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锦屏“双星”耀西南:每年为国家节约燃煤超2230万吨

2019-05-24    来源:经济日报
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[ 导读 ]:建于大河湾两端的锦屏电厂14台60万千瓦机组全部投产发电,水电建设者们半个多世纪的“锦屏梦”终于变成现实。锦屏一级电站尾水与二级电站闸坝水库完美衔接,被业界誉为“双子星座”。这是我国水电事业壮阔画卷上浓墨重彩的一笔,也是新中国成立以来我国水电行业飞速发展的一个缩影。

 
雅砻江锦屏一级水电站大坝。 刘 涛摄(中经视觉)
 
汹涌澎湃的雅砻江,挟磅礴之势从青藏高原奔腾而下,在巍巍锦屏山下稍事徘徊,旋即掉头北上,又转而奔向东南,在四川凉山州境内形成约150公里的大河湾,并造就了300多米落差,蕴藏着极其丰富的水能资源。
 
2014年11月份,建于大河湾两端的锦屏电厂14台60万千瓦机组全部投产发电,水电建设者们半个多世纪的“锦屏梦”终于变成现实。锦屏一级电站尾水与二级电站闸坝水库完美衔接,被业界誉为“双子星座”。这是我国水电事业壮阔画卷上浓墨重彩的一笔,也是新中国成立以来我国水电行业飞速发展的一个缩影。
 
“三峡最大,锦屏最难”
 
作为西电东送战略支点、西部大开发标志性工程,锦屏水电站有三“最”:地质条件最复杂、施工环境最恶劣、技术难度最大。
 
到底有多难?长江三峡工程的主要组织者、原中国长江三峡工程开发总公司总经理陆佑楣院士有“三峡最大,锦屏最难”之说;已故中国水电泰斗、两院院士潘家铮则有诗云,“峰如斧劈江边立,路似绳盘洞里行”,说的就是锦屏山的自然环境极其险峻。
 
“吃过锦屏的苦,就能吃得天下的苦。”在多个水电工地摸爬滚打一辈子的“老水电”、长江水利委员会监理中心锦屏工程监理部总监理杨浦生感慨地说。
 
雅砻江流域水电开发有限公司总经理、锦屏建设管理局原局长祁宁春告诉记者,锦屏建设者是分三批进去的,第一批是爬进去的,第二批是走进去的,第三批才是开车进去的。早在1956年,以潘家铮院士为代表的数百名水电建设者们就曾翻山越岭,先后“爬”进锦屏,展开了最初的勘察。当地百姓至今仍记得,在他们也不敢攀援的雅砻江两岸近乎垂直的悬崖峭壁之上,常见三五成群戴着眼镜的人腰系绳索,爬上爬下。
 
然而,在当时要建设世界最高的大坝,要打通世界埋深最深的隧洞,既受资金、管理理念的制约,也缺乏技术支撑。高边坡稳定、高坝抗震、深埋长隧洞、深部山体裂缝处理、泄洪消能技术等,几乎每一个都是世界级难题。其间,前期工作几经波折,走走停停,近乎夭折。
 

 
在锦屏水电站建设过程中,许多建设物资都需要人背肩扛来运送。(资料图片)
 
2003年底,工程业主雅砻江流域水电开发有限公司决定“再战”锦屏。一支支队伍再次相继开进锦屏。先后就读于清华大学和中科院的叶式穗是“爬”“走”并用进锦屏的第一批大学生。
 
“在清华读本科的时候就知道锦屏要建设世界第一高坝,对于我们这些土木工程专业的学生来说,能参加锦屏电站建设非常自豪。”叶式穗告诉记者,当时施工地点处在崇山峻岭之间,对外通讯联络极其困难,“‘失联’一两个月是常事。我记得同事张磊到位于凉山州府的西昌学院招聘了几位女文员,进了工地后几个月无法和外界联络,他还被误以为是‘人贩子’”。
 
首批进入工地、现担任锦屏电厂副总工程师的郭盛勇还清楚地记得,2003年上半年他翻越牦牛山奔赴工地时,山外安宁河谷的稻田里刚刚插过秧苗,绿油油一片。等他从工地出来时,稻田已是金黄一片。“那时,交通不便进出工地非常麻烦,我们通常要准备好3个月的粮食。”郭盛勇说,2005年5月份在进场公路尚未完工的情况下,锦屏一级大坝坝肩开挖动工,施工设备都得拆成最小的零部件一点点人背马驮运上去。尽管有一些简单的铁梯和扶手,但施工人员每天爬到工作面几乎要耗费半天时间。
 
