1 前言
舉世矚目的長(zhǎng)江三峽水利樞紐是開發(fā)和治理長(zhǎng)江的關(guān)鍵性骨干工程, 具有防洪、發(fā)電、通航等巨大綜合效益, 對(duì)加快我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程、提高綜合國(guó)力, 具有重要意義。自1919 年孫中山先生提出開發(fā)長(zhǎng)江三峽水力資源的設(shè)想以來, 興建長(zhǎng)江三峽工程成為中華民族幾代人夢(mèng)寐以求的愿望。新中國(guó)成立后, 在毛澤東、鄧小平、江澤民三代領(lǐng)導(dǎo)集體的直接關(guān)懷下, 有關(guān)部門和廣大科技工作者從20 世紀(jì)50 年代起, 對(duì)三峽工程進(jìn)行了長(zhǎng)期、大量的勘測(cè)、規(guī)劃、設(shè)計(jì)和研究工作。1958 年黨中央成都會(huì)議通過了《中共中央關(guān)于三峽水利樞紐和長(zhǎng)江流域規(guī)劃的意見》, 提出了“采取積極準(zhǔn)備和充分可靠的方針”, 隨后組織了200 多個(gè)單位近萬名科技人員對(duì)三峽工程重大科技問題進(jìn)行全國(guó)性協(xié)作研究。1970 年底, 中央決定興建葛洲壩工程, 以緩解華中地區(qū)電力緊缺局面, 同時(shí)也為興建三峽工程做實(shí)戰(zhàn)準(zhǔn)備。1984 年國(guó)務(wù)院原則批準(zhǔn)了三峽工程正常蓄水位150 m 方案的可行性研究報(bào)告, 并開始進(jìn)行工程籌建和準(zhǔn)備工作。1986 年黨中央、國(guó)務(wù)院決定組織重新論證, “以求更加細(xì)致、精確和穩(wěn)妥”。經(jīng)過近3 年的深入研究論證, 經(jīng)論證領(lǐng)導(dǎo)小組審議, 通過了14 個(gè)專題論證報(bào)告。長(zhǎng)江水利委員會(huì)(長(zhǎng)江委) 據(jù)此重新編制了《長(zhǎng)江三峽水利樞紐可行性研究報(bào)告》。1991 年8 月國(guó)務(wù)院三峽工程審查委員會(huì)通過了對(duì)該報(bào)告的審查意見, “三峽工程建設(shè)是必要的, 技術(shù)上是可行的, 經(jīng)濟(jì)上是合理的, 建議及早決策興建三峽工程”。1992 年4月3 日, 全國(guó)人大七屆五次會(huì)議審議了《國(guó)務(wù)院關(guān)于提請(qǐng)審議興建長(zhǎng)江三峽工程的議案》, 通過了《關(guān)于興建長(zhǎng)江三峽工程決議》。1993 年5 月國(guó)務(wù)院審查通過了《長(zhǎng)江三峽水利樞紐工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告》, 三峽工程開始實(shí)施建設(shè)。在建設(shè)過程中, 參建單位進(jìn)一步深入進(jìn)行了大量科學(xué)研究工作, 解決了一系列重大技術(shù)難題, 工程質(zhì)量、進(jìn)度和投資都得到有效的控制, 2003 年勝利實(shí)現(xiàn)了二期工程蓄水、通航和發(fā)電的目標(biāo)。
2 樞紐總體布置及大壩工程[1～3 ]
2.1 按壩址河段特點(diǎn)合理布置樞紐主要建筑物
三峽工程最大泄流量124 300 m3/ s , 電站裝機(jī)26 臺(tái)、總?cè)萘? 820 ×104 kW。壩址河段河床開闊, 河道原有中堡島。為布置泄洪、發(fā)電、通航等樞紐建筑物, 將中堡島全部挖除, 大壩布置成直線, 泄洪設(shè)施布置于河床中部, 泄洪前緣長(zhǎng)483m ; 26 臺(tái)大容量機(jī)組布置于左右兩側(cè), 采用壩后式電站廠房; 利用有利的河道地形條件, 船閘和升船機(jī)均布置于左岸, 并在右岸預(yù)留6 臺(tái)機(jī)組地下電站(土建工程于2004 年開始施工) ; 對(duì)三大建筑物進(jìn)行合理布置, 解決了河床寬度不足的難題。
2.2 大壩泄洪設(shè)施及消能防沖布置研究
樞紐設(shè)計(jì)洪水流量98 800 m3/ s , 校核洪水流量124 300 m3/ s。根據(jù)三峽水庫(kù)防洪調(diào)度規(guī)劃, 要求樞紐在防洪限制水位145 m 時(shí)具有下泄洪水流量為57 600 m3/ s 的能力; 在百年一遇洪水時(shí), 具有下泄洪水流量70 000 m3/ s 的能力; 遇設(shè)計(jì)洪水和校核洪水時(shí), 要求樞紐下泄100 000 m3/ s 以上的泄流能力。汛期泄洪除機(jī)組過流外, 泄洪流量的3/ 4 需要從泄水建筑物通過。按照泄洪建筑物483m 布置長(zhǎng)度, 一般無法滿足泄量要求。為此, 結(jié)合施工要求, 泄水建筑物采取了三層孔口布置的方式。大壩永久泄洪設(shè)施需布置深孔以滿足低水位時(shí)的泄洪要求, 并設(shè)表孔滿足設(shè)計(jì)洪水和校核洪水泄洪要求。從水庫(kù)排沙考慮, 要求深孔進(jìn)口高程低于電站進(jìn)水口高程。綜合分析防洪、排沙、工程防護(hù)、廠前排漂等因素, 盡量縮短泄洪前緣長(zhǎng)度, 減少兩岸廠房及壩段的開挖工程量, 大壩泄洪設(shè)施采用深孔和表孔相間布置方案。位于河床中部的泄洪壩段長(zhǎng)483 m。泄洪壩段布置23 個(gè)深孔和22 個(gè)表孔。深孔設(shè)在壩段中部, 孔口尺寸7 m ×9 m , 設(shè)計(jì)水頭85 m ; 表孔在兩個(gè)壩段之間跨縫布置, 凈寬8 m , 堰頂高程158 m。為進(jìn)行三期施工導(dǎo)流及截流, 在表孔正下方跨縫布置22 個(gè)導(dǎo)流底孔, 孔口尺寸6 m ×815 m。導(dǎo)流底孔在后期以回填混凝土封堵。
針對(duì)大壩水頭高、泄洪量大、排沙量多及三層泄洪孔運(yùn)行條件復(fù)雜等特點(diǎn), 研究了三層泄洪孔口不同運(yùn)行條件下的體型選擇和高速水流下抗空化及防泥沙磨蝕問題, 以及深孔與表孔聯(lián)合泄洪和深孔與底孔聯(lián)合泄流時(shí), 下游水力銜接及消能防沖等問題; 下游水位較深, 選用挑流消能型式, 消能效果較好; 比較了導(dǎo)流底孔有壓短管和有壓長(zhǎng)管方案,綜合考慮結(jié)構(gòu)安全、方便施工、抗磨和水力學(xué)條件等因素, 選用有壓長(zhǎng)管。深孔出口反弧段流速35～40 m/ s , 采取跌坎摻氣防止空化。壩下消能區(qū)兩側(cè)設(shè)左右導(dǎo)墻, 以減小泄洪對(duì)電站運(yùn)行和對(duì)下游航道口門的不利影響。
2.3 采取多種綜合措施, 確保岸坡廠房壩段地基深層抗滑穩(wěn)定
