走近位于四川甘孜的兩河口水電站，很難不被此處高絕陡峭的群山險峰所震撼。世界級高土石壩壩高295米，遠遠望去，就像“掛”在絕壁上。電站坐落于川西高原的雅礱江干流上，一壩鎖三江，高海拔高寒冷的惡劣環(huán)境無形之中給項目建設(shè)帶來了極大挑戰(zhàn)。但中國水電人用勇氣與科技，耗時16年，在深谷中筑起超級能源工程。9月29日，兩河口水電站正式投產(chǎn)發(fā)電。

初識雅礱江兩河口水電站，澎湃新聞（www.kxwhcb.com）發(fā)現(xiàn)，它與大家最為熟悉的三峽工程長得很不一樣。三峽“瘦長”，兩河口則是個高胖的“大個子”。近300米高的世界第二高土石壩嵌入海拔3000米的V字形高原峽谷之中，連接奇峰陡立、峭壁對峙的雅礱江兩岸。

世界級高土石壩嵌在高原峽谷之中

雅礱江流域水電開發(fā)有限公司（下稱雅礱江公司）兩河口建設(shè)管理局副局長張貴科對澎湃新聞介紹稱，大江大河的開發(fā)多采用壩式水電站，如三峽、葛洲壩、白鶴灘、二灘、兩河口都屬于壩式水電站。根據(jù)壩型不同，壩式水電站又可細分為土石壩、重力壩和拱壩。“三峽采用的重力壩是由混凝土或漿砌石修筑的，主要依靠壩體自重來維持穩(wěn)定。二灘、白鶴灘的拱壩，是在平面上呈凸向上游的拱形擋水建筑物，借助拱的作用將水壓力傳給河谷兩岸的基巖。兩河口采用的土石壩是歷史最為悠久、應用最廣泛的壩型，對地基適應性強，可以因地制宜、就地取材。古代的都江堰、鄭國渠、靈渠等，都是采用土石材料修筑的。目前我國有9.8萬座水壩，大部分都是土石壩。”

盡管土石壩是古老又廣泛應用的壩型，但在兩河口工程壩址上，建設(shè)者們面臨的是一系列前所未有的極限挑戰(zhàn)：高海拔、高邊坡、高土石壩、高地應力地下廠房、高泄洪流速等諸多世界級技術(shù)難題。

兩河口水電站大壩鳥瞰

壩高295米的土石壩，總填筑量達4300萬方，填筑施工受冬雨季施工影響，有效施工時間短，填筑強度高、質(zhì)量標準高，施工技術(shù)復雜，國內(nèi)外均無成熟、可借鑒經(jīng)驗。張貴科回顧道，在兩河口水電站建設(shè)可行性研究報告中，綜合考慮對外交通運輸條件、地形地質(zhì)條件、當前水電筑壩技術(shù)水平及工程投資等因素，確定了采用“礫石土心墻堆石壩”。就土石壩建設(shè)而言，國內(nèi)現(xiàn)行施工規(guī)范適用于高度200米以內(nèi)的大壩，像兩河口電站這樣300米級的水電站大壩在國內(nèi)外均屈指可數(shù)。土石壩以當?shù)赝痢⑹牧蠟橹尾牧希軌沃穮^(qū)多源寬級配土料和砂板巖互層石料復雜物理力學性質(zhì)影響，兩河口電站大壩填筑技術(shù)質(zhì)量嚴格。不僅如此，“工程規(guī)模增大超過一定限度就會由量變引起質(zhì)變，相應建設(shè)難度將呈幾何級數(shù)方式增長。”

由于填筑物料為石料、黏土等材料，一般人眼里的土石壩“土氣”十足，與混凝土大壩相比，土石壩體型巨大，顯得粗獷豪放，給人一種“科技含量不夠”的印象，但張貴科不這么認為。

“土石壩不‘土’，土石壩也‘嬌’。”為什么土石壩不“土”呢？張貴科說，土石壩作為當?shù)夭牧蠅危鄬τ诨炷翂涡蛠碚f，其筑壩材料地方特色顯著，如兩河口工程土料場分散，土料成因和物理力學性能差異大，因此土料、石料的計算參數(shù)尚有很大不確定性，現(xiàn)有的各種定量計算分析手段還不能準確反映土石壩應力、變形和滲透等復雜特性，很多關(guān)鍵技術(shù)問題還需要結(jié)合當?shù)夭牧闲再|(zhì)通過大型的現(xiàn)場試驗來解決。以大壩筑壩材料研究作為工程關(guān)鍵技術(shù)問題，雅礱江公司在項目預可研、可研、招標和施工圖階段聯(lián)合國內(nèi)主要知名科研院所、高校進行了大量的專項科研試驗、現(xiàn)場專項試驗及生產(chǎn)性試驗，取得了具有前沿性的科技成果，這些都使土石壩工程科技含量十足。

之所以說土石壩也“嬌”，是因為土石壩材料有著嚴格的級配、分區(qū)、物理力學性能和防滲性能等技術(shù)質(zhì)量指標要求。為保證高土石壩心墻與壩殼石料的變形協(xié)調(diào)，心墻土料須摻加礫石改善其物理力學性能，即使是天然含礫土料也往往因為其礫石含量在空間上分布不均勻而需進行摻和均勻后方能上壩填筑。另外，土料性能對負溫和含水量變化敏感，這給大壩冬季和雨季的施工進度和質(zhì)量控制帶來極大挑戰(zhàn)。