同时,施工中遇到的困难更是一个接着一个。“将150公里的锦屏大河湾截弯取直,引水发电,需要在埋深2500多米的山体中开挖4条平均长度16.67公里、洞径12.4米至14.6米的引水隧洞。”锦屏水力发电厂厂长商长松说,在地下洞室开挖过程中,毫无征兆的岩爆时常发生,爆裂的石块如同飞弹,破坏性极强。此外,山体内的高压涌水也能瞬间冲出围岩裂隙,喷射最远距离达数十米,工作环境可谓极其恶劣。
 
但是,锦屏建设者们没有被困难击倒,反而以不畏一切困难的决心和坚忍不拔的意志,稳步推进锦屏工程。2011年12月11日,总长达120多公里的世界最大规模水工隧洞群全线贯通,刷新了超深埋特大隧洞建设等多项世界纪录。2014年11月29日,锦屏水电站14台机组全部投产发电。
 
以创新攻克世界难题
 
著名水利水电专家、中国工程院院士王思敬曾说:“在世界一流的300米级高拱坝当中,锦屏是技术创新最为典型的代表。将来可能有比300米更高的坝,但在中国水电发展史册中,锦屏留下了光辉的一页。”
 
锦屏电站的建成实现了我国水电开发历史性超越,大大提升了我国大型水电工程坝工技术、隧洞施工技术、机电设计制造技术。
 
虽然在锦屏工程建设过程中,“硬骨头”、拦路虎比比皆是,但锦屏的建设者们交出了一份令世人瞩目的答卷。20项世界第一、20项国内第一、23个水电行业“首创”、6项国家科技进步二等奖、3项詹天佑奖。锦屏电站的建设史可以说是一部工程技术攻关史。
 
2009年10月份,锦屏一级水电站大坝开始浇筑,50个月后305米高坝施工完成,成功突破复杂地质条件下特高拱坝安全高效建设技术。
 
2014年8月份,锦屏一级水电站经过四阶段21个月蓄水,成功蓄水至正常蓄水位1880米,拱坝工作性态正常,并开启泄水建筑物全面泄洪。这标志着特高拱坝深卸荷复杂地质抗力体处理这一世界难题成功解决、狭窄河谷特高水头大流量泄洪消能与减雾防治技术成功攻克。
 
“拱坝最大的建设特点就是要把压力传递到两岸的山体,因此对山体承载力要求特别高,但锦屏左岸存在深部卸荷裂隙,有很多断层带和软弱岩石带。怎么办?只能给大山‘动手术’。”据郭盛勇介绍,为了彻底“治好”这些断层带和软弱岩石带,必须实施灌浆、置换工作,仅各种工程洞就挖了30多公里,灌水泥浆和化学浆液的钻孔更是近1000公里长。
 
在大坝建设过程中,混凝土浇筑的温控环节给叶式穗留下了深刻的印象。“锦屏人在温控方面就像妈妈照顾孩子‘捧在手里怕摔了,含在嘴里怕化了’,细致到了极处。”叶式穗说,首先在混凝土拌和时,要加冰块,要给骨料吹空调,从而使混凝土出机口温度不超过7摄氏度。拌和后,快速吊运到浇筑仓面,吊罐都是保温的,保证浇筑温度不超过11摄氏度。为防止出现裂缝,还要一层一层、密密麻麻地布置冷却水管,就像人体内的血管一样,合计长度超过100万米。“我们还在每一仓混凝土中都埋设了温度计,总共埋设近4000支,每4小时读一次数,每天要采集32000个数据。”
 

 
国内放流规模最大的鱼类增殖放流站——锦屏·官地鱼类增殖放流站。 潘正高摄(中经视觉)
 
值得一提的是,在锦屏工程重大技术问题处理过程中,雅砻江公司开展了特别咨询团咨询、专业咨询机构咨询和专家专题咨询三个层次的咨询。特别咨询团由中国工程院院士马洪琪担任组长,已故中国工程院院士谭靖夷担任顾问。同时,还创造性地设立了外籍质量总监。外籍质量总监每周形成报告,提出的问题现场及时落实,并送达时任雅砻江公司总经理陈云华。
 
站在大坝坝顶,郭盛勇告诉记者,锦屏一级水电站工程泄洪流量大、水头高、泄洪功率大,高速水流冲蚀对两岸雾化区影响严重。“为了破解这个难题,我们首创性地提出采用表孔、深孔无碰撞消能技术,实现表孔、深孔水流相互穿插、空中无碰撞,成功减少泄洪雨雾对岸坡的冲刷及对边坡稳定的不利影响,减小雾化区防护范围,达到节约工程投资的目的。”郭盛勇说。
 