三峽工程大壩基礎(chǔ)總體上為堅(jiān)硬完整的花崗巖, 其中左岸廠房1 # ～5 # 壩段、右廠房24 # ～26 # 壩段壩基存在相對(duì)較發(fā)育的、傾向下游的緩傾角裂隙, 尤以3 # 廠房壩段更為發(fā)育, 裂縫結(jié)構(gòu)面連通率達(dá)83 %。壩趾后即為高陡開挖邊坡, 形成施工臨時(shí)坡高達(dá)70 m , 地形、地質(zhì)條件對(duì)左岸廠房1 # ～5 # 壩段的地基穩(wěn)定極為不利, 是三峽大壩工程的重大技術(shù)問題之一。為查明左岸廠房1 # ～5 # 壩段的地質(zhì)條件, 尤其是緩傾角結(jié)構(gòu)面的分布情況, 進(jìn)行了三次特殊勘探。基本查明了緩傾角結(jié)構(gòu)面展布、性狀及連通率。
長(zhǎng)江委針對(duì)左岸廠房1 # ～5 # 壩段的抗滑穩(wěn)定問題, 進(jìn)行了大量的研究和分析, 國(guó)內(nèi)有多家科研院校和設(shè)計(jì)單位參加復(fù)核計(jì)算與研究。在采取綜合工程處理措施后, 壩體深層抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均滿足K′> 310 的要求。
2.4 大壩大孔口應(yīng)力與配筋優(yōu)化
大壩大孔口主要有以下3 類: a1 泄洪深孔,孔口尺寸為7 m ×9 m , 設(shè)計(jì)水頭85 m。b1 電站引水壓力管道進(jìn)水口, 孔口尺寸為10 m ×12 m ,設(shè)計(jì)水頭67 m。技術(shù)設(shè)計(jì)研究成果表明, 這兩類孔口均存在孔口拉應(yīng)力大, 配筋量大, 鋼筋布置排數(shù)多的特點(diǎn)。c1 采用在孔口段附近將橫縫止水局部后移方案, 配筋一般可控制在2～3 排, 局部為3～4 排。
2.5 大壩混凝土快速施工技術(shù)[ 4]
三峽工程混凝土總量達(dá)2 800 ×104 m3 , 質(zhì)量要求高, 施工難度大。因此必須采用成套先進(jìn)的混凝土快速施工新技術(shù), 才能保證工程的質(zhì)量和工期。三峽大壩二期混凝土澆筑從1998 年開始,1999 年到2001 年連續(xù)3 年特高強(qiáng)度混凝土施工,年澆筑量均在400 ×104 m3 以上, 三年共澆筑混凝土1409 ×104 m3 , 其中2000 年創(chuàng)造了混凝土澆筑強(qiáng)度年548 ×104 m3 、月55135 ×104 m3 、日212 ×104 m3的世界紀(jì)錄。為保證三峽大壩的高強(qiáng)度高質(zhì)量施工, 對(duì)施工方案和主要施工設(shè)備進(jìn)行了反復(fù)的科學(xué)論證, 選定了以塔帶機(jī)為主, 輔以高架門、塔機(jī)和纜機(jī)的綜合施工方案。從傳統(tǒng)常規(guī)的吊罐澆筑升華為混凝土一條龍連續(xù)生產(chǎn)工藝。該系統(tǒng)由各混凝土拌和樓通過皮帶機(jī)將混凝土輸送到塔帶機(jī)直接入倉(cāng)澆筑, 集水平和垂直運(yùn)輸為一身, 具有連續(xù)澆筑、生產(chǎn)率高、可實(shí)現(xiàn)混凝土澆筑工廠化生產(chǎn)的特點(diǎn)。結(jié)合三峽工程的實(shí)踐, 建立了一整套保證質(zhì)量的混凝土快速施工工藝和現(xiàn)代化施工管理體系, 全面推行倉(cāng)面工藝設(shè)計(jì), 制定了一整套嚴(yán)密的施工工藝。為滿足三峽混凝土耐久性的特殊要求, 經(jīng)大量試驗(yàn)選用非堿活性花崗巖人工骨料, 并嚴(yán)格限制水泥熟料中堿含量小于015 % , 要求混凝土中總堿量≤215 kg/ m3 ; 在混凝土中摻用Ⅰ級(jí)粉煤灰。由于Ⅰ級(jí)粉煤灰微珠含量高, 可作為一種功能材料, 大大改善混凝土的和易性, 減少用水量, 并可抑制堿活性反應(yīng), 節(jié)省水泥用量, 減少混凝土溫度裂縫和干縮; 選用品質(zhì)優(yōu)良的高效減水劑, 通過與Ⅰ級(jí)粉煤灰聯(lián)合摻用, 使花崗巖人工骨料配制的四級(jí)配混凝土用水量由110 kg/ m3 減少為85 kg/ m3 左右;采用縮小水膠比增加粉煤灰摻量的技術(shù)路線, 從而更有效地提高了混凝土的耐久性; 采用有補(bǔ)償收縮性能的525 # 中熱大壩水泥, 以減少混凝土收縮變形, 減少混凝土產(chǎn)生裂縫的風(fēng)險(xiǎn)。三峽工程低溫混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)是世界上已建及在建工程中規(guī)模最大、溫控要求最嚴(yán)的混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)。要求夏季生產(chǎn)出機(jī)口溫度為7 ℃的低溫混凝土, 設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為1 720 m3/ h , 設(shè)計(jì)夏季高峰月混凝土澆筑強(qiáng)度為44 ×104 m3。針對(duì)三峽工程的特殊性及混凝土預(yù)冷工藝的要求, 經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)研究, 首次將二次風(fēng)冷骨料技術(shù)應(yīng)用于三峽工程。三峽工程大壩柱狀塊尺寸大, 基礎(chǔ)溫差標(biāo)準(zhǔn)高, 加上壩區(qū)氣溫驟降頻繁, 混凝土表面防裂難度大, 溫控措施要求嚴(yán)格。為此,三峽工程在廣泛分析國(guó)內(nèi)外工程已采取單項(xiàng)或多項(xiàng)溫控措施現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上, 首次實(shí)施全過程、全方位、高標(biāo)準(zhǔn)、大容量的綜合溫控技術(shù)。
3 水電站廠房工程[5 ,6 ]
3.1 電站進(jìn)水口型式研究
三峽電站水輪發(fā)電機(jī)組采用單機(jī)單管引水, 壓力鋼管直徑1214 m , 設(shè)計(jì)流量1 020 m3/ s , 運(yùn)用水位變幅達(dá)45 m , 進(jìn)水口尺寸大、水頭高。研究了單孔進(jìn)水口和雙孔進(jìn)水口兩種型式。按常規(guī)的大喇叭口體型設(shè)計(jì)單孔進(jìn)水口, 喇叭口面積為引水管道面積的315 倍以上, 閘門尺寸和啟閉機(jī)容量較大, 金屬結(jié)構(gòu)工程量多, 且制造安裝難度大。針對(duì)三峽電站進(jìn)水口的特點(diǎn), 借鑒國(guó)外大型水電站進(jìn)水口設(shè)計(jì)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn), 采用單孔小喇叭進(jìn)口體型。兩種進(jìn)水口方案大比尺(1∶30) 水工模型對(duì)比試驗(yàn)的成果表明, 兩方案的水力特性基本相當(dāng),單孔方案稍優(yōu), 總水頭損失小10 cm , 單孔進(jìn)水口的孔口應(yīng)力較小。雙孔將增加鋼筋用量, 進(jìn)水口的門體、門槽和啟閉機(jī)數(shù)量比單孔進(jìn)水口增加一倍,維修工作量相應(yīng)增多, 要求工作閘門同步操作, 運(yùn)用要求嚴(yán)格, 事故概率比單孔方案大。
3.2 大型鋼襯鋼筋混凝土壓力管道和伸縮節(jié)研究
