李淑珍

（新疆水利水電規(guī)劃設(shè)計管理局，新疆 烏魯木齊830000）

0 前言

隨著我國水利水電工程開發(fā)建設(shè)的持續(xù)快速發(fā)展和設(shè)計、施工技術(shù)的不斷進步，提高水利水電行業(yè)勘測設(shè)計管理及勘測設(shè)計、施工水平日益受到重視。當(dāng)前長距離引調(diào)水工程、超埋深隧道掘進技術(shù)、以及高壩的筑壩技術(shù)和泥沙處理技術(shù)，已成為新疆后期水電建設(shè)遇到的難點問題。為進一步提高新疆水利水電行業(yè)勘測設(shè)計管理及勘測設(shè)計、施工水平，新疆水利廳組織規(guī)設(shè)局及相關(guān)勘測設(shè)計單位，跨甘肅、陜西、四川以及云南等四省，實地考察了位于陜西省的引漢濟渭工程、位于四川省境內(nèi)的大渡河流域枕頭壩、瀑布溝和大崗山水電站工程、雅礱江流域錦屏一級、二級水電站工程、位于云南省的瀾滄江糯扎渡水電站工程等已運行和在建的十余座水電工程項目。通過考察，了解有關(guān)水利水電項目建設(shè)在我國乃至世界的發(fā)展水平及水利水電工程新技術(shù)、新產(chǎn)品的應(yīng)用，從而使成功經(jīng)驗和先進技術(shù)加以引進，加快新疆水利水電工程建設(shè)步伐。

1 西南水利水電工程建設(shè)特點

1.1 引漢濟渭工程

引漢濟渭工程位于陜西省中南部的秦嶺山區(qū)，跨越黃河、長江兩大水系，分布于陜南、關(guān)中兩大自然區(qū)，屬跨流域調(diào)水工程。由黃金峽水利樞紐、秦嶺輸水隧洞（黃三段和越嶺段）、三河口水利樞紐三大部分工程組成。工程取水點位于漢江干流規(guī)劃的黃金峽水庫和其支流子午河中游規(guī)劃的三河口水庫，經(jīng)98 km秦嶺特長隧洞明流輸水進入關(guān)中配水管網(wǎng)。設(shè)計引水流量70 m3/s，至設(shè)計水平年年調(diào)水量15億m3。估算總投資184.2億元。

該工程利用黃金峽水利樞紐壩后泵站（黃金峽泵站）提取漢江水，揚水高度117 m，通過16.5 km秦嶺隧洞黃三段輸水至三河口水利樞紐壩后右岸控制閘，從控制閘直接進入81.78 km秦嶺輸水隧洞越嶺段送入關(guān)中地區(qū)，多余水量（黃金峽泵站流量大于關(guān)中地區(qū)需水量部分）經(jīng)控制閘由三河口泵站提水85.6 m入三河口水庫存蓄，當(dāng)黃金峽泵站抽水流量不滿足關(guān)中地區(qū)需水量時，由三河口水庫放水補充。

秦嶺輸水隧洞越嶺段平均縱坡1/2500，分段采用6.76m×6.76 m的馬蹄型斷面和6.92 m/7.52 m的圓型斷面。其中進口段26.14 km和出口段16.55 km采用鉆爆法施工，為馬蹄型斷面；穿越秦嶺主脊段39.08 km采用TBM法施工，洞身最大埋深2000 m，沿線共布設(shè)10條施工支洞，全長22.37 km。

引漢濟渭工程難點：

①工程斜井與主洞獨頭壓入式通風(fēng)最大長度已經(jīng)達到4759.16 m，對現(xiàn)有通風(fēng)設(shè)備是極大考驗。

②3號勘探試驗洞支洞口與主洞交叉口高差達到341 m，設(shè)計縱坡達到8.15%，正洞最大設(shè)計涌水量達到4805.24 m3/d，長距離反坡排水為控制隧洞掘進的關(guān)鍵因素。

