二灘水電開發有限責任公司錦屏水電站科技創新紀實

　　“因循守舊，固步自封，談何發展！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。”二灘水電開發有限責任公司總經理陳云華一席擲地有聲的話語，道破了二灘人勇于創新、敢為人先的開發理念。在科學發展觀指導下，雅礱江水電開發在科技創新上探索出了一條運用市場化手段，集成國內乃至國際一流科研資源，業主主導、聯合創新的新路子

　　□龔友國/文

　　水電作為可再生的清潔綠色能源，正成為21世紀發展低碳經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境的惡劣及水電開發所受各種因素的制約，我國水電開發的程度還遠遠低于國外發達國家水平。

　　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”。

　　據統計，四川水能資源占全國總量的1/4，居全國之首，水電開發蘊藏量1億多千瓦，目前僅開發不到30%。其中，僅雅礱江干流蘊藏量就達3462萬千瓦，經濟技術可開發量達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”。復雜的地質地貌、前所未有的技術難題，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，提高自主創新能力，建設創新型國家是國家發展戰略的核心，是提高綜合國力的關鍵。

　　如果說社會是船，那么科技創新就是提供不竭動力的槳，所有困難都攔不住二灘公司創新的腳步。在上世紀國內最大水電站二灘水電站建設過程中，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，按照國際上規范的項目管理模式進行管理，在工程建設中大力推行技術進步和技術創新。建設期間創造并不斷充實完善、逐漸成熟的 “四制”管理模式，豐富了我國基本建設的管理經驗，把中國水電建設的運作水平提升到一個嶄新的階段，在業內產生了巨大的影響力，發揮了重要的示范效應。

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

　　固步自封談何發展

　　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年建設后實現雙洞貫通，二灘人用智慧和汗水刷新了世界水電建設史上的新紀錄。

　　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第一、世界第二深埋隧洞施工。在建設過程中，二灘人攻克了通風、治理高壓大流量地下水、應對巖爆等世界性技術難題，使 “科研洞”成為了人類史上科技創新的又一成功案例。

　　在隧洞建設之前，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，建設錦屏二級水電站，引水發電，錦屏一、二級聯合運行。二是沿江開發方案，即建設錦屏一級電站后，不建錦屏二級電站，而是在大河灣上建設多個梯級電站。沿江開發是我國搞水電開發的傳統做法，輕車熟路，風險較小。而截彎取直，則面臨著多重世界性技術難題。

　　沿江開發方案要在大河灣上建設多個大型電站，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濟的。

　　再者，征地移民和土地淹沒是所有大型水電工程建設中涉及面最廣、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計，土地淹沒非常少。

　　第三，在水電開發中，是否全面、協調、可持續發展，集中體現在環保上。沿江開發，總的工程開挖量非常巨大，對沿江植被會產生大面積破壞。而截彎取直，只建設錦屏一級、二級兩個電站，對環境的影響降至最低。

　　面對爭論與挑戰，二灘公司總經理陳云華與公司經營班子仔細就經濟、民生、環保、科技等多方面進行綜合考察，最后達成共識： “我們應當相信科學，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、有能力攻克技術難題。”

　　“如果采用所謂成熟的沿江開發方案，因循守舊，固步自封，談何發展！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，施工將會產生數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從隧洞施工現場一直延伸到建設好的渣場。皮帶傳輸系統快速運轉，將TBM整體掘進機挖掘出來的廢棄石渣快速運輸到洞外渣場，長長的皮帶運輸系統隨著山形蜿蜒向前，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承擔開挖料運輸、分選、骨料運輸等任務，其建設、運行管理難度在世界上屈指可數。它穿行于高山峽谷、云山霧靄間，是水電人科技創新、追求卓越的體現。

　　據二灘公司工程技術人員介紹，錦屏水電工程因為多數工程都在山體之中，因此解決廢棄石渣的運出是重中之重。按照國內水電建設的慣例，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，最終達到了預先為它們建設好的渣場。隨后，廢渣經過篩選，又經過這條“巨龍”將精選的石渣運回到混凝土骨料生產系統，將棄渣循環利用。

　　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”是錦屏水電站建設必由之路，只有運用先進的科技才能使錦屏水電站安全、優質、高效的建設。

