中國水電跨越百年。

1910年，通過引進國外先進技術設備，我國第一座水電站——石龍壩水電站開工建設，設計總裝機容量480千瓦，單機容量僅為240千瓦。

1957年，中國第一座自己勘測、設計、施工和制造設備的大型水電站——新安江水電站開工建設，設計總裝機容量60萬千瓦，單機容量7.5萬千瓦。

2010年，新中國自主設計、自行研制安裝機組設備、自己施工建造的世界在建最大水電站——白鶴灘水電站動工興建。中國電建運用全產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢，承擔設計、施工、監(jiān)理一系列任務，電站總裝機容量達到1600萬千瓦，單機容量100萬千瓦。

從240千瓦到100萬千瓦，從“引進”到“自強”，中國水電逐步實現(xiàn)了從跟跑者到并跑者、領跑者的躍進。中國電建堅決貫徹習近平總書記“把大國重器牢牢掌握在自己手里”的重要指示，堅持科技創(chuàng)新，在白鶴灘水電站創(chuàng)造了無數(shù)“世界第一”，首批機組即將于2021年7月發(fā)電。

萬里高臺，起于壘土

單機容量100萬千瓦居世界第一、圓筒式尾水調壓開規(guī)模世界第一、地下洞室群規(guī)模世界第一、300米級高壩抗震參數(shù)世界第一、首次在300米級特高拱壩全壩使用低熱水泥混凝土、無壓泄洪洞群規(guī)模世界第一……

白鶴灘水電站的超級體量，在令人驚嘆的同時，又像是一個“放大器”，使每一項子工程設計、建造的難度都成倍增加。中國電建黨委書記、董事長晏志勇要求：“加強科技創(chuàng)新，強化核心技術攻關，高質量建成世界第一座單機容量百萬千瓦的電站，為建黨100周年獻禮?！?/p>

設計單位邀請了十多名院士、大師組成的專家技術團隊聯(lián)合開展科研攻關，與國內外80余家科研機構和高校共同開展了200余項技術攻關和模型論證工作，召開咨詢審查會300余次。通過大量的科研投入破解了世所罕見的技術難題，電建工匠用鋼筋和水泥的藝術，開啟了金沙江畔的筑夢之旅。

基礎不牢，地動山搖。白鶴灘的壩基柱狀節(jié)理玄武巖出露，在這樣的壩基地質條件下建特高拱壩，就像在“積木”上建特高拱壩，是否可行？如何修建？前人尚未進行過研究，外國專家也直搖頭。電建工匠為了破解難題，從上世紀90年代就啟動了地質勘測和電站建設前期研究工作。

2001年，中國電建華東院地質專業(yè)工程師，37歲的唐鳴發(fā)作為前期勘探團隊的一員，從千里之外的杭州出發(fā)，歷經(jīng)57個小時的火車，一個通宵的汽車終于到此。不通電、鮮有路、兩幢平房，一百多人的團隊，一半人住在山洞里，開始了他們的勘測設計工作。

白鶴灘，地形是一個不對稱的“V”形河谷，地質條件極其復雜。為了提升拱壩對地形不對稱性的適應能力，電建工匠設計采用了橢圓線型雙曲拱壩，可調整的參數(shù)更多，能夠適應更為復雜的工況，通過左岸壩頂澆筑混凝土墊座、在河床部位利用完整性較好的角礫熔巖作為拱壩建基面、在柱狀節(jié)理玄武巖出露部位澆筑混凝土擴大基礎等一系列措施，改善了地形地質條件帶來的不利影響。

在完成勘探平洞2萬余米、鉆孔近3萬米的基礎上，電建工匠對易松弛的柱狀節(jié)理玄武巖展開全面系統(tǒng)研究。研發(fā)應用了保護層分級開挖、復合聚能消能爆破實現(xiàn)精細化爆破控制、深層快速錨固、預留蓋重灌漿等創(chuàng)新技術，制定壩基綜合處理措施，實現(xiàn)防松弛保護，攻克了柱狀節(jié)理玄武巖作為高拱壩壩基的世界難題，其關鍵技術獲評“中國巖石力學與工程學會科學技術獎一等獎”。

