“智造”大國重器 創(chuàng)新引領(lǐng)發(fā)展
——聚焦白鶴灘水電站工程建設(shè)

本刊記者 韋鳳年 梁 晨

工程名片

白鶴灘水電站工程主要由混凝土雙曲拱壩、水墊塘及二道壩、左右岸引水發(fā)電系統(tǒng)、泄洪洞等建筑物組成。最大壩高289 m，正常蓄水位825 m，水庫總庫容206.27億 m3，總裝機容量1600萬kW，多年平均發(fā)電量624.43億kWh。2017年8月白鶴灘水電站全面轉(zhuǎn)入主體工程施工，計劃于2021年4月開始水庫蓄水、7月首批機組投產(chǎn)發(fā)電，2023年工程整體完工。

白鶴灘，傳說是白鶴歇息的地方，如今成了水利水電技術(shù)“亮翅”的地方。

在位于四川省涼山彝族自治州寧南縣和云南省昭通市巧家縣境內(nèi)交界處金沙江下游河段的白鶴灘，一座在建總裝機容量僅次于三峽電站、居世界第二、在建世界規(guī)模第一的大國重器——白鶴灘水電站正在建設(shè)中。

白鶴“亮翅”，令世人注目。面對地質(zhì)條件復(fù)雜、施工難度大、技術(shù)要求高等重重困難，白鶴灘水電站工程建設(shè)者大膽改革創(chuàng)新，攻堅克難，創(chuàng)造了在建單機容量100萬kW、地下洞室群規(guī)模、圓筒式尾水調(diào)壓室規(guī)模、300 m級高拱壩抗震參數(shù)、300 m級高拱壩首次全壩使用低熱水泥混凝土、無壓泄洪洞群規(guī)模等六項世界第一。

自主創(chuàng)新，智能制造，勇攀高峰。白鶴灘水電站工程建設(shè)過程中的一系列科研攻關(guān)和技術(shù)管理創(chuàng)新，把我國水電設(shè)計水平、施工能力、重大裝備制造能力、建設(shè)管理水平提升到一個全新的高度。特別是百萬千瓦級水輪發(fā)電機組的成功制造，使我國的水電制造技術(shù)從“追趕”走向“引領(lǐng)”。

▲白鶴灘水電站開工動員大會 攝／劉 濤

開發(fā)水電 助力攻堅

白鶴灘水電站庫區(qū)涉及云南、四川兩省7縣（區(qū)），其中5個縣（區(qū)）為國家級貧困縣，區(qū)域經(jīng)濟相對落后，脫貧攻堅任務(wù)艱巨。雖然擁有豐富的礦產(chǎn)、水能等資源，但由于地處偏僻，基礎(chǔ)設(shè)施落后，無法得到有效開發(fā)利用，當?shù)厝砸詡鹘y(tǒng)的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟為主。

▲白鶴灘鎮(zhèn)與施工生活區(qū) 攝／韋鳳年

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規(guī)劃論證大事記

2010年10月，國家發(fā)改委同意開展白鶴灘水電站前期工作。

2011年1月，四川、云南兩省人民政府發(fā)布白鶴灘水電站封庫令。

2012年4月，環(huán)保部批復(fù)《金沙江白鶴灘水電站“三通一平”等工程環(huán)境影響報告書》。

2015年11月，環(huán)保部批復(fù)《金沙江白鶴灘水電站環(huán)境影響評價報告書》。

2016年6月，水電水利規(guī)劃設(shè)計總院審查通過了《金沙江白鶴灘水電站可行性研究報告（樞紐部分）》。

2016年12月，中國國際工程咨詢公司出具《關(guān)于金沙江白鶴灘水電站項目（申請報告）的核準評估報告》，報送國家發(fā)改委。

2017年7月，白鶴灘水電站正式通過核準。

2017年8月至今，白鶴灘水電站全面轉(zhuǎn)入主體工程施工。

開發(fā)金沙江水電資源，促進地方經(jīng)濟社會發(fā)展，建設(shè)白鶴灘水電站工程很早就提上了議事日程。自20世紀50年代以來，長江委、成都院、昆明院、中南院和中科院就對金沙江開發(fā)進行了大量的勘查、普查和規(guī)劃。1990年，長江委提出金沙江下游河段4個梯級開發(fā)方案（向家壩、溪洛渡、白鶴灘、烏東德4個水電開發(fā)項目），并報國務(wù)院批準。從1991年開始，華東院承擔白鶴灘水電站前期工作，2000年啟動預(yù)可行性研究。2006年5月，國家發(fā)改委通過了白鶴灘水電站預(yù)可行性研究報告。此后，全面開展可行性研究階段的勘測設(shè)計工作。針對白鶴灘水電站工程建設(shè)將會碰到的難題，中國長江三峽集團有限公司（以下簡稱“三峽集團”）聯(lián)合國內(nèi)外多家科研院所和專業(yè)機構(gòu)，開展了多項專題研究和技術(shù)領(lǐng)域攻關(guān)，以及技術(shù)咨詢工作。

