金沙江上，一座舉世矚目的特高拱壩工程——葉巴灘水電站，正在如火如荼建設(shè)中。
“混凝土大壩澆筑過(guò)程中，裂縫始終是最讓人頭疼的問(wèn)題?！苯眨诮ㄔO(shè)現(xiàn)場(chǎng)，華電金沙江上游水電開(kāi)發(fā)有限公司葉巴灘分公司工程管理部主任杜光遠(yuǎn)告訴記者，“即便最微小的裂縫，也會(huì)損害大壩的耐久性，縮短其使用壽命。”
令人振奮的是，葉巴灘水電站大壩至今未出現(xiàn)任何裂縫——在高寒高海拔地區(qū)冬季混凝土澆筑中溫控防裂這一世界級(jí)難題，已被建設(shè)團(tuán)隊(duì)攻克。
挑戰(zhàn)世界難題
杜光遠(yuǎn)給記者打了個(gè)比方：“澆筑混凝土大壩，與烘焙蛋糕有異曲同工之妙。首先要將原材料注入模具，然后等待大壩在模具中成型?！辈贿^(guò)，前者遠(yuǎn)比后者復(fù)雜得多。
大壩澆筑，更像是一場(chǎng)與自然環(huán)境的較量。澆筑過(guò)程中，混凝土外部會(huì)迅速冷卻，而內(nèi)部由于水泥水化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量卻持續(xù)積聚，內(nèi)外溫差會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力。一旦應(yīng)力超過(guò)混凝土的承受極限，裂縫便會(huì)悄然出現(xiàn)。
無(wú)論是國(guó)際上著名的胡佛大壩、阿斯旺水壩，還是伊泰普水電站，它們?cè)诮ㄔ爝^(guò)程中都曾遇到裂縫問(wèn)題。裂縫不僅會(huì)削弱大壩的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，還會(huì)降低其承壓能力，就像一根筷子折斷后重新黏合，其強(qiáng)度大不如前。
混凝土澆筑在建筑行業(yè)中十分常見(jiàn)，但在高寒高海拔地區(qū)的惡劣環(huán)境下實(shí)現(xiàn)“無(wú)縫”澆筑，卻是工程領(lǐng)域的一大挑戰(zhàn)。
葉巴灘水電站位于四川白玉縣與西藏貢覺(jué)縣交匯處的金沙江上游河段，施工區(qū)域的環(huán)境特點(diǎn)——“高寒、高海拔、高溫差、高邊坡、高拱壩、高地應(yīng)力”，以及“長(zhǎng)冬無(wú)夏短春秋”的氣候特征，都增加了裂縫的風(fēng)險(xiǎn)。壩址區(qū)晝夜溫差明顯，平均氣溫9.2℃，極端氣溫從37.1℃到-23.5℃。此外，當(dāng)?shù)厝照諘r(shí)間長(zhǎng)，使得澆筑后混凝土表面水分蒸發(fā)變快，這些因素都是讓大壩長(zhǎng)出裂縫的“催化劑”。
如此極端環(huán)境下，要建造一座“無(wú)縫”大壩似乎是一項(xiàng)不可能完成的任務(wù)。然而，建設(shè)團(tuán)隊(duì)卻向“無(wú)壩不裂”的“魔咒”下了戰(zhàn)書?！拔覀?nèi)σ愿?，要做就做到最好！”杜光遠(yuǎn)說(shuō)。
搭建“空調(diào)屋”
“我剛來(lái)工地那天，正趕上氣溫驟降，工程現(xiàn)場(chǎng)被厚厚的冰雪覆蓋，寒風(fēng)吹得我瑟瑟發(fā)抖?！边@是施工場(chǎng)地給工程管理部主任助理鐘富林留下的第一印象。
建設(shè)團(tuán)隊(duì)深知，在寒冷的高海拔地區(qū)建造“無(wú)縫”大壩，關(guān)鍵在于精準(zhǔn)地控制溫度。然而，溫度恰恰是在這里最難把控的要素。
更為棘手的是，葉巴灘水電站的雙曲拱壩設(shè)計(jì)，進(jìn)一步增加了溫度控制的難度。這種結(jié)構(gòu)使拱壩受到多種約束，溫度變化容易引起壩體開(kāi)裂。此外，由于陡坡壩段多、壩體孔洞多，基巖和壩體孔口約束區(qū)也多，基礎(chǔ)溫差控制的要求極為嚴(yán)格。
“傳統(tǒng)的混凝土防裂方法在這里幾乎失效。極低的溫度使混凝土迅速凍結(jié)，嚴(yán)重影響大壩的整體質(zhì)量。對(duì)工程而言，這真的是難上加難！”鐘富林苦笑道，這一難題算是給工程師們來(lái)了個(gè)“下馬威”。
