清晨時(shí)分，晨曦剛剛掠過(guò)梅里雪山的皚皚峰頂，玉曲河谷的寧?kù)o便被工人敲擊的叮咚聲和巨型塔機(jī)的轟鳴聲喚醒。

在海拔3000多米、含氧量?jī)H有平原70%的西藏自治區(qū)東南部橫斷山脈?區(qū)域，扎拉水電站的建設(shè)者們正試圖完成一項(xiàng)看似不可能的任務(wù)：修筑大壩，開(kāi)挖引水隧洞，建設(shè)廠房，利用近700米的天然落差，馴服奔騰的江水，將其轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)未來(lái)的澎湃綠電。

巧借“幾”字形彎

驅(qū)車沿玉曲河順流而下，兩岸高山峽谷如刀劈斧削呈“V”字形，盡顯藏東南橫斷山脈的雄渾與蒼涼。從空中俯瞰，坐落于昌都市左貢縣和林芝市察隅縣境內(nèi)的玉曲河流域，在碧土鄉(xiāng)扎郎村至珠拉村之間畫(huà)出一個(gè)壯美的“幾”字形彎，河勢(shì)回轉(zhuǎn)，峽谷幽深。

為何將這座擁有世界首臺(tái)（套）500兆瓦高水頭沖擊式水輪機(jī)組的大壩選址于此？答案藏在大自然極致的饋贈(zèng)與嚴(yán)苛的篩選中。

“約60公里的‘幾’字形彎，首尾直線僅5.5公里，天然落差卻近700米。”西藏藏東南清潔能源開(kāi)發(fā)有限公司玉曲河分公司執(zhí)行董事謝學(xué)東說(shuō)，面對(duì)這份饋贈(zèng)，扎拉水電站采用“裁彎取直”的引水式開(kāi)發(fā)，最大限度縮短引水線路，充分利用河道落差所蘊(yùn)藏的豐富水能。

據(jù)了解，扎拉水電站壩址控制流域面積8546平方千米,多年平均流量每秒110立方米,?多年平均徑流量34.8億立方米。自然的饋贈(zèng)往往伴隨著嚴(yán)苛的考驗(yàn)。對(duì)于采用混凝土重力壩的扎拉水電站而言，大壩的安危系于腳下基巖的穩(wěn)固。

“‘幾’字形彎位于新構(gòu)造活動(dòng)較強(qiáng)烈地區(qū)，巖性構(gòu)成復(fù)雜，巖體性狀差，斷裂構(gòu)造發(fā)育，這為大壩選址和開(kāi)挖都造成了極大的困難和挑戰(zhàn)。”中國(guó)水利水電第四工程局有限公司（以下簡(jiǎn)稱水電四局）扎拉施工局常務(wù)副局長(zhǎng)卜崇財(cái)告訴中國(guó)外文局《中國(guó)報(bào)道》記者，扎拉水電站采用重力壩設(shè)計(jì)，需依靠自身重力保持穩(wěn)定。但區(qū)域巖石穩(wěn)定性相對(duì)較弱，選址必須找到微風(fēng)化、承載力好的基巖。

據(jù)卜崇財(cái)介紹，通過(guò)專家論證，大壩不得不舍棄距離大壩上游約一公里的選址。

盡管如此，當(dāng)前大壩的壩基仍存在緩傾角裂隙，右岸壩肩分布強(qiáng)傾倒變形巖體。“我們不得不把破碎的基巖挖掉，用混凝土進(jìn)行回填，以滿足大壩擋水、泄洪及整體穩(wěn)定的功能要求。”指著大壩回填區(qū)域，卜崇財(cái)?shù)脑捳Z(yǔ)中透著建設(shè)者的堅(jiān)韌。

此外，卜崇財(cái)表示，通過(guò)水工模型、泥沙模型試驗(yàn)和數(shù)值分析研究，大壩采用水庫(kù)沉沙、設(shè)置排沙底孔、汛期限制水位排沙等綜合措施，解決了水庫(kù)泥沙淤積和機(jī)組過(guò)機(jī)泥沙問(wèn)題；通過(guò)采取消力池和生態(tài)電站尾水組合布置的方案，克服了泄洪消能對(duì)生態(tài)電站、邊坡等建筑物的不利影響；為滿足河流生物溯流需求，還修建了生態(tài)魚(yú)道，利用生態(tài)電站和壩身設(shè)生態(tài)孔的相互調(diào)節(jié)，有效提高了生態(tài)流量泄放保證水平。

