6月28日，在建規(guī)模全球第一、單機(jī)容量世界第一、裝機(jī)規(guī)模全球第二大水電站——白鶴灘水電站首批機(jī)組正式發(fā)電，電流經(jīng)過四川電網(wǎng)主網(wǎng)，通過特高壓，將被順利傳送到江蘇和浙江。作為電站建設(shè)的主力軍，中國電建再次創(chuàng)下新紀(jì)錄，成功攀上了世界水電的珠穆朗瑪峰，將“無人區(qū)”變成了“新高地”。
白鶴灘水電站創(chuàng)造了6項世界第一：單機(jī)容量100萬千瓦機(jī)組世界第一，水電站地下洞室群規(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。
設(shè)計：匠心獨運(yùn)，勇攀水電建設(shè)新高峰
白鶴灘水電站位于云南省巧家縣和四川省寧南縣交界處的金沙江干流之上，由中國三峽集團(tuán)投資建設(shè)和管理，中國電建全過程勘測設(shè)計并承擔(dān)80%以上的施工任務(wù)。作為世界在建規(guī)模最大、綜合技術(shù)難度最高的巨型水電站，白鶴灘水電站總裝機(jī)容量1600萬千瓦位居全球第二，單機(jī)容量100萬千瓦位居世界第一，年均發(fā)電量624億千瓦時，每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤1968萬噸，減排二氧化碳5160萬噸，對我國實現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)具有重要意義，是三峽工程之后中國水電的新“國家名片”。
從上世紀(jì)九十年代開始，中國電建所屬華東院負(fù)責(zé)白鶴灘水電站的勘測設(shè)計工作，開展了大量的水文、水能和地質(zhì)勘測等基礎(chǔ)工作。為了確保白鶴灘工程工作的順利開展，華東院完成地質(zhì)鉆探20萬米和洞探5.5萬余米，為白鶴灘工程的順利建設(shè)奠定了重要基礎(chǔ)。
為實現(xiàn)白鶴灘工程“水平一流、技術(shù)創(chuàng)新”的技術(shù)目標(biāo)，華東院聘請中國科學(xué)院、工程院等多位院士、專家組成了中國水電行業(yè)的“全明星陣容”，為白鶴灘水電站研究保駕護(hù)航，僅是咨詢審查會就召開了300余次。
華東院利用世界先進(jìn)的三維模型動態(tài)展示，探索世界水電工程“難題庫”，攻克了一系列世界級關(guān)鍵技術(shù)難題：引領(lǐng)復(fù)雜地形地質(zhì)條件下不對稱超高拱壩設(shè)計；破解強(qiáng)震區(qū)超高拱壩、超高邊坡抗震難題；首次300米高壩全壩采用低熱水泥混凝土和灰?guī)r骨料；世界最大規(guī)模地下洞室群設(shè)計；精巧的體型優(yōu)選成就世界最大規(guī)模尾水調(diào)壓室；完善的防滲體系確保復(fù)雜水文地質(zhì)條件下壩基和洞室群的安全；創(chuàng)新研究和應(yīng)用百萬千瓦級水輪發(fā)電機(jī)組。
為了提升拱壩對地形不對稱性的適應(yīng)能力，電建設(shè)計單位采用了橢圓線型雙曲拱壩，可調(diào)整的參數(shù)更多，能夠適應(yīng)更為復(fù)雜的工況，通過左岸壩頂澆筑混凝土墊座、在河床部位利用完整性較好的角礫熔巖作為拱壩建基面、在柱狀節(jié)理玄武巖出露部位澆筑混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)等一系列措施，改善了地形地質(zhì)條件帶來的不利影響。
