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超级工程创奇迹 | 金沙江边“掏”出的3条隧洞光滑如镜

  本网讯(朱静霞 黄克瑶)金沙江上,目前世界上规模最大的无压泄洪洞群诞生!中国人在世界水电建造史上又创造了一项奇迹。

  在这里,他们造出了3条泄洪洞,过流总面积超过20万平方米,浇筑混凝土超过1200仓。令人难以置信的是,如此巨大的体量,每仓混凝土的表面平均不平整度竟小于3毫米。在保湿养护状态下,洞身清亮如镜,光滑似肌,被业界誉为“镜面混凝土”。

  

  ▲泄洪洞边墙镜面效果 摄影:刘涛

  掣肘:混凝土温控防裂是最大难题

  攻关:低坍落度混凝土填补国内外技术空白

  奇迹的诞生,以世界超级工程——三峡集团建设的金沙江白鹤滩水电站为依托。5月31日,这个目前世界上在建规模最大的水电工程实现大坝全线浇筑到顶的目标,再次聚焦了社会各界的目光。

  这座装机规模仅次于三峡工程的水电站,位于狭窄河谷内,水流集中,水头高达200多米,千年一遇洪水流量巨大。

  业内人士很清楚,要保证电站安全,就必须大规模修建抗冲耐磨性能极强的泄洪洞。这种洞,必须承受住高达1.2万立方米每秒以上、18分钟就可灌满整个杭州西湖的大泄量,以及47米每秒的世界级高流速。

  然而,即便是微风过江,吹皱的波澜也不止3毫米。该如何从坚硬的山体里,“掏”出这些光滑平整的洞?

  三峡集团白鹤滩工程建设部泄洪洞项目部副主任王孝海说,首先必须解决混凝土温控防裂这一最大掣肘。

  

  ▲建设中的泄洪洞  摄影:赵洋

  “制作混凝土需要水泥,但它遇水放热,温控掌握不好,混凝土就容易开裂,形成缺陷,影响泄洪洞正常运行。”他说,白鹤滩泄洪洞高18米,宽15米,要控制如此巨大的断面不出现温度裂缝,需要狠下功夫。

  打出的第一套温控“功夫拳”,是研发出最合适的浇筑材料。

  王孝海牵头组建党员攻关小组,联合参建各方党员和技术骨干,通过无数次科学试验,开出了最佳混凝土“配方”——适当增加玄武岩骨料占比,采用低热水泥,并科学减少水泥用量。

  “玄武岩多,抗冲耐磨性能好。低热水泥放热少,也有利于温控防裂。”他说,这种混凝土叫“低坍落度混凝土”,与工程中常用的泵送混凝土相比,这种混凝土“立得起来,不稀稀拉拉,强度高”。

  在先期试验成功的基础上,建设者又大胆在泄洪洞全过流面上浇筑了低坍落度混凝土,填补了国内外技术空白。

  王孝海说,泄洪洞设计的混凝土内部最高温度,在夏天为40摄氏度。综合运用低热水泥、低坍落度混凝土、预冷混凝土、精细化智能通水等措施之后,实际“成品”比设计还低5摄氏度。

  “这是个不得了的数字!”王孝海解释说,目前,在世界范围内的绝大多数水电工程里,使用高标号混凝土建造泄洪洞,温度仅能达到设计要求。“与其他混凝土相比,高标号混凝土强度很大,意味着温控防裂难度更大,想让温度降低1摄氏度都很难,但我们一下就降低了5摄氏度!”

  

  ▲浇筑完成的泄洪洞呈现出镜面效果  摄影:赵洋

  掣肘:“立得起来”的低坍落度混凝土不适合长距离运输

  攻关:大坡度重载自动化运料系统等带来重大革新

  然而,“立得起来”的低坍落度混凝土,在长距离运输上不如泵送混凝土方便,尤其是遇上很“陡”的龙落尾段时,运输和浇筑,在行业内都无成功经验可借鉴。

  龙落尾段,顾名思义,形似龙的尾巴,垂直落差90米,最大坡度23度,拥有3种“体型”和复杂的“体态”。这让最大的施工困难集中于此,其中的底板浇筑挑战,更在行业内前所未有。

  起初,三峡集团与专业厂家合作,针对底板浇筑,研制并多番改良了新的运输和浇筑装备,可现场试验结果一直不理想。

  

  ▲泄洪洞龙落尾段底板形象 摄影:赵洋

  压在王孝海心里的这块“巨石”,在2020年初新冠肺炎疫情暴发之时,更是陡增千钧重量。

  没有公共交通工具,出行无望,而底板施工装备的研发又一直停滞,时间来到二月,困在家中的他再也按捺不住。

  找社区、医院、派出所、交通部门……在证明自身健康的前提下,王孝海开了十几张出行证明,虽多次被劝返,但最终还是辗转返回了工地。

  在工地隔离的那些天,他也闲不住。“图纸让人送到宿舍门外,我自己开门拿。”

  他的执着,感染了建设者。大伙儿咬牙调整思路,最终研发出大坡度重载自动化运料系统、大坡度曲面底板常态混凝土成套施工装备,并获多项国家发明专利。

  随后的新设备试验情况,让参建各方看到了曙光。“应用情况表明,这套装备安全高效,较常规施工效率提高约20%,为我国水电工程装备制造带来了重大革新,浇筑的混凝土没有出现温度裂缝。”王孝海说。

  

  ▲泄洪洞龙落尾段底板浇筑抹面施工 摄影:刘涛

  在白鹤滩泄洪洞,这样的精品“痕迹”,不仅仅刻在大型施工设备上。哪怕是一条细小的施工缝,也散发着“精品气质”。

  王孝海说,在处理底板施工缝的90度棱角时,建设者专门发明了“施工缝无缝衔接工艺”,制作了专用保护工具,形成了施工规范。这条缝,最终呈现出的效果,是在混凝土表面上看得见,却几乎摸不着。

  此外,为提高底板平整度、光滑度,建设者还发明了底板“五步法”收面工艺,取得“光滑如镜”的效果。

  

  ▲泄洪洞完工现场 摄影:刘涛

  2020年12月19日,泄洪洞主体工程完工,成为白鹤滩水电站首个完工的主体工程,在行业内首次实现水工隧洞衬砌混凝土的无缺陷建造。

  国内相关权威质检机构,以及由多名院士组成的评价委员会,对白鹤滩泄洪洞作出“成果总体达到国际领先水平”等高度评价。

  建设者在金沙江边“掏”出的3条隧洞,作为中国水电建造高水平的代表,再次为世界水电的发展贡献了中国智慧。

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