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【中国建设者】中国最高土石坝水电站沿绝壁生长,黑科技惊艳世界!

新春巨献

展现“中国智造”巅峰之作,

致敬追求卓越、实干兴邦的中国建设者!

世界上海拔最低的酒店、±800千伏滇西北特高压直流输电工程横贯东西、交通大动脉—沪通大桥、穿越海峡的海底隧道、未来之城之综合管廊、蓝鲸号半潜式钻井平台工程、雅砻江两河口水电站…

一个个超级工程拔地而起,背后是中国建设者们无怨无悔的默默付出。春节期间,转自:建筑结构-公众号微信公众号特推出“辉煌中国”“中国建设者”“超级工程”系列报道,回顾我国建设重特大工程的不凡旅程,为您揭开工程背后的故事!

中国最高的土石坝水电工程——两河口水电站

两河口水电站是雅砻江中下游的“龙头”水库,是雅砻江干流中游规划建设的7座梯级电站中装机规模最大的水电站,也是目前我国藏区开工建设综合规模最大的水电站工程。电站建设将克服高海拔、高土石坝、高泄洪流速等诸多世界级技术难题与挑战,推动我国高土石坝建设跨入国际先进行列。水电站建成后,与雅砻江下游锦屏一级、二级水电站两座大水库联合运行,总调节库容量达149亿立方米。由于其调节库容大,加之地理位置特别,其对雅砻江、金沙江下游乃至长江的梯级电站都具显著的补偿作用,它的兴建对“西电东送”及电源优化配置、改善电网电源结构将起到积极作用,是西部水电开发、促进社会经济发展的战略性工程。

两河口水电站属于雅砻江干流规划开发22级电站中的中游控制性龙头电站,总投资664.57亿元,于2014年10月6日开工建设。电站总装机容量300万千瓦,多年平均年发电量110亿千瓦时,计划2021年实现首台机组发电,2023年全部工程竣工。

它是中国最高的土石坝水电工程,比美国胡佛水坝还高出50米的土石坝。300米高世界级的土石坝,将拦截107亿平方米的江水。

大坝心墙按期浇筑

王金国,国投集团两河口建设管理局局长,两河口水电站工程总负责人

对一个超级工程的总负责人而言,王金国的心情却如这裸露的岩石起伏不定。中国有句古话叫千金重担压在肩上,我自己体会,动用上万人力的两河口水电工程,是中国西部最大的在建工程项目之一”。

由于担心赶不上进度,工人24小时作业,大坝基座必须按时浇筑完成。王金国来检查工程进度,心墙的中间,总段大概是在16000多米,要确保心墙按期填筑之前,灌浆是关键工序。

在雅砻江和鲜水河的交汇口,5年后,一座比美国胡佛大坝高出15层楼的土石坝,将嵌入V字形的峡谷间。

两河口大坝和胡佛大坝同属于重力坝,他们依靠自身重量阻挡水压,工人们正在浇筑,大坝最底部的心墙基座。

300米高的大坝,心墙就是大坝的心脏,心墙按期浇筑,是大坝施工的关键。两边外壳砂石填筑,已经逼近心墙,如果基座浇筑不能按期完工,整个填筑工程将拖延。

总指挥王金国要求施工方必须尽快克服高原棘手的问题——缺氧,设备因为存在缺氧,供氧不足,声音会更大。

建筑工人大部分都是来自内地。

初期也是有严重的不适应,头晕,脸发黄,冒虚汗,轻微的感冒在内地三天可以好,但是在这一周10天可能都不会好。

青藏高原是全球海拔最高的地区之一,混凝土浇筑的时间紧迫,基座施工必须与时间赛跑。

这个地方一年只有200天可以施工,就意味着大坝的心墙如果不能按期填筑,整个工程按照水电就要拖后至少一年的工期。

采石爆破关键技术

土石坝分为两部分,中心位置的心墙是由防渗性极强的黏土填筑;而起保护作用的外壳,则由抗压性极高的砂石填筑。

这些石料都是经过严格筛选的,两河口大坝所用的这个石头:第一,必须要抗压强大达到要求,要大于45兆帕;第二石头大小要搭配均匀,就像我们人吃饭的营养一样,营养搭配要合理。采石场的爆破震撼山谷,一次爆破就要装填25吨炸药。

皓永勤,中电建一二·五联合体技术部主任,爆破工程的主要负责人

这位已经搬走了十多座山的爆破专家,正面临新的难题。郜永勤凭借目测就知道,先前的爆破效果并不理想,“堆石料要求最大尺寸不要超过80公分,这个都大了,这个高度快有人高了,我们这次要想着改进一下”,郜永勤意识到高原复杂的岩石构造,会给高规格的采石爆破带来很大的麻烦,这个料源不合格,那是不允许上坝填筑的,

