金沙江下游首个梯级电站乌东德水电工程探访


来源:中国电力新闻网   时间:2018-09-18 16:51:09


崇山峻岭展风采

——金沙江下游第一个梯级电站乌东德水电工程探访

编者按:滚滚金沙江,不息长江水。由于金沙江落差大,水能资源丰富,具有建设大型水电站的天然优势。金沙江全流域共计划开发27级水电站,其中,从四川攀枝花至宜宾的下游河段共分四级开发,分别为乌东德、白鹤滩、溪洛渡和向家坝水电站,装机总容量相当于两个三峡水电站。目前,溪洛渡和向家坝水电站已建成投运,乌东德和白鹤滩工程正在如火如荼地进行中。近日,记者走进正在建设中的两座水电工程工地,感受我国水电建设者的高超技术和奋斗精神。

山峰崒兀的峡谷间,一条300多米宽的金黄色河流被一堵“高墙”截为两段,3台形似“缆车”的卸料机在“高墙”上空左右穿梭,将混凝土倒在“墙”的顶部,再由机车推平,增添几厘米的高度。站在乌东德水电工程的观景平台远眺大坝建设现场,顿觉人如蝼蚁般渺小;置身于千仞绝壁之下,又惊叹于人们欲与天公试比高的智慧和勇气。

乌东德水电站总装机容量为1020万千瓦,其挡水建筑物为世界最薄300米级双曲拱坝,电站厂房靠河床侧布置于左右两岸山体中,乃全国最高的地下电站主厂房。

世界最薄的双曲拱坝

从大坝前水平位置大约100米远的平台上看去,乌东德水电站大坝被呈“V”字形的两山夹于其中,地势险要。两岸山石若有松动,处于夹缝中的大坝和施工人员就如同笼中之鸟。中国能建葛洲坝三峡建设公司(以下简称“葛洲坝三峡公司”)乌东德施工局工程技术部李哲朋告诉记者,乌东德水电站建设的最重要前提就是两岸边坡治理。

“乌东德水电站边坡工程包含人工边坡和自然边坡两类,具有范围广、高差大、分布散的施工特点,其中自然边坡治理面积总量达130万平方米。自然边坡就是把山体用编制铁丝网的方式‘罩’起来,同时结合下拉网的方式防护,人工边坡则用锚钉和锚杆打入山体固定。”李哲朋说。

陡峭的山坡峭壁危岩,若非攀岩高手爬上去都难以想象,而这么大面积的山体的每一寸都经过了“蜘蛛人”的精准勘察和防护治理。遥想若干年前,曾经几十位身怀绝技的“蜘蛛人”攀爬于这四周的大山之上,他们手拿几十千克重的钻机,带着干粮从早到晚一直“悬浮”在山上,是一幅让人怎样惊叹的画卷!

如果说边坡治理是人类不畏艰难的气魄,大坝工程则体现着水电人的智慧和科技力量。

乌东德水电站大坝采用双曲拱坝,大坝型适用于地势险要、江面不十分宽阔但落差大的地形地貌,在以前的大型水电工程中很少采用。坝体垂直看一面呈弧形,水平看坝底也成弧形,故名双曲拱坝。“双曲拱坝依靠水和坝体之间的物理作用形成坝的稳定状,可大大节省建设材料,建设用混凝土约是三峡电站的五分之一。”葛洲坝三峡公司乌东德施工局混凝土工程处副经理赵贤安对记者说。

不同于三峡工程垂直型大坝的大气恢宏,双曲拱坝呈现的是小而精的灵秀之美,而作为世界最薄300米级双曲拱坝,乌东德工程的大坝更是这种技术的突出体现。

底宽45米、顶宽10米,长度345米、高270米———这是乌东德工程大坝浇筑完成后的尺寸,它将以四两拨千斤的力量,承载着一座千万千瓦级特大型水电站的蓄水需求。

拥有世界第一荣誉的工程,施工难度也可想而知。“混凝土防裂缝的压力非常大。坝越薄,抗裂缝的能力越差,一旦裂缝坝就会漏水失去作用,工程对防裂抗裂工作提出了空前的考验。”赵贤安介绍,为预防开裂,需要坝体保持连续上升,每仓(大坝浇筑的每一单元叫做“仓”,高度为3米或4.5米)浇筑间隔时间不能超过14天,即从上一仓浇灰结束到下一仓立模板浇筑完成的时间,而通常这个施工时间是一两个月。

