本報記者 陳磊 付麗麗
8月3日，歷時十多年的勘測設(shè)計、試驗研究和6年多籌備，裝機規(guī)模全球第二大、在建規(guī)模全球第一大水電站——白鶴灘水電站主體工程全面建設(shè)。
雖有三峽大壩這位世界第一的“老大哥”在前，但作為千萬千瓦級的巨型水電站，白鶴灘還是有諸多“過人之處”：在建裝機容量、單機容量、300米級高壩抗震參數(shù)、地下洞室群規(guī)模、無壓泄洪洞包括調(diào)壓井的規(guī)模、300米拱壩全壩采用低熱水泥混凝土等，均排名全球第一。
“白鶴灘水電站是當(dāng)今世界在建的綜合技術(shù)難度最大的水電工程，施工難度挑戰(zhàn)前所未有?！敝袊龒{集團董事長盧純認為。
集世界水電高精尖技術(shù)于一體，“超級工程”白鶴灘水電站創(chuàng)新和智能究竟體現(xiàn)在哪兒？科技日報記者奔赴大壩施工現(xiàn)場，為您一一揭秘。
“身體”強?。嚎拐鸺墑e高 抗裂能力強
3日，金沙江干流下游河段，艷陽高照。在白鶴灘18號壩段，一個個黃色吊罐將攪拌好的混凝土從高空送至倉內(nèi)，建筑工人們正在忙碌地澆筑混凝土。
在這里，最常被提及的一個指標(biāo)，就是溫度。全壩31個壩段，每一倉混凝土都埋設(shè)有數(shù)支溫度計和冷卻水管，澆筑好的混凝土鋪著“保溫被”，現(xiàn)場還有降溫噴霧器隨時待命。
混凝土有水化熱，澆筑入倉后體積膨脹，遇寒又會收縮，熱脹冷縮后，致使大壩產(chǎn)生溫度裂縫，因此有“無壩不裂”的說法。白鶴灘全壩使用低熱水泥混凝土，這在世界上還是第一次。
“美國的胡佛大壩雖使用低熱水泥，但其占比只有40%左右。”對低熱水泥混凝土研究十余年的長江三峽技術(shù)經(jīng)濟發(fā)展有限公司執(zhí)行董事、黨委書記李文偉告訴科技日報記者，為了從源頭上解決大壩的溫度裂縫問題，三峽工程應(yīng)用了中熱水泥，白鶴灘大壩將全面采用低熱水泥，其水化熱比中熱水泥低15%，后期強度性能優(yōu)于中熱水泥，并能減少后期冷卻手段，以降低成本，“只要措施得當(dāng)，大壩將不會產(chǎn)生溫度裂縫”。
“目前大壩主體已澆筑了16萬立方米，各個階段的混凝土溫度均低于設(shè)計要求2—3攝氏度，施工效果很好，其性能也滿足設(shè)計要求?！贝髩雾椖坎扛敝魅喂龉庹f。
白鶴灘水電站最大壩高289米，所承受的總水推力達到1650萬噸，它也是國內(nèi)壩址地形地質(zhì)條件最為復(fù)雜的高拱壩工程之一。其壩址烈度參數(shù)為8度，在高拱壩中防震級別最高。
“白鶴灘水電站有一個獨特的地質(zhì)現(xiàn)象，那就是玄武巖柱狀節(jié)理?！敝锌圃涸菏筷愖骒辖榻B，它是發(fā)育玄武巖中的一種原生張性破裂結(jié)構(gòu)。“從形狀上看就像麥當(dāng)勞的薯條一樣，開挖后則容易產(chǎn)生松弛、崩落等現(xiàn)象?！标愖骒险f，在國內(nèi)外工程中，柱狀節(jié)理玄武巖偶有碰到，但分布位置未涉及主體建筑物，因而對其特性的研究甚少。
陳祖煜說，白鶴灘是國內(nèi)首個利用柱狀節(jié)理玄武巖作為壩基的高拱壩工程，科研人員首次系統(tǒng)和深入地開展了柱狀節(jié)理玄武巖工程特性研究并掌握了其處理措施。該工程選擇微新柱狀節(jié)理玄武巖作為建基面，對開挖表層巖體預(yù)留保護層、預(yù)錨、強化灌漿等處理。
“白鶴灘所處的地形左高右低，我們還進行了拱壩不對稱性結(jié)構(gòu)設(shè)計?！崩钗膫フf，柱狀節(jié)理玄武巖出露部位設(shè)置混凝土擴大基礎(chǔ)以有效降低壩趾壓應(yīng)力水平，確保大壩“腳下有根”、受力均勻，“也算是給大壩修整體形了”。
“頭腦”聰明：頭痛腦熱 自行體檢自開藥方
大塊頭有大智慧。白鶴灘水電站還是個聰明的大壩，有著智慧的頭腦，能實現(xiàn)“智能建造”。像李文偉這樣的工作人員手機上，都有一個名叫“白鶴灘智能通水2.0溫控平臺”APP。
李文偉介紹，這個由清華大學(xué)和三峽集團共同研制的智能通水成套裝備和移動實時軟件平臺，通過在新澆筑混凝土壩塊和水管中安裝數(shù)字溫度傳感器，實時測量混凝土溫度和進出水溫。點開手機，工程進度和各種參數(shù)盡在掌握。在冷卻水管中還安裝溫度、流量、開度和一體流溫集成控制裝置，因此還可以實現(xiàn)動態(tài)智能控制。
