彰顯世界水電工程建設的中國力量
——菲迪克2018年工程項目杰出獎項目雅礱江錦屏一級水電站

擁有305米世界第一高壩的錦屏一級水電站工程（簡稱錦屏一級水電站）地質條件極其復雜，具有高山峽谷、高拱壩、高邊坡、高地應力、高水頭及深部卸荷等“五高一深”特點，工程建設極具挑戰(zhàn)性，是被國內外專家公認為 “地質條件最復雜、施工環(huán)境最惡劣、技術難度最大、建設管理難度最大”的巨型水電工程。

經(jīng)過近25年不懈努力，錦屏一級水電站攻克多項重大技術難題，取得豐富的創(chuàng)新成果。錦屏一級水電站已獲國家技術發(fā)明獎1項、國家科技進步獎5項，國家專利和國家級工法182項。2016年吉尼斯世界紀錄認證錦屏一級水電站為“最高大壩”，錦屏一級水電站項目團隊獲得2015 年世界工程師大會暨世界工程組織聯(lián)合會全體會議（WFE0）杰出工程建設獎。2018年9月，錦屏一級水電站獲得素有國際工程咨詢領域“諾貝爾獎”之稱的“菲迪克2018年工程項目杰出獎”。錦屏一級水電站的建成不僅實現(xiàn)了水電開發(fā)的歷史性超越，而且極大地帶動中國乃至世界諸多學科與技術領域的進步與發(fā)展，尤其是大大提升了我國大型水電工程的壩工技術、隧洞施工技術、機電設計制造技術。

一、國家戰(zhàn)略 謀定而動

2000年，國家“西部大開發(fā)”戰(zhàn)略正式啟動，國務院把實施西部大開發(fā)、促進地區(qū)協(xié)調發(fā)展作為一項戰(zhàn)略任務。在此背景下，“西電東送”工程全面啟動。作為“西電東送”中部通道上的重要電源點，雅礱江流域優(yōu)質電能亟待加速開發(fā)、大力開發(fā)。2003年5月，國投黨組做出了“二次創(chuàng)業(yè)、振興國投、加快公司發(fā)展”的決議。在此決定的引領下，雅礱江流域水電開發(fā)有限公司(簡稱雅礱江公司)做出了流域開發(fā)從單一電站運行向電站群開發(fā)轉移的戰(zhàn)略部署。作為雅礱江流域下游開發(fā)的龍頭電站，錦屏水電站的開發(fā)提上了日程。2003年底，第一批建設者開赴錦屏，展開了艱苦卓絕的錦屏水電站工程建設工作。

二、攻堅克難 勇立潮頭

（一）挑戰(zhàn)工程極限，創(chuàng)造多項“世界第一”

錦屏一級水電站的建設史可以說是一部工程技術的攻關史，很多難題屬世界首例。在國家自然科學基金雅礱江水電基金科研課題中，有五分之三的課題和錦屏一級水電站有直接或間接關系，這里面有很大一部分涉及錦屏一級水電站的建設，此項工程的艱巨程度可見一斑。

錦屏一級壩址工程地質條件極為復雜，具有“四不對稱”特點，即壩址左右岸地形條件不對稱、左右岸地質條件不對稱、拱壩體形不對稱、拱壩應力變形也不對稱。復雜地質不對稱條件下300米級特高拱壩結構和基礎處理技術，高水頭大泄量窄河谷的泄洪消能設計，高地應力環(huán)境超大規(guī)模地下廠房洞室群圍巖穩(wěn)定及支護，混凝土骨料堿活性抑制等技術，均是擺在建設者面前的世界級水電難題，工程規(guī)模和難度均超出已有經(jīng)驗與規(guī)范適用范圍。

左岸邊坡總體開挖高度約530米、總開挖量約554萬立方米，是目前水電工程開挖高度超500米級邊坡中穩(wěn)定條件最差的邊坡工程，工程邊坡加固設計和施工難度巨大。雅礱江公司會同設計單位組織了國內外多家在工程高邊坡研究領域具有豐富經(jīng)驗的高校和科研機構就錦屏一級水電站邊坡的穩(wěn)定問題及加固措施進行了系統(tǒng)研究，并在此基礎上，選擇采用深部以系統(tǒng)預應力錨索和抗剪洞為主、輔以混凝土框格梁、淺部錨噴支護以及系統(tǒng)的排水等綜合加固方案，成功解決了高邊坡的設計、施工難題。

