雅礱江，金沙江的最大支流，又名“若水”，中國水能資源最富集的河流之一。
在雅礱江干流和鮮水河匯合口下游2公里處，一座世界級的高土石壩——兩河口水電站大壩已初具雛形，橫跨在雅礱江上。航拍下的兩河口水電站宛若一顆耀眼的藏區(qū)明珠嵌入V字形峽谷間，與兩岸高山陡立，懸崖峭壁遙相呼應(yīng)。
建設(shè)困難，前所未有
這是一項世界級工程，擁有世界第三高土石壩，也是目前我國在藏區(qū)開工建設(shè)規(guī)模和投資最大的基建項目，其建設(shè)難度居全世界土石壩前列。
由中國電建水電十二局和水電五局組成的聯(lián)合體承建大壩標段，是當前國內(nèi)水電最大單體標。兩河口水電站大壩壩高295米，集超高心墻堆石壩、大填筑方量、高原高寒氣候等施工難度于一體，可以說，每一項都具有挑戰(zhàn)性。
“對于在高海拔寒冷地區(qū)建設(shè)300米級的超高礫石土心墻，國內(nèi)尚缺乏借鑒成熟的建設(shè)經(jīng)驗，國內(nèi)已建成類似工程為壩高261.5米的糯扎渡工程，但兩河口水電站在壩高、土料場選擇與土料性質(zhì)、場地條件、地形地質(zhì)條件、外部氣候環(huán)境等方面仍有較大差異。”水電十二局副總經(jīng)理、項目常務(wù)副經(jīng)理練新軍說：“目前，我國土石壩設(shè)計、施工規(guī)范的最大壩高為200米級，而兩河口水電站為300米級高土石壩，其建設(shè)突破了現(xiàn)有規(guī)程規(guī)范及已有工程經(jīng)驗的范疇，在建設(shè)過程中必然面臨諸多無法預估的挑戰(zhàn)和困難。
難題需要攻克，科技尤為重要。兩河口水電站大壩工程是一座名副其實的科技大壩，在這些世界級挑戰(zhàn)背后，是一系列創(chuàng)新攻堅和技術(shù)支撐的強力驅(qū)動。聯(lián)合體科技辦負責人郭新海表示，我們與雅礱江公司及科研院校一起，圍繞科技兩河口大壩建設(shè)研究為主線，對高原寒冷地區(qū)300米級土石壩智能化施工等開展了多項科研專題研究和技術(shù)攻關(guān)，用科技力量征服了這項世界級工程。
智能建造，攻堅克難
兩河口水電站地處青藏高原東側(cè)邊緣地帶，屬川西高原氣候區(qū)，項目所在地平均海拔3000米左右，空氣稀薄、氣候復雜，其含氧量約為北京的69%。普通人走路尚且不能過急，機械設(shè)備也“喘不上氣”、降效約35%。
據(jù)了解，兩河口水電站大壩為礫石土心墻堆石壩，總填筑方量約4233萬立方米，相當于6個“鳥巢”的體積。項目經(jīng)理余良松介紹，兩河口水電站大壩主要分為兩部分，中心位置的心墻由防滲性極強的礫石土填筑；而起保護作用的外殼，則由反濾料、過渡料、堆石料等抗壓性極高的砂石填筑。作為擋水建筑物的大壩是水電站工程的關(guān)鍵，最終要能抵擋260米、107億立方米庫容的水壓。
既要保證大壩碾壓緊實，又要安全可靠。如此大規(guī)模的填筑，難度可想而知。更何況還是在氣候復雜的高原高寒高海拔地區(qū)施工。
為了解決這些難題，聯(lián)合體積極參與雅礱江公司、天津大學開展的大壩填筑智能無人碾壓技術(shù)研究。
“嚯，無人駕駛不止是汽車，還有智能無人碾壓機”！在大壩填筑施工現(xiàn)場，只見大壩堆石區(qū)，幾臺智能無人碾壓機在操作手的指揮下，在規(guī)定區(qū)域內(nèi)進行碾壓作業(yè)?！皝韮珊涌趨⒂^考察的同行們，都會掏出手機記錄眼前的景象。”負責現(xiàn)場無人智能碾壓機管理的曹坤告訴記者。
目前，施工現(xiàn)場已經(jīng)投入了15臺智能無人碾壓機，覆蓋堆石區(qū)、過渡料及心墻料多種壩料、多種機型，12月20日累計填筑已經(jīng)突破了150萬方?！熬驮诓痪们埃?lián)合體參與的《300米級高心墻堆石壩智能填筑關(guān)鍵技術(shù)及工程應(yīng)用》還榮獲了中國大壩工程學會科學技術(shù)獎特等獎”，曹坤自豪地說。
無人碾壓機是會“思考的”。在接收作業(yè)指令后，會按照規(guī)劃路徑開展前進、后退、錯距、振動等碾壓作業(yè)。在處理大塊石碾壓等極端情況時，還能及時糾偏，保持高精度循跡，實現(xiàn)了大粒徑壩料碾壓軌跡的智能化精確控制。
智能建造，攻堅克難。除了智能無人碾壓機，在兩河口水電站，還引進了智能爆破開采技術(shù)、智能灌漿等等，真正實現(xiàn)了大壩建設(shè)向智能化的跨越發(fā)展。
