中国造的这座坝,顶得住世界级水推力
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一块灰岩,镶嵌在荒野里,无人问津。亿万年过后,等待它的,往往是被风化侵蚀的宿命。
而当它被开采出来,浇筑成为世界第三高的挡水大坝时,“生命”将大放异彩。
这座高289米的坝,似巨盾入江,如山岛耸峙,赋予了装机规模世界第二大水电站——白鹤滩水电站令人惊叹的容颜,以及力扛万钧的气魄。
这座坝,可挡住由大约206亿立方米江水产生的1650万吨水推力。即便是重逾10万吨的航母,也需叠加160多艘,其总体重量产生的力,才能与之相当。
如此巨大的力量,往往让人联想到“水滴石穿”。聪明的建设者,从控制一块灰岩的大小、温度开始,重塑水与石的关系,以世界顶级的筑坝水平,打破“无坝不裂”的筑坝“魔咒”。
清晨,大小相同的灰岩被装入同一辆车,陆续送往混凝土生产系统。高峰期,大坝一天就要浇筑1.2万方混凝土,混凝土原材料的称量误差校核超过2600次。
忙而不乱的景象,从骨料筛分系统中可见一斑。在这里,被称为骨料的灰岩石头,必须接受严格的二次筛分,大小一致才能进入相同料仓。
▲白鹤滩大坝骨料二次筛分系统 摄影:朱静霞
“运输过程中,石头彼此碰撞破裂,由大变小。如果按原有尺寸入仓,就会影响混凝土成品质量。”
三峡集团白鹤滩工程建设部工程师刘春风,与众多 建设者联合起来,在同类型大坝中,首次创新实施“骨料一条龙”管理措施,对骨料跌损规律、最佳上料组合、最佳筛网孔径组合等展开研究。
这一研究,直接让大坝的骨料筛分合格率,超越了国家标准。“大粒径骨料误进入小粒径料堆,国家控制标准是不超过5%,白鹤滩能做到4%以内。”刘春风很自豪,“浇筑以来,各级骨料的粒径合格率,全部都在99%以上。”
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上午9时许,“哗!”灰岩入仓,凉意突至。
料仓被打造成“空调房”,昭示着更加关键的过程控制到来——混凝土温度控制。
“这是世界公认的技术难题,也是建造无缝大坝的决定性因素之一。”刘春风说,混凝土体积越大,开裂风险越高。吃进800多万方混凝土的白鹤滩大坝,极易“风热感冒”,从内部产生“头痛欲裂”症状。
即便是初春,干热河谷的气温也超过30摄氏度。在这里建大坝,必须自混凝土生产阶段起,就实行高于行业标准的、更加“精致”的温控。
日上三竿,最新一批冷却后的特大石,即将送去搅拌。刘春风叫来质检员,挑出几块儿,抡起锤子,“砰”——果断砸开。
“-2摄氏度,合格!”电子温度计上的数字,为这批骨料发放了“通行证”。
▲ 技术员砸开大骨料,检测骨料冷却后的内部温度是否达标。摄影:朱静霞
“砸石温度,是白鹤滩大坝混凝土温控的重要控制指标之一,一般控制在-3到-1摄氏度之间。”刘春风说。
附近的制冰楼中,冰刀飞速旋转,如雪纷飞的冰片,厚度不到2毫米,正适合送去搅拌;若是夏天浇筑,还需往搅拌罐内加入1到2摄氏度的冷水。
▲制冰楼源源不断制造冰片,用于大坝混凝土生产过程中的降温。 摄影:朱静霞
除去灰岩,低热水泥也是这场“冰雪奇缘”的缔造者。
为从源头杜绝温度裂缝,白鹤滩大坝混凝土采用性能优于普通水泥的低热水泥。
这是一项并不新鲜的应用。1936年建成的美国胡佛大坝,我国著名的三峡工程、溪洛渡水电站等,也曾使用这种混凝土。数十年的试验应用,已证明其可靠性。
但敢于在全坝使用低热水泥混凝土,却是“前无古人”。
“站在'巨人’肩膀上,我们经过大量试验研究和分析论证,提出了适合低热水泥混凝土的温控指标和措施,进一步掌握了全坝使用的秘诀。”刘春风说,全坝使用低热水泥混凝土后,白鹤滩大坝的抗裂安全系数,由过去的1.8提高到了2.0。
上午11点半,第二张“通行证”,发给了最新搅拌出来的混凝土。
“出机口温度5摄氏度,可以给大坝送去!”得益于对原材料的多重降温,这罐混凝土的温度比设计指标还低。
▲混凝土生产出来后,在送往大坝前,要检测出机口温度。 摄影:朱静霞
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初夏五月,火热的浇筑仓面,与日渐攀升的高温交织。混凝土迎来新的温控“大考”——浇筑中和浇筑后的温度控制。这是精品大坝的主要控制指标。
布设喷雾机、覆盖保温被……建设者并不满足于常规温控措施。三峡集团整合科研力量,研发出“大坝智能通水系统”,并开发了专家系统模块,通过埋设的近7000支温度计,实时监控和分析大坝混凝土温度,自动、动态调整通水量。
一根冷却通水管,从融入混凝土的那刻起,要陪伴仓面度过6个月、3期通水阶段的“成长适应期”,直至大坝整体稳定在16摄氏度以内,才结束使命。
“大坝浇筑以来,三期通水阶段的温控符合率在99%以上,控制指标比设计要求更严格,温控成果远高于行业水平。”刘春风说。
▲白鹤滩大坝建设者夜间值班 摄影:张勇
一个又一个“6月”里,有风有雨,有坚守。
刘春风所在的大坝项目部,年轻党员们集合起来,自发形成24小时值班制度,青春的色彩划亮夜空。
汛期,业主、监理、施工人员齐上阵,通宵鏖战大暴雨,仓面积水层层降低,浇筑质量节节拔高……
2019年4月1日,一条长约25.7米的常态混凝土芯样,穿过52个浇筑坯层,从白鹤滩大坝体内取出,甚至带出了最底部的基岩。
世界最长的常态混凝土芯样,诞生。
权威专家给予评价:芯样表面光滑密实,内部骨料均匀、气泡少,坯层间无明显分界线,与大坝基岩结合紧密。
“还有什么能比它更有说服力?”峡谷之上,刘春风凭栏远眺,大坝此刻正如巨盾一般,浑身散发着抵御惊涛骇浪的魄力。
▲白鹤滩水电站大坝航拍 摄影:谢雷