勇攀世界水電建設(shè)技術(shù)高峰

　　正在建設(shè)中的白鶴灘工程是僅次于三峽水利樞紐的中國第二大水電站，也是在建的世界最大水電站。早在1954年底在毛澤東主席的指示下，當(dāng)時的長江水利委員會、燃料工業(yè)部水電總局啟動了長江流域規(guī)劃編制，研究在長江中下游建設(shè)三峽工程，或者在金沙江、岷江、嘉陵江、烏江四大支流興建水利工程的方案研究，以徹底解決長江水患。1958年，國家組織了一批捷克斯洛伐克水利專家到金沙江下游河段查勘，認為白鶴灘這段峽谷適合建設(shè)大型水利工程。1981年形成《金沙江渡口至宜賓河段規(guī)劃報告》推薦金沙江下游段分烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩四級開發(fā)。1991~1992年，水電總院對金沙江流域規(guī)劃作了進一步布置，下達了前期工作計劃，華東院開始負責(zé)白鶴灘梯級的開發(fā)研究工作，并于2000年啟動預(yù)可行性研究，2006年通過審查。預(yù)可研工作通過后，又歷時10多年的深化科研、勘測、設(shè)計工作和6年多籌備，2017年7月白鶴灘水電站正式通過國家核準。

　　白鶴灘作為國家“十三五”規(guī)劃“西電東送”的骨干電源點，是當(dāng)今世界在建的綜合技術(shù)難度最大的水電工程，施工難度挑戰(zhàn)前所未有，又是唯一一座全部實現(xiàn)設(shè)備國產(chǎn)化的水電站。如何破解水電站建設(shè)中遇到的問題？如今水電站建設(shè)情況如何？工程建設(shè)進度怎么樣？記者帶著上述諸多問題采訪了三峽集團中國三峽建設(shè)管理有限公司白鶴灘工程建設(shè)部技術(shù)管理部副主任王瑋。

　　破解六大技術(shù)難題

　　中國能源報：白鶴灘水電站建設(shè)中遇到哪些技術(shù)難題？如何破解？

　　王瑋：白鶴灘水電站建設(shè)中遇到了六大技術(shù)難題。

　　一是柱狀節(jié)理玄武巖作為高拱壩壩基問題。白鶴灘地質(zhì)條件復(fù)雜，是世界上首次利用柱狀節(jié)理玄武巖作為建基巖體的大壩，這種地質(zhì)條件在國內(nèi)外水電站建設(shè)中沒有任何經(jīng)驗可借鑒。在白鶴灘工程上我們首次全面、系統(tǒng)地研究了柱狀節(jié)理玄武巖工程特性，三峽集團牽頭，設(shè)計、科研、施工、監(jiān)理單位共同合作全面系統(tǒng)研究，多次召開論證會，拿出了一整套保護處理措施。經(jīng)充分論證，三峽集團黨組決策，柱狀節(jié)理玄武巖可以作為高拱壩基礎(chǔ)，并采用擴大基礎(chǔ)適應(yīng)它。從實施效果來看，處理措施是合理的，各方對這一關(guān)鍵技術(shù)問題的解決方案也都充分認可。創(chuàng)新成果國際領(lǐng)先，獲得中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會“科技進步一等獎”。

　　二是抗震安全性問題。白鶴灘工程處于地震活動強烈的川、滇地震帶，壩址的地震動參數(shù)在300米級高壩中是世界最高的，比小灣、溪洛渡、錦屏高得多。為有針對性的解決問題，華東院聯(lián)合中國水科院、清華大學(xué)、大連理工大學(xué)、河海大學(xué)這四家科研單位開展專題研究。其拱壩抗震研究理論深透，成果豐富，提出的大壩抗震措施更為合理，針對性很強，在國內(nèi)處于引領(lǐng)地位。

　　三是拱壩建設(shè)過程中混凝土溫控防裂問題。這個問題關(guān)系到拱壩質(zhì)量，三峽集團、華東院都非常重視，在三峽、溪洛渡、向家壩等大型工程研究應(yīng)用的基礎(chǔ)上，針對白鶴灘水電站的特點——地處干熱河谷，風(fēng)速大，溫度驟降比較大，拱壩體形較復(fù)雜，混凝土溫控防裂難度非常大，開展了一系列的深化研究試驗工作，最終經(jīng)三峽集團黨組決策后，全壩首次采用低熱水泥混凝土。通過低熱水泥應(yīng)用，配合精細化溫控措施，白鶴灘大壩混凝土溫度控制效果良好。