為了應(yīng)對泄洪流量大、水頭高，河谷狹窄、岸坡陡峭的現(xiàn)實，設(shè)計團(tuán)隊確定了“分散泄洪、分區(qū)消能、加強(qiáng)防護(hù)”的布置原則，采用壩身孔口和岸邊泄洪洞聯(lián)合泄洪的方式，通過對壩身最大泄量的深入研究，確定壩身與岸邊泄洪洞之間的泄量分配比例。
大壩：創(chuàng)新工程和智能工程
大壩是水電站樞紐工程的核心建筑物，承擔(dān)著擋水與泄洪的重要任務(wù)。白鶴灘大壩為混凝土雙曲拱壩，最大壩高289米，共計31個壩段，澆筑混凝土約803萬立方米，“體積”超過3個胡夫金字塔，創(chuàng)下了拱壩設(shè)計多項世界紀(jì)錄：300米級高拱壩抗震參數(shù)，居世界第一；在300米級高拱壩全壩使用低熱水泥混凝土；大壩承受總水推力達(dá)1650萬噸，居世界第二；樞紐最大泄洪功率達(dá)90000兆瓦，居世界第三。
業(yè)內(nèi)都說“無壩不裂”，但在白鶴灘水電站，大壩上沒有一條裂縫，“這是壩工建設(shè)的奇跡！” 經(jīng)驗豐富的電建工程師不僅嘗試了一種新型混凝土，還發(fā)明了一套智能溫控系統(tǒng)，用來解決“無壩不裂”的世界難題。即使在外界35度以上的夏季，也可以將混凝土最高溫度控制在27度以內(nèi)。
在白鶴灘大壩體內(nèi)，埋設(shè)了5774支溫度計、75347米的測溫光纖、數(shù)千支監(jiān)測儀器，用于感知氣溫、風(fēng)速、溫度、應(yīng)力、應(yīng)變等信息，可以實現(xiàn)混凝土生產(chǎn)、運(yùn)輸、澆筑、運(yùn)行的全生命周期監(jiān)控，對施工進(jìn)度、質(zhì)量進(jìn)行可視化分析。
混凝土拌和過程中，一先給骨料吹冷風(fēng)，二要加入低溫水和一定比例的冰屑；而混凝土從拌和樓出來后，就會灌入專門加裝了保溫材料的自卸式貨車，再通過纜機(jī)在幾分鐘內(nèi)迅速送到大壩施工現(xiàn)場。施工現(xiàn)場共布置了7臺平移式纜機(jī)，為世界最大纜機(jī)群，負(fù)責(zé)承擔(dān)大壩混凝土、材料的“空中運(yùn)輸”工作。每臺纜機(jī)額定吊重30噸，用9立方米的吊罐進(jìn)行混凝土垂直運(yùn)輸。
中國電建所屬成都院成立白鶴灘智能建造項目部，深入研究大壩混凝土智能仿真及混凝土壩智能監(jiān)控內(nèi)容。大壩的澆筑是復(fù)雜的大工程，協(xié)調(diào)不好會出現(xiàn)各種問題。仿真系統(tǒng)實現(xiàn)了大壩多要素、多維耦合仿真分析，模擬出混凝土的澆筑場景。
當(dāng)所有的施工工序都有明確標(biāo)準(zhǔn)，并在施工過程中得以落實，大壩混凝土的澆筑質(zhì)量就得以保證。大壩主體工程混凝土于2017年4月啟動澆筑，歷時1510個日夜，澆筑2251倉，年最大澆筑強(qiáng)度突破270萬立方米、月最大澆筑強(qiáng)度超過27.3萬立方米，均為同類壩型第一，年最大上升高度超過102米，多項指標(biāo)創(chuàng)同類工程施工紀(jì)錄。
白鶴灘水電站建設(shè)節(jié)奏非?？欤叻鍟r期，這里的建設(shè)者人數(shù)達(dá)2萬人，纜機(jī)班實行三班倒，澆筑隊一直都是兩班不間斷。施工過程中，中國電建各參建單位通過推行混凝土澆筑“一條龍”管理辦法，將混凝土生產(chǎn)、運(yùn)輸、澆筑等各環(huán)節(jié)時間精確至秒，極大地提升了生產(chǎn)效率。
白鶴灘水電站沒有一條裂縫，這是壩工建設(shè)的奇跡！
廠房：比三峽還要大的“地下宮殿”
