令世界矚目的白鶴灘水電站，在建設(shè)過程中，創(chuàng)下水輪發(fā)電機(jī)容量、地下硐室群規(guī)模、圓筒式尾水調(diào)壓室規(guī)模、300米級(jí)高拱壩抗震參數(shù)、無壓泄洪洞群規(guī)模、首次全壩使用低熱水泥混凝土等6項(xiàng)世界第一，“每一項(xiàng)世界第一，就意味著要解決一系列世界性難題。”三峽集團(tuán)副總經(jīng)理范夏夏說，世界首次全壩使用低熱水泥混凝土澆筑，以及智能建造技術(shù)的應(yīng)用，白鶴灘工程建設(shè)就這么闖過一項(xiàng)項(xiàng)技術(shù)“無人區(qū)”，最終建成世界第一座無裂縫大壩。

世界首座無縫大壩

5月31日12時(shí)07分，弧長(zhǎng)709米的白鶴灘水電站拱壩壩頂完美地呈現(xiàn)在金沙江上，也標(biāo)志著我國(guó)300米級(jí)特高拱壩建造技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破。白鶴灘水電站大壩建設(shè)創(chuàng)造了年澆筑270萬立方米、月澆筑27.3萬立方米、百日過深孔等同類工程的世界紀(jì)錄，大壩主體混凝土澆筑總量達(dá)803萬立方米，“體積”超過3個(gè)胡夫金字塔。“大壩沒有產(chǎn)生過一條溫度裂縫，標(biāo)志著我國(guó)已完全掌握大體積混凝土溫控防裂關(guān)鍵技術(shù)。”三峽集團(tuán)白鶴灘工程建設(shè)部主任汪志林介紹，白鶴灘水電站僅在大壩建設(shè)中，就攻克了柱狀節(jié)理玄武巖作為特高拱壩壩基的世界級(jí)難題，創(chuàng)新實(shí)施百米門槽一期直埋等領(lǐng)先技術(shù)，推動(dòng)了行業(yè)技術(shù)進(jìn)步。

一直以來，白鶴灘水電站工程秉承“全面推行標(biāo)準(zhǔn)化工藝，全面創(chuàng)建精品工程，全面防控質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)”的質(zhì)量管理方針，嚴(yán)控大壩混凝土備倉(cāng)和澆筑質(zhì)量，實(shí)行大壩項(xiàng)目部監(jiān)理、承包人三級(jí)管理人員24小時(shí)聯(lián)合值班制度。“我們組織參建各方系統(tǒng)梳理各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，編制大壩混凝土開澆前準(zhǔn)備工作導(dǎo)則，提出了大壩澆筑‘倉(cāng)倉(cāng)精品’的目標(biāo)。”白鶴灘大壩項(xiàng)目部工程師劉春風(fēng)介紹，“倉(cāng)倉(cāng)精品”意味著大壩備倉(cāng)澆筑的每一個(gè)環(huán)節(jié)都需要高標(biāo)準(zhǔn)施工和嚴(yán)格管控，為保證澆筑工藝穩(wěn)定、備倉(cāng)有序高效，混凝土標(biāo)準(zhǔn)化工藝應(yīng)運(yùn)而生。“比如在廊道周邊混凝土人工振搗的操作環(huán)節(jié)，混凝土要振搗幾遍，振搗棒型號(hào)如何選擇，初振的振搗時(shí)間是多長(zhǎng)，復(fù)振的時(shí)間是多長(zhǎng)，初振與復(fù)振的間隔時(shí)間有多長(zhǎng)等等這些參數(shù)均依據(jù)專業(yè)試驗(yàn)得出，再把這些參數(shù)納入標(biāo)準(zhǔn)化工藝手冊(cè)中，用于員工培訓(xùn)，指導(dǎo)施工。”

白鶴灘水電站大壩在世界上首次全壩采用低熱水泥混凝土進(jìn)行澆筑，低熱水泥混凝土溫控技術(shù)沒有成熟的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。建設(shè)者們始終保持創(chuàng)新、探索的精神，在大壩開澆前制定了《拱壩混凝土溫控施工技術(shù)要求》的試驗(yàn)本。三峽集團(tuán)白鶴灘工程建設(shè)部和參建各方開展“智能大壩”技術(shù)的研究和運(yùn)用，澆筑一條龍智能監(jiān)控、智能通水、智能灌漿等智能技術(shù)，為建成無縫大壩及保障大壩長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了創(chuàng)新解決方案。“我們運(yùn)用智能大壩的相關(guān)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化溫控管理，有效避免了溫度裂縫的產(chǎn)生，保證工程質(zhì)量。”工程建設(shè)部大壩項(xiàng)目部工程師譚堯升告訴記者，大壩中埋設(shè)的5774支溫度計(jì)、75347米的測(cè)溫光纖、數(shù)千支監(jiān)測(cè)儀器，用于感知?dú)鉁亍L(fēng)速、溫度應(yīng)力、應(yīng)變等信息，可以實(shí)現(xiàn)混凝土生產(chǎn)、運(yùn)輸、澆筑、運(yùn)行的全生命周期監(jiān)控，對(duì)施工進(jìn)度、質(zhì)量進(jìn)行可視化分析。