2017年7月31日，白鶴灘水電站正式通過國家發(fā)改委核準。

2017年8月3日，白鶴灘水電站工程全面轉(zhuǎn)入主體工程施工，這標志著我國乃至世界水電建設(shè)進入了一個新的里程。白鶴灘水電站工程的建設(shè)，將對推動長江經(jīng)濟帶發(fā)展、優(yōu)化我國能源結(jié)構(gòu)、促進節(jié)能減排、提升我國裝備制造能力和流域防洪減災(zāi)能力、助力庫區(qū)脫貧攻堅和經(jīng)濟社會快速發(fā)展具有十分重要的戰(zhàn)略意義。

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★可發(fā)揮綠色引擎的作用。白鶴灘水電站是國家“西電東送”能源戰(zhàn)略骨干電源點，電站建成投產(chǎn)后，巨大的發(fā)電效益可平均每年減少標煤消耗量約1986萬t，減少二氧化碳排放量約5160萬t，節(jié)能減排效益顯著。

★可提高防洪標準。白鶴灘水電站的防洪庫容達75億m3，是長江流域防洪體系的一支重要力量。工程建成后，與烏東德、溪洛渡、向家壩水庫聯(lián)合運行，不僅可與金沙江下游水庫一起共同發(fā)力，提高川江河段沿岸宜賓、瀘州、重慶等城市的防洪標準，還可與三峽水庫聯(lián)合調(diào)度，提高長江中下游防洪標準和防洪能力。

★可望“舳艫千里”。金沙江下游河段落差大，險灘眾多，目前有6/7不能通航。工程建成后，將為庫區(qū)的航運發(fā)展創(chuàng)造有利條件。同時，向家壩、溪洛渡、白鶴灘、烏東德4座電站全部建成后，將對長江中下游的航運、供水提供更加有力的保障，長江航道有望向長江上游延伸，“黃金水道”的“黃金效益”將進一步擴大。

★可助力脫貧攻堅。白鶴灘水電站作為國家投資建設(shè)的重大基礎(chǔ)設(shè)施工程，對促進地方經(jīng)濟增長、勞動就業(yè)、推動庫區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展、助力四川和云南省打贏脫貧攻堅戰(zhàn)具有重要意義。

自主創(chuàng)新 攻堅克難

作為在建裝機規(guī)模世界第一的水電站，白鶴灘水電站工程建設(shè)需要攻克300 m級特高拱壩防震抗震、柱狀節(jié)理玄武巖壩基處理、700 m級高陡邊坡安全高效開挖、全壩采用低熱混凝土高強度澆筑施工、50 m/s級高流速大泄量過流面混凝土抗沖耐磨防裂、復(fù)雜地質(zhì)條件下超大規(guī)模地下洞室群開挖支護、百萬千瓦級水輪發(fā)電機組制造安裝等一系列世界級難題，挑戰(zhàn)前所未有，可以說是當今世界上在建綜合技術(shù)難度最大的水電工程。

白鶴灘大壩在施工中 攝／黃正平

面對挑戰(zhàn)，三峽集團確立了把白鶴灘水電站打造成世界一流精品工程、創(chuàng)新工程、綠色工程、民生工程、廉潔工程的目標?！鞍Q灘建設(shè)者積極貫徹創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，堅持自主創(chuàng)新、集成創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新、管理創(chuàng)新和智能建造，實現(xiàn)工程建設(shè)全領(lǐng)域、全過程創(chuàng)新，堅持以最高標準、最優(yōu)工藝、最嚴管控，建成讓人民放心、經(jīng)得起歷史檢驗的一流精品工程，全力以赴將白鶴灘水電站建設(shè)成為能夠代表世界水電最高水平的創(chuàng)新工程和智能工程。”白鶴灘工程建設(shè)部黨委書記、副主任樊義林介紹了他們的做法。

▲大壩倉面澆筑施工 攝／梁 晨

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六大“過人之處”

★單機容量100萬kW居世界第一

左右岸各安裝8臺100萬kW的水輪發(fā)電機組，這是我國首次全部采用國產(chǎn)的百萬千瓦級水輪發(fā)電機組，開創(chuàng)了世界水輪發(fā)電機組的新紀元。

★圓筒式尾水調(diào)壓室規(guī)模居世界第一

設(shè)計有8個圓筒式尾水調(diào)壓室，直徑42～48 m，高度112～128 m，是國內(nèi)外水電工程中直徑最大的圓筒式尾水調(diào)壓室群。

★地下洞室群規(guī)模居世界第一

各類洞室總長度達217 km，洞室開挖量達2500萬m3，其中地下廠房長438 m，巖梁以上寬34 m，巖梁以下寬31 m，高88.7 m，是國內(nèi)外水電工程中規(guī)模最大的地下洞室群。