作為世界在建最大地下廠房，白鶴灘水電站擁有一個比三峽還要大的“地下宮殿”，這是16臺百萬千瓦機(jī)組的“家”。左右岸地下廠房分別長453米、高88.7米、寬34米，左岸洞室開挖總里程64公里，229條隧道千折百回。它像是“地下宮殿”，2500萬立方米的開挖總量能填滿10座胡夫金字塔，僅主廠房就能裝得下1.5艘遼寧號航空母艦；它又像是“地下迷宮”，364個地下洞室錯綜復(fù)雜地布置在峭壁之下，兩岸山體挖空率達(dá)到37%。
“可以說地下廠房開挖的過程，就是和圍巖穩(wěn)定斗智斗勇的過程?！敝袊娊ㄈA東院設(shè)代處黨支部書記陳建林如此形容地下廠房面臨的困難。由于層間（內(nèi)）錯動帶發(fā)育、巖石硬脆易碎、高地應(yīng)力和巨型洞室群聯(lián)動效應(yīng)，開挖過程中圍巖易卸荷松弛、破裂、變形，圍巖穩(wěn)定控制難度空前。
電建工匠開展了大量的試驗研究，通過理論創(chuàng)新、技術(shù)突破，多角度揭示了高地應(yīng)力條件下立體交叉地下洞室群聯(lián)動效應(yīng)、洞室群圍巖局部破裂機(jī)理和層間錯動帶不連續(xù)變形演化規(guī)律。團(tuán)隊通過“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，創(chuàng)新抗剪結(jié)構(gòu)型式，解決了巖石變形、巨型洞室群聯(lián)動效應(yīng)等關(guān)鍵難題。
施工過程中，電建工匠以全過程信息化管理為目標(biāo)，打造地下洞室支護(hù)預(yù)警系統(tǒng)，實時掌握各洞室支護(hù)情況，自動化進(jìn)行支護(hù)預(yù)警，有效保證支護(hù)及時性，確保洞室圍巖穩(wěn)定。同時，大力推廣了智能灌漿系統(tǒng)應(yīng)用，安裝灌漿作業(yè)全流程監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)自動完成各類地質(zhì)情況灌漿的記錄、自動調(diào)壓、自動配漿，灌漿整個過程中無需操作人員實時調(diào)控壓力，減少人為干預(yù)，隱蔽工程真正實現(xiàn)陽光作業(yè)。
復(fù)雜地質(zhì)條件也使尾水調(diào)壓井的設(shè)計難度大大升級。重重困難，難不倒追夢人。為了盡量減小洞室跨度、提高圍巖安全性，工程師們沒有選擇傳統(tǒng)的長廊式調(diào)壓井，而是創(chuàng)新研發(fā)了主副分離式圓筒形調(diào)壓井布局，大幅提升超大流量百萬千瓦機(jī)組水力調(diào)控性能。即使這樣，白鶴灘8個尾水調(diào)壓井的最大直徑還是達(dá)到了世界第一的48米，最大高度達(dá)到了128米，宛如八大金剛坐落在山體下400至600米深處，守護(hù)著百萬千瓦水輪機(jī)組的運(yùn)行安全。
安裝：引領(lǐng)世界，邁入“無人區(qū)”
在以往，無論是三峽水電站還是烏東德水電站，機(jī)組安裝都有一個參考數(shù)據(jù)，但白鶴灘水電站百萬千瓦機(jī)組的數(shù)據(jù)是“0”，其設(shè)計、研發(fā)、制造、安裝標(biāo)準(zhǔn)堪稱機(jī)組技術(shù)的“無人區(qū)”。16臺單機(jī)容量100萬千瓦立軸混流式水輪發(fā)電機(jī)組，是世界水輪發(fā)電機(jī)組首次邁入百萬千瓦級，也是國內(nèi)首個全部采用國產(chǎn)化機(jī)組的巨型水電站。
