金沙江下游首個(gè)梯級(jí)電站烏東德水電工程探訪

崇山峻嶺展風(fēng)采

——金沙江下游第一個(gè)梯級(jí)電站烏東德水電工程探訪

編者按：滾滾金沙江，不息長(zhǎng)江水。由于金沙江落差大，水能資源豐富，具有建設(shè)大型水電站的天然優(yōu)勢(shì)。金沙江全流域共計(jì)劃開(kāi)發(fā)27級(jí)水電站，其中，從四川攀枝花至宜賓的下游河段共分四級(jí)開(kāi)發(fā)，分別為烏東德、白鶴灘、溪洛渡和向家壩水電站，裝機(jī)總?cè)萘肯喈?dāng)于兩個(gè)三峽水電站。目前，溪洛渡和向家壩水電站已建成投運(yùn)，烏東德和白鶴灘工程正在如火如荼地進(jìn)行中。近日，記者走進(jìn)正在建設(shè)中的兩座水電工程工地，感受我國(guó)水電建設(shè)者的高超技術(shù)和奮斗精神。

山峰崒兀的峽谷間，一條300多米寬的金黃色河流被一堵“高墻”截為兩段，3臺(tái)形似“纜車(chē)”的卸料機(jī)在“高墻”上空左右穿梭，將混凝土倒在“墻”的頂部，再由機(jī)車(chē)推平，增添幾厘米的高度。站在烏東德水電工程的觀景平臺(tái)遠(yuǎn)眺大壩建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)，頓覺(jué)人如螻蟻般渺小；置身于千仞絕壁之下，又驚嘆于人們欲與天公試比高的智慧和勇氣。

烏東德水電站總裝機(jī)容量為1020萬(wàn)千瓦，其擋水建筑物為世界最薄300米級(jí)雙曲拱壩，電站廠房靠河床側(cè)布置于左右兩岸山體中，乃全國(guó)最高的地下電站主廠房。 

世界最薄的雙曲拱壩

從大壩前水平位置大約100米遠(yuǎn)的平臺(tái)上看去，烏東德水電站大壩被呈“V”字形的兩山夾于其中，地勢(shì)險(xiǎn)要。兩岸山石若有松動(dòng)，處于夾縫中的大壩和施工人員就如同籠中之鳥(niǎo)。中國(guó)能建葛洲壩三峽建設(shè)公司（以下簡(jiǎn)稱“葛洲壩三峽公司”）烏東德施工局工程技術(shù)部李哲朋告訴記者，烏東德水電站建設(shè)的最重要前提就是兩岸邊坡治理。

“烏東德水電站邊坡工程包含人工邊坡和自然邊坡兩類(lèi)，具有范圍廣、高差大、分布散的施工特點(diǎn)，其中自然邊坡治理面積總量達(dá)130萬(wàn)平方米。自然邊坡就是把山體用編制鐵絲網(wǎng)的方式‘罩’起來(lái)，同時(shí)結(jié)合下拉網(wǎng)的方式防護(hù)，人工邊坡則用錨釘和錨桿打入山體固定。”李哲朋說(shuō)。

陡峭的山坡峭壁危巖，若非攀巖高手爬上去都難以想象，而這么大面積的山體的每一寸都經(jīng)過(guò)了“蜘蛛人”的精準(zhǔn)勘察和防護(hù)治理。遙想若干年前，曾經(jīng)幾十位身懷絕技的“蜘蛛人”攀爬于這四周的大山之上，他們手拿幾十千克重的鉆機(jī)，帶著干糧從早到晚一直“懸浮”在山上，是一幅讓人怎樣驚嘆的畫(huà)卷！
如果說(shuō)邊坡治理是人類(lèi)不畏艱難的氣魄，大壩工程則體現(xiàn)著水電人的智慧和科技力量。　　 

烏東德水電站大壩采用雙曲拱壩，大壩型適用于地勢(shì)險(xiǎn)要、江面不十分寬闊但落差大的地形地貌，在以前的大型水電工程中很少采用。壩體垂直看一面呈弧形，水平看壩底也成弧形，故名雙曲拱壩。“雙曲拱壩依靠水和壩體之間的物理作用形成壩的穩(wěn)定狀，可大大節(jié)省建設(shè)材料，建設(shè)用混凝土約是三峽電站的五分之一。”葛洲壩三峽公司烏東德施工局混凝土工程處副經(jīng)理趙賢安對(duì)記者說(shuō)。