三峽電站壓力管道具有條數(shù)多(26 條) 、直徑大(內(nèi)徑1214 m) 、HD 值高(1 730 m2) 等特點(diǎn)。在“七五”國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目的初步設(shè)計(jì)中選定了在下游壩面淺預(yù)留槽的背管型式。關(guān)于結(jié)構(gòu)型式, 在技術(shù)設(shè)計(jì)階段初期選定鋼襯鋼筋混凝土管道方案。在技術(shù)設(shè)計(jì)過程中, 除長(zhǎng)江委進(jìn)行大量設(shè)計(jì)和研究工作外, 根據(jù)需要, 三峽總公司技委會(huì)組織了若干單位進(jìn)行了7 項(xiàng)科學(xué)研究和試驗(yàn), 其中包括:結(jié)構(gòu)仿真計(jì)算; 壩內(nèi)埋管段結(jié)構(gòu)分析與大比尺仿真材料結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn); 大比尺平面結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)研究; 上彎段大比尺結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn); 下彎段大比尺結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn); 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究; 下平段施工措施研究等, 取得了豐碩的成果,使我國(guó)在這方面的科研水平上了一個(gè)臺(tái)階, 為三峽工程壓力管道技術(shù)設(shè)計(jì)質(zhì)量的提高創(chuàng)造了條件。
為了解我國(guó)采用鋼襯鋼筋混凝土壓力背管的實(shí)際情況, 技委會(huì)組織了專家組有關(guān)專家會(huì)同長(zhǎng)江委設(shè)計(jì)人員, 對(duì)東江、五強(qiáng)溪水電站引水壓力管道進(jìn)行了調(diào)查。三峽總公司還邀請(qǐng)了3 位俄羅斯專家對(duì)鋼襯鋼筋混凝土聯(lián)合受力管道的設(shè)計(jì)和施工進(jìn)行了咨詢, 組團(tuán)到俄羅斯考察了鋼襯鋼筋混凝土壓力管道的設(shè)計(jì)和施工技術(shù)。根據(jù)以上研究與考察結(jié)果, 長(zhǎng)江委對(duì)鋼襯鋼筋混凝土壓力管道的設(shè)計(jì)做了優(yōu)化, 總的安全系數(shù)由212 降為210 ; 提高鋼襯和鋼筋強(qiáng)度級(jí)別; 鋼筋的布置不宜多于三排等。由于壓力管道直徑特大, 采用常規(guī)伸縮節(jié)難以滿足要求。經(jīng)計(jì)算分析, 左岸廠房1 # ～6 # 壩段廠壩間的相對(duì)位移和轉(zhuǎn)角較小, 鋼管的應(yīng)力在允許應(yīng)力范圍內(nèi), 確定采用墊層管取代伸縮節(jié)方案。7 # ～14 # 河床壩段的相對(duì)位移稍大, 鋼管應(yīng)力絕大部分在允許應(yīng)力范圍內(nèi), 僅局部超過允許應(yīng)力, 若合理選擇合攏時(shí)間, 也可以取消伸縮節(jié); 考慮到安全因素, 最后7 # ～14 # 壩段管道廠壩連接段選用帶波紋管止水的伸縮節(jié), 該結(jié)構(gòu)型式新, 是國(guó)內(nèi)外尺寸最大的伸縮節(jié)。
3.3 蝸殼外圍混凝土結(jié)構(gòu)型式及施工工藝研究
三峽水電站具有單機(jī)容量大、臺(tái)數(shù)多、總裝機(jī)容量大的特點(diǎn), 在電網(wǎng)中是舉足輕重的巨型電源。鑒于該電站的重要性, 為保證機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定, 蝸殼混凝土結(jié)構(gòu)型式的合理選擇是重要因素之一。電站機(jī)組的蝸殼尺寸大, HD 值高, 水頭變幅大, 蝸殼外圍二期混凝土相對(duì)較薄, 合理選擇蝸殼混凝土結(jié)構(gòu)型式, 增強(qiáng)蝸殼結(jié)構(gòu)的剛度, 有利于提高機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性。針對(duì)上述問題開展了大量的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)研究工作。
1) 采用大比尺物理仿真模型, 研究結(jié)構(gòu)的受力特性、超載能力和破壞形態(tài)。武漢大學(xué)水利電力學(xué)院和長(zhǎng)江水利科學(xué)院分別進(jìn)行了模型試驗(yàn), 兩者的試驗(yàn)成果相近, 可信度高。
2) 大量的三維有限元計(jì)算, 成果包括: 充水保壓方案優(yōu)于墊層蝸殼方案; 對(duì)保壓水頭進(jìn)行了優(yōu)選; 在確定保壓水頭70 m以后, 研究提出了保壓保溫控制標(biāo)準(zhǔn)和措施。
3) 可考慮溫度、徐變、自重、水壓等荷載和縫面接觸問題, 同時(shí)又可模擬結(jié)構(gòu)、材料參數(shù)和邊界條件隨混凝土齡期和施工過程變化的三維有限元仿真計(jì)算。采用數(shù)值分析、結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)和原型觀測(cè)分析相結(jié)合的技術(shù)路線進(jìn)行綜合研究, 研究成果已應(yīng)用于三峽左岸電站廠房工程。
4 雙線連續(xù)五級(jí)船閘工程[7～9 ]
4.1 船閘總體設(shè)計(jì)
雙線連續(xù)五級(jí)船閘是工程蓄水后解決船舶過壩的關(guān)鍵設(shè)施。三峽工程能否解決高壩通航問題, 直接關(guān)系到長(zhǎng)江黃金水道航運(yùn)的發(fā)展和沿江地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。根據(jù)壩址的地形地質(zhì)特點(diǎn)和河道復(fù)雜的水沙條件, 首先對(duì)與船閘技術(shù)可行性、先進(jìn)性和運(yùn)行可靠性有關(guān)的帶有全局性的總體技術(shù)進(jìn)行了研究。船閘設(shè)計(jì)總水頭113 m , 遠(yuǎn)大于目前世界上已建船閘的最大總水頭7218 m , 壩址河道地形和水沙條件復(fù)雜。經(jīng)研究, 提出了采用雙線連續(xù)五級(jí)船閘(見封面) , 并對(duì)船閘主體建筑物基本結(jié)構(gòu)型式做出了決策, 解決了三峽水利樞紐高壩通航的問題。
4.2 高水頭大型船閘輸水技術(shù)