多層“蛋糕”里造“心室”

大壩兩側(cè)的地下深處，洞室縱橫交錯(cuò)，宛若一個(gè)巨大的地下迷宮。這里是16臺(tái)百萬千瓦機(jī)組的“棲息之地”——白鶴灘水電站地下廠房，其洞室群規(guī)模、廠房跨度、調(diào)壓室直徑和數(shù)量均居世界水電工程之首。與“世界之首”的美譽(yù)相伴而來的，是技術(shù)、管理方方面面難題和一個(gè)個(gè)待攻破的“無人區(qū)”。白鶴灘水電站地下廠房的設(shè)計(jì)、施工與管理，某種程度超越了現(xiàn)有規(guī)范和已有工程經(jīng)驗(yàn)。面對(duì)挑戰(zhàn)，白鶴灘工程建設(shè)者勇攀科技高峰，勇闖“無人區(qū)”，通過不斷創(chuàng)新，攻克一個(gè)個(gè)難關(guān)，打造出一座恢弘精細(xì)的“地下城”。

白鶴灘水電站地下廠房洞室群規(guī)模世界第一，結(jié)構(gòu)布置復(fù)雜，埋深大，地下洞室開挖量2500萬方，開挖總里程約230千米。記者探訪的右岸地下廠房位于壩肩上游山體“腹內(nèi)”，廠房面積有2個(gè)足球場(chǎng)大，高約30層樓高。最大水平埋深800米，最大垂直埋深540米。

“白鶴灘水電站地處深V型峽谷，兩岸空間有限，需要開挖地下洞室，布置引水發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備。”具體負(fù)責(zé)白鶴灘右岸地下廠房施工建設(shè)的中國(guó)能建葛洲壩三峽建設(shè)公司白鶴灘施工局常務(wù)副局長(zhǎng)王林告訴記者，與地上建房不同，地下廠房開挖從“天花板”開始，一層一層往下開鑿。事實(shí)上，高邊墻圍巖變形與穩(wěn)定，一直是大型地下洞室開挖中的一項(xiàng)世界性難題。而白鶴灘水電站地下廠房位于橫斷山脈，處于川滇地震帶上，巖石層與層之間柱狀節(jié)理明顯、裂縫極多，更使得圍巖變形與穩(wěn)定難上加難。

“右岸地下廠房不僅開挖斷面尺寸大、埋深大，還穿越3條大的不良地質(zhì)發(fā)育帶和近50條層間錯(cuò)動(dòng)帶，地應(yīng)力極高。”王林形容道，開挖右岸地下廠房，就好比在松軟多層的“蛋糕”中挖一個(gè)又深又大的洞，不僅要根據(jù)對(duì)圍巖巖性的不斷認(rèn)知調(diào)整施工方法，還要應(yīng)對(duì)地下洞室挖空率不斷變大、應(yīng)力調(diào)整帶來的高邊墻變形，施工難度可想而知。經(jīng)過反復(fù)研究和摸索，葛洲壩集團(tuán)白鶴灘施工局現(xiàn)場(chǎng)創(chuàng)新采用“小梯段、短循環(huán)、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)”的施工方法，同時(shí)革新了爆破控制技術(shù)，有效控制了圍巖邊墻的深層變形，將變形量控制在0.5毫米的范圍內(nèi)。為了加固圍巖，施工人員還像穿針引線納鞋底般，在整個(gè)廠房巖石上施行9460束錨索，比同規(guī)模電站多出一倍。如今，行走在右岸地下廠房，已看不到錨索的痕跡。早在2018年7月，廠房就轉(zhuǎn)入混凝土施工階段，最高峰時(shí)創(chuàng)造了單班3000方混凝土的澆筑紀(jì)錄。廠房板梁柱墻全部采用免裝修混凝土施工新工藝，光滑平整可鑒。

為提高混凝土施工效率，白鶴灘工程建設(shè)部在施工設(shè)備創(chuàng)新上也下足了功夫。為減少鋼模臺(tái)車的拆裝次數(shù)，加快施工進(jìn)度，規(guī)避人工拆裝臺(tái)車的安全風(fēng)險(xiǎn)等問題，研發(fā)出一種可橫向移動(dòng)的伸縮式鋼模臺(tái)車，能夠平移至相鄰隧洞，大大節(jié)約臺(tái)車安拆工期。在白鶴灘右岸地下廠房的施工現(xiàn)場(chǎng)，記者見識(shí)這一施工“神器”，據(jù)與制造企業(yè)聯(lián)手開發(fā)這種“伸縮臺(tái)車”的葛洲壩集團(tuán)白鶴灘施工局總工程師鄧富揚(yáng)介紹，該項(xiàng)設(shè)備的研發(fā)使用，進(jìn)一步減少了人工投入，提高了工效，保證了施工質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了以科技創(chuàng)新手段促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益提升的目的。

世界性難題成為過去時(shí)