不同于三峽工程垂直型大壩的大氣恢宏，雙曲拱壩呈現(xiàn)的是小而精的靈秀之美，而作為世界最薄300米級(jí)雙曲拱壩，烏東德工程的大壩更是這種技術(shù)的突出體現(xiàn)。

底寬45米、頂寬10米，長(zhǎng)度345米、高270米———這是烏東德工程大壩澆筑完成后的尺寸，它將以四兩撥千斤的力量，承載著一座千萬(wàn)千瓦級(jí)特大型水電站的蓄水需求。

擁有世界第一榮譽(yù)的工程，施工難度也可想而知。“混凝土防裂縫的壓力非常大。壩越薄，抗裂縫的能力越差，一旦裂縫壩就會(huì)漏水失去作用，工程對(duì)防裂抗裂工作提出了空前的考驗(yàn)。”趙賢安介紹，為預(yù)防開(kāi)裂，需要壩體保持連續(xù)上升，每倉(cāng)（大壩澆筑的每一單元叫做“倉(cāng)”，高度為3米或4.5米）澆筑間隔時(shí)間不能超過(guò)14天，即從上一倉(cāng)澆灰結(jié)束到下一倉(cāng)立模板澆筑完成的時(shí)間，而通常這個(gè)施工時(shí)間是一兩個(gè)月。

烏東德大壩地處干熱型河谷，環(huán)境溫度高，環(huán)境與混凝土內(nèi)部的溫差會(huì)導(dǎo)致混凝土裂縫。為有效控制混凝土內(nèi)部溫升，工程采用了新研發(fā)的智能通水2.0系統(tǒng)對(duì)大壩混凝土進(jìn)行通水冷卻。在此以前，水電大壩中冷卻水溫控制全憑人的經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)測(cè)量進(jìn)水和出水溫度差來(lái)估計(jì)，而烏東德工程的智能通水系統(tǒng)，可以通過(guò)埋于大壩混凝土中的大量探頭實(shí)時(shí)掌握混凝土內(nèi)部的溫度，并通過(guò)控制柜的集成電腦，自動(dòng)控制進(jìn)水溫度和流量來(lái)保證循環(huán)水的溫度值，從而達(dá)到澆筑無(wú)縫大壩的目標(biāo)。

“鏡面工程”彰顯精湛技藝

置身于烏東德左岸地下電站主廠房，仿佛置身于碩大的宮殿。長(zhǎng)方形的室內(nèi)空間長(zhǎng)約330米，寬約32米，高約90米，全部置于山體之中，是目前全國(guó)最高的地下電站主廠房。廠房拱形的頂部弧度均勻、光滑平整，仿佛是用水泥抹平。

李哲朋告訴記者，其實(shí)拱形的電站主廠房頂部是裸露的巖石，為人工雕鑿而成，當(dāng)年精挑細(xì)選出200名技藝精湛的工匠以12×10平方米的施工洞穴為突破口，用炸藥、電鉆、鑿具等一點(diǎn)一滴地雕刻出了電站的“天空”。這樣精美的雕刻藝術(shù)應(yīng)用在烏東德工程每一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)。2016年，“巖石上的雕刻”———《降低大壩拱肩槽開(kāi)挖不平整度》QC成果在中國(guó)電力建設(shè)協(xié)會(huì)、中國(guó)施工企業(yè)協(xié)會(huì)以及中國(guó)質(zhì)量協(xié)會(huì)的成果發(fā)布暨評(píng)審會(huì)上獲得一等獎(jiǎng)。

烏東德左岸地下電站工程主要建筑物由52個(gè)施工項(xiàng)目組成，具有工程規(guī)模大、結(jié)構(gòu)類(lèi)型多，結(jié)構(gòu)尺寸大以及龐大而復(fù)雜的地下洞室群施工特點(diǎn)。記者看到地下廠房?jī)?nèi)，巨大的蝸殼已經(jīng)安裝完畢，進(jìn)入混凝土澆筑標(biāo)段，現(xiàn)場(chǎng)架設(shè)地臨時(shí)通道崎嶇難行，工人從蝸殼下方的爬梯爬到大約20米高的混凝土最高層，動(dòng)作輕松靈活。現(xiàn)場(chǎng)鋼筋的焊接產(chǎn)生的巨大火花，刺鼻的氣味和機(jī)器的轟鳴聲混作一團(tuán)?；炷翝仓矫嫔?，鋼筋橫豎交叉成20×20平方厘米大小的中空方格，記者走在上面如履薄冰，而工人們卻如履平地。

