老撾南涅河一級水電站的設計與施工

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南涅河(Nam Ngiep)一級水電項目(NNP1)是老撾波里坎賽(Bolikhamxay)省和賽宋本(Xaysomboun)省的在建水電站，裝機容量290 MW，投資約9億美元。工程由南涅河一級電站電力公司(NNP1PC)負責建設和運營管理，公司發(fā)展目標是建設對社會和環(huán)境負責任的電力設施，提供清潔可再生電力，為老撾的脫貧作出貢獻。

在波里坎賽省，沿南涅河正在建造兩座大壩和兩座水電站，主壩最大壩高148 m，是迄今為止老撾建造的最高碾壓混凝土壩，水庫水域面積67 km2，延伸到賽宋本省。因水電站建設而移民的4 000多人(主要是苗族)均得到妥善安置。

在主壩址，一級發(fā)電站將安裝兩臺水輪發(fā)電機組，裝機容量272 MW，年發(fā)電量1 260 GW·h，峰值運行時間16 h，電力通過長約120 km的230 kV輸電線輸往泰國。輸電線連接發(fā)電站和首都萬象納蓬變電站，并經該變電站將電力出口到泰國。主電站泄水至調節(jié)池，第2座反調節(jié)壩和電站將為老撾115 kV電網(wǎng)供電，安裝一臺燈泡式機組，裝機18 MW，一天24 h連續(xù)運轉，日發(fā)電量105 GW·h。反調節(jié)壩的作用是確保下泄水流平穩(wěn)，盡量減少對下游河道水位的影響。

根據(jù)與老撾政府簽署的“特許權協(xié)議”，NNP1成立了環(huán)境與社會局，其下屬的社會管理辦公室負責所有的社會事務，包括安置過程和社會性措施的日常管理與實施。需要與老撾政府組織和機構密切合作，接受他們提出的意見。社會管理辦公室與當?shù)鼐用窈驼献?，為安置區(qū)的村民提供住宅和基礎設施，并為受項目直接影響的人群制定各種民生方案。環(huán)境保護對于項目的長期運行至關重要，NNP1已經成立了專門的環(huán)境管理辦公室，確保項目對當?shù)氐挠绊懽钚。⒂兄诟倪M環(huán)境保護措施，提高環(huán)保意識。

本文介紹了NNP1從可行性研究、初步設計階段到詳細設計、施工階段的創(chuàng)新性設計和建設特點，設計優(yōu)先考慮效率和經濟，以建設可持續(xù)發(fā)展的水電設施，這些設計主要由業(yè)主完成。

1 工程概況

南涅河上的南涅河一級電站位于首都萬象東北145 km處。主壩為碾壓混凝土重力壩，最大壩高148 m，壩頂長530 m。反調節(jié)混凝土重力壩位于主壩下游6.5 km，壩高21 m，壩頂長253 m。表1～3列出了該項目的主要特征參數(shù)。

表1 水庫主要特征參數(shù)

表2 大壩主要特征參數(shù)

表3 廠房主要特征參數(shù)

2 前期準備工作

南涅河一級水電站是20世紀90年代早期確定的項目，1991年進行了初步可行性研究。1996年，日本國際合作署(JICA)對該項目的社會和環(huán)境影響以及技術、商業(yè)方面進行了全面的可行性研究。

JICA在1998～2000年以及2001～2002年分兩個階段進行了研究，確定了BOT(建設-運營-移交)開發(fā)模式的技術可行性，提出了基于物理、經濟、環(huán)境和社會保障的最佳開發(fā)建議。

2003年5月，日本關西電力公司攜手其他感興趣的日本合作伙伴開展了進一步研究，并于2006年4月與老撾政府簽署了項目開發(fā)協(xié)議，1 a后關西與泰國發(fā)電局(EGAT)簽訂了開發(fā)協(xié)議。在繼續(xù)與項目區(qū)域內居民進行磋商的同時，開展了地形和地質方面的技術研究。在法律方面，2011年7月簽訂了經修訂的關稅諒解備忘錄，并于2013年簽署了電力采購協(xié)議。

2013年底和2014年初，隨著進出場道路的規(guī)劃，開始施工準備工作，與當?shù)鼐用窈驼_成協(xié)議后，開始進出場道路施工，而有關如何最好地安置所有受項目影響人員并進行賠償?shù)挠懻撊栽诶^續(xù)。2014年5月，召開了由村民、地方官員和高級政要、項目開發(fā)商和貸款方參與的國家層面的磋商，繼而召開了村、區(qū)和省級會議。2014年9月，隨著亞洲開發(fā)銀行與多家日本銀行和泰國商業(yè)銀行達成財務和法律方面的協(xié)議，項目建設前期準備工作就緒。

