梦启乌东德——乌东德水电站工程筹建工作综述



梦启乌东德
——乌东德水电站工程筹建工作综述

谢泽，但 棣 瑶

(中国长江三峡集团公司工程建设管理局，四川 成都610041)

由昆明向北，在高速公路上疾驰3个小时后，到达禄劝县撒营盘镇。随后进山，在横断山脉的山路上，再用两个小时转过老司机口中的400多个大小弯后，乌东德水电站工地才出现在记者眼前。

“节省”的大坝撑起巨大的综合效益

270米高的乌东德大坝仅需要浇筑350万立方米的混凝土，其浇筑量不到同为300米级双曲拱坝的溪洛渡大坝一半。

乌东德水电站建成后正常蓄水位为975米，防洪限制水位952米，具有季调节性能。电站装机容量1 020万千瓦，多年平均发电量389.3亿千瓦时，保证出力316万千瓦，在满足四川、云南两省的用电需求的同时外送华中电网、华东电网和南方电网，每年节约标煤1 250万吨，减排二氧化碳3 250万吨。工程建成后，通过乌东德水库的调节，可增加下游白鹤滩、溪洛渡、向家坝三个梯级电站年发电量2亿千瓦时。

但是，与其强大发电量相对的确是，这么一个巨型水电站，其300米级的大坝却被行内人称为一个“经济的、节省的”大坝。

乌东德工程建设部副主任王义锋告诉记者，乌东德水电站所在地河谷狭窄且高陡，一坡到底，对于建设拱坝来说是具备了极佳的条件，270米高的大坝仅需要浇筑350万立方米的混凝土，厚高比达 0.19。而与它同为300米级双曲拱坝的溪洛渡大坝，仅比乌东德大坝高15米，但其大坝的混凝土浇筑量是800万立方米，为乌东德大坝浇筑量的两倍多。

除了是目前世界上最薄的300米级双曲拱坝，乌东德水电站还拥有多项世界之最。对此王义锋做了一一列举：在乌东德，拥有世界最高的地下厂房——高89.8米；大坝单位坝顶弧长泄量 ，世界第一；导流洞开挖断面，世界第一，导流洞高度世界第一；尾水调压室开挖半径，世界第一；同时大坝还是首个坝身不设导流底孔的高拱坝，首个采用半圆型调压室的水电站……

乌东德大坝建成蓄水后，其水库将控制金沙江流域面积的86%，水库预留防洪库容24.4亿立方米，与下游白鹤滩、溪洛渡、向家坝水库联合运用，可提高川江河段抗洪能力，配合三峡水库可削减长江中下游成灾洪量。根据测算，当长江中下游遭遇百年一遇洪水时，其平均削减成灾洪量可达10.1亿立方米。

马帮、栈道支撑起的勘测工作

乌东德水电站前期勘探工作始于上世纪50年代，在长江水利委员会对长江干流进行水电资源查勘时，地质勘探人员的足迹就深入到乌东德坝址区域的高山峡谷中。从1960年长江流域规划办公室编制的《金沙江流域规划意见书》，提出金沙江下游按乌东德等四级开发；到1990年国务院批准长江流域综合规划，确定金沙江下游的梯级开发方案；再到2009年长江委完成的《金沙江干流综合规划报告》，历次规划中，对其它梯级作过一些调整，但推荐乌东德作为金沙江下游第一级的方案从来没有变过。乌东德水电站前期工作也一直没有中断。从2003年11月至今，在坝址区他们已经完成了13 000米勘探平洞和150多个、近26 000米的地质钻孔。2010年5月，《金沙江乌东德水电站预可行性研究报告》在北京通过审查。2011年12乌东德可研报告通过咨询；2012年建设规划论证报告、防洪评价报告、建设征地移民安置总体规划报告相继通过审查和咨询。2015年4月《金沙江乌东德水电站可行性研究报告》(枢纽部分)在北京审查并顺利通过。

而乌东德的前期工作，绝没有上面这一段流水账记录得那般轻松和顺利。

2008年5月，现任长江设计院乌东德水电站设代处副处长的黄孝泉第一次来到乌东德。据他的描述，那时刚初步确定坝址，大山深处的乌东德工地没有公路，没有供电供水。设备物资都要组织马帮运输，200多人的勘测队只能住在当地老乡家里和临时工棚里。