“現(xiàn)在正在進(jìn)行混凝土澆筑過(guò)程中的埋管，發(fā)電機(jī)組后續(xù)要用到各種油管、水管、電線管等共有近千組，工序之間相互干擾比較大，哪個(gè)工序先上、哪個(gè)后上需要詳細(xì)的計(jì)劃和配合。”施工管理部副部長(zhǎng)盧艷彪介紹說(shuō)。

傳統(tǒng)混凝土施工采取搭排架的方式，而烏東德工程采用鋼模臺(tái)車(chē)進(jìn)行澆筑施工，“我們希望在地下工程的所有流道創(chuàng)一個(gè)鏡面工程。這個(gè)過(guò)程要每個(gè)洞室的每一倉(cāng)不能錯(cuò)臺(tái)（錯(cuò)臺(tái)是指一級(jí)一級(jí)分縫錯(cuò)位的程度），要求它的外觀要能達(dá)到非常平整的程度。混凝土常見(jiàn)的錯(cuò)臺(tái)通常要求5毫米以內(nèi)，而我們能控制在2毫米左右。”趙賢安介紹說(shuō)。

單機(jī)容量85萬(wàn)千瓦的混流式水輪發(fā)電機(jī)組混凝土澆筑的體量非常大，然而，地下廠房空間有限，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如果采用常規(guī)泵機(jī)澆筑的方法只能采用二級(jí)骨料，而骨料級(jí)別直接決定了混凝土強(qiáng)度和壽命。于是，葛洲壩三峽公司烏東德施工局在左岸地下電站主廠房混凝土施工中，布置了改進(jìn)型梭式布料機(jī)作為混凝土入倉(cāng)的主要手段，布料機(jī)可以在各機(jī)組間來(lái)回移動(dòng)，滿足6臺(tái)機(jī)組的混凝土澆筑需要。

據(jù)介紹，梭式布料機(jī)布料半徑22米，額定生產(chǎn)能力為120立方米/小時(shí)，澆筑范圍高程772.5～811.35米，盲區(qū)更少，澆筑更連續(xù)，生產(chǎn)效率提高一倍的同時(shí)，也使更加堅(jiān)固耐用的三級(jí)骨料得以使用。

水電站泄洪洞的混凝土襯砌外露面日后需經(jīng)受高速水流沖刷，對(duì)混凝土的結(jié)合縫面處理、密實(shí)度及平整度等外觀質(zhì)量，以及抗沖耐磨混凝土溫控都有很高的要求?；炷翝仓挟a(chǎn)生反弧段的氣泡直接影響混凝土的耐用性，通常是水電施工中讓人頭痛的問(wèn)題。

“氣泡是振搗過(guò)程中產(chǎn)生的，不振搗混凝土就不密實(shí)，反弧段的振搗中尤易產(chǎn)生氣泡。因此，我們通過(guò)研究，盡量減少料子含水量和含氣量，另外把振搗工藝進(jìn)行提升，對(duì)振搗的間距、振搗的時(shí)間、振搗的頻次都做了相應(yīng)的規(guī)定，來(lái)達(dá)到表面沒(méi)有氣泡的標(biāo)準(zhǔn)。”趙賢安說(shuō)。

同時(shí)，烏東德工程還是全國(guó)第一個(gè)采用智能振搗的水電工程。“最早的水電工程是人工振搗，從人工振搗到機(jī)械振搗的三峽工程是一次革命，而烏東德工程實(shí)現(xiàn)了機(jī)械振搗向智能振搗轉(zhuǎn)變。”趙賢安介紹說(shuō)，智能振搗可對(duì)混凝土內(nèi)部的形態(tài)（質(zhì)樣）直接觀測(cè)，精確掌握振搗狀況，體現(xiàn)了新時(shí)代水電建設(shè)的科技力量。