　　四是樞紐泄洪消能問題。白鶴灘所在的地方河谷狹窄，岸坡陡峻，左岸相對較緩，右岸高陡，不對稱V形河谷地形對白鶴灘拱壩的泄洪消能影響突出，相比溪洛渡，白鶴灘河谷更窄，消能壓力更大。為此，我們在結(jié)構(gòu)設(shè)計上進行了創(chuàng)新，針對不對稱拱壩布置了三套泄洪設(shè)施，包括壩身的表孔、深孔以及岸邊泄洪洞。在模型試驗研究基礎(chǔ)上提出了超長高流速大型無壓直泄洪洞設(shè)計方案，首次采用了全程無壓、新穎的泄洪洞摻氣、補氣系統(tǒng)等，克服了有壓泄洪洞的一些缺陷?？紤]到泄洪洞孔口尺寸大，水推力大，所以采用了世界上尺寸最大的三支臂弧門。同時為解決表孔、深孔泄洪消能問題，白鶴灘采用了世界上規(guī)模最大的水墊塘反拱底板，正是這些深入研究的成果促使專家信服，才贊成我們采用。

　　五是巨型地下洞室群的穩(wěn)定問題。白鶴灘水電站擁有世界上規(guī)模最大的地下廠房洞室群，地下廠房寬34米、高88米，8個圓筒形尾水調(diào)壓室最大直徑48米，高約110米（含穹頂），地下廠房的跨度、調(diào)壓室直徑和數(shù)量均居世界已建在建水電工程之首。實際開挖時，我們確立了“實時監(jiān)測、過程分析、動態(tài)設(shè)計、保證安全”的實施原則，建立了設(shè)計、施工、監(jiān)測一體化實時動態(tài)反饋分析機制，組織研發(fā)“地下洞室開挖支護預(yù)警系統(tǒng)”、研究提出“快速錨固關(guān)鍵技術(shù)”、“精細化爆破開挖專項方案”，歷經(jīng)左右岸廠房圍巖變形控制的兩次“大考”，成功應(yīng)對了高地應(yīng)力、層間錯動帶、硬脆玄武巖等復(fù)雜地質(zhì)綜合作用下的洞室群圍巖穩(wěn)定問題。

　　六是世界最大百萬水輪機組研究應(yīng)用問題。從三峽工程70萬千瓦機組引進聯(lián)合制造，到溪洛渡工程75萬千瓦、向家壩工程80萬千瓦機組獨立設(shè)計制造，再到白鶴灘工程單機容量100萬千瓦機組（世界最大）設(shè)計制造，標志著我國巨型水輪發(fā)電機組設(shè)計、制造能力達到了世界領(lǐng)先水平，把我國水電裝備業(yè)提升到一個更高的水平。

　　構(gòu)建安全環(huán)保體系

　　中國能源報：在水電建設(shè)安全保障中做了哪些工作？

　　王瑋：首先，我們構(gòu)建大型水電工程本質(zhì)安全體系，通過應(yīng)用大型大型纜機群、大口徑反井鉆機、豎井門式垂直升降系統(tǒng)、液壓自升爬模、鋼筋鋼模臺車等先進的設(shè)備化解重大安全風(fēng)險，推行“三層級、四體系”管理模式，健全全員安全生產(chǎn)責(zé)任制，有效落實安全生產(chǎn)“一崗雙責(zé)”；其次，在水電行業(yè)首創(chuàng)研發(fā)基于微信的隱患管理系統(tǒng)，革新參建各方隱患管理理念，建立“以獎代罰”的考核導(dǎo)向，鼓勵參建單位主動揭露“家丑”，形成“不怕出乖露丑”的氛圍，深入、徹底的消除事故隱患，有效遏制隱患升級為事故。

　　中國能源報：如何做到綠色施工？

　　王瑋：從2010年白鶴灘水電站籌建開始，就在推廣綠色環(huán)保施工。例如首次在大型水電工程采用變頻風(fēng)機及風(fēng)帶，采用自然通風(fēng)與機械通風(fēng)結(jié)合、正壓送風(fēng)和負壓排風(fēng)混合技術(shù)，有效解決了大規(guī)模、高埋深洞室群通風(fēng)散煙難題；自主設(shè)計建設(shè)的罐車沖洗系統(tǒng)，實現(xiàn)廢水零排放和封閉水循環(huán)利用。