高水頭船閘的輸水技術(shù)水平直接影響船閘的運(yùn)行安全和船舶過壩的效率, 是目前世界上大型高水頭船閘必須解決的一個(gè)技術(shù)難題。船閘輸水系統(tǒng)必須滿足三個(gè)重要指標(biāo), 即輸水時(shí)間要滿足通過能力的要求, 控制在12～13 min ; 廊道系統(tǒng)的水流條件必須防止對(duì)廊道和閥門造成氣蝕和聲振; 閘室的水面升降平穩(wěn), 上下游引水和泄水滿足船舶通航水流條件的要求。三峽船閘級(jí)與級(jí)之間的最大輸水水頭4512 m , 遠(yuǎn)大于目前世界上已建船閘的最大輸水水頭3614m。經(jīng)研究, 采用先進(jìn)的船閘輸水綜合技術(shù), 解決了船閘閘室快速、安全、平穩(wěn)輸水的難題, 保證了在船閘充泄水過程中, 上下游引航道通航的水流條件。
4.3 深切高陡邊坡的穩(wěn)定、變形控制與大型襯砌結(jié)構(gòu)研究
船閘高邊坡集高、陡、長(zhǎng)于一體, 不僅規(guī)模大、形態(tài)復(fù)雜, 巖石開挖后, 巖體存在深切開挖卸荷變形的問題, 船舶過閘對(duì)邊坡穩(wěn)定的要求高, 如此復(fù)雜的船閘高邊坡問題, 在國(guó)內(nèi)外尚無先例。不僅要保持高邊坡巖體在施工期和運(yùn)行期的穩(wěn)定, 要求巖體作為船閘結(jié)構(gòu)的一個(gè)組成部分與襯砌結(jié)構(gòu)協(xié)同工作, 還要考慮邊坡巖體變形對(duì)船閘設(shè)備正常運(yùn)行, 特別是對(duì)人字閘門正常運(yùn)行的影響。通過應(yīng)用大量高新技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)勘測(cè)和多種現(xiàn)場(chǎng)科研試驗(yàn),用不同模型進(jìn)行計(jì)算分析, 采用開挖、加固、防滲、排水等綜合技術(shù), 可靠地解決了高邊坡的穩(wěn)定與變形問題。在此基礎(chǔ)上, 通過合理采用巖槽的開挖形式(保留兩線船閘間巖體隔墩) 和船閘的結(jié)構(gòu)型式, 大量節(jié)省了工程量和投資, 保證了船閘的建設(shè)工期。
4.4 高大人字門結(jié)構(gòu)和啟閉機(jī)可靠性研究
船閘人字門的規(guī)模和淹沒水深均超過當(dāng)前世界最高水平。通過引入新的設(shè)計(jì)概念, 采用新方案、新材料、新工藝和新設(shè)備, 解決了高大人字門結(jié)構(gòu)受力、運(yùn)行的可靠性及其特大啟門力等技術(shù)難題。
4.5 復(fù)雜工況下船閘運(yùn)行監(jiān)控技術(shù)
三峽五級(jí)船閘設(shè)備多, 首先船閘需根據(jù)上下游不同的水位組合, 分別采用不同的級(jí)數(shù)運(yùn)行, 在同一級(jí)船閘中根據(jù)上下游來船的不同, 時(shí)有1～3 個(gè)閘室同時(shí)在過船運(yùn)行, 一個(gè)閘室的兩側(cè)閥門通常為雙邊同步運(yùn)行, 有時(shí)只一邊運(yùn)行, 在某些水位情況下參與運(yùn)行的第二級(jí)閘室需要補(bǔ)水等等, 運(yùn)行工況遠(yuǎn)較一般船閘復(fù)雜。為保證船閘運(yùn)行的可靠性和效率, 經(jīng)研究, 船閘按照集中和分散兩套控制方式進(jìn)行設(shè)備配置, 并自主開發(fā)了多種對(duì)船閘進(jìn)行監(jiān)控的專用軟件, 保證了在復(fù)雜工況下, 安全、可靠、靈活地對(duì)船閘進(jìn)行監(jiān)控, 并為船閘集中自動(dòng)監(jiān)控技術(shù)的推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
4.6 高難度的船閘施工技術(shù)
三峽船閘施工工程量大、工期緊、技術(shù)難度高。170 m 深切巖坡開挖, 其下部直立開挖部分需作為船閘結(jié)構(gòu)的組成部分, 要求保持巖坡的強(qiáng)度和完整性, 高薄襯砌墻混凝土澆筑、高大閘閥門設(shè)備的安裝等施工難度均非一般船閘施工可比。針對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件下高達(dá)6815 m 直立巖坡的開挖、300 t級(jí)長(zhǎng)達(dá)60 m 的水平錨索施工, 對(duì)施工工序、直立坡成型、爆破控制, 錨固的設(shè)備和器材, 提出了成套工藝和技術(shù)要求, 并分別提出了多種控制巖體質(zhì)量的新技術(shù)和水平錨固工程的高精度施工工藝及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。混凝土澆筑首創(chuàng)采用了已獲國(guó)家專利的先進(jìn)立模施工新技術(shù)。針對(duì)金屬結(jié)構(gòu)和設(shè)備安裝提出了大型人字門、閥門、設(shè)備安裝的專用標(biāo)準(zhǔn)和安裝工藝等, 保證了船閘施工的質(zhì)量和工期。
5 特大型水輪發(fā)電機(jī)組[1 ,3 ]
水輪發(fā)電機(jī)組是發(fā)揮三峽工程發(fā)電效益的關(guān)鍵設(shè)備, 它在電力系統(tǒng)中承擔(dān)基荷、調(diào)峰、調(diào)頻及進(jìn)相運(yùn)行等重大作用。設(shè)有26 臺(tái)特大型水輪發(fā)電機(jī)組的三峽電廠是當(dāng)今世界上最大的水電站。它在實(shí)現(xiàn)“西電東送”和全國(guó)電力聯(lián)網(wǎng)的戰(zhàn)略, 實(shí)現(xiàn)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化配置方面, 具有極其重要的地位。由于三峽工程防洪和排沙的需要, 三峽水輪機(jī)的運(yùn)行水頭變幅甚大, 達(dá)40 m。又由于確保運(yùn)行可靠、安全、穩(wěn)定的原則, 必須擺在首位考慮, 使得機(jī)組的設(shè)計(jì)、制造、安裝都具有很大的難度, 并超過了世界上已有的大型水電機(jī)組。
1) 單機(jī)容量70 ×104 kW 的三峽電站水輪發(fā)電機(jī)組是世界上單機(jī)出力最大的混流式水電之一。其主要技術(shù)參數(shù)代表了當(dāng)今世界的先進(jìn)水平, 亦反映了水輪機(jī)的最新發(fā)展趨勢(shì)。其中, 水輪機(jī)真機(jī)效率達(dá)到96 % , 發(fā)電機(jī)效率達(dá)到98.77 %。
2) 三峽機(jī)組尺寸巨大, 水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑達(dá)10m , 發(fā)電機(jī)定子機(jī)座外徑達(dá)2114 m , 定子鐵芯內(nèi)徑達(dá)1818 m , 鐵芯高度達(dá)3173 m , 均為世界之最, 其單臺(tái)機(jī)組質(zhì)量約6 600 t , 是目前世界上最大的水輪發(fā)電機(jī)組。
3) 三峽發(fā)電機(jī)的推力負(fù)荷達(dá)5 500 t , 亦為當(dāng)今世界之最, 伊泰普發(fā)電機(jī)的推力負(fù)荷為4 700 t 。
