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中国工程师在高寒高海拔区域挑战混凝土筑坝技术难题

作者:点击:263 发布时间:2024-01-11

中新网四川新闻110日电 (王槐林)位于四川和西藏交界的金沙江上游叶巴滩水电站建设现场,平移式缆机将一罐罐30吨重的混凝土从高空缓缓降下,送至浇筑工地。该水电站是金沙江上游流域 大水电站,装机规模224万千瓦。紧张的施工中,工程师们谨慎关注影响大坝浇筑的多个因素,这是能否在高寒高海拔区域打破“无坝不裂”魔咒的关键。

 

  在混凝土大坝建造乃至使用过程中,控制“裂缝”产生是一项国 际性的难题。无论是美国的胡佛大坝、埃及的阿斯旺水坝以及巴西与巴拉圭共建的伊泰普水电站等均有裂缝产生。如何在高寒高海拔地区建设“无缝大坝”,关键在于做好温度控制。

 

  但无论从外部施工条件还是工程建设中的局部环境,温度恰恰是叶巴滩水电站 难掌控的因素。工程所在的高原地区,情况特殊,根据气象资料,坝址区多年平均气温9.2°C,极 高气温37.1°C,极 低气温-23.5°C,极 端气温温差大、昼夜温差变化明显。根据工程进度计划,大坝混凝土主要施工时段为20228月底至202510月底,共38个月,跨越4个高温季节和3个低温季节施工期。外部环境温度不稳定,温差大,几乎时刻都在变化是叶巴滩水电站面临的首要挑战。

 

  更大的挑战来自 特的工程设计。叶巴滩水电站为双曲拱坝,该结构使得拱坝整体受到两岸坝肩及建基面的三重约束。在受约束条件下,温度变化极易导致坝体内部温度拉应力超过混凝土允许拉伸变形从而导致开裂。另一个难题是混凝土拱坝厚高比为0.207,坝体相对较薄,受外部气温及水温的变化影响较明显,工程 薄处为拱冠顶,仅厚11米,这使得拱坝混凝土与重力坝混凝土相比,受外部气温及水温的变化影响更加明显。加上陡坡坝段多,坝体孔洞多,基岩和坝体孔口约束区较多,基础温差控制要求严,大大提升了温控难度。

 

  浇筑后的养护也是叶巴滩水电站建设“无缝大坝”的拦路虎。金沙江上游位于青藏高原和川西北高原,由于地势高亢,又远离水汽源地,气候寒冷而干燥,多大风,日照时间长,具有长冬无夏短春秋的特点,浇筑后混凝土表面水分蒸发快,容易产生表面裂缝。

 

   的施工环境、 的大坝设计、世界 级的施工难度……让建设“无缝大坝”的想法像天方夜谭,但建设叶巴滩水电站的工程师决然向“高原无坝不裂”下了战书。

 

  叶巴滩水电站工程师给出了充满想象力的答案:给大坝搭起一个“空调屋”。在叶巴滩水电站的组织下,高峰期施工人员高达2500人,气肋膜、聚氨酯、保温被等混凝土浇筑保温措施齐上阵,给大坝搭起“空调屋”,让大坝在相对稳定的环境施工,在混凝土上盖上“保温被”,暖洋洋地过冬,成功首 在高寒高海拔地区实现大坝混凝土全年无间歇浇筑。

 

 采用气肋膜等保温措施攻克高寒高海拔大温差环境下混凝土易开裂难题。华电金沙江上游水电开发有限公司供图

采用气肋膜等保温措施攻克高寒高海拔大温差环境下混凝土易开裂难题。华电金沙江上游水电开发有限公司供图

  光有“空调屋”“保温被”还不够,叶巴滩水电站工程师的另一个法宝是“精细化管理”。华电金沙江上游水电开发有限公司叶巴滩分公司工程管理部主任崔腾洲介绍:“我们通过仿真模拟拆分任务,定期梳理影响工程质量进度各项因素,制定纠偏措施;优化仓面浇筑规划设计,通过‘一浇两备’实现转仓无缝衔接,浇筑过程中进行一仓一总结、一仓一规划,及时解决难点问题。”

 

  解决了外部环境,有了到“仓”的施工管理,确保大坝无缝,还需要科技的加持。崔腾洲介绍,叶巴滩电站深化数字赋能,充分发挥现代信息技术、数据技术和通信技术作用,依托边坡自动化监测、施工质量信息管理、混凝土智 浇筑、 温控与 灌浆等功能系统,解决以往靠经验管理耗时耗力、准确度不高的问题,推动智慧管理工程建设。

 

  据介绍,叶巴滩水电站通过实时采集传输信息,自动管理与评价,开裂风险实时预警等动态 监测、分析与控制,自动调节温控通水流量,确保已浇筑混凝土各项温控均满足设计要求;通过实时接入拌合过程数据, 分析原料配比、 识别运输状态、实时反馈施工进度、 控制振捣参数,实现混凝土生产、运输、平仓、振捣全流程 监控;基于 配浆、压力流量联合控制技术,实现一键启动、一键结束,配浆、灌浆无人化控制和灌浆过程数据实时监测。

 

  “保证这一世界 前十的混凝土双曲拱坝的建设 是不小的挑战,我们组织科研院所 复试验,采取了气肋膜保温等措施,冬季混凝土内外温差满足设计要求。”叶巴滩分公司党委书记、执行董事刘强介绍,“我们要攻克高寒高海拔高拱坝冬季混凝土浇筑这一世界 级难题,力争建成无缝大坝。目前,大坝混凝土已累计浇筑超70万立方米,坝体累计浇筑高度突破100米,没有发现温度裂缝,质量良好。”

 

  据了解,叶巴滩水电站《高海拔寒冷地区特高拱坝混凝低温季节连续施工综合保障技术研究》已获得 大坝工程学会科技进步一等奖,该项科技成果的成功应用,也为我国后续高寒高海拔地区巨型水电建设作了重要的技术探索与储备。

 

  叶巴滩水电站“无缝大坝”的建设是华电金上“精品工程”建设的一个缩影。近年来,华电金上立足高质量发展所需,深化企业管理变革,发挥创新主体优势,提升核心竞争力,持续推动管理创新成果转化,为我国加快建设新型能源体系添砖加瓦。


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