刘侠 科技日报记者 滕继濮
金沙江上，一座举世瞩目的特高拱坝工程——叶巴滩水电站，正在如火如荼建设中。
“混凝土大坝浇筑过程中，裂缝始终是最让人头疼的问题。”近日，在建设现场，华电金沙江上游水电开发有限公司叶巴滩分公司工程管理部主任杜光远告诉科技日报记者，“即便最微小的裂缝，也会损害大坝的耐久性，缩短其使用寿命。”
令人振奋的是，叶巴滩水电站大坝至今未出现任何裂缝——在高寒高海拔地区冬季混凝土浇筑中温控防裂这一世界级难题，已被建设团队攻克。
挑战世界难题
杜光远给记者打了个比方：“浇筑混凝土大坝，与烘焙蛋糕有异曲同工之妙。首先要将原材料注入模具，然后等待大坝在模具中成型。”不过，前者远比后者复杂得多。
大坝浇筑，更像是一场与自然环境的较量。浇筑过程中，混凝土外部会迅速冷却，而内部由于水泥水化反应产生的热量却持续积聚，内外温差会导致混凝土内部产生应力。一旦应力超过混凝土的承受极限，裂缝便会悄然出现。
无论是国际上著名的胡佛大坝、阿斯旺水坝，还是伊泰普水电站，它们在建造过程中都曾遇到裂缝问题。裂缝不仅会削弱大坝的结构强度，还会降低其承压能力，就像一根筷子折断后重新黏合，其强度大不如前。
混凝土浇筑在建筑行业中十分常见，但在高寒高海拔地区的恶劣环境下实现“无缝”浇筑，却是工程领域的一大挑战。
叶巴滩水电站位于四川白玉县与西藏贡觉县交汇处的金沙江上游河段，施工区域的环境特点——“高寒、高海拔、高温差、高边坡、高拱坝、高地应力”，以及“长冬无夏短春秋”的气候特征，都增加了裂缝的风险。坝址区昼夜温差明显，平均气温9.2℃，极端气温从37.1℃到-23.5℃。此外，当地日照时间长，使得浇筑后混凝土表面水分蒸发变快，这些因素都是让大坝长出裂缝的“催化剂”。
如此极端环境下，要建造一座“无缝”大坝似乎是一项不可能完成的任务。然而，建设团队却向“无坝不裂”的“魔咒”下了战书。“我们全力以赴，要做就做到最好！”杜光远说。
搭建“空调屋”
“我刚来工地那天，正赶上气温骤降，工程现场被厚厚的冰雪覆盖，寒风吹得我瑟瑟发抖。”这是施工场地给工程管理部主任助理钟富林留下的第一印象。
建设团队深知，在寒冷的高海拔地区建造“无缝”大坝，关键在于精准地控制温度。然而，温度恰恰是在这里最难把控的要素。
更为棘手的是，叶巴滩水电站的双曲拱坝设计，进一步增加了温度控制的难度。这种结构使拱坝受到多种约束，温度变化容易引起坝体开裂。此外，由于陡坡坝段多、坝体孔洞多，基岩和坝体孔口约束区也多，基础温差控制的要求极为严格。
“传统的混凝土防裂方法在这里几乎失效。极低的温度使混凝土迅速冻结，严重影响大坝的整体质量。对工程而言，这真的是难上加难！”钟富林苦笑道，这一难题算是给工程师们来了个“下马威”。
不过，困难并未让他们却步。经过无数次的试验和讨论，他们拿出了一个颇具想象力的方案——给大坝搭建一个“空调屋”。
钟富林解释说，为了保温，他们引入了气肋膜技术，在模板和上下游坝面喷涂聚氨酯，并在舱面及横峰面铺设塑料薄膜，以有效保持湿润环境。他们还设置了三层“保温被”，并在表面增设了热风机等加热设施，确保混凝土在浇筑后能够维持适宜的温度范围。
给大坝搭建“空调屋”，再盖上“保温被”……各式保温措施齐上阵，大坝可以暖洋洋地“过冬”了。这也意味着，团队实现了在高寒高海拔地区全年无间歇混凝土大坝浇筑。
架起“监视器”
有了“空调屋”和“保温被”还不够，确保大坝“无缝”，还需要其他科技手段的加持。
“以往，我们都是靠经验来控制大坝温度，不仅耗时耗力，准确度还不高。”叶巴滩分公司执行董事刘强介绍，如今，他们依托智能温控与智能灌浆等功能系统，为大坝架起作业“监视器”，提高了温控效率。
智能温控系统能够实时、精确地监测大坝内部的温度变化。一旦发现异常，该系统便会迅速响应，自动调整加热或冷却设施的工作状态，确保已浇筑的混凝土始终处于最佳温度环境。
另一方面，作业“监视器”还应用于智慧管理工程建设。该水电站通过实时整合拌合过程数据，实现了从混凝土生产到振捣作业的全流程智能监控。通过应用智能配浆和压力流量联合控制技术，水电站还做到了灌浆作业一键化操作与无人化控制，并能实时监测灌浆过程数据。
“这些科技手段让大坝在遭遇极端气候时，依然能够保持‘无缝’状态。”刘强说。
2024年1月，叶巴滩水电站相关技术研究获得中国大坝工程学会科技进步奖一等奖。这项科技成果的成功应用，为我国高寒高海拔地区巨型水电建设作了重要的技术探索与储备。
党的二十届三中全会提出，统筹强化关键核心技术攻关，推动科技创新力量、要素配置、人才队伍体系化、建制化、协同化。刘强表示：“下一步，我们将不断优化施工方案，深化技术创新，继续攻克水电领域关键核心技术难题，确保‘无缝’大坝建设高质量推进，向世界展示中国智慧和中国力量！”