4) 針對(duì)三峽電站的特點(diǎn), 在水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)制造過程中采用了目前世界上成熟的新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)和新材料。如CFD 技術(shù), X 葉片, 通流部件普遍采用不銹鋼材料等。
5) 三峽電站左岸14 臺(tái)機(jī)組采取公開招標(biāo)、議標(biāo)決策的方式, 責(zé)任方為國(guó)外制造廠商, 國(guó)內(nèi)工廠參與, 并與國(guó)外廠商聯(lián)合設(shè)計(jì), 合作生產(chǎn), 加速和極大提高了我國(guó)巨型水輪機(jī)的研究、設(shè)計(jì)、制造能力和應(yīng)用水平, 極大地促進(jìn)了我國(guó)巨型水電機(jī)組國(guó)產(chǎn)化的進(jìn)程。
6) 三峽左岸電站機(jī)組安裝創(chuàng)造了一年內(nèi)(2003 年) 連續(xù)安裝、投運(yùn)6 臺(tái)70 ×104 kW 機(jī)組,總?cè)萘窟_(dá)420 ×104 kW 的世界最高記錄。
6 三峽工程導(dǎo)截流及圍堰工程
6.1 施工導(dǎo)流及施工期通航研究[ 10]
長(zhǎng)江為航運(yùn)黃金水道, 施工期的航運(yùn)暢通非常重要。三峽工程施工導(dǎo)流方式及施工通航方案與工程樞紐總體布置、施工導(dǎo)流、施工布置和總進(jìn)度密切相關(guān), 為一龐大復(fù)雜的系統(tǒng)工程。必須運(yùn)用系統(tǒng)工程的思路論證決策施工導(dǎo)流方案; 不同的導(dǎo)流方式產(chǎn)生不同的通航效果。通過多年的方案比較研究, 確立了“三期導(dǎo)流、明渠通航、圍堰擋水發(fā)電”的施工方案。施工期通航問題的關(guān)鍵時(shí)期為主河道截流期至庫(kù)水位蓄至135 m 永久通航建筑物啟用前期間。按初步設(shè)計(jì), 施工通航有三條通道(導(dǎo)流明渠兼作通航、臨時(shí)船閘和一線垂直升船機(jī)) 。后升船機(jī)緩建, 如何改善明渠和臨時(shí)船閘的通航條件, 確保施工期長(zhǎng)江航運(yùn)基本暢通, 以及如何挖掘明渠通航潛力, 緩解臨時(shí)船閘過船壓力, 提高明渠、臨時(shí)船閘的綜合通過能力等方面的研究就更為重要。
該項(xiàng)目研究影響因素諸多, 技術(shù)難度高, 意義重大, 為了更好地完成并實(shí)施該項(xiàng)目, 開展了全方位的、全國(guó)性的聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)。既有大量的物理模型及原型試驗(yàn)研究, 又有數(shù)學(xué)模型計(jì)算分析; 既有原型資料的分析研究, 又預(yù)測(cè)了未來施工期通航能力及影響; 既有工程施工影響的跟蹤模型試驗(yàn)及原型運(yùn)行觀測(cè), 又建立了工程運(yùn)行安全的信息反饋保障系統(tǒng)。主要科學(xué)技術(shù)內(nèi)容和創(chuàng)新成果如下:施工導(dǎo)流方案比較研究: 三斗坪壩址河床寬闊, 壩址處有中堡島, 形成了良好的分期導(dǎo)流條件。施工期通航問題至關(guān)重要, 分期導(dǎo)流的具體方案設(shè)計(jì), 必須結(jié)合施工期通航方案一并研究。為此, 研究比較了右岸導(dǎo)流明渠施工期不通航和通航兩種類型的多種方案。
明渠通航與明渠不通航方案比較研究: 由于施工導(dǎo)流方式及施工通航方案, 特別是明渠是否兼作通航航道, 還直接影響工程的施工總進(jìn)度及施工期通航問題。經(jīng)多年研究, 明渠通航和不通航方案具有不同的特點(diǎn)。三峽工程施工期采用導(dǎo)流明渠結(jié)合臨時(shí)船閘和升航機(jī)通航, 既有利于提高施工期通航保證率、增加通航可靠性, 又有利于減少初期工程規(guī)模、縮短工期、提前發(fā)電。
導(dǎo)流明渠體型、布置及臨時(shí)船閘通航技術(shù)研究: 針對(duì)三峽壩址復(fù)雜的彎道水流現(xiàn)象, 對(duì)明渠的布置、規(guī)模、體型等進(jìn)行了系列試驗(yàn)研究。最后選定的導(dǎo)流明渠體型及布置, 成功地解決了復(fù)雜彎道水流條件下明渠“導(dǎo)流”和“通航”設(shè)計(jì)流量相差較大(近4 倍) 等矛盾。明渠導(dǎo)流經(jīng)受了1998 年特大洪水的考驗(yàn), 并成功地保障了6 年施工期的安全通航。
臨時(shí)船閘通航技術(shù)研究?jī)?nèi)容主要包括: 臨時(shí)船閘引航道的清淤減淤措施; 研究改善臨時(shí)船閘引航道口門區(qū)通航水流條件的措施。提高明渠汛期通航能力研究: 當(dāng)長(zhǎng)江為中、小流量時(shí), 船隊(duì)多由明渠通行, 入汛后, 明渠水陡流急, 船隊(duì)無法通行, 須改由臨時(shí)船閘通過, 但臨時(shí)船閘規(guī)模較小, 引航道泥沙淤積, 清淤與通航相互干擾, 上下錨地相距較遠(yuǎn), 品字形超寬船隊(duì)解編,以及較難預(yù)測(cè)的臨時(shí)船閘運(yùn)行故障導(dǎo)致的停閘檢修, 將出現(xiàn)長(zhǎng)江斷航, 因此研究明渠汛期通航及提高通航能力的措施顯得非常必要。為此, 在滿足設(shè)計(jì)通航流量的條件下, 通過提高明渠汛期通航能力研究(減駁減載、施絞換推等工程措施的采用) ,使施工期通航流量由設(shè)計(jì)的20 000 m3/ s 提高到40 000 m3/ s (上水) ～45 000 m3/ s (下水) , 成功地實(shí)現(xiàn)了施工期長(zhǎng)江航運(yùn)的暢通。基于以上成果, 鑒定委員會(huì)認(rèn)為, 在特大型綜合水利樞紐工程建設(shè)中, 在巨大導(dǎo)流流量(79 000m3/ s) 和極高通航水流條件下, 滿足了客貨量的通過能力(1 500 ×104 t/ a) , 成功地在彎道上解決了明渠導(dǎo)流及施工通航的關(guān)鍵技術(shù)問題, 成果總體上達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。
6.2 長(zhǎng)江兩次截流及深水高土石圍堰關(guān)鍵技術(shù)[ 11 ,12]
6.2.1 大流量深水河道截流技術(shù)
三峽工程截流包括大江截流和導(dǎo)流明渠提前截流, 截流成功后都面臨在一個(gè)枯水期快速修建深水高土石圍堰。三峽工程大江截流和明渠提前截流的難度, 與世界上單項(xiàng)水力學(xué)指標(biāo)最高的一些截流工程比較, 都是較高的, 其綜合困難程度乃世界截流史所罕見。1997年11 月8 日大江截流和2002 年11 月6 日導(dǎo)流明渠提前截流成功, 標(biāo)志我國(guó)河道截流技術(shù)已躋身世界領(lǐng)先地位。