★300 m級特高拱壩抗震參數(shù)居世界第一

根據(jù)2016年2月中國地震災(zāi)害防御中心提出的《金沙江白鶴灘水電站壩址設(shè)計地震動參數(shù)復(fù)核報告》，壩址區(qū)地震基本烈度按50年超越概率10%地震動參數(shù)確定，最終確定抗震設(shè)防烈度為Ⅷ度，抗震參數(shù)在300 m級特高拱壩居世界第一。

★首次在特高拱壩上使用低熱水泥混凝土

白鶴灘大壩屬于300 m級特高拱壩，針對拱壩防裂問題，大壩全壩應(yīng)用低熱水泥混凝土，總量達850萬m3，這在國際上尚屬首例，其應(yīng)用可保證大壩基本上不產(chǎn)生宏觀裂縫。

★無壓泄洪洞群規(guī)模居世界第一

泄洪建筑物由壩身6個表孔、7個深孔和左岸3條無壓泄洪洞組成，校核工況下總泄洪流量約4.2萬m3/s。單條泄洪洞長度2.1～2.3 km，斷面尺寸寬15 m、高18 m，泄洪洞群最大總泄洪量1.225萬m3/s，約占樞紐總泄洪量的30%。

▲右岸首臺百萬千瓦機組座環(huán)成功吊裝 攝／劉 濤

百萬千瓦級發(fā)電機組實現(xiàn)自主創(chuàng)新

習近平總書記強調(diào)“真正的大國重器，一定要掌握在自己手里。核心技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)，化緣是化不來的，要靠自己拼搏?！痹诎Q灘水電站工地，記者真正見識了大國重器是如何掌握在自己手里的。

為了掌握核心技術(shù)，三峽集團付出了許多努力。20多年來，三峽集團與哈爾濱電氣集團、東方電氣集團攜手，依托三峽工程和金沙江溪洛渡、向家壩水電站等重大工程項目，創(chuàng)造了一條獨具特色的“引進、消化、吸收、再創(chuàng)新”的成功之路，取得了我國70萬kW水輪發(fā)電機組從無到有的歷史性突破，并推動我國重大水電裝備由“中國制造”向“中國創(chuàng)造”轉(zhuǎn)型升級。

然而，從三峽工程單機70萬kW 到向家壩水電站單機80萬kW，再跨越到白鶴灘水電站單機100萬kW并非易事。百萬千瓦級機組的技術(shù)難度和復(fù)雜性更是史無前例。據(jù)介紹，百萬千瓦級機組的設(shè)計制造已超出了現(xiàn)有的技術(shù)水平和規(guī)范，世界范圍內(nèi)無現(xiàn)成經(jīng)驗可借鑒，是我國水電向世界水電“無人區(qū)”的一次探索。

三峽集團組織國內(nèi)設(shè)計院及機組廠家開展了百萬千瓦級水輪發(fā)電機組的全面研究工作，對關(guān)鍵技術(shù)進行重點攻關(guān)。經(jīng)過近8年努力，國內(nèi)有關(guān)企業(yè)相繼完成了百萬千瓦級大型混流式水輪發(fā)電機組結(jié)構(gòu)、水力開發(fā)、發(fā)電機通風模擬試驗、局部通風及溫升模擬試驗、推力軸承、絕緣技術(shù)及機組總體設(shè)計等科研攻關(guān)。在重大裝備科研、設(shè)計和制造、安裝和運行鏈條中分層次有步驟地穩(wěn)步推進國產(chǎn)化，已在機組設(shè)備、高壓電氣設(shè)備、輔助設(shè)備乃至基礎(chǔ)材料上取得了重要成果，特別是白鶴灘水電站已成功研制800 MPa級高強蝸殼鋼板、750 MPa級磁軛鋼板，為水電行業(yè)的全面技術(shù)跨越打下了堅實的基礎(chǔ)。

在百萬千瓦級水輪發(fā)電機組核心技術(shù)研發(fā)中，實現(xiàn)了整個過流部件強度與水力性能的最佳匹配，各項穩(wěn)定性指標達到世界先進水平；在轉(zhuǎn)輪制造方面，通過現(xiàn)場建廠解決運輸難題，采取轉(zhuǎn)輪全低氫焊接技術(shù)、三維模擬精準確定、轉(zhuǎn)輪過程監(jiān)控等措施，保證了轉(zhuǎn)輪焊后合格率全部實現(xiàn)精品制造目標。轉(zhuǎn)輪的研制成功，標志著白鶴灘水電站百萬千瓦級機組研發(fā)制造取得了關(guān)鍵性、階段性成果，進一步推動了我國水電走向世界水電的“制高點”，向世界水電“無人區(qū)”又邁進了堅實的一步。目前已經(jīng)形成多項具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)。

白鶴灘水電站首次全部采用國產(chǎn)的百萬千瓦級水輪發(fā)電機組，開創(chuàng)了世界水輪發(fā)電機組的新紀元。

▲百萬機組轉(zhuǎn)輪加工 攝／趙 洋

邊坡開挖堪比“虎口拔牙”