穿越“高原天塹”

在西藏建設(shè)大型水電站，不僅是一項(xiàng)宏偉的工程，更是一場(chǎng)人類與極端自然環(huán)境“掰腕子”的較量。

第一次進(jìn)行大壩主體段澆筑時(shí)，水電四局扎拉施工局工程管理部主任牛濤就遭遇了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。“海拔近3000米的高原河谷晝夜溫差可達(dá)20℃，容易在混凝土澆筑時(shí)引發(fā)裂縫，直接影響長(zhǎng)期安全。”牛濤說(shuō)。

大壩首倉(cāng)大體積混凝土在澆筑后出現(xiàn)了溫度裂縫。面對(duì)這個(gè)質(zhì)量隱患，牛濤及其團(tuán)隊(duì)白天守在倉(cāng)號(hào)里記錄溫度數(shù)據(jù)，觀察混凝土狀態(tài)，晚上就在工地實(shí)驗(yàn)室與技術(shù)人員一起分析數(shù)據(jù)、調(diào)整配合比。經(jīng)過(guò)連續(xù)試驗(yàn)，團(tuán)隊(duì)摸索出了“分倉(cāng)跳倉(cāng)、精準(zhǔn)控溫、全程保溫”的高原大壩混凝土澆筑工法，成功攻克了技術(shù)難題。

牛濤告訴中國(guó)外文局《中國(guó)報(bào)道》記者，為應(yīng)對(duì)溫差變化，壩體在209個(gè)倉(cāng)內(nèi)布設(shè)了3135個(gè)智能溫控傳感器，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)胶笈_(tái)，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)冷卻水流速，將壩體內(nèi)外溫差控制在設(shè)計(jì)范圍。

如今，承擔(dān)著擋水、分流及銜接泄水建筑物重要功能的11號(hào)壩段已經(jīng)順利封頂。“大壩壩頂高程2820米，最大壩高70米。作為大壩主體12個(gè)壩段之一，11號(hào)壩段位于大壩關(guān)鍵銜接部位，澆筑總量約347立方米，澆筑高度2.5米。”牛濤說(shuō)。

剛在大壩澆筑上啃下“硬骨頭”，另一場(chǎng)更為嚴(yán)峻的考驗(yàn)又接踵而至。在水利水電工程建設(shè)中，活躍的斷裂帶是引水隧洞開(kāi)挖的“攔路虎”。

“沒(méi)想到挑戰(zhàn)會(huì)這么大。”牛濤坦言，扎拉水電站引水隧洞上平段全長(zhǎng)3.68公里，其中，穿越鬧中斷裂帶的破碎帶長(zhǎng)約400米，主要由極軟弱的碎裂片狀巖和極破碎的碎裂巖組成。復(fù)雜的地質(zhì)條件導(dǎo)致隨時(shí)面臨塌方、掉塊甚至泥石流的危險(xiǎn)。

“在這個(gè)活躍斷裂帶，我們不能采用常規(guī)的爆破作業(yè)，只能用反鏟一點(diǎn)點(diǎn)掏，然后用工字鋼支撐好，噴上混凝土。”牛濤回憶道，施工隊(duì)每天只能開(kāi)挖幾十厘米，每個(gè)人指甲縫里嵌滿的泥垢早已分不清是混凝土還是巖屑。

此外，為較好地適應(yīng)地質(zhì)蠕滑變形，項(xiàng)目引水隧洞穿越鬧中斷裂帶處采用柔性混凝土施工工法。“我們用常規(guī)混凝土與高延展性混凝土交錯(cuò)相接，以此釋放地質(zhì)蠕變產(chǎn)生的應(yīng)力，適應(yīng)一定變形。”牛濤說(shuō)，“雖然它并非像橡皮一樣柔軟且無(wú)強(qiáng)度，但其強(qiáng)度和剛性混凝土相當(dāng)，在保持一定柔韌性的同時(shí)保證了必要的強(qiáng)度。”

如果說(shuō)引水隧洞上平段的開(kāi)挖是“步步驚心”，那么深達(dá)近600米的豎井段則是一場(chǎng)更為兇險(xiǎn)的“暗戰(zhàn)”，破碎巖層與滲水讓施工人員防不勝防。