三峽工程大江截流是修建二期上下游土石圍堰關(guān)鍵性的第一道工序, 其目的是截?cái)嚅L(zhǎng)江主河道,迫使長(zhǎng)江水流改道從導(dǎo)流明渠渲泄。截流最大水深達(dá)60 m , 居世界截流工程之冠。大江截流施工與航運(yùn)關(guān)系密切, 截流過程必須兼顧通航。截流河床地形地質(zhì)條件復(fù)雜, 深槽新淤砂及其左側(cè)陡峭巖壁, 對(duì)截流戧堤穩(wěn)定極為不利。針對(duì)大江截流水深, 戧堤進(jìn)占出現(xiàn)堤頭坍塌的難題, 探討了深水截流堤頭坍塌的機(jī)理, 提出并采用了深水平拋墊底措施, 有效防止了堤頭坍塌事故的發(fā)生, 1997 年11月8 日, 龍口順利合攏。實(shí)測(cè)截流流量11 600～8 480 m3/ s , 落差0166 m , 最大流速4122 m/ s ,截流最高日拋投強(qiáng)度12109 ×104 m3 。
明渠截流初步設(shè)計(jì)為12 月上旬, 截流流量為9 010 m3/ s , 鑒于后續(xù)工程施工工期緊, 施工壓力大, 極大地制約著工程的施工進(jìn)程, 明渠截流宜盡量提前, 而明渠提前截流又涉及諸多復(fù)雜因素, 不但導(dǎo)流建筑物應(yīng)具備提前投入運(yùn)行的條件, 而且提前截流本身在截流難度方面將產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性變化。明渠提前截流具有截流流量大( 設(shè)計(jì)流量Q =12 200～ 10 300 m3/ s) 、截流水深(20～25 m) 、落差大(相應(yīng)設(shè)計(jì)流量落差5177～4111 m) 、龍口流速大(最大垂線平均流速7147～6168 m/ s , 最大點(diǎn)流速達(dá)8147 m/ s) 、截流總功率大, 達(dá)6910 ×104～4115 ×104 kW , 截流難度極大。同時(shí), 明渠屬人工河道, 基面平整光滑, 對(duì)拋投料穩(wěn)定不利;截流進(jìn)占時(shí), 必須以右岸端進(jìn)為主, 單堤頭拋投強(qiáng)度極高; 同時(shí)也要兼顧通航; 再加上明渠截流水深大而水面坡降極小等。制約因素復(fù)雜、施工強(qiáng)度高, 存在許多關(guān)鍵技術(shù)及難題, 是當(dāng)今世界上截流綜合難度最大的截流工程。為此進(jìn)行了多年的一系列關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)研究。不論是截流工程關(guān)鍵技術(shù)研究, 還是高質(zhì)量截流的信息跟蹤, 以及動(dòng)態(tài)決策保障系統(tǒng)研究等方面, 均取得了創(chuàng)新成果。
6.2.2 深水土石圍堰關(guān)鍵技術(shù)
二期上下游土石圍堰最大高度8215 m , 堰體施工最大水深60 m ,為深水土石圍堰。圍堰基礎(chǔ)地形地質(zhì)條件復(fù)雜, 上部為淤砂層, 下部為砂卵石及殘積塊球體夾砂層,基巖面起伏差較大, 且表層巖體為較強(qiáng)透水帶, 河床深槽左側(cè)為高差30 m、坡角近80°的陡巖。圍堰型式為兩側(cè)石渣及塊石體、中間風(fēng)化砂及砂礫石堰體, 塑性混凝土防滲墻上接土工合成材料防滲心墻。在河床深槽部位堰體中間設(shè)兩排防滲墻, 兩墻中心距6 m , 墻厚1 m , 墻底嵌入花崗巖弱風(fēng)化巖石1 m , 其下接帷幕灌漿。圍堰填筑量達(dá)1 032 ×104 m3 , 且80 % 堰體為水下拋填, 防滲墻面積達(dá)814 ×104 m2 , 需在1998 年汛前建成度汛, 工期緊、強(qiáng)度高、施工難度大, 為國(guó)內(nèi)外已建水利水電工程罕見, 是三峽工程建設(shè)中的重大技術(shù)難題之一。圍堰于1998 年6 月?lián)屩炼妊锤叱? 先后經(jīng)受長(zhǎng)江8 次洪峰考驗(yàn), 在洪水流量61 000 m3/ s , 最高水位7718 m 時(shí), 圍堰運(yùn)行正常。
圍堰設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)問題是如何在深水拋填的散粒料中和復(fù)雜地質(zhì)條件下, 快速建成一座具有可靠防滲體系的滿足安全運(yùn)用要求的大型土石壩。其技術(shù)難題主要有: 斷面的結(jié)構(gòu)和防滲型式的選擇; 60m 水深下拋填風(fēng)化砂密度的確定; 深槽、陡坡、硬巖防滲墻的施工技術(shù); 新型柔性墻體材料研制及其質(zhì)量控制方法; 新淤砂的動(dòng)力穩(wěn)定性及其處理。為此, 國(guó)家“七五”、“八五”科技攻關(guān)以及三峽工程技術(shù)設(shè)計(jì)和施工階段科研等項(xiàng)目中安排了一系列研究課題。圍堰從設(shè)計(jì)、研究、實(shí)施、運(yùn)行到拆除研究的全過程, 實(shí)質(zhì)上是完整的原型土石壩工程試驗(yàn)過程, 2003 年5 月順利完成了使命, 并安全拆除。
6.3 三期碾壓混凝土圍堰
三期碾壓混凝土圍堰的修建為雙線五級(jí)船閘通航和左岸電站發(fā)電及為右岸大壩及廠房創(chuàng)造干地施工創(chuàng)造了條件。堰體為重力式, 堰頂高程140 m ,頂寬8 m , 最大堰高121 m , 最大底寬92 m , 上游面高程70 m 以下坡比1∶013 ; 以上為垂直坡; 下游面高程130 m 以上為垂直坡, 130 m 至50 (58)m 高程為1∶0175 的邊坡, 其下為平臺(tái)。
三期碾壓混凝土圍堰, 迎水側(cè)4 m 厚防滲層采用二級(jí)配碾壓混凝土, R90200 # 、S8 ; 其余為三級(jí)配碾壓混凝土, R90150 # 、S4 。沿圍堰軸線40～42 m設(shè)1 條結(jié)構(gòu)橫縫, 相鄰結(jié)構(gòu)橫縫中間設(shè)誘導(dǎo)縫, 不設(shè)縱縫。堰體設(shè)置兩層廊道, 第一層為基礎(chǔ)灌漿排水廊道, 其底板最低高程40 m ; 第二層為堰體排水觀測(cè)廊道, 其底板高程90 m , 堰體排水孔距3 m。三期碾壓混凝土圍堰主要工程量: 基礎(chǔ)開挖6516 ×104 m3 , 混凝土量167136 ×104 m3 , 固結(jié)灌漿6 650 m , 帷幕灌漿6 510 m , 基礎(chǔ)排水孔2 950 m。圍堰分二個(gè)階段施工: 基坑積水抽干后進(jìn)行第二階段施工, 澆筑明渠段碾壓混凝土110166×104 m3 , 明渠段沿圍堰軸線長(zhǎng)380 m , 堰體高度90 m。要在2003 年5 月底, 即不到5 個(gè)月的時(shí)間內(nèi)完成。為攻克這一技術(shù)難題, 開展科技攻關(guān), 全面優(yōu)化和采用新工序, 使碾壓混凝土澆筑提前于2002 年12 月16 日開始, 于2003 年4 月16 日全部澆筑至實(shí)際高程140 m , 避開了高溫季節(jié)澆筑碾壓混凝土的難題, 提前完成了任務(wù): 最大倉(cāng)面面積達(dá)到19 012 m2 ; 最大月澆筑強(qiáng)度達(dá)4716 ×104 m3 ;最大日澆筑筑強(qiáng)度達(dá)21 066 m3 ; 最大班率達(dá)到7 250 m3 ;最大小時(shí)澆筑達(dá)到1278 m3 ; 以及日上升112 m。