兩河口水電站位于川西高原氣候區(qū)，屬于季節(jié)凍土區(qū)，土體在冬季易發(fā)生日循環(huán)凍融作用，也即夜晚凍結(jié)、白天融化。凍土問題是目前國內(nèi)工程冬季施工一大難題。在水利水電工程中，以往遇到的是長時間的凍結(jié)，只能在冬季停工；僅在一些小型工程中遇到過日循環(huán)凍融作用，沒有開展過系統(tǒng)研究，所以沒有可以借鑒的經(jīng)驗。如果兩河口大壩心墻采用停工方式，將大大延長工期、增加成本。

土體凍結(jié)后內(nèi)部冰晶明顯

為了解決季節(jié)性凍土難題，雅礱江公司針對性研究防滲土料凍融機理，通過持續(xù)監(jiān)測掌握溫度變化規(guī)律，創(chuàng)新了國內(nèi)外高海拔地區(qū)防滲土料凍融防控理論、技術(shù)標準和施工成套技術(shù)，開創(chuàng)了高原凍土區(qū)冬季土心墻大規(guī)模連續(xù)施工的先例。“作為大壩生命線的防滲心墻土料，需在冬雨季施工時應采取相應的防雨、防凍、調(diào)整含水率等措施，要‘跟照顧小孩似的’去進行大壩心墻料的填筑施工。”張貴科說，從這個角度上講，土石壩顯得“嬌氣”。

中國工程院院士、長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究院院長鈕新強稱，兩河口水電站創(chuàng)新了國內(nèi)外高海拔地區(qū)防滲土料凍融防控理論、技術(shù)標準和施工成套技術(shù)，開創(chuàng)了高原凍土區(qū)冬季土心墻大規(guī)模連續(xù)施工的先例。

山高谷深的復雜地形下建設(shè)300米級特高土石壩，就決定了兩河口水電站的高邊坡規(guī)模巨大，其中最高邊坡684米，比中國第一高樓上海中心大廈還高50來米，位居世界水電第二高邊坡。面對水深超260米、運行期漲落變幅達80米的大型水庫，如何保證復雜地形地質(zhì)條件下超大規(guī)模工程邊坡的穩(wěn)定呢？

建設(shè)者們采取“納鞋底”的方式加固山體。山體上密密麻麻的小點，便是“納鞋底”的“針線”——錨索。據(jù)了解，項目總共需要向山體釘入超1.6萬束錨索，每束錨索約70米長、2噸重，相當于把整個“鳥巢”的主結(jié)構(gòu)用鋼量搬運到海拔3000多米的高山上。

俯瞰兩河口

“一束錨索得三四十人一齊用力，經(jīng)常要扛著往五六十米垂直高度的作業(yè)面送。”來自四川涼山的錨索工人說，由于缺氧，經(jīng)常走十來米就得歇一會兒，有的工友還會流鼻血，完工時肩膀也磨破了。

看著“笨重”的錨索其實也暗藏玄機。有部分錨索安裝了感應器，能夠?qū)崟r監(jiān)測相應邊坡范圍的張拉力，進行遠程實時智能監(jiān)測。

在高海拔地區(qū)，土料對于低溫霜凍和含水量的變化極為敏感，全年有效施工時間只有200天左右。為了工程又好又快地建成，兩河口的建設(shè)者們不斷摸索創(chuàng)新：寒冬時節(jié)，要讓心墻蓋上“保溫被”防凍，通過研發(fā)快速收放機，覆蓋差不多三個足球場大小的心墻僅需3小時；雨季期間，心墻礫石土料含水過高將致碾壓機無法碾壓作業(yè)，且使土料出現(xiàn)“彈簧土”現(xiàn)象無法壓實，需要挖除外理，“有時填筑方量還比不上被挖除的方量，心墻越填越低”，針對雨季施工難題，建設(shè)者們引入氣象雷達開展降雨精準預報，采用填筑面龜背狀施工、小倉面快速輪換施工、雨前平碾光面封閉等措施，使雨季施工效率成倍提升。

兩河口水電站地下廠房

兩河口水電站是我國水電開發(fā)向高海拔寒冷地區(qū)發(fā)展的標志性工程。“兩河口水電站的成功建設(shè)，為川藏鐵路建設(shè)和青藏高原水電開發(fā)提供了可靠的經(jīng)驗借鑒，對國家碳達峰、碳中和戰(zhàn)略目標的順利實施都具有深遠意義。”中科院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院院長、中國科學院賴遠明院士表示，兩河口水電站的順利建設(shè)，創(chuàng)新了國內(nèi)外高海拔地區(qū)防滲土料凍融防控理論、技術(shù)標準和施工成套技術(shù)，開創(chuàng)了高原季節(jié)性凍土區(qū)冬季土心墻大規(guī)模連續(xù)施工的先例，為高海拔地區(qū)建設(shè)特大型水電工程積累了寶貴經(jīng)驗，是高海拔高原高寒地區(qū)建設(shè)大型水電工程的典范，是水電建設(shè)的又一里程碑。