3 工程效益

南涅河一級項目被列為老撾政府優(yōu)先項目，是幫助老撾發(fā)展經濟的“東盟電池”項目之一。在27 a特許期內，通過向項目政府股東，即老撾國有企業(yè)支付特許權使用費、稅金和股息，預計NNP1將向老撾上繳各種稅費超過6億美元。在特許期結束后，所有的電站設施均將無償移交給老撾政府。與此同時，由反調節(jié)壩產生的18 MW電力將大大增加波里坎賽省的供電量，幫助老撾電力公司(EDL)實現(xiàn)其電氣化目標，并為地區(qū)經濟發(fā)展做出貢獻。

預計波里坎賽省的大壩建設將大大促進周邊地區(qū)經濟的發(fā)展，道路的改善和電力供應將增加貿易機會和提供公共服務，而改善供水質量將提高公眾健康水平。短期內，建筑工人的涌入和當?shù)匦略龅木蜆I(yè)機會將為該地區(qū)注入資金。項目移民和項目附近居民也可以參與民生項目建設，并可長期以此增加收入。

2015年，在項目主要貸款方亞洲開發(fā)銀行的大力支持下，ICEM實施了氣候變化影響評估研究，評估特許協(xié)議期及以后南涅河流域氣候變化的影響。

4 監(jiān) 管

為確保履行承諾和達到標準要求，NNP1及其利益相關方強化了項目實施過程中的內、外部監(jiān)管。

(1)由老撾政府組建的獨立咨詢小組(IAP)于2013年開始對項目進行監(jiān)管，咨詢小組由國際知名移民專家和當?shù)厣锒鄻有?、環(huán)境專家組成，IAP的職責范圍包括對所有環(huán)境評估、運行與施工組織設計、環(huán)境管理與監(jiān)測、生物多樣性、移民安置、土著人安置與相關的項目進展以及補救措施等報告進行審查。

(2)獨立監(jiān)管機構專家由政府聘用，NNP1出資，負責監(jiān)督和評估對環(huán)境安全與措施的遵循情況以及對社會權利和義務的履行情況。

(3)貸款方技術顧問每季度對NNP1及其承包商就施工中有關安全、環(huán)境和社會問題進行評估。

(4)按照世界銀行和亞洲開發(fā)銀行(ADB)操作手冊的要求，老撾政府成立了大壩安全評估小組(DSRP)，其成員由NNP1電力公司指定。評估小組每次均由水電設計和施工領域的3名國際技術專家組成，他們從大壩穩(wěn)定性和安全性的角度審查批準設計與施工方案，并提出適當?shù)淖兏ㄗh。評估小組大約每半年到訪一次施工現(xiàn)場，查看施工進度，對設計和施工事宜做出評估。

(5)當?shù)睾偷貐^(qū)項目團隊聘請了各類國際專家，確保項目施工過程中采用當前國際先進經驗，如在碾壓混凝土配合比設計和澆筑方面。

(6)亞洲開發(fā)銀行的代表定期到訪施工現(xiàn)場，監(jiān)督項目在履行環(huán)境和社會義務方面的進展情況。

5 施工狀況

項目施工分4個獨立合同，分別為土建工程、機電工程、水力機械工程以及230 kV輸電線路工程，各項工作按計劃穩(wěn)步向前推進。截至到2015年12月底，累計完成總工程量的 31.6%(計劃 36.1%)。

5.1 土建工程

5.1.1 進 度

2013年9月30日，大林公司與NNPIPC簽訂了土建工程合同，2014年10月3日簽發(fā)了“開工令”。同時，該公司社會管理辦公室已同意就工程施工占地進行補償。公司聘請了一家清理承包商，在工程開工前對工程區(qū)內未爆炸物(UXO)進行檢測清理，結果未發(fā)現(xiàn)可疑物。2014年10月開始主壩、引水隧洞、反調節(jié)壩和廠房的開挖施工。

截至到2015年12月底，土建工程累計完成總工程量的 40.9%(計劃完成 40.5%)，與用中間里程碑付款額計算完成工程量的計算方法相同，不包括預付款。

直徑10 m的導流隧洞已完工，南涅河已于2015年10月31日提前一個月左右截流，關鍵項目如反調節(jié)壩、主壩和廠房的開挖與計劃進度一致或提前。盡管大壩開挖和邊坡支護工程量增加，但這些項目均按計劃進行。

5.1.2 主壩開挖

2014年10月，開始主壩左岸壩段開挖，截至到2015年12月底，左右岸壩段均已開挖至原河床高程175 m。由于部分壩基在雨季及以后受到了水毀，目前正在進行河床面以下的開挖，結合必要的邊坡支護，以增強大壩在各種不同巖石條件下的穩(wěn)定性。截至2016年初，河床壩段壩基開挖進展順利。由于軟弱夾層，壩基開挖工程量將增大。主壩壩基由侏羅至白堊紀砂巖、泥巖和礫巖互層組成，巖石一般致密堅硬，但在右岸下游側，褶皺使得地層明顯從右岸向左岸下游偏轉，在層間形成了一些軟弱夾層。而反調節(jié)壩則完全不同，這是因為地質構造穩(wěn)定，同時代泥巖條件較好。