7 特大型工程管理創(chuàng)新
7.1 三峽工程建設(shè)管理體制
黨中央、國(guó)務(wù)院高度重視三峽工程建設(shè), 形成了特大型工程的科學(xué)決策體系。為了確保工程建設(shè)的順利進(jìn)行, 國(guó)務(wù)院決定成立國(guó)務(wù)院三峽工程建設(shè)委員會(huì)(三建委) , 是三峽工程的高層次決策機(jī)構(gòu),由國(guó)務(wù)院總理任主任, 國(guó)務(wù)院有關(guān)部委及重慶市、湖北省政府主要負(fù)責(zé)人為委員。三建委下設(shè)辦公室, 負(fù)責(zé)三建委的日常工作, 制定三峽工程移民安置的方針政策, 審批移民安置規(guī)劃和實(shí)施計(jì)劃, 并對(duì)移民搬遷的具體實(shí)施進(jìn)行監(jiān)督。經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)成立的中國(guó)長(zhǎng)江三峽工程開發(fā)總公司, 是一個(gè)獨(dú)立核算、自主經(jīng)營(yíng)、自負(fù)盈虧、具有法人地位的經(jīng)濟(jì)實(shí)體, 是三峽工程建設(shè)的項(xiàng)目法人, 全面負(fù)責(zé)三峽工程的建設(shè)和建成后的運(yùn)行管理, 負(fù)責(zé)三峽工程建設(shè)資金(含水庫(kù)淹沒處理與移民安置費(fèi)用) 的籌措和償還, 成立技術(shù)委員會(huì)主要對(duì)三峽工程重大技術(shù)問題進(jìn)行審查咨詢。工程設(shè)計(jì)由長(zhǎng)江水利委員會(huì)總成。經(jīng)招投標(biāo)選擇施工承包商和監(jiān)理單位。除直接參加三峽工程建設(shè)單位外, 還有國(guó)內(nèi)有關(guān)科研院所和高等院校數(shù)千名科技工作者參加了三峽工程建設(shè)的科研攻關(guān)工作。
7.2 投資管理模式
首創(chuàng)“靜態(tài)控制、動(dòng)態(tài)管理”的投資管理模式, 工程投資得到有效控制; 建立和完善了以概算控制和合同價(jià)管理為基礎(chǔ)的、具有雙重約束機(jī)制的投資控制體系; 編制了業(yè)主總執(zhí)行概算、分階段執(zhí)行概算和合同項(xiàng)目實(shí)施控制價(jià)作為工程建設(shè)過程中投資控制的依據(jù); 加強(qiáng)了設(shè)計(jì)、招標(biāo)、合同管理全過程的投資控制; 成功地探索了一套建設(shè)項(xiàng)目?jī)r(jià)差管理辦法, 對(duì)因價(jià)格波動(dòng)影響導(dǎo)致的工程投資變化進(jìn)行科學(xué)管理; 建立了投資跟蹤預(yù)測(cè)和風(fēng)險(xiǎn)分析制度, 推行全面預(yù)算管理, 嚴(yán)格控制費(fèi)用。這些措施的建立和完善, 使工程投資得到了有效控制。至2003 年底, 三峽工程累計(jì)完成固定資產(chǎn)投資1 005億元, 其中樞紐工程靜態(tài)投資完成363 億元, 占工程概算(靜態(tài)) 的73 %; 水庫(kù)移民靜態(tài)投資完成304 億元, 占移民概算(靜態(tài)) 的76 %; 價(jià)差預(yù)備費(fèi)192 億元, 利息135 億元, 庫(kù)區(qū)移民包干外投資11 億元。與1994 年投資測(cè)算方案相比, 總投資減少64 億元, 靜態(tài)投資因移民投資列報(bào)提前增加89 億元, 價(jià)差和利息分別減少130 億元和34 億元。從完成的樞紐工程量和列報(bào)投資匹配情況看,與概算比較, 絕大部分項(xiàng)目的工程量完成比例高于投資完成比例, 說明樞紐工程投資列報(bào)規(guī)范, 控制情況較好。
7.3 多元化融資
形成了多元化的融資格局, 保障了工程建設(shè)的順利進(jìn)行。適應(yīng)三峽工程不同階段的特點(diǎn), 制定了分階段的籌資方案。在一期建設(shè)階段, 以國(guó)家注入的資本金和政策性銀行貸款作為主要的資金來源。在二期建設(shè)階段, 逐步加大了市場(chǎng)融資份額, 從1997 年開始進(jìn)入國(guó)內(nèi)債券市場(chǎng)發(fā)行企業(yè)債券, 成功發(fā)行6 期共190 億元企業(yè)債券, 并使用了國(guó)外出口信貸及國(guó)際、國(guó)內(nèi)商業(yè)銀行貸款。在開始轉(zhuǎn)入三期工程建設(shè)階段時(shí), 長(zhǎng)江電力于2003 年11 月18日成功上市, 募集資金100.018 億元。總公司在資本市場(chǎng)上開辟了“三峽債券”和“長(zhǎng)江電力”兩個(gè)具有品牌形象的債券和股票融資窗口。截止2003年底, 三峽工程累計(jì)到位資金1165.7 億元, 其中作為國(guó)家資本金注入的三峽基金和葛洲壩電廠發(fā)電收益456.9 億元, 占到位資金的39.2 %; 債務(wù)融資合計(jì)521.9 億元, 占到位資金的44.8 %; 向長(zhǎng)江電力出售機(jī)組獲得現(xiàn)金187 億元。資金運(yùn)作良好, 及時(shí)足額到位, 保障了工程建設(shè)和移民資金撥付的需要。
7.4 工程質(zhì)量保證體系
為保證三峽特大型工程的質(zhì)量, 三峽工程制定了一套完整的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn), 建立健全了工程質(zhì)量保證體系, 質(zhì)量管理水平不斷提高。總公司認(rèn)真貫徹落實(shí)黨中央、國(guó)務(wù)院領(lǐng)導(dǎo)關(guān)于三峽工程質(zhì)量的一系列重要指示和國(guó)務(wù)院三峽工程建設(shè)委員會(huì)質(zhì)量檢查專家組意見, 牢固樹立質(zhì)量第一的思想, 提出了“零質(zhì)量事故”管理目標(biāo); 建立和健全了三峽工程質(zhì)量保證體系, 頒布實(shí)施了符合三峽工程特點(diǎn)并高于國(guó)內(nèi)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系, 加強(qiáng)了混凝土原材料、生產(chǎn)、澆筑、養(yǎng)護(hù)和金結(jié)機(jī)電設(shè)備制造、安裝、調(diào)試全過程的質(zhì)量控制, 采取了一系列管理和技術(shù)創(chuàng)新措施, 如推行了單元工程工藝設(shè)計(jì)、設(shè)立了質(zhì)量特別獎(jiǎng)、聘請(qǐng)了國(guó)內(nèi)外專業(yè)質(zhì)量總監(jiān)等。