波波娜水電站工程的安全管理

張振杰

(水利部綜合事業(yè)局新華水力發(fā)電有限公司，北京 100070)

波波娜水電站位于新疆維吾爾自治區(qū)和田地區(qū)喀拉喀什河上，是南疆電網(wǎng)重要的電源點(diǎn)，該項(xiàng)目于2006年12月通過新疆維吾爾自治區(qū)發(fā)展改革委員會核準(zhǔn)，主體工程開工建設(shè)，2011年4月三臺機(jī)組全部并網(wǎng)發(fā)電開始商業(yè)運(yùn)行。由于該項(xiàng)目地處自然條件較差、運(yùn)輸距離較長的邊遠(yuǎn)少數(shù)民族地區(qū)，對其進(jìn)行水電站開發(fā)建設(shè)時，其勘測設(shè)計、招標(biāo)評標(biāo)、建設(shè)管理、生產(chǎn)運(yùn)行等各階段的安全性管理十分重要。波波娜水電開發(fā)有限公司通過科學(xué)管理，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的建設(shè)管理目標(biāo)，其安全管理的經(jīng)驗(yàn)對其他類似工程很有借鑒意義。

1 工程概況

波波娜水電站位于新疆維吾爾自治區(qū)和田地區(qū)喀拉喀什河上，由攔河壩、泄水建筑物和發(fā)電引水系統(tǒng)及電站廠房等主要建筑物組成，為長距離、高水頭、有壓引水式電站。電站裝機(jī)容量150MW，保證出力34.8MW，多年平均發(fā)電量6.66億kW·h。大壩采用混合壩形式，總長456m，最大壩高27m，總庫容398.65萬m3。重力壩段布置有表孔溢洪道、泄洪沖沙底孔。發(fā)電引水系統(tǒng)主要由進(jìn)口引水渠、進(jìn)水口、引水隧洞、調(diào)壓井、壓力管道、岔管、支管組成。引水系統(tǒng)采用一洞三機(jī)聯(lián)合供水的布置形式，電站共3臺機(jī)組，設(shè)計引用流量70.2m3/s，額定水頭242.0m，整個引水系統(tǒng)總長12.5km，全線有壓，在引水隧洞末端11.627m處布設(shè)調(diào)壓井，壓力管道長843.5m。

調(diào)壓井為帶上室阻抗式，豎井高59.3m，斷面面積90m2。上室為矩形斷面，高度 26.5m，斷面面積為630m2。在調(diào)壓井后部布設(shè)檢修閘井。檢修門后布設(shè)1.65m×0.8m的通氣孔。發(fā)電廠房為引水式地面廠房，由主廠房和副廠房組成。主機(jī)間內(nèi)共布置3臺單機(jī)容量為50MW的水輪發(fā)電機(jī)組(SF50-14/4250)。尾水平臺布置尾水閘門啟閉設(shè)備，尾水門機(jī)軌距3m。尾水閘孔口高3.869m，寬3.942m，共3孔，尾水閘墩后接反坡段。

2 水電站主要技術(shù)風(fēng)險特性

2.1 引水樞紐水庫

波波娜水電站為長距離、高水頭、引水式電站，引水樞紐水庫的主要作用是保證引水量。大壩部分壩段分布有2～3m厚的人工堆積卵礫石棄料層，級配不良，具有架空結(jié)構(gòu)。采用壩前土工膜防滲處理措施，土工膜的鋪蓋、聯(lián)接工藝和質(zhì)量十分關(guān)鍵。

2.2 發(fā)電引水洞

2.3 調(diào)壓井

調(diào)壓井布置在波波娜村南側(cè)山頂處，地形走向呈近EW向，調(diào)壓井所處位置巖體單薄。

2.4 壓力鋼管

壓力鋼管長843m，其中高壓管道長812.0m。鋼管的制作和焊接是保證工程質(zhì)量的前提，其安裝精度要求也很高。

3 水電站建設(shè)風(fēng)險識別

項(xiàng)目能否安全建設(shè)和運(yùn)行，其風(fēng)險識別工作從項(xiàng)目建議書階段開始一直到項(xiàng)目竣工驗(yàn)收均需要管理者高度重視，風(fēng)險識別與管理貫穿項(xiàng)目建設(shè)全過程、全方位。不同階段的管理者要按照本階段的設(shè)計深度要求考慮設(shè)計、施工、運(yùn)行中可能遇到的風(fēng)險，并進(jìn)行有效管理。