在大壩左岸的地下洞室里，藏著三條名為泄洪洞的水工建筑物。作為世界級(jí)水電工程，白鶴灘水電站泄洪洞具有大泄量(每秒12250立方米)、大斷面(15米×18米)、大坡度(最大23°)、高流速(最大每秒47米)、高水頭(189米)、高強(qiáng)度(混凝土強(qiáng)度)，每一項(xiàng)都是世界級(jí)難題。白鶴灘建設(shè)者堅(jiān)持創(chuàng)新引領(lǐng)，用“體型精準(zhǔn)、平整光滑、耐磨防裂、零缺陷”的精品混凝土質(zhì)量回應(yīng)挑戰(zhàn)，施工采用智能溫控解碼關(guān)鍵點(diǎn)，攻克大斷面襯砌混凝土“無襯不裂”世界性難題，實(shí)現(xiàn)襯砌零溫度裂縫;首次實(shí)現(xiàn)高流速流道全過流面澆筑低坍落度混凝土，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)外的技術(shù)空白;創(chuàng)建水工隧洞鏡面混凝土施工成套工法及管理體系，徹底解決襯砌混凝土質(zhì)量頑疾。

全面精品工程是白鶴灘水電站的建設(shè)目標(biāo)，泄洪洞施工團(tuán)隊(duì)在項(xiàng)目初期就提出“體型精準(zhǔn)、平整光滑、耐磨防裂、零缺陷”的目標(biāo)，但是所有人都明白，這不是輕而易舉就能實(shí)現(xiàn)的。“泄洪洞流道較長(zhǎng)，在高速水流作用下，對(duì)其抗沖磨、防空蝕性能要求極高。”白鶴灘水電站泄洪洞項(xiàng)目負(fù)責(zé)人王孝海告訴記者，混凝土缺陷修補(bǔ)費(fèi)用高，施工縫面缺陷修補(bǔ)后，在高速水流下基本全部破壞，只有確?；炷翢o缺陷才是保證運(yùn)行期安全的基礎(chǔ)。在泄洪洞混凝土施工過程中，施工團(tuán)隊(duì)科學(xué)定量地布置光纖測(cè)溫儀器，精密的儀器就好比混凝土的神經(jīng)末梢，能準(zhǔn)確感知溫度，為優(yōu)化調(diào)整溫控提供依據(jù)。有了神經(jīng)末梢，當(dāng)然還要賦予混凝土一顆聰明的“大腦”。找到了癥結(jié)，就能對(duì)癥下藥，泄洪洞施工團(tuán)隊(duì)很快便鎖定了溫控的這一劑“良藥”——智能溫控。

在智能溫控的幫助下，白鶴灘水電站泄洪洞實(shí)現(xiàn)了施工期零溫度裂縫，智能方案的成功運(yùn)用也讓大斷面襯砌混凝土“無襯不裂”這一世界性難題從此成為過去時(shí)。

高流速泄洪洞全過流面澆筑常態(tài)混凝土一直是國(guó)內(nèi)水電行業(yè)從業(yè)人員的夢(mèng)想。“就是因?yàn)槌B(tài)混凝土有這么多的優(yōu)點(diǎn)，國(guó)內(nèi)有很多類似的工程在這方面進(jìn)行了探索，但受限于洞室空間相對(duì)封閉、結(jié)構(gòu)體型復(fù)雜、常規(guī)設(shè)備難以利用等問題，相關(guān)探索一直止步不前，沒能真正實(shí)現(xiàn)。”王孝海介紹，泄洪洞龍落尾段邊墻施工復(fù)雜、坡度大，想要實(shí)現(xiàn)常態(tài)混凝土可謂難上加難，“但為了實(shí)現(xiàn)精品工程的高標(biāo)準(zhǔn)，常態(tài)混凝土無疑是最好的選擇。”王孝海說，在攻堅(jiān)克難的關(guān)鍵時(shí)候，洪洞施工團(tuán)隊(duì)中的黨員率先站了出來，對(duì)大坡度環(huán)境下常態(tài)混凝土運(yùn)輸展開專題研究，自主設(shè)計(jì)研發(fā)了大坡度重載自動(dòng)化運(yùn)料系統(tǒng)。“有了這套系統(tǒng)，我們只需要按下一個(gè)按鈕就能將裝有常態(tài)混凝土的運(yùn)料小車從下料平臺(tái)運(yùn)往鋼模臺(tái)車。”作業(yè)人員對(duì)記者說，“這套系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了一鍵啟動(dòng)、全程自動(dòng)控制，并配備四套安全控制裝置，保證了常態(tài)混凝土運(yùn)輸效率和質(zhì)量，也確保了運(yùn)輸過程的安全。”

2018年11月底，龍落尾邊墻澆筑正式啟動(dòng)，距離全過流面澆筑常態(tài)混凝土只剩最后一塊硬骨頭——龍落尾底板澆筑，標(biāo)志著水電行業(yè)一直以來未能在高流速泄洪洞全過流面澆筑常態(tài)混凝土的遺憾不復(fù)存在，填補(bǔ)了世界水電建設(shè)的技術(shù)空白。應(yīng)用情況表明，白鶴灘水電站泄洪洞項(xiàng)目自行研制的成套常態(tài)混凝土施工裝備安全、高效，較常規(guī)施工效率提高約20%。