六根“定海神针”矗立大坝两岸!白鹤滩水电站,实打实的大国重工

电力拳头 2023-08-21
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在提及水电站时,人们常会联想到巨大的水坝和发电机组。然而,中国的白鹤滩水电站却以其惊人的规模和令人瞩目的数据在全球范围内引发了广泛关注。

这座位于长江上的巨无霸工程不仅耗资1800亿人民币,还拥有令人难以置信的填洪能力,据说只需短短6分钟就能将西湖的水位填满。白鹤滩水电站不仅是一项工程壮举,更是科技创新的杰作。

白鹤滩水电站,大国重工,鹤舞金沙

5月末的高温下,白鹤滩水电站289米高的特高拱坝,一侧水深已高达七百多米,水面平缓,呈深绿色。另一侧,大坝中部的孔洞清晰可见,靠近坝底的水潭碧波荡漾,更远端则可见从大坝上游取水口流出的水形成小急流,汇入金沙江后往下游浩荡而去。

“在整个白鹤滩的建设过程中,施工区最高峰,营地的工人就有2万多人。”白鹤滩水电站技术管理部周孟夏副主任在介绍中回忆道,“ 地质钻孔就有二十多万米,勘探平洞达到了5.5万米。”

5月30日上午,在大坝的施工平台上,还依稀可见施工人员在对坝体的保温层进行作业。目前白鹤滩水电站的建设已进入收尾阶段。

白鹤滩水电站从最开始的构想、初期勘探到发电机组的全部建成,实际上经历了68年。建设期自2010年开始,2022年机组全部投产,进入发电阶段。作为“西电东送”的重大工程,白鹤滩水电站是长江“清洁能源走廊”的重要一环,总装机容量达1600万千瓦,全部投产发电时,其一天的发电量就可满足50万人一年的生活用电。

“我们为什么要上百万千瓦的水轮机组,百万千瓦的水轮机组是全国产化,也是世界上首创。之所以我们下定决心要研发百万千瓦的水轮机组,是因为越大的机组它的能量转化效率越高,就可以越充分地利用水能资源。”周主任介绍,目前只有中国掌握了百万千瓦水轮机组这项技术。

除了核心发电机组国产化,在基础设施的建设工艺上,白鹤滩水电站也实现了“从无到有”的突破,“为了带动这些机组,给机组充分地积蓄能量,我们就需要把水蓄得更高,所以我们有了289米高的特高拱坝,”周主任对拱坝建设所使用的低热水泥有着强大的信心,“这是我国经历了将近30年的攻关才落地的。这种水泥早期放热比较低,我们可以控制它的温度。降温过程易于控制,它也就不会产生更大的引力,再加上精细化的温控措施,也就避免了裂缝。白鹤滩水电站中的两个工程浇筑了上千万方的混凝土,大坝没有产生一条温度裂缝。在此之前,行业内一直都叫无坝不裂。”

行业技术的突破与创新,让白鹤滩水电站以一种里程碑式的存在,向世界宣告中国水力发电事业所取得的成绩。

6根芯样似“定海神针”,矗立在大坝左右两岸

登上白鹤滩水电站大坝,会看到6根又细又长的混凝土圆柱,稳稳的矗立在大坝两岸。

它们就是白鹤滩大坝混凝土芯样,最长一根长达36.74米,相当于13层居民楼高度;最短一根有20.3米,相当于7层居民楼高度。这6根混凝土芯样在钻取的过程中,不断刷新和打破低热水泥混凝土芯样长度的世界纪录。

为了方便长久保存和供人们参观,三峡集团采取工程措施,把白鹤滩大坝2根最长的混凝土芯样固定展示在左、右岸大坝两侧。

白鹤滩水电站工程大坝为300米级特高混凝土双曲拱坝,坝体混凝土总方量803万立方米,“体积”超过3个胡夫金字塔,全坝均使用低热水泥混凝土浇筑。

要想直观了解大坝内部浇筑质量情况,常用的方法是选择在大坝不同部位进行混凝土取芯检查,这也是业内通用检查大坝浇筑质量的重要方式。通过钻取芯样,能够观测大坝混凝土内部是否密实,有无气泡,浇筑层之间结合是否紧密等情况。