3.1 社會風(fēng)險

波波娜水電站地處我國偏遠(yuǎn)的新疆維吾爾自治區(qū)和田地區(qū)，與印度相鄰，漢族人口僅占1.9%左右，且集中在和田市，項(xiàng)目建設(shè)區(qū)幾乎全部為少數(shù)民族，社會風(fēng)險主要存在于民族團(tuán)結(jié)、宗教意識等方面。

3.2 自然風(fēng)險

波波娜水電站所處地區(qū)多年平均降雨量80.82mm，多年平均蒸發(fā)量3166.57mm。人民生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水主要依靠積雪融水，氣候極端干旱、植被極差。在2009～2010年項(xiàng)目汛期施工期間，局部降雨洪水來得極快。引水隧洞長12km，其中98%以上的巖石屬于綠泥石英頁巖，開挖后遇水軟化，遇風(fēng)風(fēng)化，并且速度極快，一般為3～5天。

3.3 經(jīng)濟(jì)風(fēng)險

由于波波娜水電站所處位置偏僻，在項(xiàng)目建設(shè)期無鐵路運(yùn)輸條件，經(jīng)汽車運(yùn)輸要穿越塔克拉瑪干大沙漠，僅和田市到烏魯木齊市的公路運(yùn)輸距離長達(dá)1500km以上。運(yùn)輸條件不便導(dǎo)致材料價格上漲。在和田地區(qū)火工材料是一個十分敏感的問題，其管理非常嚴(yán)格，要求做到嚴(yán)格報批、計劃采購、定量領(lǐng)取、定量使用，不準(zhǔn)丟失，不用時退回;重大節(jié)假日要求停爆禁運(yùn)。

3.4 技術(shù)風(fēng)險

波波娜水電站屬于長距離有壓引水式水電站，且整個隧洞幾乎都是綠泥石英頁巖，發(fā)電水頭加權(quán)平均為243m?？紤]到水擊壓力等原因，壓力鋼管的制作和安裝在質(zhì)量控制方面具有很大的技術(shù)風(fēng)險;另外圓形隧洞的開挖和襯砌也是影響安全的重要因素。

3.5 人員風(fēng)險

波波娜水電站地處我國新疆地區(qū)，與印度相鄰，電站位于昆侖山中、塔克拉瑪干大沙漠南緣，自然環(huán)境惡劣，處在維護(hù)社會穩(wěn)定的前沿地區(qū)，業(yè)主、設(shè)計、施工、監(jiān)理等管理人員面臨很大挑戰(zhàn)，且施工人員十分缺乏。

4 風(fēng)險管理

4.1 風(fēng)險認(rèn)識對整個項(xiàng)目建設(shè)起關(guān)鍵作用

由于水電站工程建設(shè)具有唯一性和不可逆性，而對風(fēng)險的主觀認(rèn)識既受到可能的風(fēng)險損失的影響，也受到人們所處的外部環(huán)境因素和內(nèi)部心理因素制約。認(rèn)識這些狀態(tài)變量和心理變量在風(fēng)險感知過程中的作用，有助于全面、客觀地識別風(fēng)險，正確、恰當(dāng)?shù)靥幹蔑L(fēng)險。對于項(xiàng)目管理者而言，在進(jìn)行項(xiàng)目建議書、可行性研究報告、初步設(shè)計報告、招標(biāo)設(shè)計、招標(biāo)評標(biāo)、合同執(zhí)行管理、工程驗(yàn)收管理過程中，正確地把握項(xiàng)目風(fēng)險的本質(zhì)，把握各階段風(fēng)險要點(diǎn)，并貫徹到整個業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計、施工承包商、供貨商及當(dāng)?shù)卣鱾€方面，對項(xiàng)目安全管理至關(guān)重要。

4.2 工程設(shè)計是安全管理的基礎(chǔ)

在工程設(shè)計的各個階段，項(xiàng)目業(yè)主一定要與設(shè)計單位或咨詢單位充分溝通，在滿足規(guī)程規(guī)范要求的前提下，針對本項(xiàng)目的特點(diǎn)，具體問題具體分析。比如波波娜水電站在確定廠房采用地面式還是地下式時，經(jīng)過分析和勘探，最終采用較為安全、經(jīng)濟(jì)的地面式。在廠房排洪問題上認(rèn)真分析了廠房背后洪溝的歷史洪水位，采用了電站尾水與洪水分道排泄方式，保證了廠房安全。

