數(shù)字大壩:盡在掌控之中——探訪溪洛渡大壩施工

謝澤

(三峽集團(tuán)公司工程建設(shè)管理局，四川成都 610041)

云南省永善縣，位于烏蒙山脈西北面，與四川省雷波縣隔金沙江相望。從位于半山腰的永善縣城溪洛渡鎮(zhèn)出發(fā)，隨之字形公路下行，約十多分鐘車程，便到達(dá)金沙江畔。此時，一座巨型拱壩出現(xiàn)在記者眼前，這邊是正在建設(shè)中的目前世界第三大、中國第二大電站——溪洛渡水電站。

溪洛渡:三峽集團(tuán)首嘗拱壩

“溪洛渡大壩最大壩高285.5米，這個高度在國內(nèi)拱壩中居第三位，溪洛渡電站的發(fā)電量在國內(nèi)拱壩水電站中居第一位?！毕宥晒こ探ㄔO(shè)部大壩部工程師汪紅宇向記者介紹了溪洛渡大壩的基本情況。

3月28日，記者隨汪紅宇來到大壩施工的纜機(jī)平臺俯瞰溪洛渡大壩，5臺纜機(jī)吊運(yùn)著混凝土和各類施工物資，在大壩和兩岸間穿梭，一派繁忙的景象。據(jù)汪紅宇介紹，大壩共31個壩段，其中8個壩段，距離大壩設(shè)計高程610米只差兩米的距離，近期就將到頂。中間最低的壩段，目前距離到頂也只有30米左右，今年秋季可以實(shí)現(xiàn)大壩全線到頂。

“溪洛渡大壩是中國三峽集團(tuán)建設(shè)的第一座拱壩，之前建設(shè)的葛洲壩、三峽，以及在建的向家壩，都是混凝土重力壩。”汪紅宇告訴記者，“溪洛渡與下游幾座電站不同，它處于深山峽谷之中，采用拱壩的形式，可以充分利用地形優(yōu)勢，把水的壓力分散到兩岸，而不是只靠大壩自身受力，因而，大壩混凝土澆筑量較之重力壩大大減少，工程經(jīng)濟(jì)性大大增強(qiáng)。”

數(shù)字化:讓大壩盡在掌控中

難點(diǎn)總是與優(yōu)點(diǎn)如影隨形，記者在采訪中了解到，溪洛渡大壩施工中，存在著很多三峽、向家壩這樣的重力壩施工中遇不到的難題。

“一個拱壩在擋水時，其大壩各個部分的受力狀況存在很大差異。這種情況，要遠(yuǎn)比以平面擋水的重力壩復(fù)雜?！毕宥晒こ探ㄔO(shè)部大壩部副主任陳文夫告訴記者，“那么，這就給大壩設(shè)計施工都增加了難度。僅就施工而言，我們必須精密安排各壩段的施工進(jìn)度，保證施工中相鄰壩段高差和全壩段高差符合大壩受力要求。同樣因為壩體受力情況復(fù)雜，大壩不同部位的混凝土配制情況也不相同，那么確保不同的混凝土不被澆到錯誤的位置，這在施工管理上，也提出了很大的難題?！?/p>

據(jù)陳文夫介紹，為應(yīng)對溪洛渡大壩建設(shè)中存在的困難，他們提出了數(shù)字大壩的概念，通過計算機(jī)技術(shù)對大壩施工全程監(jiān)控。陳文夫舉例說，在混凝土施工中，每一灌混凝土的配制完畢后，便擁有了一個識別代碼，這個代碼對應(yīng)著一輛裝載車輛、一條道路、一臺纜機(jī)、一個倉位。這就保證了每種配比不同的混凝土能準(zhǔn)確澆筑到正確的倉位。

在溪洛渡工程右岸610平臺的拌和樓旁，記者看到，在拌和樓前，一個豎桿上架設(shè)著一臺掃描器，通過車輛被掃描后，信息傳到旁邊的控制室電腦，電腦識別后，會通過紅綠燈方式安排該車進(jìn)入其中對應(yīng)拌和樓的對應(yīng)道路上，將對應(yīng)的混凝土裝入車中。隨后，車輛被指揮到達(dá)預(yù)定地點(diǎn)，將混凝土卸進(jìn)對應(yīng)吊罐中，然后，收到指令的纜機(jī)司機(jī)，會將吊罐吊到對應(yīng)倉位上方，澆入混凝土。

“在工程中，人是最關(guān)鍵因素，同樣，人也是最不可靠的一個因素。按照傳統(tǒng)施工指揮方式，指揮員打個盹兒，走個神，可能混凝土就會澆錯倉面。”承擔(dān)大壩施工的水電八局溪洛渡大壩施工局的副局長李金寶對這套系統(tǒng)津津樂道，“而這套系統(tǒng)，全程由計算機(jī)監(jiān)控、識別、指揮，克服了人指揮存在的問題。”

