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雅砻江与庆大河汇口处,303米超高土石坝两河口心墙堆石坝巍峨挺立,这座世界已建第一高土石坝拦蓄江水形成龙头水库,为补偿雅砻江中下游、金沙江下游乃至长江梯级水电站,改变四川电力系统电源结构发挥重要贡献。 两河口大坝河谷狭窄、岸坡陡峭,地处高寒、高海拔、高地震烈度区,土石料源复杂,大坝建设的难度极大。有一支团队,他们围绕突破一批战略性、前瞻性、前沿性、全局性的关键核心技术,瞄准我国西部高海拔山区特高土石坝建设面临的多源复杂防渗土料设计及改良、特高土石坝精细化变形与渗流控制、特高土石坝抗震安全控制、特高土石坝全生命周期安全监测等关键技术难题,开展了测试设备、基础理论及分析方法、设计准则及结构措施、监测手段及施工方法的全面研发,形成了300米级特高土石坝的设计技术体系,不断见证着成都院水电建设“珠峰登顶”的轨迹,持续勇闯中国水电事业的“无人区”。 精心钻研,勇攀特高坝体“最高峰” 潜心躬耕,循梦而行。高土石坝心墙建造过程中,会出现心墙及接触土料区孔压监测值超高的问题。面对监测点状高孔压形成机理不清、影响不明这一棘手难题,团队数年来结合大量现场实测数据开展持续研究,创新性地提出了一套考虑心墙饱和度非均匀的流固耦合高效分析方法,真正弄清了心墙实测点状高孔压的形成机理及其分布特征,并全面跟踪分析并准确预测了孔压的发展变形及其大坝性状的影响。通过首次在两河口大坝建设中的成功应用,消除了工程界对特高土石坝普遍存在的心墙局部孔压偏高影响后期变形的深深忧虑,解决了特高土石坝界的一大难题。 守正创新,勇毅前行。在将静力、流变和湿化变形分离基础上精确的量化坝顶裂缝,是工程界的又一大难题。经过十数年的结合试验和理论研究,项目团队建立了特高土石坝变形和坝顶裂缝全过程演化模拟技术,成功实现了沉降和水平位移同步高精度模拟,为特高土石坝蓄水方案的制定提供了新思路,如“探针”般精准定位大坝薄弱位置,为特高土石坝的坝顶优化设计提供了关键技术支撑。“工欲善其事,必先利其器”,该成果宛如那精心磨砺的“器”,成就了300米级特高土石坝设计建造中的一件件“善事”。 担当作为,攻坚克难。两河口大坝坝址位于甘孜雅江县,具有典型的高原气候特点,项目团队对冬季和雨季施工的不同特点进行了专项研究,提出了“冻土不上坝、冻土不碾压、碾后土不冻”的控制原则,有效利用冬季施工时段来加快工程进度;为避免出现薄弱层面而影响压实质量,项目成员在现场轮班蹲点,常常需要忍住一上午、一下午不上厕所。终于,“苦心人、天不负”,两河口大坝的顺利封顶,开创了高原冻土区冬季土心墙大规模连续施工的先例,解决了高寒、高海拔地区超高土石坝冬季施工难题,相关科研成果也获得了“2021年中国大坝工程学会科技进步一等奖”。 匠心独运,大道终成。填筑材料是坝体的“血肉”,如何让血肉长“结实”至关重要,团队首次提出的特高土石坝接触土料分区结构、材料特性、施工控制指标的差异化设计标准,是对水电行业传统设计理念的一次重大突破。该差异化设计标准能够针对不同的接触土料分区,精确确定其结构、材料特性以及施工控制指标,也解决了土石坝界一直困扰的 “心墙劈裂到底在哪”的问题,为高土石坝量身定制了一套精密的“防护服”,最大程度地保障了特高土石坝的建设质量和长期稳定运行。 匠心巧思,铸就特高坝体“新堡垒” “终日而思,不如登高之博见”。两河口大坝位于川西强震区,抗震设防烈度为Ⅷ度。为保抗震安全,团队首次提出了在坝顶部采取非等强复合加筋抗震措施,并结合坝基处理、大坝结构和材料设计、水库泄水及放空能力,采取多方面措施解决了300米级超高土石坝的抗震安全问题。在工程抗震结构设计中,深切河谷高土石坝抗震结构设计方法亟待填补,团队成功揭示了高土石坝地震响应的三维河谷效应,首创了深切河谷高土石坝非等强加筋抗震设计方法。