世界级高土石坝
四川省内库容最大的水库电站
世界最高进水塔
最大泄洪流速位居世界第二
国内第一座采用“施工全过程智能化技术”修建的300米级超高堆石坝工程
在经过72小时带负荷连续试运行之后，位于四川甘孜的世界级高土石坝、我国海拔最高的百万千瓦级水电站——雅砻江两河口水电站今天（29日）正式投产发电。
历时16年的建设，截止目前，累计投入科研经费超过18亿元，获得128项专利，采用10余项新材料、20余项新技术、30余项新工艺以及多项新设备，推动了“水利土木工程由数字化建设向智能化建设的跨越”，填补了“高海拔寒冷地区300米级特高土石坝冬季施工和300米级特高土石坝安全监测”2项空白，攻克了“高海拔超高流速泄洪系统设计施工关键技术、大泄洪功率下大规模防冲旋挖桩群施工关键技术、高地应力大型地下厂房施工关键技术”3大世界难题。
接下来，让我们一起来探秘这些“牛气”的地方：
01
世界级高土石坝
坝体总填筑量相当于6个鸟巢，换算成1立方米的正立方体，可绕地球一圈还多
两河口水电站于2014年10月开工，2015年11月截流并开始围堰填筑，2020年12月开始下闸蓄水，计划于2023年工程竣工。在电站水库上方俯瞰大坝，机械依然在忙碌施工，可以看到整个大坝的材质均是黄土和砾石。砾石土心墙堆石坝坝高295米，是建成发电的世界第二高土石坝。
“从全世界坝工学来说，如果按照材料来分，可以分为两类，一类就是传统的混泥土坝，另外就是最古老的土石坝 。从力学的角度来分的话，它分为重力坝和拱坝。其实土石坝它是属于力学的坝型里面的一种，但是从材料来分的话它又归属于土石坝。”两河口建设管理局工程技术一部主任张超峰介绍说，“两河口水电站这种坝型，它的全称应该是‘砾石土心墙堆石坝’。为什么在土心墙坝前面又加了一个砾石土？主要原因是我们的土质偏细，物理的力学性能主要是它抗碱指标不能满足要求，所以要人工的添加一些砾石来提高它的抗碱性能。”
张超峰介绍说大坝的建设材料均是采自雅江当地，两河口水电站大坝的建设选择砾石土心墙堆石坝也是结合当地建设的两方面原因而设计。
“第一方面是因为我们的骨料，这里的是砂坝岩，它天然的含有一种碱活性，这种碱活性对混泥土坝是致命的，所以当时我们从坝型的选择主要因素来考虑的就采用土石坝。同时，还基于当时的318国道交通的状况，因为当时的38国道，整运输环境比较复杂，运输的成本也比较高，而土石坝它又俗称为当地材料坝，所以它的运输成本是最低的。”
如今大坝的建设已经接近尾声，作为世界级高土石坝，大坝坝体总填筑量4300万立方米，相当于6个鸟巢体育场的体积。换算成1立方米的正立方体，可绕地球一圈还多。拥有高坝大库的两河口水电站投产后，将使雅砻江流域整体开发价值得到极大提升。通过两河口等水库的优化调度和水电机组的快速调节，可以将随机波动的风电、光伏发电调整为平滑、稳定的优质电源。通过流域内已有水电外送通道打捆送出，有效破解风能、太阳能开发和消纳难题，进一步带动和促进雅砻江流域水风光清洁能源协同开发，助力打造雅砻江流域水风光互补绿色清洁可再生能源示范基地。水电水利规划设计总院总经理彭程认为，雅砻江流域具备水风光一体化开发运行的优异条件，充分发挥两河口等流域大型水库长周期储能能力，与风光“任性”结合起来，以社会成本最优模式开发流域风光新能源，为我国以新能源为主体的新型电力系统构建作出积极探索，形成可借鉴、可复制、可参考的模式。
02
大坝建设首次使用到了无人碾压机群
两河口水电工程建设面临高海拔、高边坡、高土石坝、高地应力地下厂房、高泄洪流速等诸多世界级技术难题与挑战。特别是坝高295米的土石坝，填筑难度高、施工技术复杂，国内外均无成熟、可借鉴经验。同时，由于两河口水电站处于低纬度、高海拔的季节性冻土区域，全年有效施工时间仅200天左右，冬雨季施工困难。
面对一系列世界级难题，雅砻江公司一方面深入开展自主创新，努力突破和掌握更多关键技术；另一方面充分借力国内智力资源，与国家自然科学基金会设立雅砻江联合基金、成立以院士、大师和国内知名专家为主的特别咨询团、与国内权威机构和高校建立战略合作伙伴关系。探索出了一条业主主导，集成优势科研资源，联合创新的新路子。
大坝浇筑施工现场，一台台碾压车有序地来回穿梭工作着。仔细一看，这些碾压车驾驶窗都封闭着，也许你在疑惑，封闭着驾驶窗如何操作，别担心，人家压根儿就不需要驾驶员，因为这些忙碌着来回穿梭的都是无人碾压车。两河口电站的大坝建设首次使用到了无人碾压机群，共有19台无人碾压车，这也是专门为高寒高海拔地区的大坝施工所研发的。无人碾压机群的使用解决了人员、机械降效问题，进一步提高了施工效率和质量。
“无人碾压车，它是依靠程序控制。你需要它在桥带上施工，它就是在桥带上施工，需要给它偏离多少，它就偏离多少，非常准确。所以，大大提高了“一次性达标率”。给它一定的程序，它就按照这个程序施工，通过我们的比较，它的“一次性达标率”质量控制提高了4%-6%，平均5%的水平。” 天津大学水利工程智能建设团队副教授佟大威介绍说。无人碾压机群的使用让大坝建设工作效率得到了提高，从而工程进度得到提高，人力物力成本得到了降低了。同时，也为无人碾压大规模的使用奠定了坚实的基础。