不過(guò)，困難并未讓他們卻步。經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次的試驗(yàn)和討論，他們拿出了一個(gè)頗具想象力的方案——給大壩搭建一個(gè)“空調(diào)屋”。
鐘富林解釋說(shuō)，為了保溫，他們引入了氣肋膜技術(shù)，在模板和上下游壩面噴涂聚氨酯，并在艙面及橫峰面鋪設(shè)塑料薄膜，以有效保持濕潤(rùn)環(huán)境。他們還設(shè)置了三層“保溫被”，并在表面增設(shè)了熱風(fēng)機(jī)等加熱設(shè)施，確?；炷猎跐仓竽軌蚓S持適宜的溫度范圍。
給大壩搭建“空調(diào)屋”，再蓋上“保溫被”……各式保溫措施齊上陣，大壩可以暖洋洋地“過(guò)冬”了。這也意味著，團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了在高寒高海拔地區(qū)全年無(wú)間歇混凝土大壩澆筑。
架起“監(jiān)視器”
有了“空調(diào)屋”和“保溫被”還不夠，確保大壩“無(wú)縫”，還需要其他科技手段的加持。
“以往，我們都是靠經(jīng)驗(yàn)來(lái)控制大壩溫度，不僅耗時(shí)耗力，準(zhǔn)確度還不高?！比~巴灘分公司執(zhí)行董事劉強(qiáng)介紹，如今，他們依托智能溫控與智能灌漿等功能系統(tǒng)，為大壩架起作業(yè)“監(jiān)視器”，提高了溫控效率。
智能溫控系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)、精確地監(jiān)測(cè)大壩內(nèi)部的溫度變化。一旦發(fā)現(xiàn)異常，該系統(tǒng)便會(huì)迅速響應(yīng)，自動(dòng)調(diào)整加熱或冷卻設(shè)施的工作狀態(tài)，確保已澆筑的混凝土始終處于最佳溫度環(huán)境。
另一方面，作業(yè)“監(jiān)視器”還應(yīng)用于智慧管理工程建設(shè)。該水電站通過(guò)實(shí)時(shí)整合拌合過(guò)程數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了從混凝土生產(chǎn)到振搗作業(yè)的全流程智能監(jiān)控。通過(guò)應(yīng)用智能配漿和壓力流量聯(lián)合控制技術(shù)，水電站還做到了灌漿作業(yè)一鍵化操作與無(wú)人化控制，并能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)灌漿過(guò)程數(shù)據(jù)。
“這些科技手段讓大壩在遭遇極端氣候時(shí)，依然能夠保持‘無(wú)縫’狀態(tài)?！眲?qiáng)說(shuō)。
2024年1月，葉巴灘水電站相關(guān)技術(shù)研究獲得中國(guó)大壩工程學(xué)會(huì)科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。這項(xiàng)科技成果的成功應(yīng)用，為我國(guó)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(chǔ)備。
黨的二十屆三中全會(huì)提出，統(tǒng)籌強(qiáng)化關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，推動(dòng)科技創(chuàng)新力量、要素配置、人才隊(duì)伍體系化、建制化、協(xié)同化。劉強(qiáng)表示：“下一步，我們將不斷優(yōu)化施工方案，深化技術(shù)創(chuàng)新，繼續(xù)攻克水電領(lǐng)域關(guān)鍵核心技術(shù)難題，確?！疅o(wú)縫’大壩建設(shè)高質(zhì)量推進(jìn)，向世界展示中國(guó)智慧和中國(guó)力量！”