“终极的魔鬼考验”这是人们对锦屏二级水电站引水隧洞工程的描述。“打通引水隧洞面临几大难题,其中‘超强岩爆’与‘地下突涌水’这两个技术难题无论哪一个单独拿出来都是水电建设中任谁也无法轻视的‘拦路虎’。在锦屏山隧洞工程中,我们就是要直面‘拦路虎’,以创新攻克世界难题。”商长松说。
 
作为二级水电站引水隧洞工程全程参与者,锦屏水力发电厂水工部主任冯艺向记者介绍说,锦屏二级的“地下迷宫”由7条平均长度为17公里的洞子和大大小小上百条支洞组成,在极强岩爆洞段,隧洞地应力极高,能将数百公斤的岩石从掌子面弹射出几十米远,破坏力极强。为了破解这一难题,建设及施工团队对岩爆微震监测开展试点研究,将岩爆孕育条件、发生位置的小尺度可测量性与宏观地震的空间位置和巨大不确定性统筹详细分析并在引水洞中成功应用。形成了包括应力解除爆破、岩爆微震监测等深埋长大隧洞群综合防治技术。
 
此外,地下突涌水是锦屏二级引水隧洞面临的又一大难题。“2010年底,在我们打通一条排水洞后没几天就遭遇了最大的一次突涌水,最大瞬间涌水达到每秒7立方米,相当于一条小河流的流量,如果没有排水洞那就是‘水灌耗子洞’,不仅整个工程会停滞不前,几十条人命可能都没了。”冯艺说,解决整个工程突涌水难题所采取的办法是把两条锦屏山交通辅助洞两端分别打成8公里、9公里的人字坡,将引水洞打成17公里的斜坡,并在2条交通洞和4条引水洞下方再增加一条排水洞。同时,抬高掘进机,让涌水从机器底下通过。
 
2011年6月份,锦屏二级水电站1号引水隧洞全线贯通。强岩爆综合防治、每秒2立方米以上高压地下水封堵、9公里巷道式通风独头掘进等世界级技术难题逐一破解。
 
与青山绿水和睦共邻
 
锦屏3号营地位于半山腰一小块平坝,曾经驻扎过上万名建设者。如今,拆掉建筑物的平坝已覆盖上厚厚的土层,绿草如茵,牛羊成群。
 
统计数据显示,在锦屏电站10年建设期间,土壤流失控制比为1.13,实现了全部水土保持防治目标。为减少地表受损,锦屏水电站工程隧道总长超过200公里,为世界水电建设生态保护之最。尤为重要的是,现在的锦屏一级、锦屏二级水电站,每年所产生的清洁电能,可以为国家节约燃煤超过2230万吨、减少二氧化碳排放超过4700万吨。
 
雅砻江的生态效益是否得到保障,江里的“原住民”——鱼儿们最有“发言权”。作为我国第一个由业主自主运行的、水电行业放流规模最大的鱼类增殖站,锦屏·官地鱼类增殖站开创了水电界同行业的先河。鱼类增殖放流站的工作人员邓龙君向记者介绍,2011年投资1.6亿元的锦屏水电站鱼类增殖放流站投入运营,2018年实现人工放流鱼苗245万尾。
 
锦屏一级电站坝高305米,水库中水温存在差异,表面水温高、深处水温低。为了避免这一现象对鱼类生存造成影响,雅砻江流域水电开发有限公司增加投资6200万元,在锦屏一级大坝进水口上采用叠梁门分层取水技术,通过取用不同水位的库水实现调节下游水温的目的,最大限度降低下泄低温水对生态环境的破坏。
 
锦屏水电站位于凉山彝族自治州木里、盐源、冕宁三县交会处,当地经济落后,加快雅砻江流域水电开发,还需要与地方探索一条“共生、共建、共享、共赢”的路子。锦屏水电站建成投产以来,每年向地方缴纳税收超过20亿元。通过移民新村建设,让不发达地区实现了通路、通电、通水,有力地带动了基础设施建设和旅游产业发展。
 
今昔对比,当地百姓最有发言权。“我过去20年走过的邮路发生了翻天覆地的变化。”邮递员王顺友和他的“马班邮路”曾感动过不少人,如今在雅砻江公司支持下,“马班邮路”通车了。这条路惠及沿线2200余户1.3万汉、彝、藏各族群众。
 
顺着曾经的“马班邮路”,记者来到雅砻江公司援建的希望学校——木里藏族自治县倮波乡九年制学校,“以前的学校又小又破,只有4名老师几十位学生,由于路不好,孩子们天不亮就要打着火把上学。现在路通了,又新建了教工宿舍、学生宿舍,这里成了全县最好的学校,现在有学生1000多人,教师40多人。”校长李友全高兴地告诉记者。
 
(经济日报 记者:钟华林 刘畅 责编:张倩)
 
 
 
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