白鶴灘水電站大壩邊坡開挖好比“虎口拔牙”。高深的峽谷、陡峭的山崖、奔騰的江水，鉆爆、出渣、支護等工作全部在臨江山坡上進行，邊坡高陡、深卸荷，開挖支護處理工程量大、施工強度高，難度可想而知。

▲右岸主廠房施工中 攝／趙 洋

▲白鶴灘水電站左岸3號尾水調(diào)壓室施工中 攝／黃春江

面對右岸壩肩開挖和邊坡治理工程開挖量大、垂直高度大、坡度大、出渣條件差等難題，技術(shù)骨干們經(jīng)過反復(fù)計算，不斷優(yōu)化技術(shù)方案。為解決道路的開挖和支護兩大突出矛盾，建設(shè)者提出“分區(qū)開挖、渣料分流、確保強度，實現(xiàn)邊坡快速下降；分區(qū)排架、快速周轉(zhuǎn)、跟進開挖，實現(xiàn)邊坡快速支護”的施工組織方案，實現(xiàn)了右岸高陡邊坡安全快速開挖，平均每月下降26.2 m，最大月開挖量68萬m3，創(chuàng)造了國內(nèi)外開挖速度最快的紀錄。

針對左岸延吉溝邊坡治理，白鶴灘工程建設(shè)部與參建單位認真研究，對邊坡開挖進行合理分區(qū)，優(yōu)化施工方案，合理規(guī)劃施工道路和出渣流向，科學(xué)配備各種性能優(yōu)良的施工設(shè)備，做好各分項工程之間的工序銜接與交接面控制，保證連續(xù)高強度施工。為了提高造孔精度，對鉆機進行改造，將“飄鉆”控制在有效范圍內(nèi)。壩肩開挖質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)說明，左岸壩肩爆破效果優(yōu)良，預(yù)裂縫成縫好，底部一次爆破到位，無殘留巖埂，建基面平整，預(yù)裂孔位均勻，殘留半孔清晰，分布均勻，半孔優(yōu)良率達到100%，平整度合格率達到100%，超欠挖合格率達到99.1%。平整光滑的壩肩建基面如同精美的藝術(shù)品，雕刻在金沙江畔。

治理后的左岸邊坡 攝／黃春江

首次將柱狀節(jié)理玄武巖作為大壩壩基

“白鶴灘大壩工程首次將柱狀節(jié)理玄武巖作為大壩壩基，這就需要解決壩基開挖后柱狀節(jié)理玄武巖卸荷松弛問題，還得處理壩基邊坡層間層內(nèi)錯動帶變形和河床薄層角礫熔巖保護問題。由此帶來的大壩建基面開挖保護處理難度以及所面臨的挑戰(zhàn)超出現(xiàn)有工程經(jīng)驗和規(guī)范要求，綜合技術(shù)難度巨大，大壩結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度為世界拱壩之最。”中國工程院院士、三峽集團原總工程師張超然在接受記者采訪時說。

面對世界級難題，三峽集團在工程建設(shè)前期就聯(lián)合國內(nèi)外科研院所開展了相關(guān)研究，邀請院士、專家進行咨詢，結(jié)合工程建設(shè)實際，研發(fā)了雙保護層分區(qū)分級開挖、復(fù)合散能爆破、深層快速錨固等創(chuàng)新技術(shù)，制定成套建基面開挖保護處理工法。提出了柱狀節(jié)理玄武巖卸荷松弛變形控制技術(shù)、層內(nèi)錯動帶卸荷回彈剪切變形控制技術(shù)、壩基薄層角礫熔巖開挖保護技術(shù)，首次成功地解決了利用柱狀節(jié)理玄武巖作為特高拱壩建基面的世界難題。形成的《白鶴灘特高拱壩復(fù)雜壩基開挖保護與處理關(guān)鍵技術(shù)》創(chuàng)新成果，獲中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會“科技進步一等獎”。

▲右岸引水洞上平段施工形象 攝／趙洋

開挖規(guī)模世界第一的水電工程地下洞室群

白鶴灘水電站各類洞室總長度達217 km，洞室開挖量達2500萬 m3，其中地下廠房長438 m，巖梁以上寬34 m，巖梁以下寬31 m，高88.7 m，是國內(nèi)外水電工程中規(guī)模最大的地下洞室群。

白鶴灘水電站處于深V形峽谷，兩岸空間有限，所以需要開挖地下洞室布置相關(guān)設(shè)備。而這些洞室和通道就像一個巨大的地下迷宮，其建造并非易事。由于地下洞室所處地層為層間層內(nèi)錯動帶發(fā)育的玄武巖地層，建造“地下迷宮”就像在一個奶油夾層大蛋糕里掏一個個洞，要保證外部不變形。

