世界级工程背后的“科技密码”

雅砻江，金沙江的最大支流，又名“若水”，中国水能资源最富集的河流之一。

在雅砻江干流和鲜水河汇合口下游2公里处，一座世界级的高土石坝——两河口水电站大坝已初具雏形，横跨在雅砻江上。航拍下的两河口水电站宛若一颗耀眼的藏区明珠嵌入V字形峡谷间，与两岸高山陡立，悬崖峭壁遥相呼应。

建设困难，前所未有

这是一项世界级工程，拥有世界第三高土石坝，也是目前我国在藏区开工建设规模和投资最大的基建项目，其建设难度居全世界土石坝前列。

由中国电建水电十二局和水电五局组成的联合体承建大坝标段，是当前国内水电最大单体标。两河口水电站大坝坝高295米，集超高心墙堆石坝、大填筑方量、高原高寒气候等施工难度于一体，可以说，每一项都具有挑战性。

“对于在高海拔寒冷地区建设300米级的超高砾石土心墙，国内尚缺乏借鉴成熟的建设经验，国内已建成类似工程为坝高261.5米的糯扎渡工程，但两河口水电站在坝高、土料场选择与土料性质、场地条件、地形地质条件、外部气候环境等方面仍有较大差异。”水电十二局副总经理、项目常务副经理练新军说：“目前，我国土石坝设计、施工规范的最大坝高为200米级，而两河口水电站为300米级高土石坝，其建设突破了现有规程规范及已有工程经验的范畴，在建设过程中必然面临诸多无法预估的挑战和困难。

难题需要攻克，科技尤为重要。两河口水电站大坝工程是一座名副其实的科技大坝，在这些世界级挑战背后，是一系列创新攻坚和技术支撑的强力驱动。联合体科技办负责人郭新海表示，我们与雅砻江公司及科研院校一起，围绕科技两河口大坝建设研究为主线，对高原寒冷地区300米级土石坝智能化施工等开展了多项科研专题研究和技术攻关，用科技力量征服了这项世界级工程。

智能建造，攻坚克难

两河口水电站地处青藏高原东侧边缘地带，属川西高原气候区，项目所在地平均海拔3000米左右，空气稀薄、气候复杂，其含氧量约为北京的69%。普通人走路尚且不能过急，机械设备也“喘不上气”、降效约35%。

据了解，两河口水电站大坝为砾石土心墙堆石坝，总填筑方量约4233万立方米，相当于6个“鸟巢”的体积。项目经理余良松介绍，两河口水电站大坝主要分为两部分，中心位置的心墙由防渗性极强的砾石土填筑；而起保护作用的外壳，则由反滤料、过渡料、堆石料等抗压性极高的砂石填筑。作为挡水建筑物的大坝是水电站工程的关键，最终要能抵挡260米、107亿立方米库容的水压。

既要保证大坝碾压紧实，又要安全可靠。如此大规模的填筑，难度可想而知。更何况还是在气候复杂的高原高寒高海拔地区施工。

为了解决这些难题，联合体积极参与雅砻江公司、天津大学开展的大坝填筑智能无人碾压技术研究。

“嚯，无人驾驶不止是汽车，还有智能无人碾压机”！在大坝填筑施工现场，只见大坝堆石区，几台智能无人碾压机在操作手的指挥下，在规定区域内进行碾压作业。“来两河口参观考察的同行们，都会掏出手机记录眼前的景象。”负责现场无人智能碾压机管理的曹坤告诉记者。

目前，施工现场已经投入了15台智能无人碾压机，覆盖堆石区、过渡料及心墙料多种坝料、多种机型，12月20日累计填筑已经突破了150万方。“就在不久前，联合体参与的《300米级高心墙堆石坝智能填筑关键技术及工程应用》还荣获了中国大坝工程学会科学技术奖特等奖”，曹坤自豪地说。

无人碾压机是会“思考的”。在接收作业指令后，会按照规划路径开展前进、后退、错距、振动等碾压作业。在处理大块石碾压等极端情况时，还能及时纠偏，保持高精度循迹，实现了大粒径坝料碾压轨迹的智能化精确控制。

