二灘水電開發(fā)有限責任公司錦屏水電站科技創(chuàng)新紀實

　　“因循守舊，固步自封，談何發(fā)展！勇立潮頭、爭做時代進步的排頭兵，是二灘人持之以恒的追求。”二灘水電開發(fā)有限責任公司總經(jīng)理陳云華一席擲地有聲的話語，道破了二灘人勇于創(chuàng)新、敢為人先的開發(fā)理念。在科學(xué)發(fā)展觀指導(dǎo)下，雅礱江水電開發(fā)在科技創(chuàng)新上探索出了一條運用市場化手段，集成國內(nèi)乃至國際一流科研資源，業(yè)主主導(dǎo)、聯(lián)合創(chuàng)新的新路子

　　□龔友國/文

　　水電作為可再生的清潔綠色能源，正成為21世紀發(fā)展低碳經(jīng)濟更加備受青睞的清潔能源。在已探明的水能資源量中，我國位居世界第一。由于水電資源所處環(huán)境的惡劣及水電開發(fā)所受各種因素的制約，我國水電開發(fā)的程度還遠遠低于國外發(fā)達國家水平。

　　在中國水電大格局中，四川水電是重頭戲。

　　這一角色不是人為選擇，而是基于這樣的客觀事實：擁有 “天府之國”的四川還是 “水能資源大省”。

　　據(jù)統(tǒng)計，四川水能資源占全國總量的1/4，居全國之首，水電開發(fā)蘊藏量1億多千瓦，目前僅開發(fā)不到30%。其中，僅雅礱江干流蘊藏量就達3462萬千瓦，經(jīng)濟技術(shù)可開發(fā)量達3000萬千瓦，占四川省的24%，約占全國的5%。

　　然而，如此巨大的資源并非 “得來全不費功夫”。復(fù)雜的地質(zhì)地貌、前所未有的技術(shù)難題，都增加了馴服雅礱江這條巨龍的難度。

　　2007年，胡錦濤總書記在黨的十七大報告中就明確指出，提高自主創(chuàng)新能力，建設(shè)創(chuàng)新型國家是國家發(fā)展戰(zhàn)略的核心，是提高綜合國力的關(guān)鍵。

　　如果說社會是船，那么科技創(chuàng)新就是提供不竭動力的槳，所有困難都攔不住二灘公司創(chuàng)新的腳步。在上世紀國內(nèi)最大水電站二灘水電站建設(shè)過程中，二灘公司利用世界銀行貸款；主體工程和主要永久機電設(shè)備實行國際招標；施工過程中采用國際通行的菲迪克合同條款，按照國際上規(guī)范的項目管理模式進行管理，在工程建設(shè)中大力推行技術(shù)進步和技術(shù)創(chuàng)新。建設(shè)期間創(chuàng)造并不斷充實完善、逐漸成熟的 “四制”管理模式，豐富了我國基本建設(shè)的管理經(jīng)驗，把中國水電建設(shè)的運作水平提升到一個嶄新的階段，在業(yè)內(nèi)產(chǎn)生了巨大的影響力，發(fā)揮了重要的示范效應(yīng)。

　　2003年10月，國家發(fā)展和改革委員會發(fā)文明確 “由二灘水電開發(fā)有限責任公司負責實施雅礱江水能資源的開發(fā)”、 “全面負責雅礱江流域梯級水電站的建設(shè)與管理”。面對這個光榮而艱巨的任務(wù)，二灘人豪情萬丈，斗志昂揚，繼續(xù)發(fā)揚科技創(chuàng)新的精神，以錦屏巨型水電站為標志的雅礱江流域梯級開發(fā)穩(wěn)步推進，創(chuàng)造了一個個水電建設(shè)史上的奇跡。

　　固步自封談何發(fā)展

　　時間撥回到 2008年 8月 8日 18時50分，距離北京奧運會開幕式還有兩小時，四川雅礱江錦屏大河灣畔的錦屏山深處，隨著一陣響徹隧洞的歡呼，連接四川錦屏一、二級 “雙子星座”電站的錦屏山隧道在歷時近5年建設(shè)后實現(xiàn)雙洞貫通，二灘人用智慧和汗水刷新了世界水電建設(shè)史上的新紀錄。