超級拱壩，重器典范

白鶴灘壩區(qū)為干熱河谷氣候，溫差特別明顯，導致壩體800多萬方混凝土的溫控防裂難度極大。

這座300米級特高拱壩，結構受力復雜，受基巖約束作用強，壩體混凝土在多變環(huán)境下會產(chǎn)生復雜的溫度應力，過大的拉應力則可能導致混凝土產(chǎn)生裂縫。

如何在源頭上解決？

低熱混凝土這一詞匯首次進入視線。

電建工匠有許多參與過三峽、溪洛渡等巨型水電站建設，在大壩混凝土澆筑施工方面，擁有豐富經(jīng)驗。他們對比各類混凝土性能優(yōu)勢，開展白鶴灘高拱壩低熱水泥應用關鍵技術研究。通過調整低熱水泥礦物組成，優(yōu)化混凝土溫控指標和溫控措施，使生產(chǎn)的低熱水泥具有水化熱更低、放熱速度更慢、收縮更小、抗裂性更高的特性，提高了白鶴灘拱壩混凝土的抗裂安全度。

在大壩后方的棧橋上，有一排簡易雨棚，里面一排排米白色的柜子整齊排放著，它們叫“溫度控制柜”，雖說其貌不揚，卻是智能溫控系統(tǒng)的“心臟”。

傳統(tǒng)的大體積混凝土溫度測量采用埋設差阻式溫度計，人工讀數(shù)測溫、人工控制和簡單型通水控制方式，無法實現(xiàn)通水過程的實時、精確、個性化控制。

“而最終采用的智能溫控系統(tǒng)，與傳統(tǒng)技術相比，這個系統(tǒng)非常先進，具有很多優(yōu)點”。工程技術員蘇江說，“新系統(tǒng)能自動采集和實時傳輸混凝土內部溫度，提供個性化的溫度控制，節(jié)省溫控防裂費用，降低勞動成本并且提升工程質量?！?/p>

據(jù)蘇江介紹，低熱水泥與中熱水泥混凝土各有優(yōu)劣，低熱水泥早齡期強度低不利于防裂，其絕熱溫升低、早期發(fā)熱慢、彈模小、徐變大這些因素均有利降低整體應力水平，后期強度高則有利于提高后期安全系數(shù)，降低開裂風險。

通過工藝創(chuàng)新與管理提升，中國電建創(chuàng)造了“19.5天”深孔鋼襯底板備倉，“87天”過泄洪深孔，單月澆筑72倉、27.3萬方混凝土的高強度行業(yè)紀錄。

2019年4月1日，白鶴灘水電站20#壩段，中國電建取出了一根直徑219毫米、長25.7米的常態(tài)混凝土長芯，一舉刷新自己在溪洛渡水電站創(chuàng)造的原世界紀錄（20.59米）。

“取芯過程，就像在產(chǎn)房外等待一樣?！比⌒緢F隊負責人潘勇說道，“牙簽的長度是直徑的35倍，而我們混凝土芯的長度是直徑的117倍，‘細’得不足牙簽的四分之一?！遍L芯成功取出，體現(xiàn)了大壩混凝土“內實外光”的澆筑質量，也彰顯了這座超級拱壩的品牌典范。

堅如磐石，穩(wěn)若泰山

300米級超級拱壩，4萬方/秒的最大泄洪量，白鶴灘大壩利用洶涌澎湃的金沙江水，變?yōu)樗啺l(fā)電機組轉動的巨大能量。勢能與動能轉換間，同時也面臨著三大挑戰(zhàn)。