智能建造，攻坚克难。除了智能无人碾压机，在两河口水电站，还引进了智能爆破开采技术、智能灌浆等等，真正实现了大坝建设向智能化的跨越发展。

数字监控，保驾护航

土石坝填筑质量的核心是施工过程参数控制，工作面广且填筑质量要求严苛。如果没有按照规范要求填筑的话，将严重影响工程质量。

“我们需要一双慧眼，能够实时监控大坝填筑状况。”数字监控正是解决难题的关键。

在大坝右岸的指挥中心，我们找到了答案。这就是两河口水电站数字大坝系统前方指挥中心。数名工作人员盯着电脑屏幕上的监测数据，通过对讲机发出一道道指令。在大屏幕上，两河口大坝的实时施工进展面貌一览无余。

据工作人员介绍，这套系统集合了包括灌浆监控与分析系统、心墙料掺和工艺监控系统、坝体堆石自动加水监控系统、大坝填筑运输与碾压等11个子系统的信息体系。利用这套系统，两河口水电站大坝建设工程在坝料开采、运输、掺和、水量调节、摊铺和碾压全过程各环节均实现了实时监控，使得能够对两河口水电站大坝施工进行远程、实时、动态监控。

数字监控，保驾护航。不仅如此，智能大坝实时监控系统，定位精度达到厘米级，能够实时计算分析碾压机行走轨迹、车速、碾压遍数、压实厚度等，并实时自动报警，杜绝了隐患。这不禁让人感叹科技的强大魅力。

技术支撑，安全可靠

“冻不得淋不得”，用这个词来形容砾石土心墙堆石坝非常形象。在大坝填筑过程中，我们发现土料受冬雨季影响非常大，根据统计，全年有效施工时间仅有200天左右。这些给大坝施工进度和质量控制带来极大挑战。

每年5月至10月为两河口的雨季，雨季瞬时雨量大、持续时间长，砾石土在2毫米雨量下就无法施工，超现规范标准。每年11月至次年2月为两河口的冬季。冬季气温较低，极端最低气温为零下15.9℃，昼夜温差较大。两河口水电站遇到的是浅表层日循环冻土，与青藏铁路的多年冻土不一样，这种每晚冻结、白天融化的情况给施工带来的难度非常大。

“解决全年受冬雨季施工组织难的问题，需要摸透老天爷的‘脾气’，更需要一系列优化后的技术支撑。”练新军说，我们在施工过程中摸索创新，不断优化技术方案，以技术为支撑，想出绝招使大坝填筑安全可靠。

雷雨季节，通过甘孜州气象云图预判技术，提前拿到下雨的“情报”，精准度达到95%以上。现场采用小仓面快速施工，提前将黏土平碾成两边低中间高的“龟背”光面状，这样雨水可以排到四周。通过技术革新，不仅减小了土料浸润深度和土料换填量，还大大提高了复工复产速度，避免机械及人工的浪费。

寒冬时节，按照“冻土不上坝、冻土不碾压、碾后土不受冻”的施工原则。对料场开采、温度监测、土料运输、掺拌工艺、坝面保温等进行了技术优化。为了充分利用每天有限的正温时段，采用小仓面流水进行施工，松土虚铺、铺设土工膜等措施。根据不同的温度采用“三布两膜”保温材料，给心墙盖上“保温被”。研发的冻土破碎升温装置和土工膜快速收放机，使覆盖心墙的时间由原来的半天缩短至三小时。

技术支撑，安全可靠。从项目开工至今，科技创新的理念贯穿始终。这个超级工程集结了高寒高海拔地区建世界高砾石土心墙坝的八个专题的研究。目前，在研子课题数量达18个，已经获得国家专利55项，其中发明专利2项，发表论文26篇，创建申报的工法10余项。

不久的将来，这座依托科技建造，含金量十足的大国重器——两河口水电站将以新姿态屹立于峡谷中，不断闪耀着科技之光，向世人诉说着世界级工程的“科技密码”。