數(shù)字監(jiān)控，保駕護航
土石壩填筑質(zhì)量的核心是施工過程參數(shù)控制，工作面廣且填筑質(zhì)量要求嚴苛。如果沒有按照規(guī)范要求填筑的話，將嚴重影響工程質(zhì)量。
“我們需要一雙慧眼，能夠?qū)崟r監(jiān)控大壩填筑狀況?！睌?shù)字監(jiān)控正是解決難題的關(guān)鍵。
在大壩右岸的指揮中心，我們找到了答案。這就是兩河口水電站數(shù)字大壩系統(tǒng)前方指揮中心。數(shù)名工作人員盯著電腦屏幕上的監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過對講機發(fā)出一道道指令。在大屏幕上，兩河口大壩的實時施工進展面貌一覽無余。
據(jù)工作人員介紹，這套系統(tǒng)集合了包括灌漿監(jiān)控與分析系統(tǒng)、心墻料摻和工藝監(jiān)控系統(tǒng)、壩體堆石自動加水監(jiān)控系統(tǒng)、大壩填筑運輸與碾壓等11個子系統(tǒng)的信息體系。利用這套系統(tǒng)，兩河口水電站大壩建設(shè)工程在壩料開采、運輸、摻和、水量調(diào)節(jié)、攤鋪和碾壓全過程各環(huán)節(jié)均實現(xiàn)了實時監(jiān)控，使得能夠?qū)珊涌谒娬敬髩问┕みM行遠程、實時、動態(tài)監(jiān)控。
數(shù)字監(jiān)控，保駕護航。不僅如此，智能大壩實時監(jiān)控系統(tǒng)，定位精度達到厘米級，能夠?qū)崟r計算分析碾壓機行走軌跡、車速、碾壓遍數(shù)、壓實厚度等，并實時自動報警，杜絕了隱患。這不禁讓人感嘆科技的強大魅力。
技術(shù)支撐，安全可靠
“凍不得淋不得”，用這個詞來形容礫石土心墻堆石壩非常形象。在大壩填筑過程中，我們發(fā)現(xiàn)土料受冬雨季影響非常大，根據(jù)統(tǒng)計，全年有效施工時間僅有200天左右。這些給大壩施工進度和質(zhì)量控制帶來極大挑戰(zhàn)。
每年5月至10月為兩河口的雨季，雨季瞬時雨量大、持續(xù)時間長，礫石土在2毫米雨量下就無法施工，超現(xiàn)規(guī)范標準。每年11月至次年2月為兩河口的冬季。冬季氣溫較低，極端最低氣溫為零下15.9℃，晝夜溫差較大。兩河口水電站遇到的是淺表層日循環(huán)凍土，與青藏鐵路的多年凍土不一樣，這種每晚凍結(jié)、白天融化的情況給施工帶來的難度非常大。
“解決全年受冬雨季施工組織難的問題，需要摸透老天爺?shù)摹狻?，更需要一系列?yōu)化后的技術(shù)支撐。”練新軍說，我們在施工過程中摸索創(chuàng)新，不斷優(yōu)化技術(shù)方案，以技術(shù)為支撐，想出絕招使大壩填筑安全可靠。
雷雨季節(jié)，通過甘孜州氣象云圖預判技術(shù)，提前拿到下雨的“情報”，精準度達到95%以上。現(xiàn)場采用小倉面快速施工，提前將黏土平碾成兩邊低中間高的“龜背”光面狀，這樣雨水可以排到四周。通過技術(shù)革新，不僅減小了土料浸潤深度和土料換填量，還大大提高了復工復產(chǎn)速度，避免機械及人工的浪費。
寒冬時節(jié)，按照“凍土不上壩、凍土不碾壓、碾后土不受凍”的施工原則。對料場開采、溫度監(jiān)測、土料運輸、摻拌工藝、壩面保溫等進行了技術(shù)優(yōu)化。為了充分利用每天有限的正溫時段，采用小倉面流水進行施工，松土虛鋪、鋪設(shè)土工膜等措施。根據(jù)不同的溫度采用“三布兩膜”保溫材料，給心墻蓋上“保溫被”。研發(fā)的凍土破碎升溫裝置和土工膜快速收放機，使覆蓋心墻的時間由原來的半天縮短至三小時。
技術(shù)支撐，安全可靠。從項目開工至今，科技創(chuàng)新的理念貫穿始終。這個超級工程集結(jié)了高寒高海拔地區(qū)建世界高礫石土心墻壩的八個專題的研究。目前，在研子課題數(shù)量達18個，已經(jīng)獲得國家專利55項，其中發(fā)明專利2項，發(fā)表論文26篇，創(chuàng)建申報的工法10余項。
不久的將來，這座依托科技建造，含金量十足的大國重器——兩河口水電站將以新姿態(tài)屹立于峽谷中，不斷閃耀著科技之光，向世人訴說著世界級工程的“科技密碼”。
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