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攻克世界級難題 雅礱江兩河口水電站建設(shè)用了哪些“黑科技”?
時間:2022-03-25    來源:四川日報(bào)    分享:
兩河口水電站共有9項(xiàng)指標(biāo)位于世界第一,來看一組數(shù)據(jù),了解兩河口水電站的建設(shè)規(guī)模到底有多大。

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釘入大量錨索的邊坡。 記者 韋維 攝


  一組數(shù)據(jù)看兩河口水電站


  兩河口水電站共有9項(xiàng)指標(biāo)位于世界第一,來看一組數(shù)據(jù),了解兩河口水電站的建設(shè)規(guī)模到底有多大。


  1.總填筑量4300萬立方米


  作為世界級土石壩,兩河口大壩總填筑量達(dá)到4300萬立方米


  這么大的填筑量,如果分解成1立方米的正方體,連起來能繞地球一圈多


  2.左岸邊坡最高684米


  位于大壩左岸的高邊坡,最高達(dá)到684米,比中國第一高樓上海中心大廈還高約50米


  為了牢牢穩(wěn)固住邊坡,施工時一共用了約1.6萬束錨索,每束錨索的重量就約1噸


  3.廠房面積8004平方米


  在大壩右岸的山體里,有著總長度276米、寬29米的廠房,面積達(dá)8004平方米


  這個廠房有多寬闊?可以并排停放8列8輛編組的動車


  4.總庫容108億立方米


  兩河口還有一個四川省內(nèi)最大的“超級水庫”,總庫容達(dá)到108億立方米,相當(dāng)于770個西湖加起來的水量


  因?yàn)檫@個“超級水庫”,兩河口水電站可為雅礱江中下游、金沙江下游和長江干流電站產(chǎn)生巨大補(bǔ)償效益,增加平枯期年發(fā)電量約342億千瓦時,超過去年四川全社會用電量的1/10


  5.每年減碳2130萬噸


  兩河口的年發(fā)電量,加上補(bǔ)償效益增加的發(fā)電量,相當(dāng)于每年減少原煤消耗1330萬噸,減少二氧化碳排放2130萬噸,相當(dāng)于少建4座年產(chǎn)400萬噸的大型煤礦


  3月18日,我國第一高土石壩水電站、海拔最高的百萬千瓦級水電站——雅礱江兩河口水電站,最后一臺機(jī)組完成72小時試運(yùn)行,正式投入商業(yè)運(yùn)行。至此,兩河口水電站6臺機(jī)組全部投產(chǎn)發(fā)電。


  雅礱江兩河口水電站,平均海拔3000米,含氧量僅為低海拔平原的69%,冬季極端最低溫度接近零下16攝氏度,再加上超大方量、超高強(qiáng)度的大壩填筑,曾給兩河口大壩建設(shè)帶來嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。


  為破解諸多水電建設(shè)的世界級難題,建設(shè)者們用了哪些“黑科技”?


  黑科技1


  開發(fā)了智能大壩實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng),定位精度達(dá)到厘米級,能夠?qū)崟r計(jì)算分析碾壓機(jī)行走軌跡、車速、碾壓遍數(shù)、壓實(shí)厚度等,并實(shí)時自動報(bào)警


  智能無人碾壓機(jī)群和原生集成式無人碾壓系統(tǒng),進(jìn)一步提升大壩施工智能化水平


  給碾壓機(jī)“裝大腦”,智能碾壓保質(zhì)量


  大壩中心區(qū)相當(dāng)于“心臟”,為了防滲透,就要在“心臟”位置砌上保護(hù)墻——“心墻”。


  要讓“心墻”抵擋住260多米高、108億立方米庫容的水壓力,碾壓緊實(shí)是最關(guān)鍵的步驟之一。雅礱江公司兩河口建設(shè)管理局局長王金國說,“心墻”需要經(jīng)過1176層的填筑,每層需經(jīng)過10遍碾壓,馬虎不得。


  上萬遍的重復(fù)碾壓,枯燥乏味,工人總有大意迷糊的時候,怎么杜絕錯碾、漏碾,保障大壩安全?在兩河口水電站智能大壩系統(tǒng)前方指揮中心的屏幕上,我們找到了答案。


  “24號凸塊碾:速度,2.63千米/時;錯距,40厘米;遍數(shù),3……”屏幕上呈現(xiàn)的是立體圖形,4臺碾壓車正在屏幕上行駛,每臺車的軌跡由不同顏色替代。


  “傳統(tǒng)土石壩的心墻碾壓,通過人工翻牌子計(jì)數(shù)控制遍數(shù),碾壓軌跡只能通過監(jiān)理工程師的肉眼判斷,速度控制則憑感覺,施工質(zhì)量存在很大的主觀因素?!碧旖虼髮W(xué)智能大壩項(xiàng)目部研發(fā)人員介紹,雅礱江公司和天津大學(xué)聯(lián)合開發(fā)了智能大壩實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng),定位精度達(dá)到厘米級,能夠?qū)崟r計(jì)算分析碾壓機(jī)行走軌跡、車速、碾壓遍數(shù)、壓實(shí)厚度等,并實(shí)時自動報(bào)警,杜絕了隱患。


  不僅如此,針對碾壓工招工難、低頻振動帶來的職業(yè)健康困擾,以及高寒高海拔帶來的施工降效等問題,研發(fā)和應(yīng)用了智能無人碾壓機(jī)群和原生集成式無人碾壓系統(tǒng),進(jìn)一步提升大壩施工智能化水平。