面對百萬千瓦機(jī)組安裝新起點，電建人躊躇滿懷，在中國水電機(jī)組安裝史上，承建我國首座百萬千瓦級水電站劉家峽水電站之時，創(chuàng)下單機(jī)30萬千瓦機(jī)組安裝紀(jì)錄；建設(shè)三峽、拉西瓦水電站時，創(chuàng)下單機(jī)70萬千瓦機(jī)組安裝紀(jì)錄；建設(shè)向家壩水電站之時，創(chuàng)下單機(jī)容量80萬千瓦世界最大機(jī)組全精品安裝紀(jì)錄……
面對緊迫的工期，白鶴灘機(jī)電安裝工程項目部與建設(shè)方、制造廠商充分溝通，調(diào)整施工方案，利用安裝間狹小的空間快速展開轉(zhuǎn)子組裝施工。一時間，電站左岸地下廠房機(jī)電施工現(xiàn)場異常繁忙。
“在這里，每一位黨員要發(fā)揮一面旗幟的作用，每一位黨員干部決不能干半途而廢的事情。因為這里是中國水電的圓夢工程?！?白鶴灘機(jī)電安裝工程項目黨支部書記李書軍說。
——2020年8月18日，全球首臺機(jī)組完成轉(zhuǎn)子吊裝，提前計劃工期73天。
——2020年10月26日，2號機(jī)組完成轉(zhuǎn)子吊裝，提前計劃工期83天。其定子鐵心疊裝24天完成，刷新了同類大型水電機(jī)組安裝的紀(jì)錄。
——2020年12月29日，3號機(jī)組完成轉(zhuǎn)子吊裝，提前計劃工期76天。
——2021年3月26日，4號機(jī)組轉(zhuǎn)子吊裝，提前計劃工期56天。
——2021年6月17日，5號機(jī)組完成轉(zhuǎn)子吊裝，提前計劃工期25天。其56天完成定子下線創(chuàng)造水電新紀(jì)錄。
5月23日，白鶴灘水電站2號機(jī)組順利通過過速試驗，在安裝好的上機(jī)架蓋板上，兩枚小小的硬幣，“站”著紋絲不動。隨后，技術(shù)人員繼續(xù)增加難度，取出了厚度更小、直徑更大的手電筒玻璃鏡片測試，結(jié)果玻璃鏡片也一樣穩(wěn)穩(wěn)當(dāng)當(dāng)?shù)亓⒃诹松w板上面！2號機(jī)組以“零配重”、振擺不超過0.1毫米的成績被東方電機(jī)首席專家譽(yù)為“完美機(jī)組”?！鞍Q灘左岸2、3號機(jī)組都實現(xiàn)了‘零配重’，振擺很小，超過了精品，可以說是極品?！?/p>
精品機(jī)組的背后，是操作流程的規(guī)范，也是施工工藝的創(chuàng)新。為打造新時代大國重器，中國電建所屬水電四局參與制定了《金沙江白鶴灘水電站1000兆瓦水輪發(fā)電機(jī)組安裝質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)》，對機(jī)組安裝全部工序形成了工作規(guī)范，具體操作中嚴(yán)格落實質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)控施工細(xì)節(jié)，以過程精品保證結(jié)果精品，全力以赴打造“精工重器”。
白鶴灘水電站預(yù)計2022年7月可實現(xiàn)16臺機(jī)組全部投產(chǎn)發(fā)電，屆時一天的發(fā)電量就可滿足50萬人一年的生活用電。而且還可以與烏東德、溪洛渡、向家壩水電站一道崛起在金沙江下游，成為世界級清潔能源基地，為長江經(jīng)濟(jì)帶、中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供源源不斷的綠色動力。
隨著白鶴灘水電站首批機(jī)組順利發(fā)電，中國水電人可以自豪地說，世界水利水電設(shè)計建造核心技術(shù)已經(jīng)掌握在我們自己手里。我們沒有辜負(fù)習(xí)近平總書記的囑托。
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