將成第二大水電站白鶴灘創(chuàng)新和智能體現(xiàn)在哪兒

2017-08-11 18:04:39 科技日報社-中國科技網(wǎng) 　點(diǎn)擊量：評論 (0)

8月3日，歷時十多年的勘測設(shè)計(jì)、試驗(yàn)研究和6年多籌備，裝機(jī)規(guī)模全球第二大、在建規(guī)模全球第一大水電站——白鶴灘水電站主體工程全面建設(shè)。雖有三峽大壩這位世界第一的老大哥在前，但作為千萬千瓦級的巨型水電站，

8月3日，歷時十多年的勘測設(shè)計(jì)、試驗(yàn)研究和6年多籌備，裝機(jī)規(guī)模全球第二大、在建規(guī)模全球第一大水電站——白鶴灘水電站主體工程全面建設(shè)。

雖有三峽大壩這位世界第一的“老大哥”在前，但作為千萬千瓦級的巨型水電站，白鶴灘還是有諸多“過人之處”：在建裝機(jī)容量、單機(jī)容量、300米級高壩抗震參數(shù)、地下洞室群規(guī)模、無壓泄洪洞包括調(diào)壓井的規(guī)模、300米拱壩全壩采用低熱水泥混凝土等，均排名全球第一。

“白鶴灘水電站是當(dāng)今世界在建的綜合技術(shù)難度最大的水電工程，施工難度挑戰(zhàn)前所未有。”中國三峽集團(tuán)董事長盧純認(rèn)為。

集世界水電高精尖技術(shù)于一體，“超級工程”白鶴灘水電站創(chuàng)新和智能究竟體現(xiàn)在哪兒？科技日報記者奔赴大壩施工現(xiàn)場，為您一一揭秘。

“身體”強(qiáng)健：抗震級別高抗裂能力強(qiáng)

3日，金沙江干流下游河段，艷陽高照。在白鶴灘18號壩段，一個個黃色吊罐將攪拌好的混凝土從高空送至倉內(nèi)，建筑工人們正在忙碌地澆筑混凝土。

在這里，最常被提及的一個指標(biāo)，就是溫度。全壩31個壩段，每一倉混凝土都埋設(shè)有數(shù)支溫度計(jì)和冷卻水管，澆筑好的混凝土鋪著“保溫被”，現(xiàn)場還有降溫噴霧器隨時待命。

混凝土有水化熱，澆筑入倉后體積膨脹，遇寒又會收縮，熱脹冷縮后，致使大壩產(chǎn)生溫度裂縫，因此有“無壩不裂”的說法。白鶴灘全壩使用低熱水泥混凝土，這在世界上還是第一次。

“美國的胡佛大壩雖使用低熱水泥，但其占比只有40%左右。”對低熱水泥混凝土研究十余年的長江三峽技術(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有限公司執(zhí)行董事、黨委書記李文偉告訴科技日報記者，為了從源頭上解決大壩的溫度裂縫問題，三峽工程應(yīng)用了中熱水泥，白鶴灘大壩將全面采用低熱水泥，其水化熱比中熱水泥低15%，后期強(qiáng)度性能優(yōu)于中熱水泥，并能減少后期冷卻手段，以降低成本，“只要措施得當(dāng)，大壩將不會產(chǎn)生溫度裂縫”。

“目前大壩主體已澆筑了16萬立方米，各個階段的混凝土溫度均低于設(shè)計(jì)要求2—3攝氏度，施工效果很好，其性能也滿足設(shè)計(jì)要求。”大壩項(xiàng)目部副主任郭增光說。

白鶴灘水電站最大壩高289米，所承受的總水推力達(dá)到1650萬噸，它也是國內(nèi)壩址地形地質(zhì)條件最為復(fù)雜的高拱壩工程之一。其壩址烈度參數(shù)為8度，在高拱壩中防震級別最高。