而以往坝内抗震措施存在诸多弊病,适应变形能力差,严重影响填筑工期,团队为此提出了一种创新的“柔性加筋材料+刚性加筋材料”的高土石坝复合抗震措施,经过重重验证,抗震措施显著提升了坝体的抗震安全性,为坝体穿上了坚不可摧的铠甲,直面地震安然屹立。 “图难于其易,为大于其细。”项目团队从最基础的填筑料出发,实时跟进施工过程的情况变化,进行心墙料P5含量目标控制、反滤料级配控制调整,料源分区鉴定等先进方法,对加工料(反滤料、心墙掺砾料)生产工艺设备持续改进,真正实现了设计-试验-施工三者的有机结合,使筑坝材料满足300m级超高土石坝的要求。 团队研究成果斐然,共计斩获发明专利28项,实用新型专利6项,软件著作权8件,纳入标准4项,出版专著6部,发表学术论文70余篇。同时,成功研制了一批科研试验仪器和施工装备,并且获得了多项科技成果奖励,这一项项奖励、一枚枚勋章,都铭刻着团队的奋斗与荣耀。中国工程院钟登华、张宗亮、刘汉龙院士等行业知名专家鉴定后表示:“研究成果达到国际领先水平,经济社会和生态环境效益显著,推广应用前景广阔”。 齐心协作,打造特高坝体“强引擎” “想,都是问题。做,都是答案”。这是团队30余位成员,十数年来始终互相勉励的箴言,他们用实际行动诉说着成都院人的传承故事,似行者,秉持探索未知的好奇和勇往直前的勇气,彰显着起水电大院特有的自信气质。 “人才自古要养成,放使干霄战风雨。”项目团队善作善成,创建了上游堆石区全生命周期沉降监测技术,提出采用柔性测斜仪、超宽带雷达监测系统等多种新型监测手段联合运用、多管齐下,解决了初蓄期及运行期上游堆石区沉降无法监测的难题,成功填补了上游堆石坝蓄水后监测的又一空白,实现了“从0到1”的突破。首次应用适应特高土石坝大变形、高水压、高土压服役环境的管道机器人高精度新型变形监测方法,创造了高土石坝管道机器人最大管径(Φ250)和最长管线(380米)的监测纪录,首次系统地提出了适用于300米特高土心墙坝的监测仪器设备埋设保护工艺技术,使特高土石坝监测仪器的成活率得到了显著提升。 “九秋风露越窑开,夺得千峰翠色来。”团队善于结合遇到的问题开展发明创造,提出的基于双保护管和伸缩接头的测斜管保护方法,攻克了大变形、高土压因素影响下,管体如同脆弱的芦苇般产生挤压和剪切破坏的难题,创造出297m超长电磁沉降导管连续监测的崭新纪录;提出的“活动铰接头+U型槽钢管”的端头固定方法,在国内首次达成大坝心墙轴线400米全断面连续线性沉降监测;提出的分幅回填碾压的监测条带施工方法,将监测条带施工效率提高了2-3倍,极大地提高了特高土石坝高质量监测的实施能力,给特高土石坝的监测工作注入了一股强劲的动力。 “致天下之治者在人才,成天下之才者在教化。”历经十数载的科研攻坚,团队中也磨炼、孕育了大量思维敏捷、经验丰富的“筑坝专才”,相继在双江口与重大项目等正建、将建工程中担当重要岗位,勇担重任、勇挑大梁。 滔滔雅江上、荒山峻岭间。雅砻江汇口处的这个高坝平湖,大坝提前1年高质量填筑到顶、水库第三期蓄水提前1年实现,6台机组投产时间平均提前6个月,下闸蓄水后在连续40天里高强度达42.84米,蓄水量达33.42亿立方米,创下同类型坝蓄水速率的最高纪录,两河口“龙头”水库蓄水调节效益得以提前发挥,梯级联合调度优势提前达成。 “千淘万漉虽辛苦,吹尽狂沙始到金。”团队成果促进了两河口水电站的顺利建成和投产,产生直接经济效益达20.07亿元,同时有效缓解四川电网“丰余枯缺”矛盾,促进成渝地区双城经济圈建设;积累的筑坝经验将为“十四五”期间的水电开发提供巨大借鉴,也为 “一带一路”讲好水电故事厚积了底气。 “行者方致远,奋斗路正长。”一代代成都院“筑坝人”不断攻克200米级、300米级特高土石坝关键技术,不忘日夜兼程,始终向着“更高”不断攀登。 | |||||
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