③3號洞最大埋深達1230 m，根據(jù)隧洞已揭露圍巖情況顯示，隧洞因埋深較大，高地應(yīng)力大，巖爆現(xiàn)象較為劇烈。

④隧洞采用無軌運輸，因此長距離反坡行車運輸及安全成為工程出渣難點。

1.2 大渡河流域大崗山水電站工程

大崗山電站水庫大壩為混凝土雙曲拱壩，最大壩高210 m，壩頂厚10 m，壩底厚52 m，總庫容 7.42億 m3，調(diào)節(jié)庫容1.17億m3，回水長度29.43 km，具有周調(diào)節(jié)能力。引水發(fā)電系統(tǒng)布置于河床左岸，為地下式廠房，總裝機2600 MW（4×650 MW），最大水頭 178 m，最小水頭156.8 m，額定水頭160 m。發(fā)電引用流量1834 m3/s(4×458.5 m3/s)，保證出力636 MW，多年平均發(fā)電量114億kW·h。工程影響人口3781人，影響土地27581畝。估算總投資179.94億元，工程于2005年9月開工，2014年首臺機組發(fā)電，2016年竣工。

工程亮點：大崗山電站施工采用長距離雙層皮帶機進行出渣及運送骨料。架設(shè)長度7.5 km，皮帶機高架于空中，與其他施工作業(yè)互不干擾，施工棄渣通過皮帶機直接送入渣場，所用骨料又通過皮帶機的另一層運回施工作業(yè)面。設(shè)計合理，運行方便，節(jié)約能源。

工程難點：大崗山電站右壩肩深部卸荷裂隙的補充勘探和加固處理。

1.3 雅礱江流域錦屏水電站工程

1.3.1 雅礱江錦屏一級水電站

錦屏一級水電站大壩為雙曲薄拱壩，設(shè)計壩高305 m，為目前世界上已建和在建工程中最高的雙曲薄拱壩。具有三不對稱特點：壩址地形不對稱、壩址兩岸地質(zhì)條件不對稱、拱壩體形及應(yīng)力不對稱,其施工難度為世界罕見。水庫正常蓄水位1880 m，死水位1800 m，正常蓄水位對應(yīng)庫容77.65億m3，調(diào)節(jié)庫容49.1億m3，屬年調(diào)節(jié)水庫。壩址區(qū)地震烈度為Ⅶ度，相應(yīng)的動峰值加速度為0.10 g。

壩后地下式廠房位于右岸壩下游山體內(nèi)，采用中部式廠房布置方案，單機單管引水，水輪機發(fā)電機組單機引水流量為337.4 m3/s，最大水頭為245 m，最小水頭為152.4 m。電站總裝機3600 MW（6臺×600 MW）。工程影響人口6812人，影響土地77831畝。估算總投資238.0299億元.

工程特點：由于壩身泄洪水頭高，采用“壩身分層出流、空中水舌碰撞、水墊塘消能”的消能方式。

主要技術(shù)難題：左岸超高邊坡的開挖與支護，及左岸深部卸荷巖體高壓固結(jié)灌漿基礎(chǔ)處理；高山峽谷復(fù)雜地形下的施工組織設(shè)計；高地應(yīng)力區(qū)的大型地下引水發(fā)電洞室群設(shè)計和施工；砂石骨料的開采、加工和運輸?shù)取?/p>

1.3.2 雅礱江錦屏二級水電站

錦屏二級水電站利用雅礱江150 km錦屏大河灣的天然落差，截彎取直開挖隧洞引水發(fā)電。閘壩址位于錦屏一級下游7.5 km，閘址處多年平均流量1220 m3/s。閘壩主要由泄洪閘和兩岸重力式擋水壩段建筑物組成，全長165 m，最大閘高34 m。水庫正常蓄水位1646 m，相應(yīng)庫容1428萬m3，調(diào)節(jié)庫容為496萬m3，具日調(diào)節(jié)能力，與一級同步運行同樣具年調(diào)節(jié)特性。布置四條發(fā)電洞，單洞平均長度16.65 km，襯砌后洞徑11.8 m。地下廠房位于錦屏山東端，共安裝8臺600 MW的水輪發(fā)電機組，總裝機4800 MW，單機發(fā)電引水流量約330 m3/s，發(fā)電水頭約300 m，多年平均年發(fā)電量242.3億kW·h。工程影響人口667人，影響土地5177.37畝。魚類保護采用建魚類增殖站進行人工養(yǎng)殖放流，采用分層取水使低溫水水溫恢復(fù)至接近天然狀態(tài)下的水溫。工程特點：