4.3 工程監(jiān)理單位重視安全管理是保證

監(jiān)理單位在工地上比較重視計量、驗(yàn)收、進(jìn)度、支付等內(nèi)容，而對施工過程中的安全關(guān)鍵環(huán)節(jié)研究不透徹。因此，業(yè)主應(yīng)及時在關(guān)鍵安全環(huán)節(jié)對監(jiān)理單位提出要求。比如:波波娜水電站在隧洞開挖階段，項(xiàng)目公司就嚴(yán)格要求監(jiān)理單位對開挖方式、開挖循環(huán)過程中各工藝進(jìn)行跟蹤管理，切實(shí)保證施工進(jìn)度和安全。

4.4 施工單位是安全管理的主要執(zhí)行者

在項(xiàng)目建設(shè)過程中，施工單位設(shè)備多、人員組成復(fù)雜，并且是安全管理的主要執(zhí)行者。由于施工單位往往重視節(jié)約費(fèi)用而忽視安全，業(yè)主和監(jiān)理單位對這些現(xiàn)象要高度重視，及時制止和引導(dǎo)。波波娜水電站在建設(shè)過程中，對這一現(xiàn)象進(jìn)行了嚴(yán)格管理，保證了工程安全施工，確保開挖12km隧洞時安全無事故。

4.5 各級政府的支持和幫助是前提

任何一個項(xiàng)目的建設(shè)都離不開政府的支持和幫助。波波娜水電站雖然地處偏遠(yuǎn)的沙漠邊緣，自然條件和施工環(huán)境惡劣，但是在項(xiàng)目建設(shè)期間得到了水利部建設(shè)管理與質(zhì)量安全中心、新疆維吾爾自治區(qū)水利廳、和田地委、行署等單位和部門的大力支持，使得工程建設(shè)有了保障，在遇到困難時政府都能及時協(xié)調(diào)解決。

5 波波娜水電站引水隧洞建設(shè)的安全管理案例

波波娜水電站引水隧洞長12km，位于塔里木盆地臺次級構(gòu)造鐵克力斷隆內(nèi)。巖性以云母石英片巖、綠泥石片巖、鈣質(zhì)片巖組成，局部過大沖溝或斷層破碎帶等部位有滲水或滴水，潛水對普通水泥具有硫酸鹽型結(jié)晶類強(qiáng)腐蝕性，隧洞施工共分4個標(biāo)段、布置了5個支洞。隧洞為圓形斷面，洞徑5.4m，縱坡1/400，鋼筋混凝土襯砌，襯砌厚0.4m、0.6m。洞頂120°布設(shè)回填灌漿孔，全斷面布設(shè)固結(jié)灌漿孔。

波波娜水電站引水隧洞開挖和襯砌施工歷時三年半，在整個施工過程中無一例安全事故發(fā)生，電站投產(chǎn)運(yùn)行三年來運(yùn)行狀態(tài)良好?？偨Y(jié)起來主要有以下幾點(diǎn):

5.1 選擇合適的設(shè)計單位

在項(xiàng)目前期，項(xiàng)目業(yè)主通過調(diào)研并結(jié)合本項(xiàng)目的技術(shù)難度、自然地理?xiàng)l件和基礎(chǔ)資料狀況，慎重選擇項(xiàng)目主要設(shè)計單位。設(shè)計單位的資質(zhì)要求和以往業(yè)績是項(xiàng)目業(yè)主招標(biāo)時考慮的主要因素。

5.2 設(shè)計階段安全工作重點(diǎn)

a.根據(jù)地質(zhì)條件，盡量使洞線與巖層構(gòu)造斷裂及軟弱帶具有較大夾角，并盡量減少洞線與最大水平應(yīng)力方向的夾角。

b.考慮引水隧洞運(yùn)行安全，引水隧洞盡量避開山洪溝，滿足最小圍巖覆蓋厚度。

c.考慮施工支洞布置，盡量縮小其長度，并充分考慮支洞口的洪水特性。

d.進(jìn)、出口選擇地形、地質(zhì)條件較好部位，盡量避開高陡坡和卸荷裂隙發(fā)育地段。

e.對支洞封堵進(jìn)行專門設(shè)計。

5.3 項(xiàng)目業(yè)主做好前期準(zhǔn)備工作

項(xiàng)目業(yè)主在主體工程招標(biāo)前，全面做好規(guī)劃，對融資、交通運(yùn)輸、供電、供水、通訊，施工場地的征用手續(xù)都要完成準(zhǔn)備工作進(jìn)而不影響承包商施工。可以縮短總工期，節(jié)省總投資，也便于承包商進(jìn)場后的安全管理。此外，項(xiàng)目業(yè)主的管理機(jī)構(gòu)設(shè)置、管理制度，辦事程序要及時到位，便于承包商進(jìn)行施工管理和應(yīng)付各種突發(fā)事件。

