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第21集 三峡大坝背后的故事

第21集 三峡大坝背后的故事 0:00/0:00
最新发布时间: 2020-02-07   浏览数:
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  上期节目,我们说到三峡大坝的前期工程——混凝土围堰顺利完工,并成功抵挡住了长江上游的特大洪水,完美展现了我国三峡建设者的勤劳智慧。等到长江汛期过后,他们再次踏上了建设三峡大坝的征程。 

  为了可以在围堰里面浇筑大坝,他们还要抽干围堰里的江水,清理江底风化松软的岩石,甚至还需要用细棉布擦干基岩上的沙石和泥水,进而确保混凝土与基岩可以紧密粘合在一起。这项工作听起来很简单,但由于面积大、范围广,所以直到1999年2月12号,江底才算完全清理完毕,这也就意味着三峡大坝可以开始正式浇筑,那么在这浇筑的过程中,又会出现哪些我们所不知道的故事呢? 

  在三峡建设者清理完江底的泥沙之后,人们终于看到了在江底沉睡了不知多少年的花岗岩。不过在后续的工程上,他们却遇到了一个棘手的问题——那就是按照施工的总体进度,三峡工程混凝土浇筑高峰时段是在1999年到2001年,每年必须浇筑超过300万立方米,相当于平均每天要浇筑将近1万立方米,才能保证施工计划顺利完成,否则就会延误工期。 

  如果使用传统的浇筑方案,先用汽车运输、再用起重机吊起每罐只有9立方米的混凝土进行浇筑,那么三峡大坝仅仅浇筑这一项就得用20年的时间。面对挑战,当时已经六十多岁的总工程师陆佑楣并没有墨守成规,而是活跃着创新思维寻找新的办法。 

  后来他想起自己曾经在美国考察时,看到过一段有关工程介绍的录像,了解到了一台名叫塔带机的设备。塔带机,其实就是一种快速浇筑设备。这种设备的工作原理是利用塔式起重机吊一个皮带机进行连续浇筑,而不是用混凝土罐,一罐一罐地来浇到大坝上。 

  由于当时这种设备在国内还从来没有人使用过,因此陆佑楣就开始琢磨是否可以利用塔带机来加快三峡大坝的混凝土浇筑进度。于是,建设者们便开始共同讨论如何在三峡大坝上使用这个设备、怎么布置、需要布置多少台等一系列问题,直到施工方案完全成熟。 

  随着多台塔带机的投入使用,我国的三峡建设者只用了3年左右的时间,就顺利完成了三峡左岸大坝的混凝土浇筑任务,在当时可以说是创造了筑坝史上的世界纪录。 

  不过,左岸大坝的浇筑速度虽然很快,但在建造大坝的领域有这么一句名言叫“无坝不裂”,意思就是说没有大坝是不会产生裂缝的。所以在三峡工程的左岸大坝中也出现了一些表面和浅层裂缝,对此,三峡建造者对这些裂缝给予高度重视,进行详细调查分析,并对每条裂缝做了认真的补强和保护,确保不会造成任何影响。等到了右岸大坝工程正式施工的时候,中国科学院、中国工程院两院院士潘家铮对建设者们提出了一个似乎是不近情理的要求:那就是三期工程右岸大坝要做到不出现一条裂缝。 

  浇筑的大坝之所以会出现裂缝,主要是由于混凝土中的水泥和水结合以后,会产生大量热能,进而使大坝体积膨胀,但是浇筑后的混凝土则会遇冷收缩,大坝表面就会形成裂缝。这样的裂缝哪怕不足一毫米,也会给大坝带来致命的伤害。 

  因为如果存在这样一条很小的缝,那么在江水渗入裂缝之后,水的压力会很大,从而就像上宽下窄的楔子一样,慢慢楔进大坝,甚至有可能把这个裂缝裂穿。 

  既然知道了裂缝的出现是温度的缘故,那么想要消除裂缝,就必须对混凝土实行预冷操作,常规的技术是用冷水浸泡砂石料,然后加冰搅拌。但是三峡工程的混凝土浇筑量非常大,既没有足够的场地来浸泡砂石,又难以处理因此而产生的大量废水。 

  另外,三峡地区的高温季节长达5个月左右,每年从3月到11月都需要对混凝土进行预冷。尤其在夏季,地表砂石料的温度高达摄氏50摄氏度,这些都对混凝土的预冷工艺提出了更高的要求。 

