全球第一：金沙江白鶴灘水電站

北緯26°91，東經(jīng)102°93，在四川省寧南縣和云南省巧家縣交界的金沙江峽谷上，一座全球在建裝機規(guī)模最大水電站拔地而起——金沙江白鶴灘水電站。

金沙江上，陡壁叢生，江水滔滔。巨大的落差，讓無數(shù)代水電人在此找尋中國水能發(fā)展的契機。從青海省唐古拉山主峰格拉丹冬雪山發(fā)源，穿行于川、藏、滇三省區(qū)之間，形成我國最大的水電基地，金沙江是“西電東送”的主要電源點。而白鶴灘水電站，是這條大江能源開發(fā)中最為重要的一環(huán)。

“鶴舞金沙”，這個建成后僅次于三峽工程的世界第二大水電站，創(chuàng)下6項世界第一。如今，白鶴灘水電站正在以鶴立群雄的姿態(tài)，告訴著世人中國水電建造的新實力。

為此，記者采訪了白鶴灘水電站工程樞紐部分設(shè)計總工程師陳建林。

從中國制造到中國創(chuàng)造

單機百萬千瓦前無古人

9月22日，萬眾矚目下，白鶴灘水電站左岸機房內(nèi)液晶顯示器上8號機組的數(shù)字不斷跳動，白鶴灘水電站8號機組順利通過并網(wǎng)調(diào)試72小時試運行，正式轉(zhuǎn)入商業(yè)運行，這標志著白鶴灘水電站左岸機組全部投產(chǎn)發(fā)電。而單機百萬千瓦是整個水電站最為獨一無二的標簽。

“單機百萬千瓦，可以說是前無古人，沒有任何標準可以參考借鑒。”陳建林介紹，在白鶴灘水電站前期論證過程中，發(fā)現(xiàn)白鶴灘的流量和水頭具有得天獨厚的優(yōu)勢，可以達到百萬千瓦的標準。但在此之前，總發(fā)電量世界第一的三峽大壩單機發(fā)電量也只有70萬千瓦。

“對中國電建集團華東勘測設(shè)計研究院有限公司來說，最重要的是進行可行性論證，并制定機組各項指標的標準，”陳建林說道。為了不浪費白鶴灘水電站的天然優(yōu)勢，華東院專門成立了相關(guān)課題組，聯(lián)合業(yè)界的專家和學(xué)者，進行了大量的分析論證工作，成功提出了百萬機組可行的研制參數(shù)指標，從而指導(dǎo)我國制造廠自主研制出了國際領(lǐng)先水平的白鶴灘水電機組。

千百次試驗，千百次論證，歷經(jīng)多年的心血，2021年6月28日，白鶴灘水電站1號和14號發(fā)電機組正式發(fā)電。而單機發(fā)電量百萬千瓦的這一成就，實現(xiàn)了中國大型水電工程建設(shè)從中國制造到中國創(chuàng)造的歷史性跨越，攀上了當今世界水電行業(yè)的“珠穆朗瑪峰”。

打破世界級魔咒

上萬只傳感器筑起智能無縫大壩

陡峭的崖壁間，一個300米級特高級拱壩橫跨江面，709米弧長的拱形大壩宛若一塊盾牌，守護著背后206.27億立方米的金沙江巨大水庫，見證滔滔江河化電向東。20世紀50年代，國家就著手白鶴灘水電站的相關(guān)規(guī)劃，但大壩從選址到落成，卻花了半個多世紀。

作為一個最大壩高達289米的300米級特高混凝土雙曲拱壩，白鶴灘水電站大壩需要克服背后巨大水庫帶來約1650萬噸的總水推力。而水電混凝土大壩都面臨一個“魔咒”——無壩不裂。

“面對如此大的推力，大壩一旦開裂，那后果不堪設(shè)想?！睘榱私鉀Q這一問題，白鶴灘的設(shè)計師和工程師們開始了精巧的“設(shè)計和建造”。

為了能夠確保大壩安全穩(wěn)定，設(shè)計師們將壩身在水平和豎直兩個方向都設(shè)計彎曲成弧形，形成精巧的雙曲拱形結(jié)構(gòu)，同時“借力打力”，將巨大的水推力傳到兩側(cè)，借助山體反作用力，保持壩體的穩(wěn)定平衡。技術(shù)層面上，工程師們首次運用自主研發(fā)的低熱水泥混凝土，并突破溫度控制的理論和技術(shù)，確保大壩水泥混凝土“不裂”，還在拱壩體內(nèi)預(yù)埋了上萬只傳感器，通過智能技術(shù)掌握施工全過程，成功建成智能無縫大壩。

