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“超级工程”白鹤滩投产发电① | 揭秘世界最“智慧”的大坝,背后有“北斗”助力
2021-06-29 10:08:15   来源:四川在线   


世界在建最大水电站——白鹤滩水电站,拥有目前世界最先进的“智慧”大坝。

金沙江白鹤滩水电站。谢雷 摄影

这座巨型大坝,是300米级特高混凝土双曲拱坝。最大坝高289米、坝顶弧长709米,由803万立方米混凝土浇筑而成,是个名副其实的“大个子”。

大坝坝体内埋设上万支监测仪器,能感知温度、风速、变形等重要信息,并将信息反馈给智能建造信息管理平台进行实时分析判断,使各项系统准确进行智能控制和实时调节,实现建造运行全周期精细化管控。大坝自开浇以来没有产生一条温度裂缝,标志着我国已掌握大体积混凝土温控防裂关键技术,进一步提升了我国水电行业的核心竞争力。

无缝大坝

“北斗”助力,实现“无缝”目标

白鹤滩大坝最大坝高289米、坝顶弧长709米、混凝土浇筑总方量803万立方米——没有一条哪怕是毫米级的温度裂缝。这是怎么做到的?

其一,得益于“北斗”助力。

为了给大坝打造一副强健密实的“骨骼”,工程师采用 “平仓+振捣”方式浇筑。

当流体状的混凝土从料罐倾倒入仓面后,平仓机将铺平料堆,振捣臂随后插入振捣。然而,人工作业易产生漏振、过振、欠振的问题,给裂缝以“生长空间”,要想实现“无缝”目标,就要时刻掌握平仓机、振捣臂的轨迹与进度。

为此,可以实时监控、全面感知的导航系统“上线开工”,北斗卫星登场。

时空坐标让工具有了“方位感”,距地表20000公里之外,北斗不间断向地面基准站寄去时空坐标,基准站则如同“邮局”,在收到“来信”后,连同自己的时空信息发给移动端——平仓机、振捣臂。通过精巧复杂的数据处理,移动端便能解码自身位置,当工具有了“方位感”,便可24小时不间断“自律”监督——工作量是否达标?工作环境是否改变?以肉眼难以匹敌的精度,保障浇筑质量。

其二,得益于自主研发的特种水泥。

白鹤滩地处的金沙江干热河谷,夏天气温逾40℃,剧烈的热胀冷缩效应,对803万立方米大体积混凝土温控防裂,是极大的挑战。

兼顾大和小两极,温度控制是关键。

着眼于“材料”,白鹤滩全坝采用我国自主研制的新型特种水泥——低热硅酸盐水泥混凝土。

精进于“科技”,三峡集团联合科研机构,研发应用智能通水、智能灌浆等技术,搭建起一个肉眼不可见,却能高敏感应与快速响应的施工环境,将气温、风速等条件与混凝土的秉性“感知”到极致。

完善于“工艺”,白鹤滩工程建设部组织制定《拱坝混凝土温控施工技术要求》等技术规范。在建设过程中,收集处理现场海量数据,紧揪“关键参数”再研究再优化再调整,推动操作工艺日臻完善。

温度控制,1℃也较真。三峡集团白鹤滩工程建设部大坝项目部联合相关单位,选派技术骨干成立“浇筑一条龙”小组集智攻关, “锻造”出一种“硬核”温控能力——将7至8分钟的运输时长缩短至4至5分钟,混凝土运输过程升温不超过1℃。

智能建造

给每一仓混凝土原材料配上“身份证”

将协同优势转化为具体成果,以新技术赋能传统工序,在三峡集团白鹤滩工程建设部工程师刘春风看来,没有所谓的传统产业,只有不断的创新与进步。“在三峡工程建设期间,混凝土配比靠人工记录。如今,智能建造系统给每一仓混凝土原材料配上‘身份证’。一旦有隐患,即刻追根溯源。”

早在溪洛渡水电站建设期间,三峡集团联合清华大学等科研机构开展“拱坝智能化建设关键技术”攻关,初衷是提升混凝土浇筑质量控制水平。

在白鹤滩,智能更进一步。轻点鼠标,大坝施工全过程数据、科研成果等模块依次展开。集成化管控下,人脑与电脑逐渐“同频”于方寸屏幕间,形成“施工-反馈-计划”闭环。

这是一个融合着前沿信息技术之环(DIM、大数据、物联网等)的系统,信息流时而汇集、时而分散,24小时不间断迅速回应着动态监督、评价预警、终端推送等多方需求,保证最客观、最直接的数据助力现场科学决策。

“在业内做到最好最快,这还不够。”刘春风说,“跳出水电圈子,在交通、市政等行业,我们有很多能借鉴的地方。”在前不久的导流洞封堵作业中,大坝项目部“借船出海”,找来用于市政工程的铣挖机进行凿毛施工,效果甚好。

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