①深厚覆蓋層上閘壩。該電站首部攔河閘壩河床覆蓋層厚度約5.05 m～42.08 m，在Ⅷ度設(shè)防烈度時，其中Ⅲ-1和Ⅲ-2層15 m以內(nèi)的砂層透鏡體會發(fā)生液化，同時閘基存在較大壓縮變形和不均勻沉降問題，基礎(chǔ)處理難度較大。攔河閘壩校核情況下洪峰流量達13980 m3/s，泄洪流量為目前國內(nèi)已建和在建閘壩工程之最，下游消能防沖百年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)下的泄量達9100 m3/s，消能防沖采用了長護坦＋大塊石海漫河床消能的方案，開創(chuàng)了我國深覆蓋層閘壩大流量泄洪消能的新思路。

②大深埋、超長引水隧洞。該電站4條引水隧洞平均長度16.7 km，開挖洞徑 12.4 m～13 m，一般埋深 1500 m～2000 m，最大埋深約2525 m，為世界上規(guī)模最大的水工隧洞工程，技術(shù)水平處于世界前列。

③TBM施工技術(shù)。該電站引水隧洞掘進采用目前國內(nèi)最大直徑(12.4 m)的硬巖開敞式TBM施工。在引水隧洞超埋深、超高壓大流量地下水所帶來的巖爆、大變形和高壓水威脅的工程水文地質(zhì)條件下，以及大量支護及時跟進、長距離皮帶機出渣運輸、長大隧洞TBM＋鉆爆法施工組合的通風(fēng)技術(shù)等，均對大直徑的TBM施工具有相當(dāng)大的挑戰(zhàn)性和風(fēng)險。

④巨型差動式調(diào)壓室。該電站引水隧洞超長，流量大，流速相對較高，水流慣性大，調(diào)壓室內(nèi)的涌浪振幅較大，水位波動的持續(xù)時間也較長，衰減緩慢，目前設(shè)計采用了水力特性最優(yōu)的差動式調(diào)壓室，將能確保電站運行調(diào)度的靈活性以及電站的供電品質(zhì)。

⑤高水頭、大容量混流式機組。該電站機組單機容量600MW，最大凈水頭318.8 m，最小水頭279.2 m，額定水頭288 m，額定轉(zhuǎn)速166.7 r/min，為世界上300 m水頭段單機容量最大的巨型機組，其技術(shù)水平處于世界前列。

1.4 瀾滄江華能糯扎渡水電站

糯扎渡水電站水庫大壩為礫石土心墻堆石壩，最大壩高261.5 m，居同類壩型世界第三，正常蓄水位812 m，總庫容237.03億m3，調(diào)節(jié)庫容113.35億m3，相當(dāng)于11個滇池的蓄水量。具有多年調(diào)節(jié)能力。壩后地下廠房尺寸418 m×31 m×864.6 m（長×寬×高），為目前國內(nèi)最大的地下廠房之一，總裝機容量5850 MW（9臺×650 MW），保證出力為2406 MW，多年平均發(fā)電量239.12億 kW·h。

在文章中，我們提出了一個安全的、可擴展的電子數(shù)據(jù)存證系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)與用戶對應(yīng)映射關(guān)系查找來確保對電子數(shù)據(jù)池的高效訪問控制。我們設(shè)計了一個基于區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)存證方案，允許數(shù)據(jù)用戶/所有者在身份驗證后，從電子存儲庫訪問電子數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲主要進行分片冗余算法和分布式存儲保證數(shù)據(jù)安全性，并且系統(tǒng)引入用戶積分機制，保證系統(tǒng)負載均衡。驗證和后續(xù)服務(wù)封閉在系統(tǒng)內(nèi)部，寫入?yún)^(qū)塊并成為區(qū)塊鏈的一部分。

