揭秘金沙江烏東德水電站:多個世界紀錄背後,是史無前例的挑戰

2021-01-15 川觀新聞SCOL

四川在線消息(王璐 記者 李欣憶)6月29日,烏東德水電站首批機組投產發電。

烏東德水電站創下了大壩單位壩頂弧長洩量世界第一、地下廠房高度世界第一等多項世界紀錄。

這些「高光數據」的背後,卻是建設條件複雜的現狀、建設規模與難度無先例的挑戰。

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數千隻「溫度計」打造恆溫大壩

烏東德大壩最大壩高270米,平均厚度40米,厚高比僅為0.19,是目前世界上最薄的300米級雙曲拱壩,也是世界首座全壩應用低熱水泥混凝土澆築的特高拱壩。

大壩所在的金沙江乾熱河谷,壩體受溫度不均影響,極易產生裂縫。打造「無縫大壩」,是烏東德水電站工程的硬核指標,而要實現「無縫」,就要在混凝土上「下功夫」。

混凝土中的低熱水泥堪稱大壩的「退燒藥」——發熱量低,能顯著降低混凝土最高溫度,有助於防止大壩溫度裂縫的產生。早在三峽工程建設期間,三峽集團就開始了低熱水泥的研究,並在烏東德水電站大壩建設中首次全壩應用,助力「無縫大壩」目標實現。

追求材料創新的同時,烏東德水電站也在「智能建造」方面更進一步。

在烏東德首次採用的「智能通水系統」中,數千支監測儀器埋設入壩體。這些儀器如同一支支敏感的「體溫計」,時刻記錄並反饋壩體溫度,當系統檢測到壩體部分過熱時,便通過預埋在壩體中的管道對發熱部位進行通水冷卻,實現溫度「微調」。

除了壩體,周圍山體也在建設者「嚴密監視」範圍內。山體裂縫會影響水庫蓄水,而且萬一滲漏,也會對大壩安全產生影響。為此,建設者需要將水泥漿灌入山體裂隙,使巖石縫隙之間、大壩和山體之間「無縫可鑽」。

為了提高灌漿質量,三峽集團歷時兩年研發出全自動控制智能灌漿系統,並在烏東德工程首次應用。系統可實現自動加水、加漿、配漿,「整個過程就像操作家裡的自動洗衣機一樣簡單。」三峽集團烏東德工程建設部大壩項目部黃偉說。

據烏東德工程建設部大壩項目部楊寧介紹,「黑科技」造大壩已然滲透到工作的方方面面:烏東德工程首次將紅外視頻監控技術與人工智慧相結合,應用於大壩混凝土澆築全過程,有效提升了施工質量精細化控制程度。#SplitPageHere#

「豆腐塊」裡建「地下宮殿」

烏東德地下電站廠房靠河床側布置於左右兩岸山體中,主廠房開挖最大寬度32.5米,高度89.8米,相當於30層樓,是目前世界最高的地下電站主廠房。

在長江勘測規劃設計研究院副總工程師、烏東德項目設計總工程師翁永紅看來,地下廠房建設如同「在豆腐塊裡施工」。這些隱藏在山體和地下的洞室建築物,建造難度不亞於甚至高於大壩。

地下廠房各類地質問題較多,建設者們及時採取針對性措施,如淺層及深層加固處理等辦法,避免下挖後引發的山體變形、塌方對工程進度產生影響;同時創新「小洞進大洞、先洞後牆、錨索深層加固」施工方案,確保山體受力平衡,同時進行填縫灌漿,增強巖體整體性,從而抑制變形增長。

為了「給豆腐塊補鈣」,烏東德地下廠房在開挖時,綜合採用具有針對性的固結灌漿、錨杆處理等技術,有效保障了施工安全。由於施工影響,地下廠房四周的巖體狀態、應力實時變動。

為了掌握相關情況,「高邊牆開挖動態實時反饋分析系統」派上大用場。它可以進行三維設計,並根據安全監測數據進行實時計算,不放過四周巖體的任何「小缺陷」、「小動作」。

同時,「人員設備定位系統」還能幫助管理人員實時看到混凝土運輸車、振搗棒、纜機等設備的位置,助力優化施工方案;「人臉識別」技術應用在工程的重要部位,代替傳統的工號牌。「很多新技術的應用,已顛覆了傳統,這樣的變化是革命性的。」烏東德工程建設部技術管理部劉科說。#SplitPageHere#

烏東德水電站大事記

上世紀50年代

烏東德水電站開始前期勘探工作。

2002年

烏東德水電站的開發權明確歸屬三峽集團。隨後,三峽集團組織開展了預可行性勘測設計工作。

2010年

烏東德水電站的預可行性研究報告通過審查。國家發展和改革委員會同意開展電站建設前期工作。

2015年12月

烏東德水電站核准開工,將再造一座金沙江上的「三峽」。

2019年12月

烏東德水電站地下電站機組重達2100噸的首臺轉子吊裝成功,機組安裝全面步入總裝的關鍵階段。

2020年5月4日

歷時三年多,烏東德大壩全線澆築到頂。

2020年6月29日

烏東德水電站首批機組投產發電。

預計2021年7月

烏東德水電站全部機組投產發電。

烏東德水電站之最

1、世界最薄的300米級特高拱壩

高270米的烏東德大壩,混凝土總澆築量270萬立方米,是目前世界最薄的300米級特高拱壩。

2、世界最高的地下電站廠房

烏東德地下電站主廠房,安裝有12臺85萬千瓦的水輪發電機組,長度相當於3個標準足球場,高89.8米,近30層樓高,位居世界第一。

3、中國築壩技術智能建造最高水準

烏東德大壩混凝土內溫監測數據806萬餘條,冷卻通水數據439萬餘條,盯倉記錄16萬餘條……得益於這套系統,烏東德大壩被譽為世界上「最聰明」的大壩之一,是中國築壩技術智能建造最高水準。

圖片由三峽集團提供

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