“在開(kāi)挖豎井時(shí)，我們采用反井鉆機(jī)‘先導(dǎo)后擴(kuò)’的施工工藝進(jìn)行施工。但在Ⅳ類、Ⅴ類穩(wěn)定性較差，甚至極不穩(wěn)定的軟弱破碎巖體中的環(huán)境下，施工就像在‘豆腐’里挖隧道。”中國(guó)水利水電第七工程局有限公司（以下簡(jiǎn)稱水電七局）扎拉項(xiàng)目常務(wù)副經(jīng)理韓寶栓告訴中國(guó)外文局《中國(guó)報(bào)道》記者。

2025年，當(dāng)施工推進(jìn)至1號(hào)一級(jí)豎井近300米深處時(shí)，韓寶栓最擔(dān)心的事情還是發(fā)生了——團(tuán)隊(duì)遭遇了破碎巖層與高壓涌水的雙重夾擊。

“平均每小時(shí)近200立方米的地下水噴涌而出，且含有腐蝕性硫酸鹽，對(duì)安全管理、設(shè)備和工藝都是嚴(yán)峻考驗(yàn)。”韓寶栓回憶道，“本以為水流一段時(shí)間就會(huì)減弱，沒(méi)想到水量越來(lái)越大，至今仍在不斷滲出，連受邀專家都感嘆這種情況罕見(jiàn)。”

然而，面對(duì)豎井出現(xiàn)的破碎巖層與高壓涌水的問(wèn)題，他們選擇了向科技要安全。

據(jù)韓寶栓介紹，針對(duì)涌水難題，團(tuán)隊(duì)在山體水位線下開(kāi)挖排水洞，有效降低了地下水位；針對(duì)塌方風(fēng)險(xiǎn)，項(xiàng)目引進(jìn)了安全數(shù)字化平臺(tái)，構(gòu)建起全域感知、實(shí)時(shí)預(yù)警的“數(shù)字化安全穹頂”。通過(guò)將超深豎井灌漿、“反井鉆機(jī)+智能導(dǎo)向系統(tǒng)”與洞室安全監(jiān)測(cè)相結(jié)合，并輔以激光測(cè)距儀、智能傾角計(jì)和人員定位芯片，實(shí)現(xiàn)了對(duì)井壁變形的實(shí)時(shí)分析以及對(duì)作業(yè)人員的動(dòng)態(tài)管控。

“最終，通過(guò)30多米平洞完美銜接的兩條豎井，垂直度誤差牢牢控制在48毫米之內(nèi)。”韓寶栓告訴記者，這不僅為后續(xù)壓力鋼管的安裝打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，更在極端地質(zhì)條件下蹚出了一條安全高效的施工新路。

深豎井里的“鋼鐵巨龍”

隨著兩級(jí)豎井在藏東南橫斷山脈深處精準(zhǔn)咬合，扎拉水電站引水發(fā)電系統(tǒng)的“主動(dòng)脈”已初具雛形。然而，面對(duì)近700米的落差，想要穩(wěn)穩(wěn)駕馭奔騰的玉曲河水，這條“主動(dòng)脈”僅靠天然巖層與常規(guī)襯砌遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，必須輔以更為堅(jiān)韌的“鋼鐵筋骨”來(lái)承受極限水壓。

沿著五號(hào)施工支洞緩緩行駛，記者跟隨水電七局的建設(shè)者走進(jìn)引水隧洞中平段，只見(jiàn)工人正在用橋機(jī)緩緩將巨大的圓形鋼管擺放到無(wú)軌電動(dòng)運(yùn)輸臺(tái)車上。

“這些直徑4.9米、最重約45噸的鋼管節(jié)段，需要沿著垂直落差超600米的盤(pán)山險(xiǎn)路蜿蜒7公里，才能抵達(dá)隧洞口。”水電七局扎拉項(xiàng)目副經(jīng)理晏耀華告訴中國(guó)外文局《中國(guó)報(bào)道》記者，一級(jí)豎井深度約299.8米，二級(jí)豎井深度約270.8米，共需鋼管1215節(jié)。