由于地质条件复杂，勘测与设计工作比生活上遇到的挑战更大。黄孝泉回忆道，人要想去到坝址区域，就得先从修勘探小路开始。在经历了不少次垮塌后，前期进驻的勘测设计人员，最终在两岸悬崖峭壁上修出7到9层、总长近32公里的栈道。另外，由于山势陡峭，没有平台进行勘探钻孔。每在一处钻孔，只能在悬崖上先打平洞，然后再在平洞里打钻孔。工作进行时，所有的设备物资，以及人员给养，都得通过栈道送进平洞。“且不说开展作业，仅是为作业做物资保障，其难度由此就可见一斑。”黄孝全说。

然而还是有一部分高边坡是无法依靠修栈道到达的，但这里的勘测工作同样不能省略。在乌东德，长江设计院乌东德设代处里一群被称作“蜘蛛人地质工程师”的人，承担起这项“不可能的任务”。他们拥有良好的身体素质和攀岩技巧，攀爬至常规方法无法到达的区域进行勘察和视频记录。除了他们，设计人员还需依赖三维相机进行远距离拍摄，获得被勘探区域的影像资料进行分析判断。但由于无法进行实地勘探，会导致实地施工开始后，发现地质情况与设计不相符合的问题。因此，对于设计单位而言，乌东德的设计工作，除了难度大，还是一个需边施工、边勘探、边修改设计方案的繁琐过程。

巍峨高山带来的严峻难题

“这个高边坡的治理难度和工作量，可以说是水电史之最，至少我20来年的水电生涯里从来没有遇到过。”

乌东德水电站进行工程预可研时，由长江设计院和西北设计院一起进行坝址比选，在相对上游与下游的两个河段分别选择了5个和2个备选的坝址，然后进一步缩小为上下游各一个备选坝址，两者相比后最终确定下游备选坝址为乌东德最终坝址。乌东德最终坝址的优势在于此处地形地势陡，河谷狭窄适合修建拱坝，宽高比接近1.0，比较节省材料，岩石坚硬，断层比较少，裂隙不太发育，岩溶总体上弱发育，建材地也距离坝址不远等等。但这也意味着，狭窄陡峭的河谷将给工程施工带来严峻的高边坡处理挑战。

高自然边坡与工程边坡的处理是乌东德水电站建设的一项艰巨挑战。据长江设计院的技术人员介绍，乌东德大坝所在的这个河谷形成的时间不低于两亿年，两岸缓台极少，岩石平均年龄6亿年，风化剥离严重。其中，位于坝址右岸的金坪子是一个古滑坡体，曾经还导致过金沙江被截断形成堰塞湖。每到汛期或是碰到下雨天，乌东德工地两岸滚落石块现象频发。安全生产面临着严峻的形势，对边坡实施有效治理刻不容缓。

边坡处理既涉及总体稳定性的监测也要保证局部块体的稳定。治多少？怎么治？要花多大的代价？都是摆在面前的问题。2008年到2010年，针对高位自然边坡局部块体稳定问题，乌东德工程设计方开展了专题研究。去年12月，三峡集团邀请了一批来自中国工程院、国土资源部、四川地勘的专家学者汇聚乌东德，举办了一场关于高边坡问题的专家咨询会。专家们在现场工作了整整七天，对施工给出了具体意见和建议，设计院根据会议纪要于今年一月形成了全新的设计施工规划，使得施工方式方法更加明确和有效。截至目前，上游高边坡部分的治理已经初现成效，两岸雾化区和左岸地区的高边坡治理是接下来的工作重点，整个治理工作将在明年汛期前完成，为基坑建设创造有利环境。

葛洲坝集团乌东德施工局是负责边坡治理的施工单位之一，该局局长李国建去年汛期刚从向家坝赴任乌东德，就感到了高边坡对安全生产带来的巨大压力。

据李国建介绍，乌东德水电站需要处理的边坡高度极大，左岸边坡高1 036米，右岸高830米。除了高之外，边坡延伸范围还广，沿江长1.8公里的范围内都需要排查隐患、进行治理。据李国建估计，整个项目需要处理的自然边坡和工程边坡总面积约为100万平方米，葛洲坝乌东德施工局计划完成60万平方米的边坡处理。另外水电六局和水电十四局也参与了高边坡处理工作。几家参建单位将一同完成高边坡治理，为即将开展的工程大规模施工保驾护航。