采石场位于半山坡上,崎岖的盘山路,被卡车轧得又软又滑,随着工作面提升,山路也变得格外陡峭,还未进入大面积开采,几百两运输车已经像金属蚂蚁一样,拥堵在狭窄的山路上。

古志汶,中电建一二·五联合体治安主管,负责安全管理。

为了保证运输安全通畅,这位肤色黝黑的康巴汉子,几乎全天候监管着几百辆重型卡车,“这么陡的坡,如果车子一旦出什么故障,没有什么施救措施的”。条件艰苦,山大,山高,山陡,为这些刚刚进驻的司机讲解安全规则并不容易,可是老古很乐观,我在车上贴了标语,要想吃果先护牙,要保平安先自查

避开了运输高峰,爆破专用车安全抵达作业现场,预计填筑整个土石坝需要用掉近2万吨炸药,其威力相当于半颗原子弹的当量。

爆破团队将爆破网络联网方式修改成斜线起爆,经过艰苦的跟踪试验,郜永勤他们找到了最佳的解决方案,纸上的设计经受住了现场的检验,通过碎石效果检验,确定了炮孔和炸药的技术参数,石料尺寸为0.48米,0.57米,试验最终成功。

土石料碾压“高科技”运用

每次爆破可炸出5万立方的砂石,搅拌均匀后,被运往山下的填筑场,用作堆填的砂石料,还要经过千万次的碾轧,才能起到阻挡水流,保护大坝心墙的作用。

抵挡相当于3万台推土机推力的水压,“碾压式”加固,依旧是最佳的筑坝方法,这一传统筑法,可追溯到古代中国“素土夯实”的土建原理,填筑大坝使用的全部土石料,按1米乘以1米计算,可绕地球1周多。

而要轧实这些砂土堆,每台碾轧机至少要绕地球6圈。超大工程量,传统的人工计数根本无法监测每台车的运行状况,在大坝基座填筑高峰期到来之前,建造者找到了一种智能化管理方案。

赵伦中电建一二·五联合体生产指挥中心副主任。

质量控制方面,赵伦和他的团队创新的一些理念,他们研发了一种能通过卫星定位系统来追踪每台碾轧机的轨迹。数字监控中心就像一双双鹰眼,紧盯着每一个活动目标,碾轧过后的砂石堆还要经过质检工程师的设备检测。

31个足球场大小的碾轧面,很难用肉眼监测紧实度,大坝碾轧不紧实的话,将会出现不均匀沉降,严重影响我们大坝的质量。

32吨重的碾轧机里藏着属于赵伦这一代年轻技术员们的秘密武器,碾轧遍数的控制需要卫星定位系统的帮助,设计图纸的坐标信号,被传送到RTK基站。

信号和太空中的北斗卫星进行比对,再反馈到现场质检工程师手中的设备。

在RTK的帮助下,填筑的平整度和密实度误差可以控制在厘米级范围以内,这项技术足以满足大坝设计师们期望的受力要求,一层一层地往上填,作为工程技术员,小赵他们负责这座超级大坝的工程质量监管,为了确保进度又不降低质量,他们做出了一个风险很高的承诺。科技创新是解决工程难题的关键。

最终大坝按期完成了心墙填筑作业。

边坡支护

横断山脉的高耸山峰和狭隘崖壁,形成一千多公里长的雅砻江河谷。勘探人员用了近半个世纪时间才发现建筑水坝的理想地质,两河口之间的花岗岩可作为基岩,强度足以支撑世上最高的土石坝

为了使水坝能更稳固地挡住巨大的水压,基座两侧600多米高的边坡必须加固,王金国他们将面临水电工程最大规模的支护作业。

万丈高楼平地起,300米的大坝也是平地起,从低到高,是一道一道工序地进行,按期浇筑又是我们大坝施工的关键。

左岸面积最大的边坡群,长2000米,高606米。

朱先文,成都设计院两河口代表处工程师。

在接近上海中心大厦高度的边坡上,工程师朱先文,接受了可以列入吉尼斯的任务。

土石坝建设是典型的地质工程,山体在开挖后原有岩体结构和受力平衡被打破。

应力只有重新分布才能构成新的受力平衡体系。

最佳的方案是锚索固定。

钢筋混凝土浇筑的铁锚连接伸入山体的锚杆,最终将松动的岩石稳固住,我们的钢材用量大概在5万吨左右,就相当于一个鸟巢的所有钢结构抬到一个海拔3千米的山上,这个难度是相当大。