作為世界上首座超過300米的特高拱壩，錦屏一級水電站大壩結構安全、溫控防裂、混凝土施工、大壩的抗滑及變形穩(wěn)定分析等都面臨巨大的挑戰(zhàn)。在拱壩設計過程中，公司會同成都院與多家科研院校開展了卓有成效的合作，從拱壩建基面的比選、體形優(yōu)化到組合骨料的選擇和溫控防裂措施的確定，并通過開展復雜地質條件下拱壩壩體開裂分析及抗裂措施研究和三維地質力學模型試驗研究工作，采取針對性的措施設計，進一步提高拱壩的安全度，確保世界第一高拱壩萬無一失。拱壩施工階段，雅礱江公司自主開展了4.5米層厚關鍵技術研究和溫度自動控制系統(tǒng)研究工作，并將研究成果成功應用到工程建設中，為優(yōu)質快速建成305米特高拱壩發(fā)揮了重要作用。

錦屏一級水電站工程泄洪流量大、水頭高、泄洪功率大，高速水流沖蝕影響以及對兩岸霧化區(qū)影響嚴重。雅礱江公司與設計院對高速水流摻氣減蝕措施，消能方式及泄洪霧化等進行了大量研究。通過研究，首創(chuàng)性地提出采用表、深孔無碰撞消能技術，實現(xiàn)表、深孔水流相互穿插、空中無碰撞，成功實現(xiàn)減少泄洪雨霧對岸坡的沖刷及對邊坡穩(wěn)定的不利影響、減小霧化區(qū)防護范圍、達到節(jié)約工程投資的目的。

在錦屏一級水電站十余年的建設過程中，雅礱江公司攻克了一個又一個世界級技術難題，創(chuàng)造了10項世界第一、10項國內第一和水電行業(yè)“10個首創(chuàng)”。

（二）狠抓質量管控，著力打造優(yōu)質工程、精品工程

錦屏一級水電站大壩為混凝土雙曲拱壩，最大壩高305米。作為高拱壩，大壩的質量是工程的關鍵，而錦屏一級工程的混凝土防裂更是重中之重。為了更好地實施工程建設，雅礱江公司在質量管理方面采取了一系列措施，比如嚴格執(zhí)行國家質量監(jiān)督、安全鑒定和工程驗收的要求，建立了嚴格的設計審查及專家咨詢、檢查制度，聘請外籍質量專家、開展每周質量巡視檢查、定期召開試驗檢測例會、成立溫度控制工作領導小組，開展全壩全過程溫控仿真與反饋分析等。確保大壩不出現(xiàn)一條溫度裂縫，保證大壩的整體性和均衡性，使大壩呈現(xiàn)出健康的狀態(tài)。

眾所周知，任何一座大壩，都是一倉一倉的混凝土慢慢澆筑上去的。錦屏一級水電站就多達1496個倉位，每一倉何時澆、怎樣澆、誰先澆、誰后澆、誰來澆，都有一個總體的安排。這些安排說起來簡單，但在高峰期多達2萬人的施工現(xiàn)場，管理起來非常困難。而把任何一倉的澆筑過程全部記錄下來，變成數(shù)據(jù)存入計算機，通過程序的自控控制來實現(xiàn)大壩的安全有序澆筑是確保工程質量的關鍵所在。

錦屏一級水電站混凝土澆筑強度高，接縫灌漿工程量大。為了解決高強度澆筑帶來的溫度應力、壩段懸臂高度、相鄰壩段高差等相關問題，大壩澆筑期間利用錦屏一級水電站高拱壩施工質量與進度實時控制系統(tǒng)，實時跟蹤工程建設狀態(tài)，使整個大壩在建設過程中都處于安全可控的狀態(tài)。通過系統(tǒng)的預警系統(tǒng)，及時發(fā)現(xiàn)問題，并采取糾偏措施，使工程建設始終處于可控狀態(tài)。

為確保工程質量，錦屏一級水電站首次在全壩每一個倉位系統(tǒng)布置溫度計，用于溫控的溫度計數(shù)量多達3565支，溫控觀測的頻次也非常高，相應帶來的工作量十分浩大。為了更加高效、準確和及時地掌握混凝土內部溫度，雅礱江公司開展自主攻關，成功研發(fā)了大壩混凝土施工期內部溫度自動化監(jiān)測系統(tǒng)。同時與科研機構和施工單位合作，研發(fā)和建立了大壩混凝土冷卻通水自動控制系統(tǒng)，從而完整構建了大壩混凝土施工期溫度自動化控制系統(tǒng)，在行業(yè)內首次實現(xiàn)了大壩混凝土內部溫度數(shù)據(jù)的自動采集、傳輸與冷卻通水自動控制的全過程智能化管理，實現(xiàn)了大壩溫度控制工作的科學化、精細化、智能化。