針對廠房開挖斷面尺寸大、埋深大、地應(yīng)力高、圍巖地質(zhì)條件復(fù)雜、巖性多變等難題，白鶴灘工程建設(shè)部組織科研單位和參建各方一起，通過研究揭示了高地應(yīng)力下硬脆玄武巖破裂力學(xué)特性、錯動帶不連續(xù)變形特性、圍巖深層分區(qū)破裂特性，構(gòu)建了玄武巖洞室群圍巖時空變形全過程調(diào)控的成套技術(shù)與方法，提出了“認識圍巖、利用圍巖、保護圍巖、監(jiān)測反饋”的思路，施工時采用“先洞后墻、淺層分塊、薄層開挖”的施工方式，按照“短進尺、弱爆破、勤支護”的原則開展工作，有效解決了爆破振動對圍巖穩(wěn)定性影響大、超挖嚴重的問題。形成了適應(yīng)高地應(yīng)力玄武巖開挖卸荷導(dǎo)致時空松弛特點的快速施工工藝及配套設(shè)備。

為確保在大山深處造出堅實的地下廠房和通道，建設(shè)者開展大斷面、深豎井混凝土施工技術(shù)創(chuàng)新，研發(fā)了“滑模平臺姿態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)”，實時監(jiān)控平臺姿態(tài)，適時報警，將平臺傾斜風險控制在萌芽，使混凝土的澆筑質(zhì)量可以得到較好的控制。

白鶴灘水電站設(shè)計有8個圓筒式尾水調(diào)壓室，直徑42～48 m，高度112～128 m，為世界水電工程中直徑最大的圓筒式尾水調(diào)壓室群。

▲泄洪洞上平段邊墻襯砌“鏡面”效果 攝／劉 濤

尾水調(diào)壓室所處地層具有埋深大、地應(yīng)力高、柱狀節(jié)理發(fā)育、層間錯動帶等地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的特點，開挖時極易發(fā)生變形、破碎、掉塊、崩塌等問題。確保尾水調(diào)壓室穹頂成型和圍巖穩(wěn)定是開挖過程中的一大難題。

在總結(jié)國內(nèi)類似工程施工經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，建設(shè)單位提出“先中導(dǎo)洞后兩側(cè)、分扇形條塊、開挖區(qū)域逐步擴大、應(yīng)力分期釋放、對穿錨索支護跟進”的施工方案，據(jù)此實施，有效地解決了穹頂成型和圍巖穩(wěn)定問題。

尾水調(diào)壓室開挖無論是半孔率、超欠挖率，還是開挖整體水平，都堪稱雕刻精品、藝術(shù)品。

泄洪洞工程混凝土澆筑面像面“鏡子”

白鶴灘水電站泄洪建筑物由大壩壩身6個表孔、7個深孔和左岸3條無壓泄洪洞組成，無壓泄洪洞群規(guī)模居世界第一。泄洪洞工程由進水口、平洞段、龍落尾段、出口挑坎組成。其中，龍落尾段最大流速達到47 m/s，最大坡度23度，對過流面混凝土抗沖耐磨、溫控防裂和平整光滑提出了很高的要求。

針對泄洪洞高流速過流面混凝土抗沖耐磨防裂難題，全面采用低熱水泥混凝土，采取先邊墻、后頂拱、再底板的襯砌方案。為提高混凝土的抗沖耐磨和溫控防裂性能，還采用了低塌落度常態(tài)混凝土澆筑方案。

如何適應(yīng)龍落尾段大坡度和襯砌坡比、斷面的變化？白鶴灘建設(shè)者研制了大坡度變斷面液壓自行走混凝土襯砌臺車，以解決傳統(tǒng)泵送混凝土澆筑方案無法適應(yīng)龍落尾段大坡度及其施工通道有限的難題；在沒有經(jīng)驗可借鑒、沒有成熟工具可利用的情況下，研制了大坡度重載快速自動供料系統(tǒng)，攻克了大坡度環(huán)境下常態(tài)混凝土運輸難題；研制了大跨度重型三輥軸底板混凝土整平設(shè)備，提高了泄洪洞底板高流速過流面收面效率和平整度；研發(fā)智能保濕養(yǎng)護設(shè)備，提高了混凝土養(yǎng)護效率，降低施工成本。通過一系列混凝土澆筑技術(shù)創(chuàng)新，泄洪洞混凝土實現(xiàn)了體型精準、平整光滑、耐磨防裂，達到“鏡面”效果。

在白鶴灘泄洪洞施工現(xiàn)場，記者看見已經(jīng)澆筑好的混凝土表面緩緩流淌著細水。據(jù)介紹，這是在進行混凝土養(yǎng)護，整套養(yǎng)護過程是通過“智能養(yǎng)護控制柜”實現(xiàn)的，參數(shù)設(shè)計好后，通過編程，系統(tǒng)自動控制調(diào)節(jié)養(yǎng)護水管的啟動開關(guān)，實現(xiàn)自動養(yǎng)護。