在机器设备无用武之地的峭壁上,要把15000多根锚索用人工方式固定在200层楼高,几乎垂直的岩壁中,劳动强度之大,前所未有。

3万吨的固定锚索需要人工运上去,而工人们一天只能搬运七八根。

苏磊葛洲坝集团开挖Ⅱ标项目部。

1万多根大小不等的锚索,将垂直的山体紧固起来,形同武士盔甲的支护体,让堪称世界之最的高边坡能抵御抗震烈度8度的地震灾害。

对设计师朱先文他们来说,这座600多米的高边坡,更像是高原上的又一道奇观。

隐蔽的地下工程

庞大复杂的水电工程,可分为地上地下两部分,在高边坡的最底部,工程师廖云江正带领“地下铁军”称号的队伍沿着黝黯隧道进入隐蔽的地下工程。

廖云江,两河口水电站1416联合体副经理。

“地下铁军”正在开凿的是长276米多,高67米,宽29米,足够停放6架波音747飞机的涡轮机主厂房,未来的6台3400吨重的巨型机组将入驻这里。

江水通过压力管道,引入水轮机“蜗壳”,驱动大型水轮发电机组,产生电力。

6台涡轮发电机年发电量110亿千瓦时,可供上海一个夏季的用电高峰所需,这些清洁能源,每年可减少535万吨原煤消耗。

而构建移动那些巨无霸涡轮机的横梁却成为地下铁军的当务之急。

“这个厂房的岩锚梁是我干过的第四个岩锚梁了,也是难度最大的,岩层就像个立起来的书一样,这样斜着斜着立在一起,爆破的岩锚梁是这个形状,要炸成型,非常困难。要让不规则的岩壁支撑起千万吨级的重量,廖云江面临着巨大的挑战,相当于900多辆家用小轿车的重量,廖云江意识到,地下铁军固然能打硬仗,可要保证每一次都能精准爆破,这几乎是不可能完成的任务。

按照我们的要求,把岩石的形状精确雕刻出来,非常难,高原山体内部结构非常复杂,不同的岩石性质和地应力对爆破产生的膨胀作用,有着不同的反应。

廖云江必须对炮孔位置和用药量进行精心计算,他的解决方法是分区分段微差爆破,这种轮廓控制爆破技术,如同雕刻一件艺术品,不允许有任何瑕疵,爆破参数的选取,光直立面这个爆破孔就做了六七次试验,

下开掘在任何时候都是一个危险带有许多不确定因素的工程,在黑暗中摸索前行3个多月,最后他们完成了10米的爆破。

这位隧道工程师对他们雕刻出的岩石之肩作品非常满意,整个500多米岩锚梁的岩台,像雕花一样把它雕刻出来,为我们地下铁军感到骄傲,这座让廖云江他们为之骄傲的世界级水电站工程,也标志着中国从石化能源向清洁能源转型的决心。

生态文明建设

这座拦河大坝必须符合生态要求。在大坝下游一个叫锦屏的地方,一个看似与大坝无关的鱼类增殖站,在大坝开工前就开始启动了,在这里建设者们对活化石的鱼类深入了解,进行适者生存的野外求生训练。规划中的114平方公里的库区,也犹如雅砻江藏语中的寓意那样,“鱼儿的天堂”。

通往外界的路——天桥

大坝地处雅砻江中上游最偏远的藏区,高山峡谷阻碍了当地山民的出行,建设中的十几条高等级路桥,是与大坝同步进行的惠民工程,这座悬跨云端的公路桥,也将成为藏区百姓通往山外的天桥。

周江平国投集团两河口建设管理局副局长

从河面到桥面建成以后,是接近300米的高度,相当于一百层楼的楼高,我们叫它“天桥”。

这座相当于东方明珠高度的公路桥,近600米长的桥身,将跨越地球上最险峻的峡谷。

桥的右岸的边坡非常陡峻,坡度近70度到90度,人和交通线是没法过去的,所以专门建了一条缆索吊,保证这个材料和物资的运输。

杨金龙,中铁十八局跨库特大桥工程项目部,负责技术运行。

340米高的缆索吊,是整个工程的生命线。

历经千里,跨越东西,指挥情感和梦想。各工程施工人员日以继夜地努力着,大坝心墙基座浇筑已经进入验收阶段,如果工程质量达标,大坝就可以赶在11月前,全面填筑。

与藏民共建蔬菜基地

两河口建设管理局与藏区共建的蔬菜种植基地。

破解未来能源难题

只有把技术创新和自身潜能都推向极限,才能建设好这座世界上最复杂的水电工程,成为世界级超级大坝之一。施工技术人员的努力,或许是解决今天的问题,但它真正的影响,却可能是破解未来的能源难题。

压力,相当于整座山的这个压力,抓住机遇,挑战自己,他们是把梦想付诸现实的建设者,未来他们会创造怎样的奇迹,世界将拭目以待。

——中国建设者

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作者: ganggouren

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