李金寶告訴記者，這套系統(tǒng)是由水電八局研制的，原先就是施工單位內(nèi)部管理控制的一個工具?，F(xiàn)在，中國三峽集團(tuán)通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將這套系統(tǒng)納入到整個施工管理體系。相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和工程建設(shè)人員在建設(shè)部的終端電腦上，甚至在北京總部，都能監(jiān)控每一個倉位的混凝土生產(chǎn)、運(yùn)送、澆筑情況。

而在陳文夫這邊，對整個數(shù)字大壩情況掌握得更為全面。“我們的數(shù)字大壩這套大的系統(tǒng)，可不單單避免了混凝土可能澆錯的問題?！标愇姆蛘f告訴記者，在整座大壩里預(yù)埋了無數(shù)個監(jiān)控裝置，建設(shè)部和集團(tuán)公司可以實(shí)時掌握大壩施工中和運(yùn)行后的各種情況。“能把溪洛渡大壩建成我們引以為傲的無縫大壩，數(shù)字大壩系統(tǒng)也起了不小的作用?！?/p>

無縫大壩:數(shù)字化溫控樹立行業(yè)典范

避免出現(xiàn)裂縫，一直是混凝土施工的一個難題。而論究出現(xiàn)裂縫的原因，最主要的就是一個溫度控制問題。

“混凝土從生產(chǎn)到澆筑整個過程中，都存在一個溫度變化的過程?！蓖艏t宇詳細(xì)解釋混凝土裂縫問題，“特別在澆筑以后，混凝土?xí)掷m(xù)產(chǎn)生熱量，就需要人工通冷水降溫。但是，如果降溫過程不符合要求、同一倉混凝土不同部位降溫不均、與相鄰倉位溫差過大，都可能會導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)?！?/p>

作為施工方，李金寶向記者介紹了在施工中避免裂縫的一些具體做法。他給記者畫了一個混凝土在澆筑后溫度變化的曲線。他告訴記者，他們的冷卻水系統(tǒng)，可以生產(chǎn)出兩種溫度的冷卻水，一種是7至8攝氏度，一種是14攝氏度。在剛澆入混凝土?xí)r，需要混凝土溫度較快下降，就向混凝土通入7至8攝氏度的水，在降到一定溫度時，再通入14攝氏度的水，讓混凝土溫度緩速下降。

“當(dāng)然，這是大的原理?！崩罱饘氄f，“具體操作中，什么時候通入什么溫度的冷卻水，通入的流量大小，這都要依賴于對混凝土溫度的監(jiān)控結(jié)果?！睋?jù)他介紹，在混凝土澆筑過程中，每個倉位里，都預(yù)埋了多個測溫設(shè)備，對倉位里不同位置的溫度進(jìn)行精密監(jiān)控。這些監(jiān)控數(shù)據(jù)收集起來后，就對冷卻水溫度和流量的控制起到了指導(dǎo)作用。

由于廣泛采取溫控措施，每個倉位測溫設(shè)備收集到數(shù)據(jù)匯總到一起，各個相鄰倉位溫差，不相鄰倉位溫差，不同壩段溫差以及全壩段溫差都可以全面掌握。因此在整個大壩混凝土施工中，溫控問題可以通盤考慮。

李金寶詳細(xì)解釋了這一點(diǎn)?！芭e例說吧!依次排開的a、b、c 三個倉位，a 和b 之間溫差在控制范圍內(nèi)，b 和c 也在控制范圍內(nèi)，但a 和c 的溫差有可能就超過控制范圍。事實(shí)上，國內(nèi)就有拱壩因為這種現(xiàn)象導(dǎo)致裂縫發(fā)生。”李金寶說，“但是由于溪洛渡施工中的高度數(shù)字化，信息高度集成，這種問題就可以避免。”

“別看說的這么復(fù)雜，但是，數(shù)字大壩的做法，其實(shí)讓我們減輕了很多勞動量。”李金寶說，“在三峽，我們溫控冬天要給混凝土蓋保溫被，夏天要加冰，就是常說的‘冬天蓋棉被，夏天吃冰棍’。而在溪洛渡，由于溫控技術(shù)的提升，我們在混凝土澆筑后就蓋上隔溫用的擠塑板，無論春夏秋冬氣溫變化，都不需要再揭下了。只用根據(jù)設(shè)備收集到的溫度數(shù)據(jù)調(diào)整冷卻方式就可以了?！?/p>

當(dāng)然，先進(jìn)溫控技術(shù)產(chǎn)生的效果不只是減輕勞動量。陳文夫告訴記者，溪洛渡大壩在連續(xù)兩年達(dá)到年澆筑量200萬立方米混凝土的情況下，沒有出現(xiàn)一條因溫度控制不當(dāng)造成的裂縫。溪洛渡大壩在溫控技術(shù)方面，已經(jīng)達(dá)到了國內(nèi)行業(yè)領(lǐng)先水平。

“當(dāng)然，溪洛渡工程的建成，將標(biāo)志著初次接觸拱壩的中國三峽集團(tuán)，已經(jīng)完全擁有了建設(shè)300米級巨型拱壩的能力。也為下一步建設(shè)烏東德白鶴灘兩座巨型拱壩掃清了技術(shù)障礙。”陳文夫頗有些驕傲地說道。