電站于2006年主體工程開工建設(shè)，2007年11月實現(xiàn)截流，2012年7月首臺機組投產(chǎn)發(fā)電，2014年6月工程全部竣工。

該工程設(shè)計技術(shù)指標(biāo)高、地質(zhì)條件復(fù)雜。根據(jù)規(guī)劃，其大壩、溢洪道、地下廠房等多項技術(shù)指標(biāo)均名列國內(nèi)外前茅，摻礫黏土直心墻堆石壩壩高在同壩型中屬亞洲第一、世界第三；地下廠房是目前國內(nèi)規(guī)模較大的地下廠房之一；開敞式溢洪道規(guī)模亞洲第一，泄洪功率和流速居世界第一。工程亮點：

①施工質(zhì)量及進度控制采用數(shù)字大壩系統(tǒng)管理，上壩道路行車密度及行車路線、大壩填筑質(zhì)量、碾壓高程及壓實厚度等信息均可通過數(shù)字大壩系統(tǒng)動態(tài)及時回饋到相關(guān)管理人員處，遇到情況能及時處理。通過一臺電腦，偌大的一個大壩施工場面盡收眼底。

②為保護庫區(qū)的野生動植物及魚類資源，建設(shè)了配套的“兩站一園”工程：即珍稀動物救護站、魚類增殖站和植物園，目前“兩站一園”都在正常運行中。

③零排放的花園式工地。施工現(xiàn)場規(guī)劃布局合理，井然有序，安全文明施工規(guī)范，標(biāo)化工地、標(biāo)化生活區(qū)。糯扎渡水電站是環(huán)保設(shè)施做得最好的水電站。走進在建的糯扎渡水電站工地，工地道路沿途的三角梅和各種綠色植物讓人心曠神怡。要不是工地上熱火朝天的施工場面，或許很多人會誤以為走進了一座熱帶雨林主題公園。為恢復(fù)植被及邊坡治理，一種起源于印度名叫香根草的植物被廣泛種植，并在糯扎渡前期綠化中發(fā)揮防治水土流失且“迅速致綠”的作用。無論是生活區(qū)還是工程區(qū)，糯扎渡水電站幾乎做到了“零排放”。

2 經(jīng)驗與啟示

1）對長距離、超深埋隧洞施工所引起的：高地應(yīng)力、巖爆、隧洞圍巖穩(wěn)定和支護、涌水、通風(fēng)、地溫、輻射、反坡排水、施工方法、出渣等一系列技術(shù)難題的處理。

引漢濟渭工程是陜西省有史以來投資最多、規(guī)模最大的水利工程，是我國首個地跨長江黃河兩大流域的調(diào)水工程，其中總長81.2 km的秦嶺隧洞是全線的控制性工程，最大埋深約2000 m，其中穿越秦嶺主脊段總長約39 km，這是人類歷史上第一次從底部穿越世界十大山脈之一的秦嶺，其建設(shè)將創(chuàng)造多個世界第一、國內(nèi)第一。

已經(jīng)實施的錦屏二級水電站引水隧洞屬于深埋特長隧洞，其中兩條隧洞采用開敞式硬巖掘進機（TBM）進行施工，TBM開挖直徑12.4 m，位列世界第二。引水隧洞穿越區(qū)域水文地質(zhì)條件復(fù)雜，開挖面臨地下水預(yù)報及處理、通風(fēng)、巖爆防治等三大關(guān)鍵技術(shù)問題。引水洞線全長16.7 km，穿越錦屏山“河間地塊”，一般埋深為1500 m～2000 m，最大埋深2525 m。其中包氣帶厚達數(shù)百米，飽水帶厚達近千米，如此大埋深、長距離的可溶巖地區(qū)越嶺輸水隧洞為國內(nèi)外所罕見。

2）高山峽谷復(fù)雜地形下的施工組織設(shè)計，及狹窄施工作業(yè)面施工過程中對長距離皮帶輸送機的巧妙利用。

山區(qū)水庫多修建于高山峽谷之中，其狹窄的施工作業(yè)面給工程施工造成很大難度。新疆在建的大石峽、大石門和玉龍喀什等水利樞紐工程均為修建于高山峽谷的百米以上高壩，大崗山、錦屏一級等水電站工程的施工組織設(shè)計和施工配套設(shè)施配備都有值得我們借鑒的地方。

