位于四川和西藏交界的金沙江上游葉巴灘水電站建設(shè)現(xiàn)場，平移式纜機將一罐罐30噸重的混凝土從高空緩緩降下，送至澆筑工地。該水電站是金沙江上游流域最大水電站，裝機規(guī)模224萬千瓦。緊張的施工中，工程師們謹慎關(guān)注影響大壩澆筑的多個因素，這是能否在高寒高海拔區(qū)域打破“無壩不裂”魔咒的關(guān)鍵。
在混凝土大壩建造乃至使用過程中，控制“裂縫”產(chǎn)生是一項國際性的難題。無論是美國的胡佛大壩、埃及的阿斯旺水壩以及巴西與巴拉圭共建的伊泰普水電站等均有裂縫產(chǎn)生。如何在高寒高海拔地區(qū)建設(shè)“無縫大壩”，關(guān)鍵在于做好溫度控制。
水墊塘混凝土采用暖棚法澆筑。華電金沙江上游水電開發(fā)有限公司供圖
但無論從外部施工條件還是工程建設(shè)中的局部環(huán)境，溫度恰恰是葉巴灘水電站最難掌控的因素。工程所在的高原地區(qū)，情況特殊，根據(jù)氣象資料，壩址區(qū)多年平均氣溫9.2°C，極端最高氣溫37.1°C，極端最低氣溫-23.5°C，極端氣溫溫差大、晝夜溫差變化明顯。根據(jù)工程進度計劃，大壩混凝土主要施工時段為2022年8月底至2025年10月底，共38個月，跨越4個高溫季節(jié)和3個低溫季節(jié)施工期。外部環(huán)境溫度不穩(wěn)定，溫差大，幾乎時刻都在變化是葉巴灘水電站面臨的首要挑戰(zhàn)。
更大的挑戰(zhàn)來自獨特的工程設(shè)計。葉巴灘水電站為雙曲拱壩，該結(jié)構(gòu)使得拱壩整體受到兩岸壩肩及建基面的三重約束。在受約束條件下，溫度變化極易導致壩體內(nèi)部溫度拉應(yīng)力超過混凝土允許拉伸變形從而導致開裂。另一個難題是混凝土拱壩厚高比為0.207，壩體相對較薄，受外部氣溫及水溫的變化影響較明顯，工程最薄處為拱冠頂，僅厚11米，這使得拱壩混凝土與重力壩混凝土相比，受外部氣溫及水溫的變化影響更加明顯。加上陡坡壩段多，壩體孔洞多，基巖和壩體孔口約束區(qū)較多，基礎(chǔ)溫差控制要求嚴，大大提升了溫控難度。
澆筑后的養(yǎng)護也是葉巴灘水電站建設(shè)“無縫大壩”的攔路虎。金沙江上游位于青藏高原和川西北高原，由于地勢高亢，又遠離水汽源地，氣候寒冷而干燥，多大風，日照時間長，具有長冬無夏短春秋的特點，澆筑后混凝土表面水分蒸發(fā)快，容易產(chǎn)生表面裂縫。
極限的施工環(huán)境、獨特的大壩設(shè)計、世界級的施工難度……讓建設(shè)“無縫大壩”的想法像天方夜譚，但建設(shè)葉巴灘水電站的工程師決然向“高原無壩不裂”下了戰(zhàn)書。
葉巴灘水電站工程師給出了充滿想象力的答案：給大壩搭起一個“空調(diào)屋”。在葉巴灘水電站的組織下，高峰期施工人員高達2500人，氣肋膜、聚氨酯、保溫被等混凝土澆筑保溫措施齊上陣，給大壩搭起“空調(diào)屋”，讓大壩在相對穩(wěn)定的環(huán)境施工，在混凝土上蓋上“保溫被”，暖洋洋地過冬，成功首次在高寒高海拔地區(qū)實現(xiàn)大壩混凝土全年無間歇澆筑。
采用氣肋膜等保溫措施攻克高寒高海拔大溫差環(huán)境下混凝土易開裂難題。華電金沙江上游水電開發(fā)有限公司供圖
光有“空調(diào)屋”“保溫被”還不夠，葉巴灘水電站工程師的另一個法寶是“精細化管理”。華電金沙江上游水電開發(fā)有限公司葉巴灘分公司工程管理部主任崔騰洲介紹：“我們通過仿真模擬拆分任務(wù)，定期梳理影響工程質(zhì)量進度各項因素，制定糾偏措施；優(yōu)化倉面澆筑規(guī)劃設(shè)計，通過‘一澆兩備’實現(xiàn)轉(zhuǎn)倉無縫銜接，澆筑過程中進行一倉一總結(jié)、一倉一規(guī)劃，及時解決難點問題。”
解決了外部環(huán)境，有了精確到“倉”的施工管理，確保大壩無縫，還需要科技的加持。崔騰洲介紹，葉巴灘電站深化數(shù)字賦能，充分發(fā)揮現(xiàn)代信息技術(shù)、數(shù)據(jù)技術(shù)和通信技術(shù)作用，依托邊坡自動化監(jiān)測、施工質(zhì)量信息管理、混凝土智能澆筑、智能溫控與智能灌漿等功能系統(tǒng)，解決以往靠經(jīng)驗管理耗時耗力、準確度不高的問題，推動智慧管理工程建設(shè)。
據(jù)介紹，葉巴灘水電站通過實時采集傳輸信息，自動管理與評價，開裂風險實時預警等動態(tài)智能監(jiān)測、分析與控制，自動調(diào)節(jié)溫控通水流量，確保已澆筑混凝土各項溫控均滿足設(shè)計要求；通過實時接入拌合過程數(shù)據(jù)，智能分析原料配比、智能識別運輸狀態(tài)、實時反饋施工進度、智能控制振搗參數(shù)，實現(xiàn)混凝土生產(chǎn)、運輸、平倉、振搗全流程智能監(jiān)控；基于智能配漿、壓力流量聯(lián)合控制技術(shù)，實現(xiàn)一鍵啟動、一鍵結(jié)束，配漿、灌漿無人化控制和灌漿過程數(shù)據(jù)實時監(jiān)測。
“保證這一世界前十的混凝土雙曲拱壩的建設(shè)安全是不小的挑戰(zhàn)，我們組織科研院所反復試驗，采取了氣肋膜保溫等措施，冬季混凝土內(nèi)外溫差滿足設(shè)計要求?！比~巴灘分公司黨委書記、執(zhí)行董事劉強介紹，“我們要攻克高寒高海拔高拱壩冬季混凝土澆筑這一世界級難題，力爭建成無縫大壩。目前，大壩混凝土已累計澆筑超70萬立方米，壩體累計澆筑高度突破100米，沒有發(fā)現(xiàn)溫度裂縫，質(zhì)量良好?！?
據(jù)了解，葉巴灘水電站《高海拔寒冷地區(qū)特高拱壩混凝低溫季節(jié)連續(xù)施工綜合保障技術(shù)研究》已獲得中國大壩工程學會科技進步一等獎，該項科技成果的成功應(yīng)用，也為我國后續(xù)高寒高海拔地區(qū)巨型水電建設(shè)作了重要的技術(shù)探索與儲備。
葉巴灘水電站“無縫大壩”的建設(shè)是華電金上“精品工程”建設(shè)的一個縮影。近年來，華電金上立足高質(zhì)量發(fā)展所需，深化企業(yè)管理變革，發(fā)揮創(chuàng)新主體優(yōu)勢，提升核心競爭力，持續(xù)推動管理創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化，為我國加快建設(shè)新型能源體系添磚加瓦。