  黑科技2


  研發(fā)“保溫被”快速收放機(jī),引入氣象雷達(dá),采用填筑面龜背狀施工、小倉面快速輪換施工等方式


  給“心墻”“蓋被子”,冬季保溫防凍融


  在高海拔地區(qū),黏土對于溫度和含水量的變化極為敏感,全年有效施工時間只有200天左右。為了工程又好又快地建成,建設(shè)者們總在不斷摸索創(chuàng)新:寒冬時節(jié),“心墻”土料會發(fā)生凍結(jié)和融化,這是高土石壩從來沒有遇到過的難題。中科院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院的專家說,“兩河口遇到的是淺表層日循環(huán)凍土,夜晚凍結(jié)、白天融化,而且壓實(shí)土體凍融后會形成滲漏通道,是工程建設(shè)絕對不容許出現(xiàn)的。”為了防止“心墻”受凍,每天夜晚建設(shè)者們都會給“心墻”蓋上重達(dá)幾十噸的“保溫被”,白天升溫后揭開繼續(xù)施工。通過研發(fā)的“保溫被”快速收放機(jī),覆蓋差不多三個足球場大小的“心墻”僅需 3小時。


  雷雨季節(jié),碾壓機(jī)的鋼輪由于掛泥無法將土料壓實(shí),“有時填筑方量還比不上被刮掉的方量,‘心墻’越填越低?!狈^來倒過去地想辦法,后來建設(shè)者們引入氣象雷達(dá),采用填筑面龜背狀施工、小倉面快速輪換施工等方式,極大提高了雨季施工效率……


  黑科技3


  為了保證抗沖耐磨混凝土的澆筑成型,項(xiàng)目運(yùn)用了智能養(yǎng)護(hù)的辦法,在混凝土墻上鋪設(shè)埋有傳感器的管道,實(shí)時監(jiān)測混凝土的溫度和濕度,對噴淋時間和溫度再進(jìn)行智能調(diào)整


  給混凝土“敷面膜”,智能養(yǎng)護(hù)防干裂


  為了在主汛期分擔(dān)長江防洪壓力,兩河口水庫預(yù)留了20多億立方米的防洪庫容。從“心墻”施工現(xiàn)場來到寬16米、高22米的泄洪洞,頓覺清涼。


  只見洞兩邊的灰色混凝土上,貼滿了白色養(yǎng)護(hù)布,墻頂部鋪設(shè)的管道正在進(jìn)行噴淋,洞室仿佛敷上了面膜。將養(yǎng)護(hù)布揭開,混凝土墻面光滑如鏡,能夠清晰地看到人影。


  為何混凝土需要這么光滑濕潤的“肌膚”?


  兩河口高邊坡和泄洪洞室項(xiàng)目負(fù)責(zé)人王澤光揭開了謎底:原來,洞室要應(yīng)對每秒4076立方米的最大泄量,相當(dāng)于160輛滿載25噸貨物的卡車群快速沖撞的沖刷力,這對混凝土的耐沖磨質(zhì)量提出了極高要求,相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)要求也會很高?!梆B(yǎng)護(hù)期內(nèi)混凝土溫度和濕度得嚴(yán)格控制在規(guī)定范圍內(nèi),噴淋的水溫與混凝土溫度的差值不能大于20攝氏度,否則會有開裂風(fēng)險?!蓖鯘晒庹f。


  嚴(yán)格控制溫度和濕度,在空氣濕度小、風(fēng)速大、日溫差最高能達(dá)到30多攝氏度的兩河口,并不容易。為了保證抗沖耐磨混凝土的澆筑成型,兩河口項(xiàng)目運(yùn)用了智能養(yǎng)護(hù)的辦法,在混凝土墻上鋪設(shè)埋有傳感器的管道,實(shí)時監(jiān)測混凝土的溫度和濕度,對噴淋時間和溫度再進(jìn)行智能調(diào)整?!跋啾葌鹘y(tǒng)的人工噴淋,智能養(yǎng)護(hù)不僅節(jié)省人工、噴淋更加均勻、無死角,用水量還節(jié)省了將近一半。”王澤光算了算賬。


  黑科技4


  采取“納鞋底”的方式加固山體,總共向山體釘入約1.6萬束錨索,每束錨索約70米長、1噸重


  部分錨索安裝了感應(yīng)器,未來能夠?qū)崟r監(jiān)測相應(yīng)邊坡范圍的張拉力,從而進(jìn)行智能監(jiān)測


  給高邊坡“納鞋底”,智能感應(yīng)張拉力


  山高谷深的復(fù)雜地形,決定了兩河口水電站的高邊坡規(guī)模巨大,其中最高邊坡684米,比上海中心大廈還高約50米,位居世界水電第二。如何應(yīng)對強(qiáng)大的水壓,防止山體變形呢?


  建設(shè)者們采取“納鞋底”的方式加固山體。山體上紅黃藍(lán)白四色、密密麻麻的小點(diǎn),便是“納鞋底”的“針線”——錨索。據(jù)了解,項(xiàng)目總共向山體釘入約1.6萬束錨索,每束錨索約70米長、1噸重,相當(dāng)于把整個“鳥巢”的主結(jié)構(gòu)用鋼量搬運(yùn)到海拔3000多米的高山上。


  “一束錨索得三四十人一齊用力,經(jīng)常要扛著往五六十米垂直高度的作業(yè)面送。”錨索工人曹庭發(fā)說,由于缺氧,經(jīng)常走十來米就得歇一會兒,有的工友還會流鼻血,完工時肩膀也磨破了。


  看似“笨重”的錨索,其實(shí)也暗藏玄機(jī):部分錨索安裝了感應(yīng)器,未來能夠?qū)崟r監(jiān)測相應(yīng)邊坡范圍的張拉力,從而進(jìn)行智能監(jiān)測。


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