5.4 項(xiàng)目業(yè)主規(guī)劃選擇監(jiān)理單位

按照“業(yè)主負(fù)責(zé)制、建設(shè)監(jiān)理制、招投標(biāo)制”的要求，監(jiān)理單位的選擇十分重要，規(guī)劃好機(jī)電、水保、環(huán)保、土建各監(jiān)理單位。波波娜水電站總投資11.11億，總工期四年。工程等級為Ⅲ等，工程規(guī)模為中型，隧洞施工路線為關(guān)鍵路線。綜合分析項(xiàng)目所在地社會、經(jīng)濟(jì)、自然條件，項(xiàng)目業(yè)主的管理?xiàng)l件和建設(shè)目標(biāo)要求，波波娜水電站除環(huán)保、水保建設(shè)項(xiàng)目以外，只選擇一家主監(jiān)理單位，以便于監(jiān)理單位開展監(jiān)理工作和方便項(xiàng)目業(yè)主的管理。

5.5 合理劃分標(biāo)段和選擇承包商

項(xiàng)目業(yè)主在招標(biāo)時，首先要確定建設(shè)目標(biāo)，認(rèn)真編寫施工規(guī)劃，并根據(jù)施工規(guī)劃認(rèn)真編寫招標(biāo)計劃，根據(jù)招標(biāo)計劃和施工要求認(rèn)真編寫招標(biāo)文件。波波娜水電站主體工程承包商均為國內(nèi)一級(含一級)以上的水利水電施工總承包企業(yè)。

5.6 項(xiàng)目業(yè)主在安全教育方面起主導(dǎo)作用

安全事故可能發(fā)生在建設(shè)過程的各個方面，各個環(huán)節(jié)。在波波娜水電站建設(shè)過程中，項(xiàng)目業(yè)主發(fā)揮主導(dǎo)作用，對參建各方進(jìn)行了全方位安全教育。在隧洞建設(shè)過程中，業(yè)主不定期認(rèn)真檢查，把握影響安全的實(shí)質(zhì)性因素，適時調(diào)整建設(shè)進(jìn)度目標(biāo)，協(xié)調(diào)資源分配和供給，全方位與設(shè)計、監(jiān)理、承包商溝通，保證實(shí)現(xiàn)建設(shè)總目標(biāo)。全方位教育包括在不同場合召開各種會議，對監(jiān)理、設(shè)計、施工的各類各種人員進(jìn)行教育，并且不定期地學(xué)習(xí)國內(nèi)外重大安全事故案例。

5.7 在建設(shè)過程中全方位安全管理

項(xiàng)目業(yè)主在招標(biāo)和制定各種管理制度時均把安全管理內(nèi)容包含進(jìn)去。在制定建設(shè)目標(biāo)時，充分考慮安全因素。在隧洞施工招標(biāo)時，認(rèn)真考慮到不同洞段由于地質(zhì)條件不同而需要不同的技術(shù)要求;合理安排各洞段的開工時間，協(xié)調(diào)整個引水隧洞的貫通和襯砌完成時間，以保證發(fā)電總目標(biāo)的按期實(shí)現(xiàn)。

5.8 良好的溝通是實(shí)現(xiàn)安全管理目標(biāo)的有效途徑

人是整個項(xiàng)目建設(shè)管理過程中最活躍的因素。項(xiàng)目業(yè)主應(yīng)與參建各方保持有效溝通，充分調(diào)動其積極性。波波娜水電站建設(shè)過程中，項(xiàng)目業(yè)主對隧洞承包商特別關(guān)注，對從事隧洞建設(shè)的各方人員體現(xiàn)更多的人文關(guān)懷，及時發(fā)現(xiàn)并解決影響一線工作的問題，及時排除安全隱患。

6 結(jié)語

a.波波娜水電站在整個建設(shè)過程中實(shí)現(xiàn)了安全管理，項(xiàng)目業(yè)主對整體項(xiàng)目的技術(shù)狀態(tài)和建設(shè)要求有明確的認(rèn)識。

b.項(xiàng)目業(yè)主將安全管理貫穿到設(shè)計階段、招標(biāo)階段、建設(shè)目標(biāo)、管理制度中。

c.案例教育是安全教育十分有效的手段。

d.充分調(diào)動設(shè)計人員、監(jiān)理人員、施工管理者和施工人員的積極性。

e.充分發(fā)揮當(dāng)?shù)卣蜕霞壒芾聿块T的作用是實(shí)現(xiàn)安全管理的保證。