最近，在主壩開挖過程中使用了三維掃描儀進行大壩開挖編錄和河床剖面繪制，精度高、速度快且適應性強，此后現(xiàn)場開挖的編錄工作均由三維掃描儀完成。信息一旦被下載，就可以編程進行三維掃描，例如，選擇開挖壩坡上的一顆樹來掃描，不僅要確定樹的高度和直徑，還要確定樹的類型。三維掃描儀可用于土木工程、河道淤積物分析、生物清除和許多其他水電建設方面，包括環(huán)境應用，應用范圍極其廣泛。

在新技術應用方面，現(xiàn)場首次使用小型無人機對難以到達的地方拍攝高空、靜態(tài)和動態(tài)照片，例如大壩開挖區(qū)的全景照片等。

5.1.3 導流工程

導流洞長626 m、直徑10 m，設計洪水標準為1.5 a一遇。導流洞的開挖支護施工始于2014年10月，由于出口段地質條件差，增加了明挖工程量，出口段開挖完成后，導流洞實際開始開挖時間是2015年1月初。

截至2015年6月底，導流洞頂拱開挖完成，2015年8月貫通，2015年5月開始底板混凝土襯砌，并于2015年9月完工。頂拱混凝土襯砌采用滑模施工，2015年6月底開工，2016年9月底竣工。2015年10月31日，導流洞進口圍堰建成，出口圍堰拆除，開始導流。2015年11月，開始二期上游圍堰常態(tài)混凝土澆筑，2016年1月開始碾壓混凝土重力壩施工。

2015年8月初，導流洞施工期間遭遇暴雨，3 d內降雨量接近550 mm，洪水淹沒了導流洞。采取了在出口設置混凝土圍堰、隧洞內抽水等補救措施，工程沒有因此而發(fā)生重大延誤。

5.1.4 RCC試驗與施工

主壩施工采用碾壓混凝土，因為碾壓混凝土施工快速。2015年11月，在現(xiàn)場混凝土實驗室附近，成功建成了單坡碾壓混凝土試驗壩。碾壓混凝土采用不同配合比設計，觀察了多種碾壓方法，包括模板附近富漿碾壓混凝土的振動碾壓，以及試驗的其他碾壓混凝土施工方法。試驗獲得巨大成功，證明碾壓混凝土方案比先前預期的更經濟，因此決定反調節(jié)重力壩左岸壩段也采用碾壓混凝土(最初設計為土壩)。在碾壓混凝土澆筑中，部分成功采用了斜坡碾壓，實現(xiàn)了混凝土單層澆筑厚度6 m的世界紀錄。考慮到施工速度和經濟性，高19 m的二期上游圍堰也采用碾壓混凝土，設計洪水為2～5 a一遇，2016年1月開始施工。

主壩溢洪道挑流設計有多級挑坎，在反調節(jié)壩設計中也采用了多級挑流迷宮式溢洪道，并進行了水工模型試驗。

5.2 反調節(jié)壩

5.2.1 反調節(jié)電站(開挖和混凝土工程)

2014年10月初，廠房開挖和導流圍堰工程開工。2015年2月底，左岸廠房全部開挖至高程146.7 m。

2015年3月，開始廠房結構混凝土澆筑，同時開始接地系統(tǒng)的安裝。截至2015年12月底，廠房和大壩混凝土澆筑量已完成20 849 m3，占總量59 586 m3的35%。廠房混凝土澆筑工作進展順利，2015年11月30日，根據(jù)里程碑交付日期，土建承包商正式將施工場地移交給機電設備承包商，開始尾水管的交付與安裝。

采用迷宮式溢洪道具有泄流能力大、壩頂長度短、兩岸開挖工程量小且經濟等特點。

5.2.2 反調節(jié)壩碾壓混凝土

反調節(jié)壩右岸開挖始于2015年5月，雨季前完成。10月完成左岸溢流壩段和擋水壩段的開挖。考慮到經濟性和穩(wěn)定性，將左岸土壩變更為碾壓混凝土壩?；炷翝仓加?015年11月，12月完成，澆注量共9 996 m3。

5.2.3 反調節(jié)電站尾水管安裝

2015年11月14日，反調節(jié)電站尾水管運抵現(xiàn)場，2016年1月中旬完成了所有6節(jié)尾水管的安裝。

6 結 語

主壩基地質條件已明朗，壩基開挖已經揭露出左、右岸壩段和河床壩段存在的軟弱夾層，壩基修改設計增設了混凝土阻滑鍵，大壩抗滑穩(wěn)定性已得到充分保障。常態(tài)混凝土和碾壓混凝土澆筑均將按計劃進行。超乎預期的碾壓混凝土澆筑為水庫2018年7月實現(xiàn)蓄水提供了安全保障。

曹艷輝馬貴生譯

(譯者簡介：曹艷輝，男，長江勘測規(guī)劃設計研究有限責任公司，高級工程師。)