然而，如何在洞內(nèi)完成上千節(jié)壓力鋼管的無(wú)縫焊接，成為擺在建設(shè)者面前的一道難題。

“800兆帕級(jí)高強(qiáng)鋼的焊接，在平原地區(qū)已屬高難度作業(yè)，在3000多米的高原環(huán)境下更是難上加難，更不用說(shuō)在狹窄的洞子里，6個(gè)焊工擠在一起同時(shí)施工。”水電七局扎拉項(xiàng)目金結(jié)副總工程師馬偉回憶道，當(dāng)時(shí)有人提出在隧洞中用埋弧焊橫焊技術(shù)會(huì)不會(huì)更高效。但在他的腦海，其實(shí)是一片茫然。

“在水電行業(yè)，這是一片無(wú)人區(qū)。”馬偉坦言，埋弧焊橫焊技術(shù)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展不超過(guò)20年，此前多應(yīng)用于石油化工領(lǐng)域，且工件往往體積巨大、易于翻轉(zhuǎn)至平焊位置。而扎拉水電站的壓力鋼管體型相對(duì)較小，大型設(shè)備無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)，在狹窄的豎井空間內(nèi)不可能完成高難度的橫焊。“剛提出這個(gè)課題時(shí)，我們更多是抱著‘摸著石頭過(guò)河’的心態(tài)。”馬偉說(shuō)。

探索之路遠(yuǎn)比想象中艱難。在第一次模擬豎井鋼管焊接中，盡管嚴(yán)格遵循既定工藝，焊縫仍出現(xiàn)了大范圍裂紋。

“這在預(yù)料之外，當(dāng)時(shí)研發(fā)團(tuán)隊(duì)承受了巨大壓力。但大家很有韌性，研究本來(lái)就是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的過(guò)程。”馬偉告訴中國(guó)外文局《中國(guó)報(bào)道》記者，為了解決焊機(jī)軌道的固定問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)曾設(shè)想過(guò)許多笨拙的方案，但最終在無(wú)數(shù)次的頭腦風(fēng)暴中被更合理的方案替代。

“最折磨人的是那些毫無(wú)規(guī)律的焊縫裂紋。”馬偉回憶道，在一次試驗(yàn)中，熔池剛剛冷卻便產(chǎn)生了明顯裂紋，完全出乎所有人的意料。團(tuán)隊(duì)緊急叫停試驗(yàn)，連夜召開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)會(huì)議分析原因，最終查明是焊材質(zhì)量問(wèn)題，而非工藝缺陷。

“裂紋的出現(xiàn)毫無(wú)規(guī)律，前期的試驗(yàn)基本總結(jié)不出一套適用的工藝措施。”馬偉說(shuō)，那段時(shí)間，團(tuán)隊(duì)在黑暗中摸索，承受著常人難以想象的心理重壓。

轉(zhuǎn)機(jī)出現(xiàn)在2024年底。鋼管制作加工廠建立后，團(tuán)隊(duì)開(kāi)始使用不同材質(zhì)的鋼材進(jìn)行實(shí)操試驗(yàn)，并針對(duì)焊機(jī)適應(yīng)鋼管內(nèi)部空間、軌道制作與實(shí)際需求不符等問(wèn)題進(jìn)行了多次調(diào)整和改造，相繼確定了電流、電壓、焊接速度等關(guān)鍵參數(shù)。

“當(dāng)自動(dòng)焊設(shè)備在復(fù)雜管道上焊出第一條完全符合標(biāo)準(zhǔn)、探傷一次合格的焊縫時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)所有人都松了一口氣，臉上浮現(xiàn)出久違的笑容。”馬偉說(shuō)，“經(jīng)歷過(guò)太多次失敗，終于守得云開(kāi)見(jiàn)月明，大家積壓的情緒一瞬間釋放了出來(lái)。”

如今，這項(xiàng)開(kāi)創(chuàng)性的技術(shù)已在扎拉水電站落地生根。它不僅解決了傳統(tǒng)手工焊在受限空間內(nèi)作業(yè)困難、煙塵大、質(zhì)量不穩(wěn)定的痼疾，更以一次探傷合格率高達(dá)99.9%的卓越質(zhì)量，為這座世界級(jí)“大國(guó)重器”提供了堅(jiān)實(shí)保障，更為我國(guó)在高水頭大容量沖擊式水輪發(fā)電機(jī)組核心部件安裝領(lǐng)域提交了一份可參考的答案。

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