全球第一：金沙江白鶴灘水電站

北緯26°91，東經(jīng)102°93，在四川省寧南縣和云南省巧家縣交界的金沙江峽谷上，一座全球在建裝機(jī)規(guī)模最大水電站拔地而起——金沙江白鶴灘水電站。

金沙江上，陡壁叢生，江水滔滔。巨大的落差，讓無(wú)數(shù)代水電人在此找尋中國(guó)水能發(fā)展的契機(jī)。從青海省唐古拉山主峰格拉丹冬雪山發(fā)源，穿行于川、藏、滇三省區(qū)之間，形成我國(guó)最大的水電基地，金沙江是“西電東送”的主要電源點(diǎn)。而白鶴灘水電站，是這條大江能源開(kāi)發(fā)中最為重要的一環(huán)。

“鶴舞金沙”，這個(gè)建成后僅次于三峽工程的世界第二大水電站，創(chuàng)下6項(xiàng)世界第一。如今，白鶴灘水電站正在以鶴立群雄的姿態(tài)，告訴著世人中國(guó)水電建造的新實(shí)力。

為此，記者采訪了白鶴灘水電站工程樞紐部分設(shè)計(jì)總工程師陳建林。

從中國(guó)制造到中國(guó)創(chuàng)造

單機(jī)百萬(wàn)千瓦前無(wú)古人

9月22日，萬(wàn)眾矚目下，白鶴灘水電站左岸機(jī)房?jī)?nèi)液晶顯示器上8號(hào)機(jī)組的數(shù)字不斷跳動(dòng)，白鶴灘水電站8號(hào)機(jī)組順利通過(guò)并網(wǎng)調(diào)試72小時(shí)試運(yùn)行，正式轉(zhuǎn)入商業(yè)運(yùn)行，這標(biāo)志著白鶴灘水電站左岸機(jī)組全部投產(chǎn)發(fā)電。而單機(jī)百萬(wàn)千瓦是整個(gè)水電站最為獨(dú)一無(wú)二的標(biāo)簽。

“單機(jī)百萬(wàn)千瓦，可以說(shuō)是前無(wú)古人，沒(méi)有任何標(biāo)準(zhǔn)可以參考借鑒。”陳建林介紹，在白鶴灘水電站前期論證過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)白鶴灘的流量和水頭具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，可以達(dá)到百萬(wàn)千瓦的標(biāo)準(zhǔn)。但在此之前，總發(fā)電量世界第一的三峽大壩單機(jī)發(fā)電量也只有70萬(wàn)千瓦。

“對(duì)中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司來(lái)說(shuō)，最重要的是進(jìn)行可行性論證，并制定機(jī)組各項(xiàng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)，”陳建林說(shuō)道。為了不浪費(fèi)白鶴灘水電站的天然優(yōu)勢(shì)，華東院專門(mén)成立了相關(guān)課題組，聯(lián)合業(yè)界的專家和學(xué)者，進(jìn)行了大量的分析論證工作，成功提出了百萬(wàn)機(jī)組可行的研制參數(shù)指標(biāo)，從而指導(dǎo)我國(guó)制造廠自主研制出了國(guó)際領(lǐng)先水平的白鶴灘水電機(jī)組。

千百次試驗(yàn)，千百次論證，歷經(jīng)多年的心血，2021年6月28日，白鶴灘水電站1號(hào)和14號(hào)發(fā)電機(jī)組正式發(fā)電。而單機(jī)發(fā)電量百萬(wàn)千瓦的這一成就，實(shí)現(xiàn)了中國(guó)大型水電工程建設(shè)從中國(guó)制造到中國(guó)創(chuàng)造的歷史性跨越，攀上了當(dāng)今世界水電行業(yè)的“珠穆朗瑪峰”。

打破世界級(jí)魔咒

上萬(wàn)只傳感器筑起智能無(wú)縫大壩

陡峭的崖壁間，一個(gè)300米級(jí)特高級(jí)拱壩橫跨江面，709米弧長(zhǎng)的拱形大壩宛若一塊盾牌，守護(hù)著背后206.27億立方米的金沙江巨大水庫(kù)，見(jiàn)證滔滔江河化電向東。20世紀(jì)50年代，國(guó)家就著手白鶴灘水電站的相關(guān)規(guī)劃，但大壩從選址到落成，卻花了半個(gè)多世紀(jì)。

作為一個(gè)最大壩高達(dá)289米的300米級(jí)特高混凝土雙曲拱壩，白鶴灘水電站大壩需要克服背后巨大水庫(kù)帶來(lái)約1650萬(wàn)噸的總水推力。而水電混凝土大壩都面臨一個(gè)“魔咒”——無(wú)壩不裂。

“面對(duì)如此大的推力，大壩一旦開(kāi)裂，那后果不堪設(shè)想。”為了解決這一問(wèn)題，白鶴灘的設(shè)計(jì)師和工程師們開(kāi)始了精巧的“設(shè)計(jì)和建造”。

為了能夠確保大壩安全穩(wěn)定，設(shè)計(jì)師們將壩身在水平和豎直兩個(gè)方向都設(shè)計(jì)彎曲成弧形，形成精巧的雙曲拱形結(jié)構(gòu)，同時(shí)“借力打力”，將巨大的水推力傳到兩側(cè)，借助山體反作用力，保持壩體的穩(wěn)定平衡。技術(shù)層面上，工程師們首次運(yùn)用自主研發(fā)的低熱水泥混凝土，并突破溫度控制的理論和技術(shù)，確保大壩水泥混凝土“不裂”，還在拱壩體內(nèi)預(yù)埋了上萬(wàn)只傳感器，通過(guò)智能技術(shù)掌握施工全過(guò)程，成功建成智能無(wú)縫大壩。