　　四川、云南、國家層面監(jiān)察機構(gòu)均不定期開展檢查，白鶴灘工程所取得的水保、環(huán)保成績得到了監(jiān)察部門的肯定。我們通過環(huán)保達標、水土合規(guī)、施工文明、資源節(jié)約，踐行“兩山理念”。目前“粉塵”控制良好，施工區(qū)空氣質(zhì)量達到國家二級標準，砂石系統(tǒng)生產(chǎn)廢水100%回用，綠化總面積300萬㎡，水土流失總治理度達80%。

　　智能建造穩(wěn)步推進

　　中國能源報：目前工程建設(shè)進展情況如何？

　　王瑋：白鶴灘水電站正在按照既定的進度計劃有序推進工程建設(shè)，主體工程（大壩、地下廠房系統(tǒng)、泄洪洞工程）已全面進入混凝土澆筑、金屬結(jié)構(gòu)安裝階段；大壩混泥土澆筑完成480萬方，壩體混凝土澆筑高度超過一半。兩岸地下廠房系統(tǒng)混凝土、金結(jié)構(gòu)埋件施工順利推進，今年年底將啟動4臺發(fā)電機組本體安裝工作；2021年4月，主體工程具備蓄水發(fā)電條件，水庫開始蓄水；2021年7月，首批機組并網(wǎng)發(fā)電；2022年，16臺機組將全部并網(wǎng)發(fā)電。

　　中國能源報：白鶴灘的智能體現(xiàn)在哪？

　　王瑋：白鶴灘工程智能建造是在溪洛渡數(shù)字大壩建設(shè)管理經(jīng)驗基礎(chǔ)上，將大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)為核心的現(xiàn)代信息技術(shù)與水電工程建設(shè)有機融合，實現(xiàn)對工程建設(shè)及運行全生命周期的信息化和智能化管理。

　　主要體現(xiàn)在：一是研發(fā)了智能建造信息管理平臺，結(jié)合BIM信息平臺的深度應(yīng)用，實時、在線管理與分析工程建設(shè)及運行期各類數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集、歸檔集中度提高，可通過手機、平板等多種終端實現(xiàn)網(wǎng)上審簽和電子資料的歸集；二是通過智能監(jiān)測、控制等技術(shù)的深度應(yīng)用，實現(xiàn)了高拱壩施工、溫控等的全過程動態(tài)監(jiān)測與反饋控制，其中溫控環(huán)節(jié)全面應(yīng)用智能通水，實現(xiàn)了大體積混凝土溫控全過程精細化控制，主要技術(shù)指標符合率均在99%以上，無溫度裂縫；三是由科研單位同步開展全生命周期性態(tài)仿真分析與反饋，實時評估、動態(tài)預(yù)測大壩的工作性態(tài)，及時提出合理的工程方案與建議；四是試驗檢測平臺逐步從紙質(zhì)流程向電子化邁進。

　　總之，智能建造體系覆蓋了白鶴灘大壩工程建設(shè)和運行全過程，可以實現(xiàn)工程全生命周期狀態(tài)的“全面感知、真實分析、實時控制”。

　　采訪手記：

　　王瑋一畢業(yè)就與水電結(jié)下不解之緣，22年的水電生涯一直在一線，不斷挑戰(zhàn)技術(shù)新高。

　　1997年他被分配到三峽參與水文泥沙、設(shè)計技術(shù)管理工作 ，開啟了水電追夢之旅。2003年王瑋轉(zhuǎn)戰(zhàn)金沙江溪洛渡，繼續(xù)做熟悉的技術(shù)管理工作，溪洛渡水電站的技術(shù)代表了當(dāng)時世界水工界最復(fù)雜建筑物管理的最高水平，溪洛渡大壩也被譽為“世界上最聰明的大壩”。

　　如今，王瑋再次挑戰(zhàn)面臨“大、難、新”特點的白鶴灘，做技術(shù)干部工作的他，對工地有深沉的歸屬感，與記者談?wù)摰脑掝}一直圍繞著水電建設(shè)技術(shù)，每每談到個人時，王瑋惜字如金的回答“沒什么可說的”、“還是多談?wù)劙Q灘水電建設(shè)吧”，而對外界懵懂的白鶴灘工程專業(yè)技術(shù)，他又侃侃而談。