  为了解决这个裂缝问题,当时长江水利委员会设计院的龙慧文和她的科研小组,开始寻找一种既可行又简单的办法。经过不断试验,他们突发奇想,决定把传统的水冷技术改为风冷,进入搅拌混凝土的拌合楼以后,再次进行冷风降温,然后再往混凝土里添加冰块。这样的话,混凝土的平均温度可以降到6.8摄氏度左右,完全符合工程的需要。要知道,在这之前国内外同行的定论都是混凝土在出机口时的温度很难达到7摄氏度以下。 

  “二次风冷技术”的运用,成功解决了高温季节不宜大规模浇筑混凝土的工程难题,三峡右岸大坝的浇筑也因此得以迅速进行下去。值得一提的是,这项研究成果为我国乃至世界的混凝土预冷工程提供了一项先进可靠的新技术,具有工艺简单、能耗低、占地面积小、投资省、利于环保等优点,并在2007年获得了国家技术发明二等奖。 

  对于温度裂缝,国际通行的标准是平均一万立方米混凝土浇筑不得超过1条裂缝,而整个三峡大坝1600多万立方米的浇筑,温度裂缝平均每一万立方米不超过0.2条。当时,中国科学院、中国工程院两院院士潘家铮在查勘了右岸大坝后表示,三峡右岸混凝土大坝创造了世界奇迹。 

  到了2006年5月20号下午2点,随着右岸大坝的浇筑建设顺利完工,坝体总长为2309米的三峡大坝正式建成。不过想要大坝开始全线挡水,还需要对前期工程建造的混凝土围堰进行爆破拆除。 

  这次爆破项目计划用192吨的炸药,在13秒内掀掉近20万立方米的混凝土。无论装药量还是爆破的混凝土量,都堪称“天下第一爆”。但存在一个问题是围堰距离大坝不足100米,如此巨大的爆破量必然产生强大的冲击波,波及到大坝和左岸14台正在发电的机组。因此如何确保大坝和发电机组不伤分毫,成了爆破成功与否的关键。 

  经过爆破指挥部长时间的模拟实验,最终设计出了最稳妥的爆破方案——水下延时爆破。这也就要求炸药能够在40米深的水下浸泡7天,而爆破效果不发生改变。 

  对于爆破炸药的研制,爆破项目组很早就已经开始进行了。这种炸药爆破力高,抗水性能好,但为了保护大坝,需要降低炸药在爆破时产生的冲击波。通过反复试验,他们发现加入粗粒的铝粉,可有效做到这一点,很快实验样品就被送入国家炸药检测中心,并顺利通过检验。 

  伴随着震耳的爆炸声,围堰在波浪式的爆破中被成功拆除,这也就意味着刚刚建成17天的三峡大坝开始全面承担挡水、航运等功能。 

  说到挡水,三峡大坝抵挡洪水的能力可以说是非常强悍的。即便上游洪水达到了百年一遇的情况,经过三峡水库的调蓄,可以不动用中、下游的分蓄洪区,就能使洪水平稳下泄。 

  2010年7月20日,三峡大坝遭遇了最大洪峰达到每秒7万立方米的大洪水,但这场洪水在经过三峡水库的科学调度后,使荆江河段、江汉平原和洞庭湖区安然无恙,避免了严重的人身和财产损伤。 

  另外,三峡大坝在航运方面也有着非常重要的作用。当三峡工程试验性蓄水后,长江中许多道弯、水浅、滩险多的航道大都成为了高峡平湖,使长江成为了名副其实的“黄金水道”,开启了长江航运新篇章。 

  截至2017年,三峡双线五级船闸安全高效运行14年之久。过闸货物量也从2004年的3430万吨,增长到了2011年的1亿多吨。此后,每年货物通过量全都超过1亿吨。每年到了枯水期,还会增加宜昌到武汉航道的水深,万吨级船队或者是5000吨级单船可以从上海直达重庆,水路运输廉价、安全、绿色、低碳的优势十分明显。 

  这样说来,三峡大坝的成功建造,不仅开启了一个充满活力的长江新时代,还提升了我国重大工程方面的科技水平,而且在施工过程中,我国的三峡建设者依靠自身的聪明才智、自主创新的科技能力获取了很多重大科学突破,为我国进一步的科学发展提供了强大的前进动力。 


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