崛起中國的名片夾里，又多了一張“中國水電”。

去年9月26日，摩洛哥馬拉喀什。素有國際工程咨詢領(lǐng)域“諾貝爾獎(jiǎng)”之稱的“菲迪克2016年工程項(xiàng)目杰出獎(jiǎng)”， 授予了中國溪洛渡水電站。這是全球21個(gè)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目中唯一的水電項(xiàng)目。

作為國家“西電東送”骨干工程，位于川滇兩省交界、金沙江下游的溪洛渡水電站，裝機(jī)容量位居世界第三。但真正讓這座水電站得到世界認(rèn)可的，是大塊頭之上的“聰明”頭腦。

“頭疼腦熱”早知道

站在高達(dá)285.5米的溪洛渡水電站大壩上，其視覺震撼不言而喻，而更讓人驚嘆的，則是其建造中的智能化。

在全球已建成的水電站中，溪洛渡水電站裝機(jī)容量1386萬千瓦，居中國第二、世界第三。其大壩為混凝土雙曲拱壩，壩頂高程610米，最大壩高285.5米，為超高薄壁拱壩，是世界上已建的三座300米級(jí)特高拱壩之一。

“說其是‘世界上最聰明的大壩’，其‘聰明’之處在于，建設(shè)和管理大壩的技術(shù)人員能預(yù)知它的‘頭疼腦熱’，及時(shí)調(diào)整它的狀態(tài)，讓它始終處于健康狀態(tài)。”中國工程院院士張超然說，溪洛渡大壩建立了一套全過程、全方位、全生命周期的仿真系統(tǒng)，10年、20年，甚至100年后，都可以通過仿真計(jì)算來掌握大壩的狀態(tài)。

拱壩歷來被認(rèn)為是水工界最復(fù)雜的建筑物，溪洛渡大壩又有著獨(dú)特的“三高”，即高地震區(qū)、高拱壩、高水頭、大泄流量等特點(diǎn)，這給設(shè)計(jì)、施工、管理帶來的都是世界級(jí)難題。

“這么龐大的工程，大體積混凝土澆筑是關(guān)鍵，而溫度控制又是其中最核心的內(nèi)容。”三峽集團(tuán)向家壩—溪洛渡建設(shè)部主任王毅華說，大壩內(nèi)外溫差容易產(chǎn)生裂縫，對(duì)大壩安全造成極大威脅。

“為此，在施工過程中，我們安裝了9700多個(gè)現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)傳感器，及時(shí)自動(dòng)采集不同壩段的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并借助通水管道智能閥，控制冷卻系統(tǒng)自動(dòng)均勻冷卻。溫度高了就多加點(diǎn)水，反之則少點(diǎn)。”王毅華說。

三峽集團(tuán)建設(shè)管理公司鄔昆博士介紹，建造過程中團(tuán)隊(duì)特意開發(fā)了大壩智能化建設(shè)管理系統(tǒng)平臺(tái)(iDam)，這個(gè)綜合性人機(jī)交互系統(tǒng)，需要在壩體內(nèi)埋設(shè)成千上萬只溫度計(jì)、多點(diǎn)位移計(jì)、應(yīng)力計(jì)等監(jiān)測(cè)儀器;需要研發(fā)混凝土施工、溫度控制、仿真分析、預(yù)警預(yù)控等14個(gè)功能模塊。這些設(shè)備敷設(shè)就像人體的毛細(xì)血管和神經(jīng)系統(tǒng)，將觸角伸向壩體的各個(gè)部位，從混凝土內(nèi)部溫度感知和實(shí)時(shí)自動(dòng)計(jì)算、分析和比較，實(shí)現(xiàn)了“最高溫度、降溫速率、異常溫度”的預(yù)報(bào)、預(yù)警與智能溫度控制。