大崗山水電站工程施工采用7.5 km長雙層帶式輸送機將施工棄渣從施工作業(yè)面運出，同時將人工混凝土骨料從加工場運回，沿途是崇山峻嶺，懸崖峭壁，帶式輸送機高架于空中，穿隧洞、過大橋，與其他施工作業(yè)互不干擾，即節(jié)約了施工場地，又加快了施工進度。

雅礱江錦屏一級水電站地處地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)的深山峽谷地區(qū)，地質(zhì)條件復(fù)雜，工程規(guī)模巨大，技術(shù)難度高。其左岸抗力體基礎(chǔ)處理工程是立面多層次、平面多交叉布置的典型洞群工程,工程地質(zhì)條件差、施工難度大、施工環(huán)境復(fù)雜,施工條件具有“四高一深”特點：高山峽谷、高邊坡、高地應(yīng)力、高壓大流量地下水及深部卸荷裂隙。工程設(shè)計根據(jù)不同圍巖地質(zhì)情況及工程布置特點采取了不同的施工工藝。該工程2005年正式開工，攻克了深山峽谷施工帶來的諸多難題。工程的施工組織對于高山峽谷地區(qū)的施工總布置及施工場地布置具有一定的借鑒意義。

3）拱壩壩肩超高邊坡的開挖與支護，及深部卸荷巖體高壓固結(jié)灌漿基礎(chǔ)處理。

錦屏一級水電站工程，樞紐區(qū)為典型的深切V型峽谷，左岸為千米以上的高陡邊坡，基巖裸露，坡度為55°～70°，邊坡規(guī)模大，工程條件復(fù)雜，巖體卸荷強烈，并發(fā)育有斷層、層間擠壓帶、深部裂縫等，場地地質(zhì)條件復(fù)雜。邊坡開挖高度達500m級。左岸拱壩壩肩開挖邊坡，左岸導(dǎo)流洞出口開挖邊坡，均存在變形拉裂巖體，邊坡穩(wěn)定問題極為突出。

抗剪洞洞群施工是錦屏一級水電站左壩肩最關(guān)鍵的施工項目之一?？辜舳粗鞫撮_挖設(shè)計斷面為9 m×10 m的城門洞型，其特殊性決定了其主洞軸線方向必須與相同高程F42-9斷層的走向一致，所以自始至終整個抗剪洞施工都處于不良的地質(zhì)結(jié)構(gòu)中進行，存在較高的安全風(fēng)險。項目建設(shè)單位多次邀請國內(nèi)知名專家及學(xué)者到錦屏指導(dǎo)工作，解決技術(shù)難題。把工作重點定位在創(chuàng)造性的施工組織上，運用洞挖“新奧法”原理，強調(diào)“短進尺、弱爆破、強支護”的原則循環(huán)作業(yè)。

左壩肩高邊坡支護工程更是一項工期緊、施工難度大、施工安全隱患突出的世界性工程。在施工過程中，大噸位、深孔預(yù)應(yīng)力錨索鉆孔難度最大。通過專家的理論指導(dǎo)和實際工作中的實踐，找到了一套保證工程錨索鉆孔精度的鉆孔方法。通過改善施工工藝，加大監(jiān)控力度，按要求精確率確定檢驗儀器和器具，最終逐漸消滅偏差，提高了工程的質(zhì)量，也大大加快了整個左壩肩高邊坡的支護施工。

這些技術(shù)處理措施對新疆在建的QBT拱壩（壩高240 m）、精河拱壩（壩高164 m）均具借鑒意義。

4）施工質(zhì)量、施工進度控制及發(fā)電運行中數(shù)字化管理系統(tǒng)的運用。

糯扎渡水電站工地，從料場到大壩近20 km的作業(yè)線上，眾多運料車輛全天候有序奔跑，卻不用人指揮、計量，在大壩填筑現(xiàn)場更看不到人海大戰(zhàn)的場面，只見眾多運料車輛把筑壩料倒在指定位置后，堆土機、碾壓機依次推平碾壓，工程把衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）成功應(yīng)用到每一道工序，全程數(shù)字化跟蹤問效，大壩填筑單元質(zhì)量監(jiān)控準(zhǔn)確率達100%。