此外，白鶴灘水電站大壩還要克服其“基礎(chǔ)差”的條件。大壩兩邊地形復(fù)雜且不對(duì)稱，部分選址是坐落在柱狀節(jié)理玄武巖上，該巖體具有易破碎、松弛的特性，“從實(shí)際考慮來(lái)說(shuō)，這是個(gè)不小的難題，甚至可以說(shuō)是影響到白鶴灘水電站是否可行的難題。”陳建林說(shuō)。

為了把白鶴灘水電站復(fù)雜的地質(zhì)情況搞清楚，華東院在前期花費(fèi)了十多年的時(shí)間不斷地勘察、測(cè)量、分析再試驗(yàn)，并運(yùn)用相關(guān)的理論和技術(shù)提出解決方案，最終通過(guò)灌漿、基礎(chǔ)加固、消能爆破等方式保證了巖層的整體性，最終使其能夠承載大壩建設(shè)的能力。

地下洞室群規(guī)模世界第一

開(kāi)挖量足夠填滿2個(gè)西湖

即使有著錦屏二級(jí)水電站、楊房溝水電站等多個(gè)大型水電站設(shè)計(jì)修建經(jīng)驗(yàn)，對(duì)陳建林而言，白鶴灘水電站仍舊是職業(yè)生涯中截至目前最難的一個(gè)。而難上加難的地方，則是在地下工程的挖掘上。“就像一個(gè)黑盒子，根本不知道里面是什么樣。”陳建林說(shuō)道。而這個(gè)“黑盒子”里面的地質(zhì)條件具體是怎樣的，陳建林用“充滿了不確定性”來(lái)形容。

指針撥回到2014年，地下廠房啟動(dòng)首層開(kāi)挖，“一定要保證地下廠房安全”是地下廠房修建的關(guān)鍵。而由于規(guī)模大，地質(zhì)條件差，圍巖的穩(wěn)定性問(wèn)題逐步凸顯。

為了保證地下廠房的安全性，設(shè)計(jì)師和工程師們決定使用精細(xì)爆破，采取微量化裝藥的方式，根據(jù)巖石的特性，將其分為10層，由上至下分層開(kāi)挖，逐層爆破。陳建林幾乎每天都會(huì)到地下廠房施工現(xiàn)場(chǎng)走上一圈，仔細(xì)過(guò)問(wèn)當(dāng)天的數(shù)據(jù)，防止圍巖變形發(fā)生突變。但即使在一層一層精細(xì)的設(shè)計(jì)和施工下，圍巖還是出現(xiàn)了突變。

2018年元旦前幾日，在白鶴灘水電站右岸小樁號(hào)部位，圍巖變形連續(xù)幾天出現(xiàn)了突增，單日最大增幅超過(guò)4mm，大大超過(guò)了每天0.2mm的允許變形增量，連續(xù)超過(guò)了“預(yù)警”和“危險(xiǎn)”兩個(gè)等級(jí)。

面對(duì)如此嚴(yán)峻的圍巖變形突變，陳建林率領(lǐng)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)立即緊急攻關(guān)，及時(shí)拿出了應(yīng)對(duì)方案，并迅速與參建方達(dá)成了共識(shí)。經(jīng)過(guò)灌漿、增強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨索等方式，成功將其補(bǔ)強(qiáng)加固，及時(shí)避免了危險(xiǎn)的產(chǎn)生。

2019年，在歷時(shí)50多個(gè)月的精心“打磨”下，這個(gè)總長(zhǎng)438m的地下廠房終于建成，規(guī)模達(dá)世界第一，地下洞室的總開(kāi)挖量達(dá)2500萬(wàn)立方米，足夠填滿2個(gè)西湖。

6項(xiàng)世界第一

白鶴灘的每一個(gè)地方都是壯舉

從2011年2月正式啟動(dòng)白鶴灘水電站建設(shè)，到2022年9月左岸全部機(jī)組成功發(fā)電，12年工期，無(wú)數(shù)中國(guó)水電人在白鶴灘辛苦耕耘，先后攻克了40多項(xiàng)世界級(jí)難題，“水輪發(fā)電機(jī)單機(jī)容量為100萬(wàn)千瓦位居世界第一；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(jí)高拱壩抗震參數(shù)世界第一；無(wú)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。”六項(xiàng)世界第一，讓這個(gè)聯(lián)系川滇，橫跨金沙的“電力巨無(wú)霸”有了更加驕傲的頭銜。

白鶴灘水電站的每一個(gè)地方都是壯舉。

在陳建林的眼里，白鶴灘水電站像一個(gè)不聽(tīng)話的孩子。在幾代水電人的不斷“調(diào)教”下，這個(gè)不聽(tīng)話的孩子一步步長(zhǎng)大，將金沙江水化成滾滾電流送到長(zhǎng)江那頭，化作千萬(wàn)照明點(diǎn)亮萬(wàn)家燈火。“榮耀、欣慰、驕傲。”當(dāng)看到一臺(tái)臺(tái)百萬(wàn)千瓦機(jī)組順利投產(chǎn)發(fā)電，陳建林心中感慨萬(wàn)千。白鶴一躍金沙亮，現(xiàn)在的白鶴灘水電站仍在為早日實(shí)現(xiàn)所有機(jī)組發(fā)電而不斷努力，白鶴灘水電站背后的故事也還在繼續(xù)。未來(lái)，這個(gè)承載中國(guó)電力最核心競(jìng)爭(zhēng)力的大國(guó)重器，還將在金沙江上譜寫(xiě)屬于自己的輝煌故事。

（據(jù)封面新聞）