一為抗震，二為泄洪，三為消能。

在大壩抗震設計中，電建工匠分別采用了拱梁分載法、有限元法、動力模型試驗等多種方法，將地震動輸入、壩體動力響應、防震抗震措施及效果最新研究成果應用到了白鶴灘工程。大壩設計上，采取了綜合抗震措施：結合壩體孔口布置，適當增加中上部結構尺寸，做好壩體與擴大基礎及墊座的銜接，采用強度等級高的混凝土，布置抗震鋼筋，加強基礎、墊座及近壩抗力體錨固處理、軟弱結構面置換處理、壩基固結灌漿處理等措施。這一系列創(chuàng)新技術手段，引領了強震區(qū)高壩高邊坡抗震設計，成功實現(xiàn)了工程抗震安全。

在世界最大泄洪洞施工中，電建工匠為防止高速水流對混凝土襯砌結構的破壞，創(chuàng)新研制“低坍落度砼連續(xù)送升系統(tǒng)”，填補了國內這一領域技術空白。泄洪洞襯砌結構無一條溫度裂縫，達到了“鏡面”效果。同時，研發(fā)的“大坡度重載自動化運料系統(tǒng)”，開啟了水電行業(yè)在大型洞室、陡傾角、多斷面襯砌施工的新篇章?！八じ吡魉倭鞯犁R面混凝土成套施工技術”，經(jīng)專家鑒定，達到“國際領先水平”。

在世界最大反拱型水墊塘施工中，電建工匠首次在國內采用聚消能爆破新技術，攻克了柱狀節(jié)理玄武巖地質缺陷，使爆破擾動下降35%?！皡怯乐緞?chuàng)新工作室”成員還發(fā)明了一種萬向混凝土分料器，可克服場地限制，實現(xiàn)多方向澆筑?；炷列阅?、下料澆筑速度、拉模頻次、抹面工藝、養(yǎng)護保濕……電建工匠矢志科技創(chuàng)新，通過大量嘗試和對比實驗，摸索出成套的標準化精細化工藝流程，確保這塊長360米、寬130米、厚4米的“超級”反拱底板一次性澆筑成型。

地下尖兵，鍛造引擎

由于白鶴灘水電站處于“窄河谷”，需要開挖巨型地下洞室群來布置引水發(fā)電系統(tǒng)，世界上最大的水工地下洞室群應運而生。

它像是地下宮殿，因為體量足夠恢弘，2500萬立方米的開挖總量能填滿10座胡夫金字塔，僅主廠房就能裝得下1.5艘遼寧號航空母艦；又像是地下迷宮，364個地下洞室錯綜復雜地布置在峭壁之下，山體挖空率達到37%。

“可以說地下廠房開挖的過程，就是和圍巖穩(wěn)定斗智斗勇的過程。”中國電建華東院設代處黨支部書記陳建林如此形容地下廠房面臨的困難。由于層間（內）錯動帶發(fā)育、巖石硬脆易碎、高地應力和巨型洞室群聯(lián)動效應，開挖過程中圍巖易卸荷松弛、破裂、變形，圍巖穩(wěn)定控制難度空前。

電建工匠開展了大量的試驗研究，通過理論創(chuàng)新、技術突破，多角度揭示了高地應力條件下立體交叉地下洞室群聯(lián)動效應、洞室群圍巖局部破裂機理和層間錯動帶不連續(xù)變形演化規(guī)律。

團隊通過“玄武巖洞室群圍巖時空變形全過程調控”的成套技術與方法，創(chuàng)新抗剪結構型式，解決了巖石變形、巨型洞室群聯(lián)動效應等關鍵難題。創(chuàng)立“實時監(jiān)測、全過程分析、動態(tài)設計”的設計方法，保障洞室群的圍巖穩(wěn)定和施工安全，為打贏層崖峭壁下的攻堅戰(zhàn)提供技術保障。