“這就像是給大壩裝上智能大腦，使施工中的大壩能夠?qū)崿F(xiàn)智能溫控、智能振搗和智能灌漿等。”鄔昆說。

張超然表示，這是智能化的集中體現(xiàn)，以前大壩建設(shè)比較落后，數(shù)據(jù)采集、冷卻水控制都是人工完成，不準(zhǔn)確，人為失誤也無法避免。“智能化也是質(zhì)量的保證，溪洛渡大壩680萬立方米的大體積混凝土沒有出現(xiàn)一處開裂，這不得不說是中國大壩建設(shè)史上的奇跡，也創(chuàng)造了業(yè)界‘無壩不裂’的傳奇。”張超然說。

方寸之地內(nèi)的建筑藝術(shù)

漫步溪洛渡電站，發(fā)現(xiàn)讓人驚嘆的不只是那高聳的大壩，還有藏身于地下的龐大的洞室群。人們很難想到，裝機(jī)容量1386萬千瓦的18臺(tái)機(jī)組全部在地下。“這也是在設(shè)計(jì)中精心打造的，由于溪洛渡地勢(shì)比較狹窄，為更少占用土地，遷移人口，就盡可能地利用兩邊的山，把廠房放在山洞里。”樊啟祥說。

溪洛渡水電站總設(shè)計(jì)師、中國電建成都院副總經(jīng)理王仁坤介紹，溪洛渡地下電站是目前世界已建最大規(guī)模的地下洞室群，在不到1平方公里內(nèi)有近百條洞室縱橫交錯(cuò)，洞室邊墻高、跨度大，其中主廠房跨度31.9m，尾調(diào)室高度95m，開挖過程中如果控制不到位，容易引起巖體開裂破壞甚至塌方，影響施工和后期運(yùn)行安全。

為此，其團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)了超大地下洞室群圍巖穩(wěn)定與控制成套技術(shù)，利用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析研究，用電腦來模擬巖體的應(yīng)力、變形等特性，從而判斷巖體當(dāng)前和長期的穩(wěn)定性。根據(jù)分析的結(jié)果，為下一步的設(shè)計(jì)及施工提供重要參考依據(jù)。“做到每次開挖一層后，必須監(jiān)測(cè)分析一層，確保巖體穩(wěn)定后，才能開挖下一層。”王仁坤說。

就這樣，他們?cè)谧笥野堕_挖了342條洞室，地下廠房洞室群數(shù)量和尺寸(最大尺寸為443.3m×31.9m×75.6m)均為世界之最。原中國大壩協(xié)會(huì)名譽(yù)主席潘家錚院士稱贊：“溪洛渡地下工程是世界一大奇觀，溪洛渡地下電站工程堪稱精品，是中國水電工程的驕傲。”

開啟水電智能化2.0時(shí)代

除了技術(shù)過硬，突破工程難點(diǎn)外，還在于始終貫徹了環(huán)境友好的可持續(xù)發(fā)展理念，體現(xiàn)了菲迪克的核心原則——質(zhì)量、廉潔和可持續(xù)性。

“建設(shè)一個(gè)工程不是交付一個(gè)產(chǎn)品，而是要將其打造成一個(gè)價(jià)值體，并且在未來有更大的價(jià)值再造能力。過程中要切實(shí)履行對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的功能，讓工程和環(huán)境是一個(gè)和諧體，而不是矛盾體。”三峽集團(tuán)副總經(jīng)理樊啟祥說。

“溪洛渡大壩還是世界上唯一全壩粗骨料采取地下洞室玄武巖開挖料的特高拱壩。簡而言之，就是大壩建設(shè)中需要的石頭骨料全部來自地下工程中開挖出的玄武巖，從而避免了處理開挖料帶來的生態(tài)影響。”樊啟祥說。

張超然表示，溪洛渡只是開啟了水電智能化的1.0時(shí)代，未來，烏東德、白鶴灘水電站要向2.0時(shí)代邁進(jìn)。

溪洛渡智能大壩從混凝土拌和機(jī)，一直到通水冷卻、保溫養(yǎng)護(hù)，采用溫控系統(tǒng)，混凝土只能精確到來自哪臺(tái)拌和機(jī)，卻無法追溯到源頭。從開挖石料開始，自動(dòng)控制篩選，從源頭實(shí)現(xiàn)智能化，這將是未來2.0版本的發(fā)展方向。”水電水利規(guī)劃總院副總工程師魏志遠(yuǎn)說。