“大壩埋設(shè)了成千上萬的傳感器，我們利用數(shù)字技術(shù)進行大壩全生命周期工作性態(tài)監(jiān)控。生產(chǎn)施工數(shù)據(jù)都會被采集和分析，從而實現(xiàn)了施工質(zhì)量全過程的在線實時監(jiān)控和預(yù)報、預(yù)警及智能控制，可以根據(jù)實際情況調(diào)整施工方案，即做到‘全面感知、真實分析、實時控制’?！卑Q灘工程建設(shè)部副主任陳文夫打了個形象的比方，就像一個人頭痛腦熱，不用大夫，靠自己就能夠采集血液等進行體檢，然后開出應(yīng)對處方。
智能設(shè)計無處不在。在白鶴灘泄洪洞，科技日報記者看見已經(jīng)澆筑好的混凝土表面緩緩流淌著細水，這是在進行混凝土養(yǎng)護，它也是通過“智能養(yǎng)護控制柜”實現(xiàn)的。參數(shù)設(shè)計好后，通過編程，系統(tǒng)自動控制調(diào)節(jié)養(yǎng)護水管的啟動開關(guān)，實現(xiàn)自動養(yǎng)護。
溪洛渡大壩被稱為“智能大壩”，白鶴灘則是在溪洛渡大壩基礎(chǔ)上智能全面升級的2.0版。“‘智能建造’將貫穿整個工程的全生命建設(shè)周期，其深度和廣度都有提升，白鶴灘將更‘聰明’?！崩钗膫フf。
超級容量：引領(lǐng)世界水電進入“百萬單機時代”
在白鶴灘水電站眾多工程技術(shù)指標(biāo)中，“百萬機組”格外引人注目。在左右岸電站廠房內(nèi)將各自布置8臺百萬千瓦的“超級機組”。
“經(jīng)過三峽工程等一系列重點工程建設(shè)，中國水電裝備的設(shè)計制造能力得到飛速發(fā)展。目前，向家壩和溪洛渡水電站都采用了技術(shù)已經(jīng)成熟的70萬千瓦級巨型水輪機組。這是目前全世界單機容量最大的機組群，然而，還有一個高點等待人們?nèi)フ鞣蔷褪恰偃f機組’。它就像是水電行業(yè)的珠穆朗瑪峰，大家都想上去看一看?！痹谡劦讲捎谩鞍偃f機組”的初衷時，三峽集團副總經(jīng)理樊啟祥打了這樣一個比方。
“從三峽到金沙江，從30萬千瓦到70萬千瓦，再到100萬千瓦，中國水電裝備設(shè)計制造實現(xiàn)了兩次大的跨越。在三峽，我們走的是‘引進、消化吸收、再創(chuàng)新’的路子；而在白鶴灘，我們實現(xiàn)了完全自主創(chuàng)新?！狈畣⑾檎f。
在金沙江下游四個水電梯級電站中，烏東德、溪洛渡、向家壩的水輪發(fā)電機組均有外資公司參與設(shè)計制造，而白鶴灘將成為國內(nèi)首個純國產(chǎn)機組的大型水電站。100萬千瓦水電機組也將是世界上最大容量的高端產(chǎn)品，超出現(xiàn)有技術(shù)水平和規(guī)范，世界范圍內(nèi)都無現(xiàn)成經(jīng)驗可借鑒。
“百萬機組”不是一蹴而就，為創(chuàng)新而創(chuàng)新。三峽集團在重大裝備科研、設(shè)計和制造、安裝和運行鏈條中分層次有步驟地穩(wěn)步推進國產(chǎn)化，已在機組設(shè)備，在高壓電氣設(shè)備、輔助設(shè)備乃至基礎(chǔ)材料上取得了重要成果，特別是白鶴灘電站已成功研制800Mpa級高強蝸殼鋼板、750Mpa級磁軛鋼板。
國際大壩委員會榮譽主席賈金生表示，從三峽到向家壩電站，再到白鶴灘，增加的不僅是容量，更需要高精尖的技術(shù)作支撐。“這足已證明中國不僅在建壩規(guī)模上領(lǐng)先世界，技術(shù)制造也已進入引領(lǐng)的階段?！?div style="height:15px;">
參與白鶴灘關(guān)鍵技術(shù)咨詢的中國工程院院士鄭守仁指出，借鑒了二灘、小灣、錦屏一級、溪洛渡等工程的經(jīng)驗，白鶴灘水電站的大量關(guān)鍵技術(shù)問題已經(jīng)得到解決。沒有制約工程建設(shè)的因素?！八鼘⒊蔀槭澜缢姲l(fā)展過程中里程碑式的水電工程?！?div style="height:15px;">