高边坡治理施工难度大、风险高，主要包括三个方面：第一，施工人员稀缺。由于作业位置都在高陡的边坡上，能到达这一高度的施工人员就很少，只有俗称“蜘蛛人”的工人来承担这项工作。乌东德工地现有的“蜘蛛人”约有150人，主要来自四川和云南。不少是汶川地震后培养的一批从事地质灾害防治相关工作的专业人才。由于这类工作对身体素质要求高，危险性高，人员一直比较稀缺；第二，施工措施复杂。由于两岸平台极少，施工作业区域能容纳人的空间小，施工材料运达十分困难，一般管理人员也很难上去，要等待施工通道如施工爬梯的修建。另外由于山高谷深，通水、通电也面临着考验，各种机械化设备设施的运送也是难题。而在施工监测方面，河谷高深，风速快、风力大，成熟的无人机监测手段并不适合，因此只能采取望远镜和视频监控系统来保证监测，但这也存在不到场监测不到位的风险隐患；第三，施工成本高昂。在复杂而且高危的施工措施过程中，成本投入可想而知。平时打一根只需一千多块钱成本的锚杆，到了乌东德的高边坡上，成本增加到至少三万块钱。

“这个高边坡的治理难度和工作量，可以说是水电史之最，至少我20来年的水电生涯里从来没有遇到过。”李国建说，“今年三月开始左岸的边坡处理，从1135米高层开挖到988米高层，我们只用了三个多月时间，可以说创造了水电工程高边坡处理的纪录——平均每月开挖30多米。高边坡的治理需要做到既保证质量又不能失了速度。”

李国建告诉记者，依据现在的安全管理准则，即使最危险的隐患已经解决，施工期安全也得到了相应保障，还需要进行进一步加固和防护，这是为了工程以后永久运行的安全提供保障。

几十年“厚积”在乌东德“薄发”

通过几十年大型水电工程的磨练，中国的水电人在各方面已经拥有更强的资金、技术和人才实力，他们正在这崇山峻岭间圆满着共和国的水电梦。

世界最高地下厂房中岩锚梁的开挖、地下洞室群紧凑布置，还有尾水调压室的穹顶设计等等，都是乌东德建设者们面对复杂的地质环境所进行的大胆创新，这为其他工程的施工建设创建了一个又一个标杆。

乌东德水电站是世界上首个采用穹顶半球形调压室的水电站，由水电六局乌东德施工局承建。在建设施工的过程中，面对宝贵的优质岩层，水电六局的建设者们与设计单位合作，大胆创新，一改以往调压室的长方形结构，尝试“以圆削球”的穹顶开挖工艺，并取得了优良效果，其《尾调室穹顶开挖施工工法》获得技术创新奖项。

据水电六局乌东德施工局总工程师聂文俊介绍，尾水调压室总高为113.5米，由三个并立的尾调竖井组成，穹顶为半球形，单个直径为53米(世界第一)，共分14层。为保证Ⅰ层开挖工洞室稳定和球冠成型，开挖按环形导洞、中心预留岩柱、底部拉槽、环形扩挖和周边保护层5个区域顺次展开。围绕穹顶中心轴线按不同半径圆周钻水平孔的思路进行开挖，从而实现“以圆削球”。后经现场检测，开挖效果优良，累计最大位移为9.36毫米，变形较小，创造了开挖样板工程。

在地下厂房施工部分，面临的另一个比较大的挑战就是高边墙的整体稳定问题。厂房开挖过程中会遇到小夹角、薄层等不良地质条件。目前情况来看，葛洲坝集团所负责的左岸地下厂房变形情况比预想要小，其所采用的创新施工技术得到了检验。他们主要采取的是全机械化进行流水作业，保证施工过程快速流畅进行。这一创新的施工工法得到了后方技术专家的肯定，最终效果显示，在较小的成本增加下，大大提高了作业效率、减少了设计工程量。

水电六局也遇到了层间碳质薄膜及小夹角岩层等不良地质条件，水电六局采取了由上至下分层开挖，Ⅱ层以下全部采用中间拉槽，两侧预留保护层光面爆破的施工方法，进行精细化爆破以减小开挖爆破震动影响，整体开挖质量也取得了良好效果。

从三峡到溪洛渡、向家坝，再到乌东德、白鹤滩，溯流而上，河谷越来越窄，山势越来越高，水电建设者们面临的困难也越来越大。但通过几十年大型水电工程的磨练，中国的水电人在各方面已经拥有更强的资金、技术和人才实力，他们正在运用自身积累的强大实力，在这崇山峻岭间，在这千万千瓦级水电工程的“收官之作”上，圆满着中国人的水电梦。

(责任编辑：卓政昌)

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