此外，白鶴灘水電站大壩還要克服其“基礎(chǔ)差”的條件。大壩兩邊地形復(fù)雜且不對稱，部分選址是坐落在柱狀節(jié)理玄武巖上，該巖體具有易破碎、松弛的特性，“從實際考慮來說，這是個不小的難題，甚至可以說是影響到白鶴灘水電站是否可行的難題?！标惤终f。

為了把白鶴灘水電站復(fù)雜的地質(zhì)情況搞清楚，華東院在前期花費了十多年的時間不斷地勘察、測量、分析再試驗，并運用相關(guān)的理論和技術(shù)提出解決方案，最終通過灌漿、基礎(chǔ)加固、消能爆破等方式保證了巖層的整體性，最終使其能夠承載大壩建設(shè)的能力。

地下洞室群規(guī)模世界第一

開挖量足夠填滿2個西湖

即使有著錦屏二級水電站、楊房溝水電站等多個大型水電站設(shè)計修建經(jīng)驗，對陳建林而言，白鶴灘水電站仍舊是職業(yè)生涯中截至目前最難的一個。而難上加難的地方，則是在地下工程的挖掘上?！熬拖褚粋€黑盒子，根本不知道里面是什么樣?！标惤终f道。而這個“黑盒子”里面的地質(zhì)條件具體是怎樣的，陳建林用“充滿了不確定性”來形容。

指針撥回到2014年，地下廠房啟動首層開挖，“一定要保證地下廠房安全”是地下廠房修建的關(guān)鍵。而由于規(guī)模大，地質(zhì)條件差，圍巖的穩(wěn)定性問題逐步凸顯。

為了保證地下廠房的安全性，設(shè)計師和工程師們決定使用精細爆破，采取微量化裝藥的方式，根據(jù)巖石的特性，將其分為10層，由上至下分層開挖，逐層爆破。陳建林幾乎每天都會到地下廠房施工現(xiàn)場走上一圈，仔細過問當天的數(shù)據(jù)，防止圍巖變形發(fā)生突變。但即使在一層一層精細的設(shè)計和施工下，圍巖還是出現(xiàn)了突變。

2018年元旦前幾日，在白鶴灘水電站右岸小樁號部位，圍巖變形連續(xù)幾天出現(xiàn)了突增，單日最大增幅超過4mm，大大超過了每天0.2mm的允許變形增量，連續(xù)超過了“預(yù)警”和“危險”兩個等級。

面對如此嚴峻的圍巖變形突變，陳建林率領(lǐng)設(shè)計團隊立即緊急攻關(guān)，及時拿出了應(yīng)對方案，并迅速與參建方達成了共識。經(jīng)過灌漿、增強預(yù)應(yīng)力錨索等方式，成功將其補強加固，及時避免了危險的產(chǎn)生。

2019年，在歷時50多個月的精心“打磨”下，這個總長438m的地下廠房終于建成，規(guī)模達世界第一，地下洞室的總開挖量達2500萬立方米，足夠填滿2個西湖。

6項世界第一

白鶴灘的每一個地方都是壯舉

從2011年2月正式啟動白鶴灘水電站建設(shè)，到2022年9月左岸全部機組成功發(fā)電，12年工期，無數(shù)中國水電人在白鶴灘辛苦耕耘，先后攻克了40多項世界級難題，“水輪發(fā)電機單機容量為100萬千瓦位居世界第一；地下洞室群規(guī)模世界第一；圓筒式尾水調(diào)壓室規(guī)模世界第一；300米級高拱壩抗震參數(shù)世界第一；無壓泄洪洞群規(guī)模世界第一；首次全壩使用低熱水泥混凝土。”六項世界第一，讓這個聯(lián)系川滇，橫跨金沙的“電力巨無霸”有了更加驕傲的頭銜。

白鶴灘水電站的每一個地方都是壯舉。

在陳建林的眼里，白鶴灘水電站像一個不聽話的孩子。在幾代水電人的不斷“調(diào)教”下，這個不聽話的孩子一步步長大，將金沙江水化成滾滾電流送到長江那頭，化作千萬照明點亮萬家燈火?！皹s耀、欣慰、驕傲?！碑斂吹揭慌_臺百萬千瓦機組順利投產(chǎn)發(fā)電，陳建林心中感慨萬千。白鶴一躍金沙亮，現(xiàn)在的白鶴灘水電站仍在為早日實現(xiàn)所有機組發(fā)電而不斷努力，白鶴灘水電站背后的故事也還在繼續(xù)。未來，這個承載中國電力最核心競爭力的大國重器，還將在金沙江上譜寫屬于自己的輝煌故事。

（據(jù)封面新聞）