事實證明，錦屏一級水電站大壩沒有溫度裂縫，也沒有出現(xiàn)危害性裂縫，萬方混凝土裂縫數(shù)量是同級別工程中最少的，大壩施工質量處于世界領先水平并得到國內專家的認可。

在大壩蓄水至1880米高程后，監(jiān)測成果顯示，大壩壩基帷幕整體效果較好，大壩各層帷幕灌漿廊道、排水廊道、抗力體平洞滲流量基本小于2L/s，且蓄水期間無明顯變化。

錦屏一級水電站大壩的工程質量經(jīng)受住了實踐檢驗。正如中國工程院院士譚靖夷論及錦屏一級水電站的貢獻時所說，“優(yōu)等的混凝土大壩是一個很大的貢獻，并且是第一個貢獻”。

（三）采用FIDIC廉潔管理體系，實現(xiàn)工程透明和廉潔

雅礱江公司傳承二灘水電站國際工程建設管理經(jīng)驗，嚴格貫徹FIDIC理念，依法依規(guī)執(zhí)行工程招標投標制，招標過程接受專業(yè)監(jiān)督機構全過程監(jiān)督，并全程向社會公示。聘請頂級咨詢機構，對工程重大技術方案進行評審；引進中國顧問集團公司為項目現(xiàn)場常駐咨詢機構，對現(xiàn)場技術質量問題進行咨詢；成立了以中國工程院譚靖夷院士、馬洪琪院士、張超然院士等權威專家組成的“錦屏水電工程特別咨詢團”，每年對工程質量和重大關鍵技術問題進行兩次檢查和咨詢；實現(xiàn)技術透明公開。聘請美國美華(MWH)公司專家擔任外籍質量總監(jiān)，全過程參與項目業(yè)主質量監(jiān)督管理，每周給業(yè)主提交質量控制報告。

大壩泄洪

水電站地下廠房

錦屏·官地魚類增殖放流站

工程施工過程中，由于錦屏一級水電站的復雜性，許多合同問題受多種因素交叉影響，錦屏一級水電站實際施工情況與項目招標設計時產(chǎn)生很多重大變化，加大了合同問題處理的難度。雅礱江公司從抓好合同澄清、落實業(yè)主提供條件；堅持合同交底，建立合同履約評價機制；關注合同邊界條件變化，及時簽訂補充協(xié)議；充分發(fā)揮業(yè)主主導作用和監(jiān)理及行業(yè)咨詢機構技術優(yōu)勢，實事求是，推動重大合同問題解決等幾方面進行合同管控，使主要工程節(jié)點如期實現(xiàn)。在不斷提高合同管理水平的基礎上，雅礱江公司通過靠前管理、建立進度管理體系、采取糾偏措施等提升關鍵項目管理水平，保障工程進度計劃落到實處，打造了一個個世界水電建設史上的“錦屏速度”，保證了錦屏一級水電站建設全面推進。

錦屏一級水電站全過程接受了政府主管部門的經(jīng)濟審計、專項巡視、質量監(jiān)督檢查巡視、安全鑒定和工程驗收，未發(fā)生違背咨詢工程師職業(yè)道德的情況，工程建設投資管理獲得權威機構認可，獲得國家優(yōu)質投資項目特別獎。一大批技術精英充分參與到錦屏一級水電工程建設中去，在建設世界級工程的同時，也收獲一批優(yōu)秀的工程技術專家型人才，培養(yǎng)了大批工程及管理人才，共有95名工程師取得PMP資格認證（管理專業(yè)人員資格認證）。

（四）開發(fā)與保護并重，實現(xiàn)工程與自然和諧共處

在雅礱江流域水電開發(fā)的過程中，雅礱江公司秉承“綠水青山就是金山銀山”的理念，充分發(fā)揮“一個主體開發(fā)一條江”的優(yōu)勢，始終堅持開發(fā)與保護并重，企業(yè)效益與社會責任并重，努力創(chuàng)建開發(fā)效益更顯著、生態(tài)保護更完整、人文環(huán)境更和諧的水電開發(fā)模式。錦屏水電工程自始至終堅持環(huán)境保護措施與主體工程建設三同時，大力開展環(huán)境保護與管理系列重大科研課題的研究, 引進國外流域環(huán)保管理經(jīng)驗，采用“節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材”的環(huán)保技術。