施工過程中，電建工匠以全過程信息化管理為目標，打造地下洞室支護預警系統(tǒng)，實時掌握各洞室支護情況，自動化進行支護預警，有效保證支護及時性，確保洞室圍巖穩(wěn)定。同時，大力推廣了智能灌漿系統(tǒng)應用，安裝灌漿作業(yè)全流程監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)自動完成各類地質情況灌漿的記錄、自動調壓、自動配漿，灌漿整個過程中無需操作人員實時調控壓力，減少人為干預，隱蔽工程真正實現(xiàn)陽光作業(yè)。

此外，還有創(chuàng)新開發(fā)的液壓自行式巖錨梁澆筑鋼模臺車，澆筑完成的巖錨梁如鏡面般光滑，承載著兩臺1300噸橋機安全運行；首創(chuàng)液壓爬模澆筑電站進水塔新工藝，戰(zhàn)勝年均7級以上大風200多天的殘酷自然環(huán)境，助力百米級進水塔、攔污柵全線安全優(yōu)質澆筑封頂；率先啟動特大洞室鏡面混凝土工藝創(chuàng)新研究，打造“免裝修的藝術品”。

百萬機組，創(chuàng)造歷史

從高空俯瞰，蒼茫山嶺間十分規(guī)整排列的一個個巨型“格子”，那是白鶴灘水電站的進水口，蘊含巨大能量的金沙江水正是從這里流入，然后逐漸靠近電站的核心——16臺百萬裝機的立式水輪發(fā)電機組。

這是當前世界上單機容量最大的水輪發(fā)電機組，單機容量達100萬千瓦，運行水頭變幅達79.2米，具有“單機容量巨大、運行水頭變幅大”的特點。標志著我國巨型水輪發(fā)電機組設計、制造能力達到世界領先水平，具有劃時代意義。然而，從預可行性研究到今年首臺機組轉子成功吊裝，背后卻是十余年漫漫科研路。

水輪發(fā)電機組邁入百萬千瓦級，并非中小型機組的簡單放大，而是新材料、新工藝、新設備和新技術的研發(fā)與應用。

白鶴灘水電站“高水頭”的特點，使原有600兆帕等級的鋼板，無法滿足蝸殼對鋼材強度的要求。電建工匠聯(lián)合鋼鐵企業(yè)進行技術攻關，首次在白鶴灘采用100毫米厚800兆帕蝸殼鋼板，并提出相關標準，引領水電行業(yè)鋼材升級。

通過調整葉片角度，提高了機組在低水頭段的出力并減小了水輪機無葉區(qū)的壓力脈動幅值。提出了百萬千瓦機組及其主要配套設備的技術要求，為我國研制1000兆瓦級機組及其配套設備，制定國家和行業(yè)相關標準奠定基礎。

“最大的挑戰(zhàn)就是：遇到的問題都是超出傳統(tǒng)經(jīng)驗范疇的。”中國電建華東院白鶴灘項目副設總李勝兵說道。除了世界首臺百萬千瓦水輪機組，這里還有世界上最大的起重橋機、最大的單向變壓器、最大的門機、最大的氣體絕緣金屬封閉輸電線路、最大的“三支臂”弧形閘門。

在引水隧洞壓力鋼管施工中，電建工匠勇敢挑戰(zhàn)“百萬機組無人區(qū)”，工區(qū)主任李建兵帶領黨員技術尖子，在持續(xù)高溫的車間開展實驗，成功研發(fā)出針對不同工序的4臺套壓力鋼管安裝自動化設備，完美攻克制安難題，并多次受邀在行業(yè)內開展經(jīng)驗交流。

百萬機組，世界第一。刷新世界紀錄，在這里不足為奇。白鶴灘的建設過程，正映射著中國水電的發(fā)展進程。白鶴灘的寶貴經(jīng)驗，也幫助人們從更寬廣的領域和維度去理解科技創(chuàng)新。目前，白鶴灘水電站已全面向蓄水發(fā)電目標發(fā)起沖鋒。