　　錦屏山隧洞既是為錦屏一級、錦屏二級水電站服務(wù)的交通隧洞，又是錦屏二級引水隧洞施工的前期 “科研洞”和施工輔助洞。專家介紹，從 “隧洞最大埋深2500米，埋深大于1500米洞段占隧洞總長的73.1%”的角度看，二灘公司完成了國內(nèi)第一、世界第二深埋隧洞施工。在建設(shè)過程中，二灘人攻克了通風(fēng)、治理高壓大流量地下水、應(yīng)對巖爆等世界性技術(shù)難題，使 “科研洞”成為了人類史上科技創(chuàng)新的又一成功案例。

　　在隧洞建設(shè)之前，面對約150公里、水頭落差達312米的錦屏大河灣，采取何種方式開發(fā)成為了各方爭論的焦點。當時有兩種方案可供選擇：一是截彎取直方案，打通錦屏山，開掘錦屏山隧洞，建設(shè)錦屏二級水電站，引水發(fā)電，錦屏一、二級聯(lián)合運行。二是沿江開發(fā)方案，即建設(shè)錦屏一級電站后，不建錦屏二級電站，而是在大河灣上建設(shè)多個梯級電站。沿江開發(fā)是我國搞水電開發(fā)的傳統(tǒng)做法，輕車熟路，風(fēng)險較小。而截彎取直，則面臨著多重世界性技術(shù)難題。

　　沿江開發(fā)方案要在大河灣上建設(shè)多個大型電站，才能充分利用好這312米水頭，投資較多。而截彎取直，將河灣兩端的錦屏一級、二級水電站連通，最大程度地利用了水頭，投資成本控制上也是最經(jīng)濟的。

　　再者，征地移民和土地淹沒是所有大型水電工程建設(shè)中涉及面最廣、影響力最大的問題之一。如果在錦屏大河灣建設(shè)多個梯級電站，每個電站都涉及移民和土地淹沒問題，移民數(shù)量和土地淹沒面積將劇增。而截彎取直，錦屏二級電站移民以個位數(shù)計，土地淹沒非常少。

　　第三，在水電開發(fā)中，是否全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展，集中體現(xiàn)在環(huán)保上。沿江開發(fā)，總的工程開挖量非常巨大，對沿江植被會產(chǎn)生大面積破壞。而截彎取直，只建設(shè)錦屏一級、二級兩個電站，對環(huán)境的影響降至最低。

　　面對爭論與挑戰(zhàn)，二灘公司總經(jīng)理陳云華與公司經(jīng)營班子仔細就經(jīng)濟、民生、環(huán)保、科技等多方面進行綜合考察，最后達成共識： “我們應(yīng)當相信科學(xué)，相信上世紀50年代以來，我們自己的水電工作者腳踏實地所作出的大量勘察、研究和論證，相信中國人有信心、有能力攻克技術(shù)難題。”

　　“如果采用所謂成熟的沿江開發(fā)方案，因循守舊，固步自封，談何發(fā)展！時代總要進步，勇立潮頭、爭做時代進步的排頭兵是二灘人持之以恒的追求。”陳云華擲地有聲的話語中，透出了二灘人科技創(chuàng)新的勇氣和決心。從此，雅礱江圍繞錦屏山形成的長150公里的錦屏大河灣沸騰起來，首尾兩端兩個巨型電站———錦屏一級和二級水電站建設(shè)拉開了大幕。

　　運籌帷幄用科技裝備錦屏

　　10月23日，錦屏一級水電站世界最高拱壩開澆首倉混凝土之際，記者在錦屏電站建設(shè)工地采訪，一次次為“科技錦屏”的恢弘氣勢所震撼。

　　每條平均長達16.6公里，開挖洞徑12.4—13米(TBM施工12.4米，鉆爆法施工13米)，這就是錦屏二級水電站4條引水隧洞，加上交通洞、排水洞，施工將會產(chǎn)生數(shù)以千萬方計的廢石渣，如此多的廢棄石渣將如何運輸出隧洞？很快，我們就找到了答案。