03
国内第一座采用“施工全过程智能化技术”修建的大坝
大坝建设由数字化向智能化的跨越
在大坝上，不仅仅是无人碾压机群的使用展现了大坝建设的科技化，其实，整个大坝建设都是智能化管理。从料源开始一直到填筑完坝体的整体过程都需要质量的控制，两河口电站的整个质量控制环节都是采用的智能化监督，是国内第一座采用“施工全过程智能化技术”修建的300米级超高堆石坝工程，实现了大坝建设由数字化向智能化的跨越。
佟大威介绍说：“我们是从开始的料源开采部分就开始控制，运输车它从哪个料源来，卸在坝的哪个区域的实时的轨迹都在监控中。这样就把控住了运输环节质量的控制。坝面环节非常重要的就是摊铺和碾压的质量。在这个环节我们可以采用我们现在物联网，在上面加装一些我们自主研发的相应控制的一些装置，可以监测它整个碾压控制的环节。”
04
最大泄洪流速54米/秒，位居世界第二
两河口水电站最大泄洪流速54米/秒，位居世界第二，洞式溢洪道最大单洞泄量4076立方米/秒，相当于160辆单车满载25吨的卡车群以时速200公里的速度所造成的冲击力。这样的高流速对施工标准要求特别高，为此，施工单位也是想尽了办法，确保建设的质量要求。
葛洲坝二公司两河口项目部质量副经理韩松炎介绍说：“泄槽总长是430米，整个高差是130米，针对这个特殊环境，现场是薄壁混泥土，泄槽边墙底部宽是3米-5米，上头是2米宽，2米宽就意味着是薄壁混泥土。过程中我们全部用多卡模板，大模板来浇筑薄壁混泥土，用这个办法在国内基本上也是少有的。施工过程中对底板要求的不平整度是3毫米的不平整度，就意味着靠石靠住不允许硬币掉下去。”
高要求，严规格，设计者和施工建设者们采用了各种方式方法建设完成了世界水电工程综合规模最大的高边坡群和国内第一高泄洪水头及国内最大泄洪流速的复杂洞室泄洪设施。
05
采用了最圆的转子和最圆的定子
来到电站地下厂房，这间厂房总长度为275.94米，最大高度66.80米，宽28.40米，可以并排停放8列8辆编组的动车。在现场，我们看到5号和6号机组已经投产运行。其它机组也进入到安装阶段，据现场工作人员介绍，这些机组采用了最圆的转子和最圆的定子。转子和定子作为发电机的关键部件，是发电机的心脏，它的安装是否严合度直接关系到机组运行的稳定以及震动和噪音。
“我们在叠片过程中，创新研究了定子一次定位二次不做调整的施工工法，并进行了优化完善了。后续我们在叠片过程中采用的是微型固定，确保了我们定子一次定位成功，在叠片过程中，我们制作了可视化的新型防尘棚，确保人员在外面就可以观察定子情况。叠片过程中我们采取的方法是布置了除湿机，降低灰尘，确保内部环境是高效清洁的。”水电十四局机电安装项目部副总工程师陈泰安介绍说。
06
新工艺、新设备、新材料、新技术
在现场，我们还发现一些建筑采用了先进的免装修混泥土。这也是项目提倡的新工艺、新设备、新材料、新技术的四新之一。免装饰混凝土，是一次成型，不做任何外装饰，直接采用现浇混凝土的自然色作为饰面的混凝土。该工程以混凝土本身的质感和精心设计安排的对拉螺栓孔、明缝、禅缝组合形成自然状态作为饰面效果，对施工工艺要求极高， “严丝合缝、密不透水”是项目在进行清水混凝土施工工艺时的八字真言。
为什么在两河口电站的建设中使用这样的混泥土，引水发电系统标经历助理兼主任尚立斌说，“它的第一个优点是这个混泥土是可以一次浇筑成型，不用再装饰装修，减少了交叉作业，杜绝了交叉作业产生的一系列安全问题。第二个优点是它自然产生的线条，包括这种分割条以后，使它的层次比较分明，给人一种观感，很优美；另外，比起普通混泥土，它的轴线偏差，平整度，包括垂直度要比我们普通混泥土标准高。”
在两河口水电站的建设过程中，有许多的亮点与特色，也创造了许多的第一。目前，两河口水电站累计投入科研经费超过18亿元，获得128项专利，采用10余项新材料、20余项新技术、30余项新工艺以及多项新设备，推动了“水利土木工程由数字化建设向智能化建设的跨越”，填补了“高海拔寒冷地区300米级特高土石坝冬季施工和300米级特高土石坝安全监测”2项空白，攻克了“高海拔超高流速泄洪系统设计施工关键技术、大泄洪功率下大规模防冲旋挖桩群施工关键技术、高地应力大型地下厂房施工关键技术”3大世界难题。为解决大坝冬雨季施工难题，雅砻江公司针对性研究土壤冻融机理，通过持续监测掌握温度变化规律，创新了国内外高海拔地区防渗土料冻融防控理论、技术标准和施工成套技术，开创了高原冻土区冬季土心墙大规模连续施工的先例。国内首批智能碾压机在两河口水电站正式应用，进一步促进了坝工技术进步和重大装备升级。
全媒体记者/ 流云 陈辉
编辑/ 流云
责编/ 王凤
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