▲智能建造——白鶴灘水電站中控室 攝／韋鳳年

▲白鶴灘水電站智能APP 攝／韋鳳年

▲地下工程通風系統(tǒng) 攝／黃春江

▲三層廊道智能灌漿系統(tǒng) 攝／趙 洋

通過嚴格的管理和精細的施工要求，泄洪洞工程混凝土澆筑達到了金結(jié)安裝的精度標準，呈現(xiàn)“鏡面”效果?！扮R面混凝土”也因此成為泄洪洞工程的質(zhì)量名片。

“智能建造”把控大壩建設(shè)全過程

在工程建設(shè)中，三峽集團提出“智能建造”的理念，即借助先進的智能分析和控制技術(shù)，確保整個建造活動處于持續(xù)穩(wěn)定可靠狀態(tài)，并實時分析現(xiàn)場情況、預(yù)測變化趨勢，進而采取相應(yīng)措施進行調(diào)控，實現(xiàn)對整個工程建造過程的全方位把控，保證工程安全、優(yōu)質(zhì)、高效順利建成。

記者看到白鶴灘工作人員的手機上有一個名叫“白鶴灘智能通水2.0溫控平臺”的APP，據(jù)介紹這個由三峽集團和清華大學(xué)共同研制的智能通水成套裝備和移動實時軟件平臺，通過在新澆筑混凝土壩塊和水管中安裝數(shù)字溫度傳感器，實時測量混凝土溫度和進出水溫。點開手機頁面，各種溫度控制參數(shù)盡在掌握。在冷卻水管中還安裝溫度、流量、開度為一體的集成控制裝置，實現(xiàn)動態(tài)智能控制。

大壩埋設(shè)了成千上萬的傳感器，利用數(shù)字技術(shù)對大壩全生命周期工作性態(tài)進行監(jiān)控。生產(chǎn)施工中的數(shù)據(jù)都會被采集和分析，從而實現(xiàn)施工質(zhì)量全過程的在線實時監(jiān)控和預(yù)報、預(yù)警及智能控制，可以根據(jù)實際情況調(diào)整施工方案，做到全面感知、真實分析、實時控制。

在白鶴灘水電站中控室，大屏幕上展示了大壩澆筑進度、大壩溫控、纜機運輸強度等信息。白鶴灘大壩智能建造信息管理平臺包涵了混凝土澆筑、溫控、固結(jié)、帷幕灌漿管理模塊等，可實現(xiàn)壩體混凝土溫度精細化控制，結(jié)合工程實際可開展性態(tài)仿真、進度仿真，滿足現(xiàn)場實際進度分析需要，為大壩施工提供較好的技術(shù)支撐。

記者在工地采訪中感受到了智能建造、智能管理無處不在。在大壩基礎(chǔ)帷幕灌漿、地下廠房帷幕灌漿等重要部位都能看到智能化的身影。采用的智能灌漿系統(tǒng)提升了灌漿作業(yè)過程標準化、規(guī)范化、智能化，減輕了工人勞動強度，改善了灌漿作業(yè)環(huán)境，取得了較好的效果。

在穿梭來往的運輸車輛上也有智慧的“大腦”在管理著。運輸車輛都安裝了基于衛(wèi)星定位技術(shù)的大壩砂石骨料車輛運輸安全管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了對車輛位置、車速、車輛周圍環(huán)境等實時監(jiān)控，并可對超速、危險路段進行語音提醒，提高了骨料運輸安全保障，提升了計量管理水平。

研發(fā)的“四同時”管理信息系統(tǒng)對現(xiàn)場完工、工程計量、質(zhì)量驗評、資料歸檔進行嚴格、規(guī)范的管理。

圍繞建設(shè)一流精品工程，建設(shè)者利用智能溫控系統(tǒng)、智能通水系統(tǒng)等實時監(jiān)控大壩溫度，降低了熱脹冷縮導(dǎo)致大壩裂縫的可能性。同時通過各種智能手段，確保大壩建設(shè)質(zhì)量和安全。智能建造貫穿白鶴灘水電站整個工程的全生命建設(shè)周期。

質(zhì)量安全雙控 打造精品工程

白鶴灘建設(shè)者始終把質(zhì)量和安全放在首位，以“如臨深淵、如履薄冰”的態(tài)度，以精益求精、追求卓越的大國工匠精神，全力以赴把白鶴灘水電站建設(shè)成為讓黨和人民放心的精品工程。

白鶴灘工程建設(shè)部以“不留缺陷、不留隱患、不留疑問”持續(xù)保持著高標準建好工程的質(zhì)量控制意識，堅持安全生產(chǎn)絕對優(yōu)先原則，監(jiān)督各層級各崗位落實安全生產(chǎn)責任，以問題為導(dǎo)向認真排查風險管控過程中出現(xiàn)的缺失、漏洞和失效環(huán)節(jié)，堅決把隱患消滅在事故發(fā)生之前。