　　只見一個藍色皮帶傳輸系統(tǒng)從隧洞施工現(xiàn)場一直延伸到建設(shè)好的渣場。皮帶傳輸系統(tǒng)快速運轉(zhuǎn)，將TBM整體掘進機挖掘出來的廢棄石渣快速運輸?shù)蕉赐庠鼒觯L長的皮帶運輸系統(tǒng)隨著山形蜿蜒向前，猶如一條藍色的巨龍在山間負重盤旋。

　　這臺曲線皮帶機長達7.5公里、投資2.45億元，最小轉(zhuǎn)彎半徑1000米，最大坡度14度，是目前世界上最先進的皮帶機。這條與引水隧洞掘進施工相配套的帶式輸送系統(tǒng)承擔開挖料運輸、分選、骨料運輸?shù)热蝿?wù)，其建設(shè)、運行管理難度在世界上屈指可數(shù)。它穿行于高山峽谷、云山霧靄間，是水電人科技創(chuàng)新、追求卓越的體現(xiàn)。

　　據(jù)二灘公司工程技術(shù)人員介紹，錦屏水電工程因為多數(shù)工程都在山體之中，因此解決廢棄石渣的運出是重中之重。按照國內(nèi)水電建設(shè)的慣例，廢棄石渣都是通過汽車運出。然而雅礱江兩岸山體雄厚、谷坡陡峻，特殊的地形地質(zhì)條件使得汽車運輸面臨惡劣的交通條件。

　　為解決廢棄石渣的運輸問題，二灘公司提出用皮帶機來解決運輸問題，然而有些水電專家在聽到了二灘公司的提議后大多搖頭，表示不可行。困難面前，二灘公司沒有退縮，經(jīng)過多次請專家論證，最后大膽采用世界上最先進的曲線皮帶機，最終，解決了廢棄石渣的運輸問題。

　　而廢棄石渣利用那長龍般的藍色皮帶機爬山過橋做了一次遠程旅行，最終達到了預(yù)先為它們建設(shè)好的渣場。隨后，廢渣經(jīng)過篩選，又經(jīng)過這條“巨龍”將精選的石渣運回到混凝土骨料生產(chǎn)系統(tǒng)，將棄渣循環(huán)利用。

　　這，僅僅是二灘人“用科技裝備錦屏”的一個縮影。

　　二灘公司充分認識到，“用科技裝備錦屏”是錦屏水電站建設(shè)必由之路，只有運用先進的科技才能使錦屏水電站安全、優(yōu)質(zhì)、高效的建設(shè)。

　　引水隧洞如何安全快速掘進是錦屏二級水電站工程建設(shè)順利推進的關(guān)鍵。經(jīng)各種施工方案比選和施工技術(shù)充分論證，二灘公司在國內(nèi)水電站建設(shè)中率先采用全斷面、長隧洞硬巖隧洞掘進機(TBM)掘進的施工方案，錦屏二級水電站采購進口的2臺TBM，價值高，隧洞掘進斷面尺寸大(刀盤旋轉(zhuǎn)直徑為12.4米)，系國內(nèi)第一、世界第二。由于TBM集機械、電氣、液壓、激光、自控及計算機等技術(shù)于一體，成為集掘進、支護、灌漿、運輸、通風(fēng)除塵、供排水、消防、導(dǎo)向等多項功能于一身的施工工廠。采用TBM施工方案，二灘公司既能有效規(guī)避錦屏二級水電站引水隧洞掘進施工中面臨的突涌水、高地應(yīng)力與巖爆、圍巖穩(wěn)定和有害氣體等主要地質(zhì)風(fēng)險，又可成功實現(xiàn)快速掘進施工和最大保護施工人員及設(shè)備安全。