　　引水隧洞如何安全快速掘進是錦屏二級水電站工程建設順利推進的關鍵。經各種施工方案比選和施工技術充分論證，二灘公司在國內水電站建設中率先采用全斷面、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(刀盤旋轉直徑為12.4米)，系國內第一、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于一體，成為集掘進、支護、灌漿、運輸、通風除塵、供排水、消防、導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、高地應力與巖爆、圍巖穩定和有害氣體等主要地質風險，又可成功實現快速掘進施工和最大保護施工人員及設備安全。

　　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、安設了大量變形觀測儀器，為復雜地質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了新的突破———首次在國內水電工程中采用能轉彎爬坡、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抑制技術和采用現場實時溫度應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階段，和工程建設相伴相生的技術、管理、施工甚至是不曾預料的難題還在前方。“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中，讓錦屏水電站的工程建設步伐踏得準、邁得實。

　　敢為天下先挑戰世界難題

　　放眼雅礱江流域水能資源開發四階段戰略和未來發展目標，二灘人面臨著諸多的挑戰，但最大的是諸多世界級的技術難題的挑戰。

　　可不要小看選擇了錦屏一、二級水電站方案后的建設難度，除了聯通一、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乃至世界上施工布置難度最大、建設管理難度最大、工程技術難度最大、施工環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模引水隧洞。國家自然科學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，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。壩址具有鮮明且復雜的特點：地形不對稱———“左緩右陡”；地質不對稱———“左軟右硬”。

　　據介紹，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，并實現首臺機組發電；2014年3月完成大壩混凝土澆筑；2015年整個工程竣工。復雜的地質使世界第一高拱壩的建設充滿了高邊坡、高地應力、深部卸荷裂隙等世界級技術難題。

　　錦屏二級水電站是雅礱江干流規劃的21座梯級電站中裝機規模最大的水電站，也是“西電東送”的戰略性項目，它的建設同樣充滿了挑戰。錦屏二級水電站工程遭遇到的五大世界級技術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；巨型差動式調壓室設計和高水頭、大容量混流式機組設計。

　　在科學發展觀指導下，二灘公司在科技創新工作上探索出了一條運用市場化手段，集成國內乃至國際一流科研資源，業主主導、聯合創新的新路子。2004年，二灘公司制定了科技發展規劃綱要，明確了科技創新工作的重大研究領域，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基金會共同成立資金規模為5000萬元的雅礱江水電開發聯合研究基金，借助國家級科研平臺，組織全國最優秀的科研力量，開展雅礱江流域水電開發過程中需要解決的重大課題研究；相繼與清華大學、中國科學院、中國水電科學院、中國水電顧問集團等十多家單位建立了戰略合作伙伴關系；2008年，二灘公司成立了由院士為主體的國內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展戰略中龍頭項目———錦屏水電站的建設。

　　支持國家基礎科學研究二灘義不容辭

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

　　而二灘公司敢于創新、攻克世界技術難關的勇氣卻在不經意間有了意外收獲。

　　去年8月，中國國內為數不多的、包括清華大學工程物理系副教授岳騫在內的從事暗物質探測的專家發現，這個2500米的深度有可能成就世界最深的地下暗物質探測實驗室(錦屏實驗室)。研究者從當地的機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備。

　　無論從哪一方面看，這都是一個理想選擇。經過短短的2個月協商，4月，清華大學與二灘水電開發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，設立中國第一個極深地下暗物質探測實驗室，清華大學將協助二灘公司解決雅礱江流域水能資源開發中面臨的科學技術難題。此外，協議還包括了二灘資助的 “雅礱江水電開發獎學金”，雙方共建 “研究生就業實踐基地”，聯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，二灘公司要體現其社會責任，支持國家基礎科學研究義不容辭。”

　　目前二灘公司還沒有自己獨立的研發機構，正在籌建的企業虛擬研究中心，希望通過互聯網絡等手段，組織起松散和動態調整但相對固定的研究團隊，始終關注雅礱江水電開發的科研需求，并通過組織學術論壇、技術咨詢、專題研討、科研專項等虛擬研發活動，服務于雅礱江流域開發的科技研發工作。

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