大壩施工中埋設(shè)智能感應(yīng)系統(tǒng) 攝／趙 洋、謝 雷

為保障工程質(zhì)量，尤其是加強對隱蔽工程施工過程的管控，白鶴灘水電站工程實施了對關(guān)鍵工序、重點部位進行影像拍攝、收集、建檔、保存，確保隱蔽工程關(guān)鍵工序可檢查、追溯；結(jié)合過程清量、聯(lián)合完工清量閉合及灌漿防偽碼周核查制度，加強施工過程管控。

建立了施工區(qū)公共試驗檢測平臺，確?；炷凉こ谈黜椩牧系臋z測數(shù)據(jù)真實性、可靠性、唯一性和可追溯性，實現(xiàn)水電工程從原材料到成品的全過程檢測控制。

低熱水泥混凝土打破“無壩不裂”魔咒

混凝土有水化熱，澆筑入倉后體積膨脹，遇寒又會收縮，熱脹冷縮后，致使大壩產(chǎn)生溫度裂縫，因此有“無壩不裂”的說法。

針對特高拱壩防裂難題，白鶴灘大壩全壩應(yīng)用低熱水泥混凝土，充分利用低熱水泥水化熱低、水化緩慢、后期強度高的特點，有效降低混凝土最高溫峰、推遲最高溫峰時間、降低混凝土中水泥用量，同時充分利用低熱水泥特點，降低混凝土生產(chǎn)時制冷量和混凝土溫降時的通水量，解決了大壩無溫度裂縫這一世界級難題。

在白鶴灘大壩防裂最常被提及的一個指標就是溫度。全壩劃分為31個壩段，每個壩段的每一倉混凝土都埋設(shè)有數(shù)字溫度計和冷卻水管，澆筑好的混凝土鋪著“保溫被”，現(xiàn)場還有降溫噴霧器隨時待命。

白鶴灘大壩全壩應(yīng)用低熱水泥混凝土總量達850萬m3，這在國際上尚屬首例，其應(yīng)用可保證大壩基本上不產(chǎn)生宏觀裂縫，打破了“無壩不裂”這個魔咒。

據(jù)介紹，白鶴灘所處的地形左高右低，為了防止大壩裂縫的產(chǎn)生，還進行了拱壩不對稱性結(jié)構(gòu)設(shè)計。

對壩基柱狀節(jié)理玄武巖出露部位澆筑混凝土以擴大基礎(chǔ)，有效降低壩趾壓應(yīng)力水平，確保了大壩“腳下有根”、受力均勻，減少裂縫的產(chǎn)生。

大壩壩基固結(jié)灌漿是建設(shè)無裂縫雙曲拱壩的關(guān)鍵一環(huán)。白鶴灘大壩壩基施工全部采用全孔無蓋重加表層引管灌漿的方式，完美解決了壩體均衡上升和溫控防裂等方面的問題。

在基巖面處理、鋼筋施工、模板施工、混凝土下料、平倉、振搗實行“一條龍”作業(yè)，收面、保濕、養(yǎng)護、保溫環(huán)環(huán)緊扣，有力保證了施工質(zhì)量。據(jù)介紹大壩混凝土自開澆以來，上下游面、橫縫及倉面未產(chǎn)生一條溫度裂縫。

2019年4月，在電站左岸15號壩段和右岸20號壩段分別取出兩根直徑219 mm，長20.3 m和20.59 m的低熱水泥混凝土芯樣，經(jīng)檢測，所取芯樣骨料分布均勻、層間結(jié)合良好，混凝土外觀面無蜂窩麻面，證明白鶴灘大壩真正做到了內(nèi)實外光。

大壩混凝土澆筑取芯驗收 攝／黃春江

水墊塘反拱底板——被稱為“青花瓷”般的藝術(shù)品

水墊塘是泄洪消能的重要組成部分，而反拱底板作為水墊塘的主體部分，其穩(wěn)定性是實現(xiàn)消能防沖的關(guān)鍵，在泄洪消能中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

作為目前在建水電站最大的反拱底板，順河向倉面長度15 m，橫河向?qū)挾?6.10 m。澆筑高程為563.22～573.50 m，垂直高差達10.28 m，平面最大面積241.50 m2。建設(shè)者克服了定型圓弧模板安裝精度要求高、卷揚機施工困難、過流面圓弧段抹面質(zhì)量要求高、一次性澆筑成型難度大等一系列困難。通過對施工過程的各個細節(jié)牢牢把控，4 m厚的結(jié)構(gòu)混凝土一次性澆筑成型。

