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精品工程巡礼丨科技创新浪潮在乌东德水电站工程奔涌

2018-03-07 14:44:11 三峡小微　点击量：评论 (0)

创示范工程，建水电伟业——科技创新浪潮在乌东德水电站工程奔涌本文摄影：邓利强周吉幸向飞金沙江乌东德水电站是三峡集团领受国家之命开发...

创示范工程，建水电伟业

——科技创新浪潮在乌东德水电站工程奔涌

本文摄影：邓利强周吉幸向飞

金沙江乌东德水电站是三峡集团领受国家之命开发金沙江下游四个梯级水电站的最上一级，也是继三峡、溪洛渡投产之后的又一座千万千瓦级水电站。

从三峡到向家坝、溪洛渡，再到乌东德，溯长江而上，河谷越来越窄，两岸山体越来越高，地质构造越来越复杂。近90度岩壁直插江底、近1800米两岸边坡高度、坝址区7级地震基本烈度……这是横亘在乌东德水电站建设者面前的“大山”。

在面对一个个世界级难题时，三峡集团奋楫争先，在乌东德打造出中国水电的创新高地，带领中国水电建设大军一步步挺进水电建设“无人区”，征服一座座看似无法翻越的“高山”，创造世界水电的一个个新高度。

首次全坝应用低热水泥：筑最薄双曲拱坝

2017年3月16日零点三十分，随着第一罐青灰色混凝土从缆机倾泻而下，落在了8号坝段第一个仓面，至此，乌东德大坝工程由基础开挖全面转入主体混凝土浇筑阶段。

“浇筑在乌东德大坝上的混凝土所使用的水泥很特别，它叫低热水泥，不同于我们在一般工程施工现场常见的普通水泥或者中热水泥，它是建造乌东德无缝大坝的关键。”乌东德工程建设部副主任王义锋介绍说，“三峡集团从三峡工程开始就着手研究低热水泥，不断试验和改进，到如今在乌东德拱坝上全坝应用，这是世界大坝建造史上的里程碑。”

大体积混凝土浇筑必须始终需要面对一个难题，如何确保混凝土浇筑后的温度控制在设计要求内以防止裂缝产生。乌东德水电站最大坝高270米，底厚51.41米，厚高比0.19，是目前世界上最薄的300米级双曲拱坝，需浇筑混凝土286万立方米，由于地处干热河谷，昼夜温差悬殊，大坝混凝土裂缝防控的难度更高，平常水泥难以适应这里严苛的条件，为此，乌东德工程建设者联合外界优势资源展开技术攻关，对低热水泥优化应用进行了专题研究和市场调研。低热水泥发热量低，水化热温度升高慢，显著降低了混凝土最高温度，减少了混凝土温度应力，可有效防止大坝温度裂缝发生，确保大坝生命安全。“正是基于系统研究和认证，我们认为低热水泥在大坝浇筑中应用效果显著，各项指标均能满足设计要求，在同类工程中具有推广应用价值。”乌东德工程技术管理部主任顾功开说，“筑造一座无缝拱坝，将乌东德工程建设成为经得起历史和时间检验的传世精品是我们矢志不渝的价值追求。”

尤其值得一提的是，乌东德iDam2.0拱坝智能建造系统技术的研发应用让大坝变得更“聪明”，这套系统采用智能生产控制技术，并集成数据筛选分析、三维仿真、预警预判等技术，建立共享、协同、交互的智能大坝业务管理平台，可实时感知分析数据，实现智能温控、智能振捣、智能蓄水等控制，保证大坝“身体状况”时刻受到监控。

智能灌浆“缝补”山体：造最稳双曲拱坝

乌东德水电站水库正常蓄水位975米，总库容76亿立方米，位于我国青藏高原地震区，新构造运动强烈，两岸岩体结构复杂，在这样一个地质环境恶劣的地方，如果水库蓄水沿山体缝隙潜入到内部浸蚀山体将极易造成山体蠕变甚至失稳垮塌，引发一系列难以预估的后果，因此，需要采取特殊办法“缝补”山体，确保山体滴水不漏。

在大坝上游右岸坝肩的灌浆平洞内，一套由三峡集团研制的国内第一台智能灌浆系统正在运行。“就像往沙子里加点水泥一样，水泥和沙子最后会凝固成一块坚不可摧的混凝土，无孔不入的水将变得无缝可钻，这就是水泥灌浆工艺。”乌东德工程大坝项目部工程师黄伟说。

所谓水泥灌浆，就是往地下打孔再灌注特别研制的水泥，把山体裂隙缝合起来，“虽然原理简单，但肉眼无法看见整个施工过程，裂缝到底灌没灌满，有没有达到技术指标要求，并不清楚，这是灌浆工艺存在已久的难点。”黄伟说，“为了破解这个技术难题，确保岩石裂隙防渗指标满足要求，我们历时两年研发了一套全自动控制的智能灌浆系统，这在国内水电工程中是首次使用，也是我们灌浆工艺区别其它地方的特殊之处。”

这套灌浆系统只需要在电脑上输入水灰比、设计压力、屏浆时间等技术参数，然后按下确认键，系统就自动加入水泥和水进行配浆，再把浆沿钻孔灌入设计位置。

智能灌浆系统由智能制送浆系统、智能灌浆控制系统和数据中心三大系统组成，“就像操作自动洗衣机一样很简单，时间一到，水泥浆就按设定的参数灌好了，并且检测结果完全符合技术要求。”黄伟风趣形容了这套系统的优势。

智能灌浆，让灌浆从此不再是工程界的“拦路虎”。

首创不设坝身导流底孔：建最美双曲拱坝

科技创新，催人奋进，乌东德水电站工程处处闪现创新的智慧。

“坝体内设置导流底孔来疏导江水，是大坝建设中的传统方式，像三峡、溪洛渡、向家坝都设有导流底孔，而在乌东德，经过我们技术创新和论证，改变了这个常态，提出坝身不设导流底孔。”王义锋说。

导流底孔是在坝体内设置的临时泄水孔口，用来宣泄施工期的河水，当大坝成形后可利用坝身设置的泄水建筑物承担泄水功能时，施工后期需要对它进行封堵，但封堵质量要求高，操作不当容易造成坝身缺陷，影响大坝运转。

难道一定要遵循传统设置导流底孔吗？这是一道摆在乌东德工程建设者面前的新课题，怎么办？正如《淮南子》所言，用众人之力，则无不胜也。

通过整合行业优势资源，积极组织开展优化设计，从水力学、水工结构设计、金属结构设计、安全下闸的保障性和经济性等方面进行综合论证，乌东德建设部摒弃了设置导流底孔的传统办法，创造性提出了采用导流洞改建成弧门控制泄水孔的技术方案。“这一方案一举多得，一方面可缩短直线工期，并方便大坝浇筑，控制施工质量，另一方面可简化坝体底部结构，改善坝体受力条件。此外，相较于坝身设置导流底孔的传统方案，这一创新设计可节省工程静态投资5900万元。”王义锋说，“用不了多久，世界上最薄的300米级最美双曲高拱坝将矗立在金沙江的干热河谷，驯服滔滔金沙江水。”