數字大壩:盡在掌控之中——探訪溪洛渡大壩施工

謝澤

(三峽集團公司工程建設管理局，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出發，隨之字形公路下行，約十多分鐘車程，便到達金沙江畔。此時，一座巨型拱壩出現在記者眼前，這邊是正在建設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:三峽集團首嘗拱壩

“溪洛渡大壩最大壩高285.5米，這個高度在國內拱壩中居第三位，溪洛渡電站的發電量在國內拱壩水電站中居第一位。”溪洛渡工程建設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平臺俯瞰溪洛渡大壩，5臺纜機吊運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。據汪紅宇介紹，大壩共31個壩段，其中8個壩段，距離大壩設計高程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，今年秋季可以實現大壩全線到頂。

“溪洛渡大壩是中國三峽集團建設的第一座拱壩，之前建設的葛洲壩、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，工程經濟性大大增強。”

數字化:讓大壩盡在掌控中

難點總是與優點如影隨形，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，要遠比以平面擋水的重力壩復雜。”溪洛渡工程建設部大壩部副主任陳文夫告訴記者，“那么，這就給大壩設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。”

據陳文夫介紹，為應對溪洛渡大壩建設中存在的困難，他們提出了數字大壩的概念，通過計算機技術對大壩施工全程監控。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，這個代碼對應著一輛裝載車輛、一條道路、一臺纜機、一個倉位。這就保證了每種配比不同的混凝土能準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入其中對應拌和樓的對應道路上，將對應的混凝土裝入車中。隨后，車輛被指揮到達預定地點，將混凝土卸進對應吊罐中，然后，收到指令的纜機司機，會將吊罐吊到對應倉位上方，澆入混凝土。

“在工程中，人是最關鍵因素，同樣，人也是最不可靠的一個因素。按照傳統施工指揮方式，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津津樂道，“而這套系統，全程由計算機監控、識別、指揮，克服了人指揮存在的問題。”

李金寶告訴記者，這套系統是由水電八局研制的，原先就是施工單位內部管理控制的一個工具。現在，中國三峽集團通過計算機網絡技術，將這套系統納入到整個施工管理體系。相關領導和工程建設人員在建設部的終端電腦上，甚至在北京總部，都能監控每一個倉位的混凝土生產、運送、澆筑情況。

而在陳文夫這邊，對整個數字大壩情況掌握得更為全面。“我們的數字大壩這套大的系統，可不單單避免了混凝土可能澆錯的問題。”陳文夫說告訴記者，在整座大壩里預埋了無數個監控裝置，建設部和集團公司可以實時掌握大壩施工中和運行后的各種情況。“能把溪洛渡大壩建成我們引以為傲的無縫大壩，數字大壩系統也起了不小的作用。”

無縫大壩:數字化溫控樹立行業典范

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

“混凝土從生產到澆筑整個過程中，都存在一個溫度變化的過程。”汪紅宇詳細解釋混凝土裂縫問題，“特別在澆筑以后，混凝土會持續產生熱量，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，都可能會導致裂縫的出現。”

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，可以生產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。在剛澆入混凝土時，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。

“當然，這是大的原理。”李金寶說，“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控結果。”據他介紹，在混凝土澆筑過程中，每個倉位里，都預埋了多個測溫設備，對倉位里不同位置的溫度進行精密監控。這些監控數據收集起來后，就對冷卻水溫度和流量的控制起到了指導作用。

由于廣泛采取溫控措施，每個倉位測溫設備收集到數據匯總到一起，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。

李金寶詳細解釋了這一點。“舉例說吧!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，b 和c 也在控制范圍內，但a 和c 的溫差有可能就超過控制范圍。事實上，國內就有拱壩因為這種現象導致裂縫發生。”李金寶說，“但是由于溪洛渡施工中的高度數字化，信息高度集成，這種問題就可以避免。”

“別看說的這么復雜，但是，數字大壩的做法，其實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。只用根據設備收集到的溫度數據調整冷卻方式就可以了。”

當然，先進溫控技術產生的效果不只是減輕勞動量。陳文夫告訴記者，溪洛渡大壩在連續兩年達到年澆筑量200萬立方米混凝土的情況下，沒有出現一條因溫度控制不當造成的裂縫。溪洛渡大壩在溫控技術方面，已經達到了國內行業領先水平。

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