、澆筑、振搗等過程中的溫度控制十分不利。為此，在大壩正式澆筑之前，三峽集團就組織參建各方科研團隊，通過對混凝土原材料進行比選，精心設計低熱水泥混凝土配合比，并進行長時間的混凝土現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗，最終確定，烏東德水電站全壩應用低熱水泥混凝土，屬世界首次。
據(jù)烏東德工程建設部技術(shù)部工程師劉科介紹，“低熱水泥混凝土具有發(fā)熱量低，水化熱溫度升高慢、干縮和自生體積變形較小、硬化后期更密實的良好性能，可以顯著降低壩體混凝土最高溫度，減少混凝土溫度應力，從而有效防止大壩溫度裂縫發(fā)生，確保大壩生命安全。”
低熱水泥堪稱大壩的“退燒藥”。然而，這味藥并非“求來”，而是三峽人數(shù)十年艱辛“研發(fā)”的成果。據(jù)了解，三峽集團在三峽工程建設期就著手研究低熱水泥，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)化應用進行了專題研究和現(xiàn)場試驗，先后在溪洛渡水電站不斷試驗和改進，最終實現(xiàn)在烏東德拱壩全壩的應用，這是世界水壩建造史上的又一創(chuàng)舉。
“正是基于系統(tǒng)的研究和論證，我們認為低熱水泥在大壩澆筑中應用效果顯著，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。”烏東德工程建設部技術(shù)部主任顧功開告訴記者。
智能建造，給大壩裝上“大腦”
提起大壩，人們總會聯(lián)想到宏大冰冷的鋼筋混凝土建筑物。但烏東德大壩可不一樣，得益于iDam2.0拱壩智能建造系統(tǒng)技術(shù)的研發(fā)應用，這座大壩仿佛裝上了“大腦”，變得更加“聰明”。通過采用智能生產(chǎn)控制技術(shù)，并集成數(shù)據(jù)篩選分析、三維仿真、預警預判等技術(shù)，烏東德建設者建立起一個共享、協(xié)同、交互的智能大壩業(yè)務管理平臺，可實時感知分析數(shù)據(jù)，實現(xiàn)智能溫控、智能振搗、智能通水、智能噴霧等控制，保證大壩“身體狀況”時刻受控。
作為iDam2.0拱壩智能建造系統(tǒng)里的重要組成部分，智能通水系統(tǒng)在烏東德大壩溫控工藝里顯得尤為重要。在以往的諸多水電工程項目中，混凝土溫控多采取人工冷卻方式，無論是工作效率，還是溫控精度都有所欠缺。而烏東德大壩通過在混凝土里預埋溫度計和冷卻水管，可實時感知混凝土溫度，再經(jīng)過智能通水系統(tǒng)的科學分析和計算，即可自動調(diào)節(jié)水管中的水流量和水溫，實現(xiàn)混凝土冷卻過程智能化。
據(jù)烏東德工程建設部大壩項目部工程師楊寧介紹，“除智能通水外，錫箔紙反光保溫被、聚氨酯、擠塑板等保溫材料的采用，以及智能噴霧機等技術(shù)的運用也是控制大壩混凝土溫度，降低混凝土開裂風險的有效措施。與此同時烏東德工程還首次將紅外視頻監(jiān)控技術(shù)與人工智能相結(jié)合，應用于大壩混凝土澆筑全過程，有效提升了施工質(zhì)量精細化控制程度。”
科學灌漿，給大壩地基“補鈣”
科學的灌漿施工工藝是澆筑無縫大壩的重要環(huán)節(jié)。據(jù)了解，混凝土大壩周邊山體巖石天然存在裂隙，是流水的通道，不僅影響水庫蓄水，而且滲漏過大會造成大壩安全風險。將水泥漿灌入裂隙，凝固后使巖石縫隙之間、大壩和山體之間良好地融成一體，江水就無處可滲了，這樣大壩地基將更為“強健”。
烏東德大壩兩岸壩基高陡，若采用有蓋重固結(jié)灌漿，會與混凝土澆筑和接觸灌漿互相干擾，不利于壩體均衡上升和溫控防裂。“針對烏東德工程特點，首次在高拱壩壩基開展了無蓋重固結(jié)灌漿工藝、灌漿智能控制等關(guān)鍵技術(shù)的系列研究與應用，形成了特高拱壩全壩基無蓋重固結(jié)灌漿成套技術(shù)。”烏東德工程建設部大壩部副主任黃燦新說。
“該技術(shù)突破了傳統(tǒng)無蓋重灌漿壓力低、表面漿液串冒、灌漿效果差等技術(shù)瓶頸，取得了良好的固結(jié)灌漿效果，消除了壩體基礎混凝土薄層長間歇、灌漿抬動、混凝土裂縫等風險，避免了損傷混凝土冷卻水管和監(jiān)測儀器，為創(chuàng)建烏東德無裂縫大壩提供了重要的支撐?！秉S燦新說。
在2019年4月1日召開的《烏東德水電站特高拱壩全壩基無蓋重固結(jié)灌漿關(guān)鍵技術(shù)研究與應用》項目科技成果評審會上，中國工程院院士張超然等國內(nèi)水電專家就該項目成果進行評價，再次肯定了無蓋重固結(jié)灌漿在烏東德水電站壩基處理方面應用的科學性，認為該項目研究成果達到國際領先水平。
據(jù)了解，截至記者發(fā)稿時，烏東德水電站大壩已“長高”至200米，累計澆筑混凝土173.9萬立方米，各項監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，大壩工作性態(tài)優(yōu)良，未發(fā)現(xiàn)一條裂縫。勇攀高峰的中國三峽人，正在創(chuàng)造著世界水電建設新的奇跡。
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