反拱底板在接受聯(lián)合檢查時，被專家稱為“青花瓷”般的藝術(shù)品。這一點評不僅高度肯定了施工質(zhì)量上的成績，更是對施工工藝的極大贊賞。

這只是兩例白鶴灘建設(shè)者在為打造世界一流精品工程所付出的努力，這樣的事例在白鶴灘還有許多。

泄洪洞底板施工工藝可達“鏡面”效果 攝／趙洋

最美承諾：守好這一方綠水青山

在長江大保護中，白鶴灘水電站作為構(gòu)筑長江生態(tài)屏障的重要一環(huán)，與流域梯級水庫群共同承擔著涵養(yǎng)、修復(fù)長江流域生態(tài)環(huán)境的重大責任。

據(jù)了解，三峽集團在白鶴灘水電站工程環(huán)境保護頂層設(shè)計的同時，立足具體項目精準發(fā)力，力求實現(xiàn)“大壩長青、江河不老”。白鶴灘水電站環(huán)境論證長達20年，三峽集團從流域、河段和項目三大層面對影響工程的生態(tài)環(huán)境敏感因素進行識別，使流域梯級開發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護相適應(yīng)。通過流域?qū)用娴沫h(huán)境觀測和措施規(guī)劃，以及對部分河段水生態(tài)環(huán)境修復(fù)、水生動植物保護和工程所在地環(huán)境治理，建立了一整套完善的環(huán)境保護體系。

為保護好白鶴灘庫區(qū)水質(zhì)，三峽集團投入大量資金，在庫區(qū)配套建設(shè)污染防治體系和污水處理系統(tǒng)，并在金沙江下游建立相應(yīng)的水生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)實時觀測反饋，切實保護水環(huán)境和水安全。

在業(yè)主營地后方建設(shè)有一個占地面積8.82萬㎡的植物園,分為古樹遷移保護區(qū)、珍稀苗木觀賞區(qū)、鄉(xiāng)土園林植物培育應(yīng)用研究區(qū)三部分，其中古樹移栽保護區(qū)用來保護從施工區(qū)和庫區(qū)淹沒線以下移栽過來的古樹。這樣既有利于古樹集中保護，又美化了施工區(qū)環(huán)境。

施工區(qū)目前有4個生活污水處理廠，均采用先進的污水處理技術(shù)，確保每一滴排放的污水處理回用達標。生活廢水處理后，水質(zhì)各項指標全部達到《生活污水綜合排放標準》一級排放標準，其中業(yè)主營地生活污水處理廠中水回用于營地和植物園的綠化養(yǎng)護。

面對生產(chǎn)廢水處理的“老大難”問題，白鶴灘水電站工程給出了“綠色方案”。由建設(shè)部牽頭對施工區(qū)砂石加工廢水處理系統(tǒng)進行了改造升級，生產(chǎn)廢水先后經(jīng)過機械預(yù)處理、輻流沉淀池和機械脫水處理后，全部回用到砂石加工中，實現(xiàn)了砂石加工廢水零排放，廢水經(jīng)處理達標后進行排放，或回用于施工區(qū)灑水降塵。

白鶴灘施工區(qū)屬干熱河谷氣候，特有的地理、氣候條件造成施工粉塵控制難、效果差。建設(shè)部為此牽頭在鉆孔、爆破、運輸、翻渣、棄渣五個環(huán)節(jié)“對癥下藥”。施工區(qū)內(nèi)大壩骨料運輸全部采用LNG運輸車——以低溫液態(tài)天然氣為燃料的新一代天然氣汽車，既能滿足施工續(xù)駛里程長的需要，又能有效減少汽車尾氣排放。

▲上村梁子營地植物園 攝／謝 雷

▲古樹保護 攝／韋鳳年

白鶴灘水電站位于群山之中，工程場內(nèi)交通多是開鑿的隧洞。由于施工通道布置復(fù)雜，地下洞室埋深大、通透性差，且多工作面、多工序持續(xù)平行交叉作業(yè)，施工環(huán)境要求高，施工通風難度大。傳統(tǒng)的方法無法滿足地下洞室群的通風需求，建設(shè)者采用變頻電機及風帶，采用自然通風與機械通風結(jié)合、正壓送風和負壓排風混合技術(shù)，解決了大規(guī)模、高埋深洞室群通風散熱難題。爆破后30分鐘內(nèi)各工作面污染物濃度指標均低于國家規(guī)范要求。

地下洞室施工還有一大難題就是解決施工人員上廁所問題。據(jù)介紹，白鶴灘工程建設(shè)部積極推進施工區(qū)廁所革命，首批投入8座移動式真空環(huán)保廁所，有效保證了廁所干凈衛(wèi)生環(huán)保，提升了地下洞室施工環(huán)境。

在“綠色向心力”的驅(qū)動下，參建各方形成了共護綠水青山、共抓環(huán)境保護的工作氛圍。

白鶴灘上游的金沙江 攝／黃春江、謝 雷

建好一座電站，造福一方百姓。白鶴灘水電站工程建設(shè)者正圍繞建設(shè)世界一流精品工程、創(chuàng)新工程、綠色工程、民生工程、廉潔工程的目標，攻堅克難，自主創(chuàng)新，用智能制造，建設(shè)新時代大國重器的典范工程。