為確保大壩填筑過程每一個環(huán)節(jié)的質(zhì)量，施工單位配合業(yè)主在工地建立了數(shù)字大壩指揮中心，對所有設(shè)備按編程安裝衛(wèi)星定位芯片，全程進行速度、重量、材料、位置、碾壓等監(jiān)控，如果哪一臺機械設(shè)備不按流程運行，比如用料不倒在指定位置、碾壓機時速過快、碾壓不到位等，數(shù)字大壩指揮中心微機屏幕均會一一顯示，GPS系統(tǒng)5秒鐘內(nèi)自動向質(zhì)檢員、操作員、取樣員發(fā)出糾錯指令短信。GPS系統(tǒng)的成功應(yīng)用，確保了大壩建設(shè)質(zhì)量。新疆已建和在建的大壩壩型多為當(dāng)?shù)夭牧蠅危⑶以S多工程已開始運用智能化數(shù)字筑壩技術(shù)進行施工全過程控制，可借鑒兄弟省區(qū)的先進技術(shù)和經(jīng)驗，進一步提高數(shù)字化管理的水平和范圍。

5）關(guān)注水電開發(fā)和生態(tài)環(huán)境保護，做好對野生動植物及魚類資源的保護。

為做好生態(tài)多樣性的保護與恢復(fù)，建設(shè)單位在糯扎渡水電站建設(shè)的同時，制定了9大環(huán)保措施，并先后建設(shè)了野生動物拯救站、珍稀魚類增殖放流站和珍稀植物園，為當(dāng)?shù)氐膭又参锎蛟斐霭踩⒑椭C的“移民家園”。據(jù)統(tǒng)計，糯扎渡工程在生態(tài)環(huán)保上的投入已達4.5億元。糯扎渡水電站珍稀動物救護站是全國第一個由企業(yè)投資建設(shè)及運行管理的動物救護站。主要針對電站庫區(qū)野生動物可能因水庫蓄水造成影響，對庫區(qū)生病、傷殘、個體幼小的野生動物采取人為搜救、暫養(yǎng)、放生的方式，保護庫區(qū)生物多樣性。目前糯扎渡水電站珍稀動物救護站已成為該地區(qū)唯一的野生動物救助站。

新疆具有典型的“荒漠綠洲，灌溉農(nóng)業(yè)”特征，大規(guī)模的水土開發(fā)，已經(jīng)造成許多河流萎縮乃至斷流，生態(tài)環(huán)境破壞嚴重，自然生態(tài)非常脆弱。新疆在水利水電工程立項建設(shè)過程中，盡管各級主管部門都進行了嚴格的技術(shù)把關(guān)和環(huán)境影響評價，但因思想認識水平和理論研究深度所限，無疑存在一些對于生態(tài)環(huán)境影響論證不足的問題，應(yīng)引起高度重視，并結(jié)合兄弟省市水電開發(fā)過程中先進的生態(tài)環(huán)境保護成功措施經(jīng)驗，以維護河流“健康生命”、區(qū)域生物多樣性為前提，科學(xué)制定滿足河道生態(tài)用水的水庫調(diào)度方案和生態(tài)保護方案，確保水電開發(fā)和區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的同時，不致對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生重大不利影響。

3 結(jié)語

近年來，新疆水利水電工程建設(shè)項目得到了快速發(fā)展，但其經(jīng)濟發(fā)展和先進技術(shù)的運用相對落后。西南的引漢濟渭工程、大渡河流域枕頭壩、瀑布溝和大崗山水電站工程、雅礱江流域錦屏一級、二級水電站工程、瀾滄江糯扎渡水電站工程等工程的先進技術(shù)和經(jīng)驗，對新疆的水利水電工程建設(shè)及管理等方面具有一定的理論參考和實際工程借鑒意義。