5月31日上午,由中國電建全過程勘測設計并承擔主要施工任務的世界在建規模最大水電站——白鶴灘水電站大壩全線澆筑到頂,標志著我國300米級拱壩設計理論和建設技術再次取得新突破,引領世界壩工技術發展。
大壩是水電站樞紐工程的核心建筑物,承擔著擋水與泄洪的重要任務。白鶴灘大壩為混凝土雙曲拱壩,最大壩高289米,壩頂弧長709米,壩頂寬度14米,共計31個壩段,壩身布置有6個導流底孔、7個泄洪深孔和6個泄洪表孔,澆筑混凝土約803萬立方米,“體積”超過3個胡夫金字塔。白鶴灘大壩布置了7臺平移式纜機,為世界最大纜機群,每臺纜機額定吊重30噸,用9立方米的吊罐進行混凝土垂直運輸。
作為世界在建規模最大、綜合技術難度最高的巨型水電站,是世界首次以柱狀節理玄武巖作為壩基,建設過程創造了多項世界紀錄:300米級高拱壩抗震參數,世界第一;在300米級高拱壩全壩使用低熱水泥混凝土;大壩承受總水推力達1650萬噸,世界第二;樞紐最大泄洪功率達90000兆瓦,世界第三;拱壩壩高289米,世界第三。
大壩兩岸壩肩于2013年7月啟動開挖,大壩主體工程混凝土于2017年4月啟動澆筑,歷時1510個日夜,澆筑2251倉,800萬方混凝土,年最大澆筑強度突破270萬立方米、月最在300米級高拱壩全壩使用低熱水泥混凝土大澆筑強度超過27.3萬立方米,均為同類壩型第一,年最大上升高度超過102米,多項指標創同類工程施工記錄。
在白鶴灘水電站壩址、壩型的選定過程中,十幾年時間內,華東院累計實施完成了20萬米鉆孔、5.5萬余米探洞和巨量的現場試驗。累計完成壩址勘探線比選20余條,左右岸修建馬道10余層。采用現場三軸和壓剪試驗、模擬試驗洞、無人機、激光掃描、可視化地質綜合平臺等,應用大量勘測試驗前沿技術,全面揭示白鶴灘壩址區罕見的復雜地質情況,為破解白鶴灘各項世界級難題奠定了堅實基礎。
在前期準確詳實的地質勘查基礎上,華東院針對柱狀節理玄武巖特性,開展世界首次系統性研究。創新性提出“適當擴大拱壩底部尺寸形成擴大基礎,設墊座以改善地形,優化拱壩體形,并在開挖最后階段預留5米保護層,采取預先錨固、灌漿等手段多管齊下”的壩基處理方案。有效抑制了巖體松弛,完全達到300米級拱壩建設要求。
為解決大壩“高水頭、窄河谷、巨泄量、不對稱拱壩”的泄洪消能世界難題。華東院通過大量水工模型試驗驗證,采用壩身6個無齒坎分層大差動表孔、7個分層多股水流深孔的設計方案,設計世界規模最大的反拱水墊塘,有效解決超大泄洪規模不對稱拱壩壩身泄洪消能的技術難題。聯合十余單位,圍繞全壩采用灰巖骨料開展深入研究,共同研制低熱水泥。
施工過程中,中國電建各參建單位通過推行混凝土澆筑“一條龍”管理辦法,將混凝土生產、運輸、澆筑等各環節時間精確至秒,極大地提升了生產效率。壩體混凝土取芯壓水透水率均為零,最長芯樣達25.7米,實現了大壩整體均衡連續上升,百日過深孔。全壩使用低熱水泥,通過在異形部位使用混凝土預制模板、在大體積混凝土澆筑過程中應用智能溫控系統、給施工材料注冊“身份證”等一系列舉措,有力保證了工程的質量。“白鶴灘水電站沒有一條裂縫,這是壩工建設的奇跡!”
目前,隨著上游水位逐漸提高,白鶴灘水電站大壩等各類設施各項監測數據正常,正抓緊準備充水和有水調試,向著今年“七一”投產發電的目標全力沖刺。
白鶴灘水電站位于四川省寧南縣和云南省巧家縣境內,是金沙江下游干流河段梯級開發的第二個梯級電站,電站總裝機容量1600萬千瓦位居世界第二,單機容量100萬千瓦位居世界第一,年均發電量624億千瓦時,每年可節約標準煤1968萬噸,減排二氧化碳5160萬噸,對我國實現碳達峰、碳中和目標具有重要意義,是長江經濟帶發展、西部大開發和“西電東送”戰略的關鍵工程,也是三峽工程之后中國水電的新“國家名片”。
電站由公司所屬華東院承擔全過程勘測設計任務,水電四局、五局、七局、八局、十四局等單位承擔了80%以上的施工任務,成都院承擔部分施工監理任務。
白鶴灘水電站左岸16壩段澆筑現場
2017年3月大壩建基面開挖處理完成
2021年5月1日大壩首次開啟7個深孔泄洪
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