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特高拱坝智能建造:“在豆腐块里施工”

2018-01-12 12:31:04       来源:科技日报

河谷中,岸坡陡峻。随着两坡之间巨型模板缓缓向上爬升, 1月10日,我国第三座超千万千瓦级水电站——乌东德水电站工程大坝混凝土浇筑最高坝段已升至808米高程,达到大坝整体高度的三分之一。“正因为得到强有力的技术支撑,地下厂房、泄洪洞等各重点部位的工程也正稳步推进。”乌东德工程建设总指挥、工程建设部主任杨宗立说。

特高拱坝智能建造

乌东德水电站是世界上少有的巨型水电站。拦河大坝为混凝土特高双曲拱坝,最大坝高270米,装机容量1020万千瓦,两岸将各安装6台单机容量85万千瓦的水轮发电机组。坝高居世界第六,泄洪量居世界第三。面对这样一座超级工程,建设者面临着诸多世界级难题。

长江勘测规划设计研究院副总工程师、国家大坝安全工程技术研究中心副主任、乌东德项目设计总工程师翁永红介绍,乌东德地处干热河谷地区,施工区大风频发,大坝混凝土保温保湿施工技术问题、大坝混凝土温控防裂问题突出。

再大的困难,难不倒新时代的建设者。在建设工程部,一组远程控制中央服务器,有条不紊地调度着混凝土制浆站、输送浆系统和灌浆单元机,控制制浆、送浆、配浆、灌浆压力和流量,并进行数据记录与处理。

乌东德工程建设部技术管理部高级工程师刘科介绍,这套包含智能通水、智能灌浆等全生命周期应用的大坝智能建造系统,是三峡集团与清华大学、天津大学和长江设计院联合研发的成果,曾获多项国家级技术进步大奖。目前应用的“PLUS”版,不仅推进了大坝混凝土工艺的创新,还推进了进度、质量、安全的一体化高效管理。

围堰做到滴水不漏

乌东德深切的峡谷,边坡高度达到1500至1800米;陡峭的边坡,坡度达到60至70度,浅表层山体和坡面随时有滚石坍塌的危险。

项目设计总工程师翁永红告诉记者,自勘察设计之初,他们就采用三维数码照相、三维地质激光扫描等技术,把每一座山体、每一块岩石的情况牢牢掌握在手中,还不间断采用无人机勘察和“蜘蛛人”治理,确保了峡谷中人员和工程的安全。

除了大坝高位边坡的治理,施工区还有多条泥石流沟,汛期它们可能造成重大安全影响。目前,采用的“排导为主、拦挡为辅、定期清理”综合治理措施已见成效。

受地形地质条件限制,乌东德水电站枢纽布置紧凑,左右岸地下厂房均靠江侧布置,导流洞、泄洪洞靠山侧布置,三条泄洪洞靠左岸位于地下厂房内侧布置,防渗要求极高。施工中的深基坑、高围堰,也是关键技术难题之一。河床围堰基础覆盖层深度在55米至77米之间,防渗墙最大深度达95米,属国内同类工程之最。驻点技术人员通过技术攻关和软件研发,对基础覆盖层进行逐层的力学分析,将参数和研究用于再设计和每一个施工环节。“可以自豪地说,我们的围堰做到了滴水不漏。”技术管理部高级工程师刘科说。

主厂房开挖高度世界第一

在乌东德水电站地下厂房洞室群区域,层状岩体分布广泛,工程规模大、洞室布置密集、挖空率较高,其中主厂房高达89.8米,开挖高度位居世界第一。确保安全是重中之重、难中之难。

“我们的队伍可是在豆腐块里施工啊!” 项目设计总工程师翁永红形象地说。这时,高边墙开挖动态实时反馈分析系统已正式登场,它可以进行三维设计,并根据测量检验数据进行实时计算。每开挖一个洞室,都有来自中科院武汉岩土所和长江勘测规划设计研究院的专家“智囊团”提供实时的技术支持,保证各洞室群形成特别稳定的格局,确保电站设计功能的实现。建成后的乌东德水电站,将成为首个高拱坝坝身不设导流底孔、尾水调压室采用半圆型调压室的水电站。

在乌东德,每一名施工人员都是安全员,都担负着安全监管职责。现场的人员和设备,都安装有定位识别系统,一旦人员设备进入非安全区域,系统立即自动报警,可有效避免事故的发生。同时,“人脸识别”技术应用在工程的重要部位,代替传统的工号牌。“很多新技术的应用,已颠覆了传统,这样的变化是革命性的。”刘科说。

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