“每一次取芯,就像给大坝的不同部位做体检。通过观察这些芯样,我们能够直观了解坝体内部混凝土施工质量。”三峡集团白鹤滩工程建设部大坝项目部工程师裴磊介绍。

白鹤滩水电站大坝一共分为31个坝段进行浇筑,每个坝段又是一层一层浇筑起来,层与层之间的结合处,混凝土砂浆与骨料的结合处是否紧密,是影响混凝土芯样长短的重要因素。“如果层间结合不好,混凝土芯样钻到此处就会断开,无法取出长芯。相反,如果层间结合紧密,混凝土芯样就会连续,长度也会更长。”三峡集团白鹤滩工程建设部孙明伦说。

“为了顺利钻取芯样,我们定做了全套的取芯工具。”裴磊说,除了白鹤滩水电站,没有哪个水电工程钻取过如此长的混凝土芯样,而每一根白鹤滩大坝混凝土芯样长度的突破,意味着每一次都要精心设计定制专用取芯设备。

但是,钻取成功并不等于真正突破,必须要把芯样取出来、固定牢固,才算是真正的取芯成功。而在混凝土取芯诸多环节中,最惊心动魄的就是芯样“吊装”这个环节。

钻取的芯样长达30多米,从大坝转移到固定支架上时,遇上刮大风或者吊装缆机稍微抖动一下,都有可能造成芯样断裂,功亏一篑。“混凝土本身比较脆,那种情形下,就像北方冬天屋檐下的冰柱,稍稍受点外力,就容易折断。”王克祥说。

“取芯施工过程中要穿过多层冷却水管,同时还面临着吊运时大风天气影响孔壁碰撞等风险因素,难度极大。”负责混凝土取芯施工的水电四局职工宋小力介绍。

“吊装这根36.74米芯样的时候,我们提前跟踪监测了大坝区域的天气、风速,挑选最合适的吊装时机,还选了技术最好的缆机操作手。”据裴磊回忆,混凝土芯样吊装那天,各方参建单位负责人守候在大坝现场,所有人的目光都集中在这根世界最长混凝土芯样上。

“白鹤滩大坝混凝土芯样从25.7米至34.86米,再到36.74米,连续三次实现自我超越,不断刷新世界纪录,验证了白鹤滩水电站大坝混凝土精品工程卓越质量。”王克祥说。

作为整个水电工程的挡水建筑物,大坝混凝土浇筑质量是建设质量的重中之重。经过前后六次在大坝不同部位钻取芯样,实现大坝进行全方位的“体检”,也验证了白鹤滩水电站大坝质量良好。

如今,这6根芯样像“定海神针”一样,矗立在大坝左右两岸,向世人展示白鹤滩水电站大坝的精品质量。

科技创新和可持续发展的生动典范

水电站建设后,建立了水生态环境监测体系,对水域生态环境进行长期、全面的监测和评估。一旦发现环境异常变化,及时采取修复措施,恢复生态系统的平衡。同时通过湿地保护与修复,增加湿地面积和改善湿地生态环境,提高生物多样性。

白鹤滩水电站的建设成就了一个工程奇迹,不仅展示了中国在水电领域的科技实力和工程能力,也为可持续发展和清洁能源的推进作出了巨大贡献。它的巨大规模、世界领先的技术和令人瞠目结舌的发电能力将持续为我国和世界提供可靠的清洁能源,促进经济发展和环境保护的平衡。

白鹤滩水电站的成功建设,激励我们继续追求科技创新和可持续发展,让我们为这座奇迹般的水电站鼓掌,期待着更多类似的壮举出现,为我们的未来带来更多的希望与可能!

文章来源: 南方周末,中国三峡集团,宇宙天文眼

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