　　為了保證錦屏一級大壩邊坡的安全，采取了60—80米、200—300噸的超長、大噸位錨索、布置了三層抗剪洞、安設(shè)了大量變形觀測儀器，為復(fù)雜地質(zhì)條件下高邊坡的開挖與支護起到了積極的作用。

　　錦屏一級大壩混凝土澆筑，更是在科技方面實現(xiàn)了新的突破———首次在國內(nèi)水電工程中采用能轉(zhuǎn)彎爬坡、直徑達50公分的管狀帶式骨料輸送機和兩座2×7立方米強制式拌和機拌制四級配混凝土，同時在混凝土砂巖堿骨料活性反應(yīng)抑制技術(shù)和采用現(xiàn)場實時溫度應(yīng)力仿真分析實施大壩混凝土澆筑溫控研究方面取得新進展。

　　隨著錦屏一級水電站大壩由開挖全面轉(zhuǎn)入混凝土澆筑的新階段、錦屏二級水電站引水隧洞向高埋深的挺進，錦屏水電工程全面進入主體工程建設(shè)階段，和工程建設(shè)相伴相生的技術(shù)、管理、施工甚至是不曾預(yù)料的難題還在前方。“用科技裝備錦屏”已成為二灘人的行為準則，他們用科技的手段投身于工程的建設(shè)中，讓錦屏水電站的工程建設(shè)步伐踏得準、邁得實。

　　敢為天下先挑戰(zhàn)世界難題

　　放眼雅礱江流域水能資源開發(fā)四階段戰(zhàn)略和未來發(fā)展目標，二灘人面臨著諸多的挑戰(zhàn)，但最大的是諸多世界級的技術(shù)難題的挑戰(zhàn)。

　　可不要小看選擇了錦屏一、二級水電站方案后的建設(shè)難度，除了聯(lián)通一、二級水電站的錦屏山隧洞面臨多項世界難題外，錦屏一級、二級水電站被認為是國內(nèi)乃至世界上施工布置難度最大、建設(shè)管理難度最大、工程技術(shù)難度最大、施工環(huán)境最危險的巨型水電站之一，錦屏一級具有世界最高拱壩、錦屏二級具有世界最大規(guī)模引水隧洞。國家自然科學(xué)基金雅礱江水電基金科研課題中，有3/5和錦屏水電工程有直接或間接關(guān)系，此項工程的艱巨程度可見一斑。

　　錦屏一級水電站位于雅礱江下游河段錦屏大河灣西側(cè)，地處青藏高原向四川盆地過渡的斜坡地帶，壩址兩岸山體雄厚、谷坡陡峻、基巖裸露、高差千米，是典型的深切 “V”型谷。壩址具有鮮明且復(fù)雜的特點：地形不對稱———“左緩右陡”；地質(zhì)不對稱———“左軟右硬”。

　　據(jù)介紹，錦屏一級水電站大壩混凝土總澆筑量約552萬立方米，施工歷時計劃 55個月。計劃2013年8月將壩體澆筑至高程1850米，具備200年一遇的擋水條件，并實現(xiàn)首臺機組發(fā)電；2014年3月完成大壩混凝土澆筑；2015年整個工程竣工。復(fù)雜的地質(zhì)使世界第一高拱壩的建設(shè)充滿了高邊坡、高地應(yīng)力、深部卸荷裂隙等世界級技術(shù)難題。

　　錦屏二級水電站是雅礱江干流規(guī)劃的21座梯級電站中裝機規(guī)模最大的水電站，也是“西電東送”的戰(zhàn)略性項目，它的建設(shè)同樣充滿了挑戰(zhàn)。錦屏二級水電站工程遭遇到的五大世界級技術(shù)難題分別為深厚覆蓋層上閘壩施工；大深埋、超長引水隧洞施工；引水隧洞大型TBM施工技術(shù)；巨型差動式調(diào)壓室設(shè)計和高水頭、大容量混流式機組設(shè)計。

