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中国建超级水电站 筑“最聪明”大坝

2019-08-13 04:25:04大公报 作者:向芸
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图:四川和云南交界的金沙江下游河道上正在建设的“乌东德水电站”,将于2021年竣工\资料图片

四川和云南交界的金沙江下游河道上,正在建设的“乌东德水电站”,将于2021年竣工。作为中国第四座、世界第七座千万千瓦级的超级水电站,乌东德水电站创造了五项“世界第一”:世界上最薄的300米级双曲拱坝、大坝单位坝顶弧长泄量最大、尾水调压室开挖半径世界第一、导流洞开挖断面世界第一、导流洞高度世界第一。这些“第一”背后是多项智能化科技的支撑,如低温混凝土、智能温控系统、大坝“天眼”等等,致力于将乌东德打造世界上最“聪明”的大坝。\大公报记者向芸 成都报道

金沙江是中国最大的水电基地,整个流域规划了20多座水电站,而乌东德水电站所处的金沙江下游是深切峡谷,大坝是混凝土双曲拱坝,最大坝高达270米,但底部的厚度仅为51米。“大坝的受力像一个鸡蛋壳,要把水的推力往两岸的拱肩和河床传递。”三峡建设管理有限公司乌东德工程建设部工程师晁燕安表示。

全坝浇筑低热水泥 世界首创

“纤细的身体”要承载千万级特大型水电站的蓄水,建设无温度裂缝大坝至关重要,而关键就是混凝土的温度控制。项目的混凝土浇筑总量约为280万立方米,首创性地全坝浇筑低热水泥混凝土,成为世界水坝建造史上的一个创举。

同时,智能温控系统就像给大坝装上了一根“特殊的体温计”。数千支监测仪器埋设在坝体中,好比“神经末梢”,可实时感知混凝土内部温度信息,并反馈给“神经中枢”──智能建造信息管理平台。当检测到坝体温度过高时,智能通水系统就通过预埋在坝体中的冷却水管,实现冷却通水的实时精确调节。

乌东德水电站所在的山体地质条件复杂,大坝坝基和两边山体内部存在大量断层和裂隙。将水泥浆灌入裂隙,被形象地称为对山体进行“补钙”。大坝最深的一层灌浆和排水廊道,横穿大坝底部并延伸到两边的山体中,地上最大的灌浆孔深度达到110米。主帷幕总工程量50万米,大概有1万多个灌浆孔,连起来就像一个大幕布,把上游的水牢牢挡在了大坝前面。

给大坝“灌浆”如操作洗衣机

乌东德水电站首创了智能灌浆系统,“整个过程就像操作家里的自动洗衣机一样简单。”工作人员在电脑上输入水灰比、设计压力、屏浆时间等参数,按下“确认”后,系统就自动加水、加浆、配浆,并按设定好的相关参数完成高质量灌浆。

因为空间狭小,乌东德水电站大部分建筑结构都隐藏在山体里和地下。其中,安置主要发电设备水轮机组的主厂房,就在大坝两侧的山体里。主厂房的开挖长度333米,跨度32.5米,高度是89.8米,相当于3个足球场长、半个足球场宽、近30层楼高,打破了地下电站主厂房开挖高度的世界纪录。

在乌东德建设现场,还分布着一双双“慧眼”,充当大坝安全建设的“千里眼”。在施工阶段,该工程已基本实现混凝土生产、运输、浇筑全过程监控;在错综复杂的地下洞室群里,人员设备定位系统能帮助管理人员实时掌握关键性施工要素的分布与投入情况。

兼顾效益环保 水电建设领先全球

图:乌东德水电站左岸地下电站主厂房内的6号机组正在建设中\网络图片

三峡集团原副总经理樊启祥曾主管乌东德水电站,他在相关论文中表示,乌东德水电站作为“十三五”规划中的清洁能源重点工程和“西电东送”骨干电源,工程规模和建设难度位于世界前列,发电、防洪、航运等综合效益显著。“乌东德水电站工程河床围堰基础覆盖层深度在55-77米之间,防渗墙最大深度达97米,属国内同类工程之最。”

“乌东德水电站的大坝被誉为世界上最‘聪明’的大坝,从业内来看,所谓‘聪明’是指在建造过程中采用了智能化建设的相关技术,包括智能温控、全过程管理的智能建设系统的使用等。”清华大学土木水利学院教师周虎说。

周虎指出,在溪洛渡水电站300米级高拱坝智能化建设iDam1.0的基础上,乌东德水电站继续深入研发iDam2.0拱坝智能建造系统,引入大数据、智能化等技术,使混凝土浇筑过程、温度控制过程、质量评定过程等在线实时实地展现,进一步保证了拱坝结构安全和施工安全。而乌东德水电站建设过程中运用的全坝低温水泥浇筑、坝体特殊温度计、降温神器、一键灌浆、地灾预警等诸多创新技术,更是兼顾了经济效益和环境保护。他表示,“乌东德水电站的建设能够代表中国水电建设领域智能建造技术的新高度,在全球水电建设领域处于领先水平。”

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