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          中國工程師在高寒高海拔區域挑戰混凝土筑壩技術難題

          作者:點擊:188 發布時間:2024-01-11

          中新網四川新聞110日電 (王槐林)位于四川和西藏交界的金沙江上游葉巴灘水電站建設現場,平移式纜機將一罐罐30噸重的混凝土從高空緩緩降下,送至澆筑工地。該水電站是金沙江上游流域 大水電站,裝機規模224萬千瓦。緊張的施工中,工程師們謹慎關注影響大壩澆筑的多個因素,這是能否在高寒高海拔區域打破“無壩不裂”魔咒的關鍵。

           

            在混凝土大壩建造乃至使用過程中,控制“裂縫”產生是一項國 際性的難題。無論是美國的胡佛大壩、埃及的阿斯旺水壩以及巴西與巴拉圭共建的伊泰普水電站等均有裂縫產生。如何在高寒高海拔地區建設“無縫大壩”,關鍵在于做好溫度控制。

           

            但無論從外部施工條件還是工程建設中的局部環境,溫度恰恰是葉巴灘水電站 難掌控的因素。工程所在的高原地區,情況特殊,根據氣象資料,壩址區多年平均氣溫9.2°C,極 高氣溫37.1°C,極 低氣溫-23.5°C,極 端氣溫溫差大、晝夜溫差變化明顯。根據工程進度計劃,大壩混凝土主要施工時段為20228月底至202510月底,共38個月,跨越4個高溫季節和3個低溫季節施工期。外部環境溫度不穩定,溫差大,幾乎時刻都在變化是葉巴灘水電站面臨的首要挑戰。

           

            更大的挑戰來自 特的工程設計。葉巴灘水電站為雙曲拱壩,該結構使得拱壩整體受到兩岸壩肩及建基面的三重約束。在受約束條件下,溫度變化極易導致壩體內部溫度拉應力超過混凝土允許拉伸變形從而導致開裂。另一個難題是混凝土拱壩厚高比為0.207,壩體相對較薄,受外部氣溫及水溫的變化影響較明顯,工程 薄處為拱冠頂,僅厚11米,這使得拱壩混凝土與重力壩混凝土相比,受外部氣溫及水溫的變化影響更加明顯。加上陡坡壩段多,壩體孔洞多,基巖和壩體孔口約束區較多,基礎溫差控制要求嚴,大大提升了溫控難度。

           

            澆筑后的養護也是葉巴灘水電站建設“無縫大壩”的攔路虎。金沙江上游位于青藏高原和川西北高原,由于地勢高亢,又遠離水汽源地,氣候寒冷而干燥,多大風,日照時間長,具有長冬無夏短春秋的特點,澆筑后混凝土表面水分蒸發快,容易產生表面裂縫。

           

             的施工環境、 的大壩設計、世界 級的施工難度……讓建設“無縫大壩”的想法像天方夜譚,但建設葉巴灘水電站的工程師決然向“高原無壩不裂”下了戰書。

           

            葉巴灘水電站工程師給出了充滿想象力的答案:給大壩搭起一個“空調屋”。在葉巴灘水電站的組織下,高峰期施工人員高達2500人,氣肋膜、聚氨酯、保溫被等混凝土澆筑保溫措施齊上陣,給大壩搭起“空調屋”,讓大壩在相對穩定的環境施工,在混凝土上蓋上“保溫被”,暖洋洋地過冬,成功首 在高寒高海拔地區實現大壩混凝土全年無間歇澆筑。

           

           采用氣肋膜等保溫措施攻克高寒高海拔大溫差環境下混凝土易開裂難題。華電金沙江上游水電開發有限公司供圖

          采用氣肋膜等保溫措施攻克高寒高海拔大溫差環境下混凝土易開裂難題。華電金沙江上游水電開發有限公司供圖

            光有“空調屋”“保溫被”還不夠,葉巴灘水電站工程師的另一個法寶是“精細化管理”。華電金沙江上游水電開發有限公司葉巴灘分公司工程管理部主任崔騰洲介紹:“我們通過仿真模擬拆分任務,定期梳理影響工程質量進度各項因素,制定糾偏措施;優化倉面澆筑規劃設計,通過‘一澆兩備’實現轉倉無縫銜接,澆筑過程中進行一倉一總結、一倉一規劃,及時解決難點問題?!?/span>

           

            解決了外部環境,有了到“倉”的施工管理,確保大壩無縫,還需要科技的加持。崔騰洲介紹,葉巴灘電站深化數字賦能,充分發揮現代信息技術、數據技術和通信技術作用,依托邊坡自動化監測、施工質量信息管理、混凝土智 澆筑、 溫控與 灌漿等功能系統,解決以往靠經驗管理耗時耗力、準確度不高的問題,推動智慧管理工程建設。

           

            據介紹,葉巴灘水電站通過實時采集傳輸信息,自動管理與評價,開裂風險實時預警等動態 監測、分析與控制,自動調節溫控通水流量,確保已澆筑混凝土各項溫控均滿足設計要求;通過實時接入拌合過程數據, 分析原料配比、 識別運輸狀態、實時反饋施工進度、 控制振搗參數,實現混凝土生產、運輸、平倉、振搗全流程 監控;基于 配漿、壓力流量聯合控制技術,實現一鍵啟動、一鍵結束,配漿、灌漿無人化控制和灌漿過程數據實時監測。

           

            “保證這一世界 前十的混凝土雙曲拱壩的建設 是不小的挑戰,我們組織科研院所 復試驗,采取了氣肋膜保溫等措施,冬季混凝土內外溫差滿足設計要求?!比~巴灘分公司黨委書記、執行董事劉強介紹,“我們要攻克高寒高海拔高拱壩冬季混凝土澆筑這一世界 級難題,力爭建成無縫大壩。目前,大壩混凝土已累計澆筑超70萬立方米,壩體累計澆筑高度突破100米,沒有發現溫度裂縫,質量良好?!?/span>

           

            據了解,葉巴灘水電站《高海拔寒冷地區特高拱壩混凝低溫季節連續施工綜合保障技術研究》已獲得 大壩工程學會科技進步一等獎,該項科技成果的成功應用,也為我國后續高寒高海拔地區巨型水電建設作了重要的技術探索與儲備。

           

            葉巴灘水電站“無縫大壩”的建設是華電金上“精品工程”建設的一個縮影。近年來,華電金上立足高質量發展所需,深化企業管理變革,發揮創新主體優勢,提升核心競爭力,持續推動管理創新成果轉化,為我國加快建設新型能源體系添磚加瓦。


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