　　在科學(xué)發(fā)展觀指導(dǎo)下，二灘公司在科技創(chuàng)新工作上探索出了一條運用市場化手段，集成國內(nèi)乃至國際一流科研資源，業(yè)主主導(dǎo)、聯(lián)合創(chuàng)新的新路子。2004年，二灘公司制定了科技發(fā)展規(guī)劃綱要，明確了科技創(chuàng)新工作的重大研究領(lǐng)域，同年還成立了博士后科研工作站；2005年，二灘公司與國家自然科學(xué)基金會共同成立資金規(guī)模為5000萬元的雅礱江水電開發(fā)聯(lián)合研究基金，借助國家級科研平臺，組織全國最優(yōu)秀的科研力量，開展雅礱江流域水電開發(fā)過程中需要解決的重大課題研究；相繼與清華大學(xué)、中國科學(xué)院、中國水電科學(xué)院、中國水電顧問集團等十多家單位建立了戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系；2008年，二灘公司成立了由院士為主體的國內(nèi)頂尖水電專家組成的 “雅礱江錦屏水電工程特別咨詢團”。公司的一系列重大科技工作決策助推了雅礱江第二階段發(fā)展戰(zhàn)略中龍頭項目———錦屏水電站的建設(shè)。

　　支持國家基礎(chǔ)科學(xué)研究二灘義不容辭

　　錦屏二級水電站已于2007年1月開工建設(shè)，預(yù)計2012年貫通的4條引水隧洞將是世界最大規(guī)模的引水隧洞群，覆蓋層最深約2500米。

　　而二灘公司敢于創(chuàng)新、攻克世界技術(shù)難關(guān)的勇氣卻在不經(jīng)意間有了意外收獲。

　　去年8月，中國國內(nèi)為數(shù)不多的、包括清華大學(xué)工程物理系副教授岳騫在內(nèi)的從事暗物質(zhì)探測的專家發(fā)現(xiàn)，這個2500米的深度有可能成就世界最深的地下暗物質(zhì)探測實驗室(錦屏實驗室)。研究者從當?shù)氐臋C場到錦屏實驗室的門口只需2小時，而已建成的交通隧道也足夠順暢地運送人員和設(shè)備。

　　無論從哪一方面看，這都是一個理想選擇。經(jīng)過短短的2個月協(xié)商，4月，清華大學(xué)與二灘水電開發(fā)有限責任公司敲定了合作事宜，在覆蓋層深度2500米的錦屏山引水隧洞旁，設(shè)立中國第一個極深地下暗物質(zhì)探測實驗室，清華大學(xué)將協(xié)助二灘公司解決雅礱江流域水能資源開發(fā)中面臨的科學(xué)技術(shù)難題。此外，協(xié)議還包括了二灘資助的 “雅礱江水電開發(fā)獎學(xué)金”，雙方共建 “研究生就業(yè)實踐基地”，聯(lián)合招收博士后等多項合作。

　　在采訪中，陳云華表示：“作為大型國有企業(yè)，二灘公司要體現(xiàn)其社會責任，支持國家基礎(chǔ)科學(xué)研究義不容辭。”

　　目前二灘公司還沒有自己獨立的研發(fā)機構(gòu)，正在籌建的企業(yè)虛擬研究中心，希望通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)等手段，組織起松散和動態(tài)調(diào)整但相對固定的研究團隊，始終關(guān)注雅礱江水電開發(fā)的科研需求，并通過組織學(xué)術(shù)論壇、技術(shù)咨詢、專題研討、科研專項等虛擬研發(fā)活動，服務(wù)于雅礱江流域開發(fā)的科技研發(fā)工作。

　　在采訪中，我們深切體會到，二灘公司視科技為第一生產(chǎn)力，視創(chuàng)新為生命，在科技創(chuàng)新的路上不斷上下求索，為保護生態(tài)環(huán)境、提供清潔綠色能源、促進社會經(jīng)濟和諧發(fā)展貢獻著自己的力量。有了二灘人熱愛和追求科技創(chuàng)新的精神，中國的水電建設(shè)科技將會朝著世界前列的方向不斷前進。