“白鶴灘水電站有一個獨(dú)特的地質(zhì)現(xiàn)象，那就是玄武巖柱狀節(jié)理。”中科院院士陳祖煜介紹，它是發(fā)育玄武巖中的一種原生張性破裂結(jié)構(gòu)。“從形狀上看就像麥當(dāng)勞的薯?xiàng)l一樣，開挖后則容易產(chǎn)生松弛、崩落等現(xiàn)象。”陳祖煜說，在國內(nèi)外工程中，柱狀節(jié)理玄武巖偶有碰到，但分布位置未涉及主體建筑物，因而對其特性的研究甚少。

陳祖煜說，白鶴灘是國內(nèi)首個利用柱狀節(jié)理玄武巖作為壩基的高拱壩工程，科研人員首次系統(tǒng)和深入地開展了柱狀節(jié)理玄武巖工程特性研究并掌握了其處理措施。該工程選擇微新柱狀節(jié)理玄武巖作為建基面，對開挖表層巖體預(yù)留保護(hù)層、預(yù)錨、強(qiáng)化灌漿等處理。

“白鶴灘所處的地形左高右低，我們還進(jìn)行了拱壩不對稱性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。”李文偉說，柱狀節(jié)理玄武巖出露部位設(shè)置混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)以有效降低壩趾壓應(yīng)力水平，確保大壩“腳下有根”、受力均勻，“也算是給大壩修整體形了”。

“頭腦”聰明：頭痛腦熱自行體檢自開藥方

大塊頭有大智慧。白鶴灘水電站還是個聰明的大壩，有著智慧的頭腦，能實(shí)現(xiàn)“智能建造”。像李文偉這樣的工作人員手機(jī)上，都有一個名叫“白鶴灘智能通水2.0溫控平臺”APP。

李文偉介紹，這個由清華大學(xué)和三峽集團(tuán)共同研制的智能通水成套裝備和移動實(shí)時軟件平臺，通過在新澆筑混凝土壩塊和水管中安裝數(shù)字溫度傳感器，實(shí)時測量混凝土溫度和進(jìn)出水溫。點(diǎn)開手機(jī)，工程進(jìn)度和各種參數(shù)盡在掌握。在冷卻水管中還安裝溫度、流量、開度和一體流溫集成控制裝置，因此還可以實(shí)現(xiàn)動態(tài)智能控制。

“大壩埋設(shè)了成千上萬的傳感器，我們利用數(shù)字技術(shù)進(jìn)行大壩全生命周期工作性態(tài)監(jiān)控。生產(chǎn)施工數(shù)據(jù)都會被采集和分析，從而實(shí)現(xiàn)了施工質(zhì)量全過程的在線實(shí)時監(jiān)控和預(yù)報、預(yù)警及智能控制，可以根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整施工方案，即做到‘全面感知、真實(shí)分析、實(shí)時控制’。”白鶴灘工程建設(shè)部副主任陳文夫打了個形象的比方，就像一個人頭痛腦熱，不用大夫，靠自己就能夠采集血液等進(jìn)行體檢，然后開出應(yīng)對處方。

智能設(shè)計(jì)無處不在。在白鶴灘泄洪洞，科技日報記者看見已經(jīng)澆筑好的混凝土表面緩緩流淌著細(xì)水，這是在進(jìn)行混凝土養(yǎng)護(hù)，它也是通過“智能養(yǎng)護(hù)控制柜”實(shí)現(xiàn)的。參數(shù)設(shè)計(jì)好后，通過編程，系統(tǒng)自動控制調(diào)節(jié)養(yǎng)護(hù)水管的啟動開關(guān)，實(shí)現(xiàn)自動養(yǎng)護(hù)。

溪洛渡大壩被稱為“智能大壩”，白鶴灘則是在溪洛渡大壩基礎(chǔ)上智能全面升級的2.0版。“‘智能建造’將貫穿整個工程的全生命建設(shè)周期，其深度和廣度都有提升，白鶴灘將更‘聰明’。”李文偉說。

責(zé)任編輯：lixin

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