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兩河口水電站建設用了哪些“黑科技”?

發布時間:2022-03-22 09:53:00來源: 四川日報


釘入大量錨索的邊坡。四川日報全媒體(ti) 記者 韋維 攝

  3月18日,我國第一高土石壩水電站、海拔最高的百萬(wan) 千瓦級水電站——雅礱江兩(liang) 河口水電站,最後一台機組完成72小時試運行,正式投入商業(ye) 運行。至此,兩(liang) 河口水電站6台機組全部投產(chan) 發電。

  雅礱江兩(liang) 河口水電站,平均海拔3000米,含氧量僅(jin) 為(wei) 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、超高強度的大壩填築,曾給兩(liang) 河口大壩建設帶來嚴(yan) 峻的挑戰。

  為(wei) 破解諸多水電建設的世界級難題,建設者們(men) 用了哪些“黑科技”?

  一組數據看兩(liang) 河口水電站

  兩(liang) 河口水電站共有9項指標位於(yu) 世界第一,來看一組數據,了解兩(liang) 河口水電站的建設規模到底有多大。

  1.總填築量4300萬(wan) 立方米

  作為(wei) 世界級土石壩,兩(liang) 河口大壩總填築量達到4300萬(wan) 立方米

  這麽(me) 大的填築量,如果分解成1立方米的正方體(ti) ,連起來能繞地球一圈多

  2.左岸邊坡最高684米

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

  為(wei) 了牢牢穩固住邊坡,施工時一共用了約1.6萬(wan) 束錨索,每束錨索的重量就約1噸

  3.廠房麵積8004平方米

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

  這個(ge) 廠房有多寬闊?可以並排停放8列8輛編組的動車

  4.總庫容108億(yi) 立方米

  兩(liang) 河口還有一個(ge) 四川省內(nei) 最大的“超級水庫”,總庫容達到108億(yi) 立方米,相當於(yu) 770個(ge) 西湖加起來的水量

  因為(wei) 這個(ge) “超級水庫”,兩(liang) 河口水電站可為(wei) 雅礱江中下遊、金沙江下遊和長江幹流電站產(chan) 生巨大補償(chang) 效益,增加平枯期年發電量約342億(yi) 千瓦時,超過去年四川全社會(hui) 用電量的1/10

  5.每年減碳2130萬(wan) 噸

  兩(liang) 河口的年發電量,加上補償(chang) 效益增加的發電量,相當於(yu) 每年減少原煤消耗1330萬(wan) 噸,減少二氧化碳排放2130萬(wan) 噸,相當於(yu) 少建4座年產(chan) 400萬(wan) 噸的大型煤礦

  黑科技1

  開發了智能大壩實時監控係統,定位精度達到厘米級,能夠實時計算分析碾壓機行走軌跡、車速、碾壓遍數、壓實厚度等,並實時自動報警

  智能無人碾壓機群和原生集成式無人碾壓係統,進一步提升大壩施工智能化水平

  給碾壓機“裝大腦”,智能碾壓保質量

  大壩中心區相當於(yu) “心髒”,為(wei) 了防滲透,就要在“心髒”位置砌上保護牆——“心牆”。

  要讓“心牆”抵擋住260多米高、108億(yi) 立方米庫容的水壓力,碾壓緊實是最關(guan) 鍵的步驟之一。雅礱江公司兩(liang) 河口建設管理局局長王金國說,“心牆”需要經過1176層的填築,每層需經過10遍碾壓,馬虎不得。

  上萬(wan) 遍的重複碾壓,枯燥乏味,工人總有大意迷糊的時候,怎麽(me) 杜絕錯碾、漏碾,保障大壩安全?在兩(liang) 河口水電站智能大壩係統前方指揮中心的屏幕上,我們(men) 找到了答案。

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

  “傳(chuan) 統土石壩的心牆碾壓,通過人工翻牌子計數控製遍數,碾壓軌跡隻能通過監理工程師的肉眼判斷,速度控製則憑感覺,施工質量存在很大的主觀因素。”天津大學智能大壩項目部研發人員介紹,雅礱江公司和天津大學聯合開發了智能大壩實時監控係統,定位精度達到厘米級,能夠實時計算分析碾壓機行走軌跡、車速、碾壓遍數、壓實厚度等,並實時自動報警,杜絕了隱患。

  不僅(jin) 如此,針對碾壓工招工難、低頻振動帶來的職業(ye) 健康困擾,以及高寒高海拔帶來的施工降效等問題,研發和應用了智能無人碾壓機群和原生集成式無人碾壓係統,進一步提升大壩施工智能化水平。