乌东德大坝地处干热型河谷,环境温度高,环境与混凝土内部的温差会导致混凝土裂缝。为有效控制混凝土内部温升,工程采用了新研发的智能通水2.0系统对大坝混凝土进行通水冷却。在此以前,水电大坝中冷却水温控制全凭人的经验,通过测量进水和出水温度差来估计,而乌东德工程的智能通水系统,可以通过埋于大坝混凝土中的大量探头实时掌握混凝土内部的温度,并通过控制柜的集成电脑,自动控制进水温度和流量来保证循环水的温度值,从而达到浇筑无缝大坝的目标。

“镜面工程”彰显精湛技艺

置身于乌东德左岸地下电站主厂房,仿佛置身于硕大的宫殿。长方形的室内空间长约330米,宽约32米,高约90米,全部置于山体之中,是目前全国最高的地下电站主厂房。厂房拱形的顶部弧度均匀、光滑平整,仿佛是用水泥抹平。

李哲朋告诉记者,其实拱形的电站主厂房顶部是裸露的岩石,为人工雕凿而成,当年精挑细选出200名技艺精湛的工匠以12×10平方米的施工洞穴为突破口,用炸药、电钻、凿具等一点一滴地雕刻出了电站的“天空”。这样精美的雕刻艺术应用在乌东德工程每一个现场。2016年,“岩石上的雕刻”———《降低大坝拱肩槽开挖不平整度》QC成果在中国电力建设协会、中国施工企业协会以及中国质量协会的成果发布暨评审会上获得一等奖。

乌东德左岸地下电站工程主要建筑物由52个施工项目组成,具有工程规模大、结构类型多,结构尺寸大以及庞大而复杂的地下洞室群施工特点。记者看到地下厂房内,巨大的蜗壳已经安装完毕,进入混凝土浇筑标段,现场架设地临时通道崎岖难行,工人从蜗壳下方的爬梯爬到大约20米高的混凝土最高层,动作轻松灵活。现场钢筋的焊接产生的巨大火花,刺鼻的气味和机器的轰鸣声混作一团。混凝土浇筑平面上,钢筋横竖交叉成20×20平方厘米大小的中空方格,记者走在上面如履薄冰,而工人们却如履平地。

“现在正在进行混凝土浇筑过程中的埋管,发电机组后续要用到各种油管、水管、电线管等共有近千组,工序之间相互干扰比较大,哪个工序先上、哪个后上需要详细的计划和配合。”施工管理部副部长卢艳彪介绍说。

传统混凝土施工采取搭排架的方式,而乌东德工程采用钢模台车进行浇筑施工,“我们希望在地下工程的所有流道创一个镜面工程。这个过程要每个洞室的每一仓不能错台(错台是指一级一级分缝错位的程度),要求它的外观要能达到非常平整的程度。混凝土常见的错台通常要求5毫米以内,而我们能控制在2毫米左右。”赵贤安介绍说。

单机容量85万千瓦的混流式水轮发电机组混凝土浇筑的体量非常大,然而,地下厂房空间有限,结构复杂,如果采用常规泵机浇筑的方法只能采用二级骨料,而骨料级别直接决定了混凝土强度和寿命。于是,葛洲坝三峡公司乌东德施工局在左岸地下电站主厂房混凝土施工中,布置了改进型梭式布料机作为混凝土入仓的主要手段,布料机可以在各机组间来回移动,满足6台机组的混凝土浇筑需要。

据介绍,梭式布料机布料半径22米,额定生产能力为120立方米/小时,浇筑范围高程772.5~811.35米,盲区更少,浇筑更连续,生产效率提高一倍的同时,也使更加坚固耐用的三级骨料得以使用。

水电站泄洪洞的混凝土衬砌外露面日后需经受高速水流冲刷,对混凝土的结合缝面处理、密实度及平整度等外观质量,以及抗冲耐磨混凝土温控都有很高的要求。混凝土浇筑中产生反弧段的气泡直接影响混凝土的耐用性,通常是水电施工中让人头痛的问题。

“气泡是振捣过程中产生的,不振捣混凝土就不密实,反弧段的振捣中尤易产生气泡。因此,我们通过研究,尽量减少料子含水量和含气量,另外把振捣工艺进行提升,对振捣的间距、振捣的时间、振捣的频次都做了相应的规定,来达到表面没有气泡的标准。”赵贤安说。

同时,乌东德工程还是全国第一个采用智能振捣的水电工程。“最早的水电工程是人工振捣,从人工振捣到机械振捣的三峡工程是一次革命,而乌东德工程实现了机械振捣向智能振捣转变。”赵贤安介绍说,智能振捣可对混凝土内部的形态(质样)直接观测,精确掌握振捣状况,体现了新时代水电建设的科技力量。

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