節(jié)能，大壩采用當?shù)厣皫r粗骨料與大理巖細骨料的組合骨料，避免了外運材料帶來的能源消耗；節(jié)地，采用地下布置、施工平臺時空利用等綜合措施，道路橋隧比達55.5%，避讓了高植被覆蓋度區(qū)域，減少土地使用；節(jié)水，砂石骨料、混凝土等生產(chǎn)系統(tǒng)采用污水凈化循環(huán)使用處理方式，中水全部回用，達到零排放；節(jié)材，充分利用峽谷地形修建雙曲薄拱壩，相比重力拱壩可節(jié)約混凝土142萬立方米。開展雅礱江干熱河谷生態(tài)恢復研究，選育本地適生鄉(xiāng)土物種，林草恢復植被面積達到231萬公頃，林草覆蓋率35%；對庫區(qū)瀕危植物櫨菊木進行遷地保護；通過大壩分層取水、生態(tài)流量泄放、建設聯(lián)合魚類增殖站和魚類種質資源庫、設置人工魚巢等輔助方式幫助雅礱江錦屏河段原有魚類生存和繁殖，使錦屏水電工程建設和環(huán)境保護和諧統(tǒng)一，建成國內放流規(guī)模最大、工藝最先進、投資最大的錦屏·官地魚類增殖放流站，已培育、放流特有珍稀魚苗612萬尾。創(chuàng)新施工管理方式，采取提前截流、基坑集渣出渣的施工布置，成功解決壩區(qū)“V”型河谷，壩肩開挖料不可避免下江帶來的水土流失問題等難題。土壤流失控制比為1.13，實現(xiàn)全部水土流失防治目標。

三、世紀工程 造福一方

雅礱江公司捐建的錦屏希望小學

錦屏一級水電站裝機容量360萬千瓦，平均年發(fā)電量166.2億千瓦時，至2018年10月底，錦屏一級水電站已累計發(fā)電878億千瓦時，累計交稅46.84億元，極大地促進了民族地區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展。錦屏一級水電站所輸出的清潔能源，每年可替代標煤768.2萬噸，減少二氧化硫排放10.5萬噸，減少二氧化碳排放1371.2萬噸。同時，使四川電網(wǎng)枯水期平均出力增加22.5%，極大地優(yōu)化川渝電網(wǎng)電源結構。錦屏一級水電站水庫有49.1億立方米的調節(jié)庫容，除電站自身巨大的發(fā)電效益外，對下游梯級水電站有巨大的發(fā)電補償效益：每年使雅礱江下游梯級電站增加發(fā)電量60億千瓦時，相當于新建一座裝機120萬千瓦的水電站；每年還使長江三峽和葛洲壩水電站增加發(fā)電量37.7億千瓦時。此外，錦屏一級水庫調節(jié)庫容49億立方米，其中防洪庫容16億立方米，是長江流域綜合防洪體系的重要組成部分，通過流域水庫聯(lián)合調度，減少長江中下游遇大洪水時的超額洪量，提高了長江中下游1000多萬人、80多萬公頃土地的防洪安全，大大減輕下游城市的防洪壓力。

錦屏一級水電站項目建設改變了當?shù)厣贁?shù)民族很少外出的習慣，吸引了大量當?shù)匕傩占娂姷诫娬竟さ貏展?，增加了農民收入。僅錦屏工程施工高峰期，涼山當?shù)貏展と藛T就達5000多人。據(jù)冕寧縣的棉紗灣鄉(xiāng)統(tǒng)計，全鄉(xiāng)200多人，一年就從錦屏工地打工掙回了300多萬元。電站建設過程中充分征求移民意愿，采取開發(fā)式移民。將1萬多名彝族山區(qū)居民搬遷至平原，累計投入移民資金近42.9億元，新建4座小學、4所衛(wèi)生機構、4座集鎮(zhèn)、231公里道路，實現(xiàn)了移民脫貧目標，保障了移民可持續(xù)性發(fā)展。積極承擔社會責任，持續(xù)支持地方發(fā)展。已捐資5.1億元，捐建2122萬立方米庫容老溝水庫和配套的27.5公路干渠，解決地方百姓農業(yè)灌溉用水，改善生活用水；捐建錦屏希望小學，并且持續(xù)每年開展幫扶助學活動。

（雅礱江流域水電開發(fā)有限公司 供稿）