  黑科技2

  研發“保溫被”快速收放機,引入氣象雷達,采用填築麵龜背狀施工、小倉(cang) 麵快速輪換施工等方式

  給“心牆”“蓋被子”,冬季保溫防凍融

  在高海拔地區,黏土對於(yu) 溫度和含水量的變化極為(wei) 敏感,全年有效施工時間隻有200天左右。為(wei) 了工程又好又快地建成,建設者們(men) 總在不斷摸索創新:寒冬時節,“心牆”土料會(hui) 發生凍結和融化,這是高土石壩從(cong) 來沒有遇到過的難題。中科院西北生態環境資源研究院的專(zhuan) 家說,“兩(liang) 河口遇到的是淺表層日循環凍土,夜晚凍結、白天融化,而且壓實土體(ti) 凍融後會(hui) 形成滲漏通道,是工程建設絕對不容許出現的。”為(wei) 了防止“心牆”受凍,每天夜晚建設者們(men) 都會(hui) 給“心牆”蓋上重達幾十噸的“保溫被”,白天升溫後揭開繼續施工。通過研發的“保溫被”快速收放機,覆蓋差不多三個(ge) 足球場大小的“心牆”僅(jin) 需 3小時。

  雷雨季節,碾壓機的鋼輪由於(yu) 掛泥無法將土料壓實,“有時填築方量還比不上被刮掉的方量,‘心牆’越填越低。”翻過來倒過去地想辦法,後來建設者們(men) 引入氣象雷達,采用填築麵龜背狀施工、小倉(cang) 麵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(wei) 了保證抗衝(chong) 耐磨混凝土的澆築成型,項目運用了智能養(yang) 護的辦法,在混凝土牆上鋪設埋有傳(chuan) 感器的管道,實時監測混凝土的溫度和濕度,對噴淋時間和溫度再進行智能調整

  給混凝土“敷麵膜”,智能養(yang) 護防幹裂

  為(wei) 了在主汛期分擔長江防洪壓力,兩(liang) 河口水庫預留了20多億(yi) 立方米的防洪庫容。從(cong) “心牆”施工現場來到寬16米、高22米的泄洪洞,頓覺清涼。

  隻見洞兩(liang) 邊的灰色混凝土上,貼滿了白色養(yang) 護布,牆頂部鋪設的管道正在進行噴淋,洞室仿佛敷上了麵膜。將養(yang) 護布揭開,混凝土牆麵光滑如鏡,能夠清晰地看到人影。

  為(wei) 何混凝土需要這麽(me) 光滑濕潤的“肌膚”?

  兩(liang) 河口高邊坡和泄洪洞室項目負責人王澤光揭開了謎底:原來,洞室要應對每秒4076立方米的最大泄量,相當於(yu) 160輛滿載25噸貨物的卡車群快速衝(chong) 撞的衝(chong) 刷力,這對混凝土的耐衝(chong) 磨質量提出了極高要求,相應的養(yang) 護要求也會(hui) 很高。“養(yang) 護期內(nei) 混凝土溫度和濕度得嚴(yan) 格控製在規定範圍內(nei) ,噴淋的水溫與(yu) 混凝土溫度的差值不能大於(yu) 20攝氏度,否則會(hui) 有開裂風險。”王澤光說。

  嚴(yan) 格控製溫度和濕度,在空氣濕度小、風速大、日溫差最高能達到30多攝氏度的兩(liang) 河口,並不容易。為(wei) 了保證抗衝(chong) 耐磨混凝土的澆築成型,兩(liang) 河口項目運用了智能養(yang) 護的辦法,在混凝土牆上鋪設埋有傳(chuan) 感器的管道,實時監測混凝土的溫度和濕度,對噴淋時間和溫度再進行智能調整。“相比傳(chuan) 統的人工噴淋,智能養(yang) 護不僅(jin) 節省人工、噴淋更加均勻、無死角,用水量還節省了將近一半。”王澤光算了算賬。

  黑科技4

  采取“納鞋底”的方式加固山體(ti) ,總共向山體(ti) 釘入約1.6萬(wan) 束錨索,每束錨索約70米長、1噸重

  部分錨索安裝了感應器,未來能夠實時監測相應邊坡範圍的張拉力,從(cong) 而進行智能監測

  給高邊坡“納鞋底”,智能感應張拉力

  山高穀深的複雜地形,決(jue) 定了兩(liang) 河口水電站的高邊坡規模巨大,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。如何應對強大的水壓,防止山體(ti) 變形呢?

  建設者們(men) 采取“納鞋底”的方式加固山體(ti) 。山體(ti) 上紅黃藍白四色、密密麻麻的小點,便是“納鞋底”的“針線”——錨索。據了解,項目總共向山體(ti) 釘入約1.6萬(wan) 束錨索,每束錨索約70米長、1噸重,相當於(yu) 把整個(ge) “鳥巢”的主結構用鋼量搬運到海拔3000多米的高山上。

  “一束錨索得三四十人一齊用力,經常要扛著往五六十米垂直高度的作業(ye) 麵送。”錨索工人曹庭發說,由於(yu) 缺氧,經常走十來米就得歇一會(hui) 兒(er) ,有的工友還會(hui) 流鼻血,完工時肩膀也磨破了。

  看似“笨重”的錨索,其實也暗藏玄機:部分錨索安裝了感應器,未來能夠實時監測相應邊坡範圍的張拉力,從(cong) 而進行智能監測。

(責編: 於超)

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