經(jīng)過10 年建設(shè), 2003 年雙線五級(jí)船閘、左岸大壩、茅坪溪防護(hù)土石壩、左岸電站廠房、三期碾壓混凝土圍堰等主要建筑通過國(guó)家階段驗(yàn)收, 蓄水后(水位135 m～139 m) 各項(xiàng)安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明, 各建筑物工作性態(tài)正常, 各項(xiàng)指標(biāo)均在設(shè)計(jì)允許范圍之內(nèi), 工程是安全可靠的。在三期工程施工中, 全面總結(jié)和吸取了二期工程的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn), 繼續(xù)實(shí)行和完善專業(yè)質(zhì)量總監(jiān)職能, 全面修訂和落實(shí)三峽工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn), 進(jìn)一步規(guī)范三期工程施工技術(shù)要求, 切實(shí)加強(qiáng)溫控措施, 建立質(zhì)量檢查與處理的快速反應(yīng)機(jī)制和堅(jiān)持工藝設(shè)計(jì)制度, 堅(jiān)持職工培訓(xùn), 樹立精品意識(shí), 有效地保證了混凝土的施工質(zhì)量和水輪發(fā)電機(jī)組的安裝質(zhì)量。
7.5 工程進(jìn)度管理
制定科學(xué)的進(jìn)度計(jì)劃, 階段性控制目標(biāo)均按期或提前實(shí)現(xiàn)。為適應(yīng)三峽工程規(guī)模大、項(xiàng)目多的特點(diǎn), 逐步建立和完善了以項(xiàng)目管理為基礎(chǔ)、以信息化為輔助手段的進(jìn)度控制體系; 根據(jù)設(shè)計(jì)批準(zhǔn)的控制性總進(jìn)度編制了實(shí)施進(jìn)度總計(jì)劃, 并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步細(xì)化、分解, 編制了分項(xiàng)目的年度、季度、月度計(jì)劃和保證計(jì)劃按期實(shí)現(xiàn)的施工組織設(shè)計(jì); 同時(shí)引入了先進(jìn)的管理理念和現(xiàn)代化的管理工具, 提升了進(jìn)度控制水平; 應(yīng)用P3 軟件制定最佳的項(xiàng)目目標(biāo)實(shí)施計(jì)劃; 在實(shí)施過程中, 重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)節(jié)點(diǎn)工期目標(biāo)的控制, 對(duì)于偏離或滯后于計(jì)劃的項(xiàng)目, 及時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整, 優(yōu)化技術(shù)方案, 加大資源配置,采取有效的激勵(lì)措施, 確保所有項(xiàng)目按計(jì)劃實(shí)施。
7.6 安全生產(chǎn)管理
堅(jiān)持以人為本, 安全生產(chǎn)管理逐步走向制度化、標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化; 認(rèn)真貫徹落實(shí)《安全生產(chǎn)法》, 堅(jiān)持“安全第一、預(yù)防為主”的方針, 提出了“零安全事故”管理目標(biāo), 并聘請(qǐng)了日本的安全總監(jiān), 引進(jìn)了國(guó)外先進(jìn)的管理理念和措施, 不斷完善三峽工程安全生產(chǎn)管理體系, 落實(shí)安全生產(chǎn)責(zé)任制, 強(qiáng)化各項(xiàng)管理措施; 頒布實(shí)施了《三峽工程安全生產(chǎn)十項(xiàng)硬性規(guī)定》, 嚴(yán)格執(zhí)行了“周聯(lián)合檢查制度”、“干部對(duì)口班組培訓(xùn)管理制度”、“班組六項(xiàng)工作循環(huán)制度”等規(guī)定; 對(duì)民工實(shí)行了“四統(tǒng)一”管理, 即統(tǒng)一用工、統(tǒng)一食宿、統(tǒng)一勞保、統(tǒng)一培訓(xùn), 改善了民工的生產(chǎn)和生活條件; 在全工地廣泛開展了創(chuàng)建文明施工區(qū)活動(dòng), 進(jìn)一步促進(jìn)了安全生產(chǎn)管理工作; 死亡、重傷事故得到有效遏制, 事故頻率大大下降, 是三峽工程開工以來事故起數(shù)、死亡與重傷人數(shù)最低的年份; 高度重視電力安全生產(chǎn), 特別是對(duì)新投產(chǎn)機(jī)組采取了一系列技術(shù)和管理措施, 保證了機(jī)組的安全運(yùn)行。
7.7 工程信息化管理
在1995 年三峽工程開工初期, 總公司就開始與加拿大合作建設(shè)三峽工程管理信息系統(tǒng)( TGPMS) , 這也是中國(guó)水電工程界首次引進(jìn)管理信息系統(tǒng)(MIS) 。通過消化吸收和二次開發(fā), 實(shí)現(xiàn)了三峽工程全過程、全方位信息控制與管理目標(biāo), 促進(jìn)了工程建設(shè)的科學(xué)管理, 并在國(guó)內(nèi)數(shù)個(gè)大中型建設(shè)項(xiàng)目中推廣應(yīng)用。運(yùn)用計(jì)算機(jī)控制技術(shù),初步實(shí)現(xiàn)了三峽- 葛洲壩梯級(jí)樞紐運(yùn)行調(diào)度管理自動(dòng)化, 建成了三峽- 葛洲壩水庫(kù)水情自動(dòng)測(cè)報(bào)分析系統(tǒng)、梯級(jí)樞紐優(yōu)化調(diào)度和發(fā)電調(diào)度系統(tǒng)、三峽泄洪設(shè)施、左岸電站、雙線五級(jí)船閘現(xiàn)地自動(dòng)監(jiān)視和集中監(jiān)控系統(tǒng), 上述系統(tǒng)于2003 年陸續(xù)投運(yùn)。2003 年又成功開發(fā)了電力生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)(EPMS) , 這個(gè)系統(tǒng)是三峽電廠生產(chǎn)管理的信息平臺(tái), 可定量監(jiān)控生產(chǎn)成本和優(yōu)化企業(yè)資源配置, 它的建成為三峽電廠促進(jìn)電力生產(chǎn)科學(xué)管理, 創(chuàng)國(guó)際一流電廠奠定了基礎(chǔ)。
7.8 壩區(qū)管理與環(huán)境保護(hù)
實(shí)行“業(yè)主為主, 地方配合”壩區(qū)封閉式的管理, 為工程建設(shè)創(chuàng)造了良好的環(huán)境; 總公司和地方政府加強(qiáng)合作, 企地共建, 以服務(wù)三峽工程建設(shè)為目標(biāo), 以業(yè)主為主導(dǎo), 地方政府積極配合和參與管理, 確保了三峽壩區(qū)及其周邊地區(qū)的政治穩(wěn)定和社會(huì)安定, 保障了工程建設(shè)的順利進(jìn)行; 樹立全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展的觀點(diǎn), 高度重視生態(tài)環(huán)境的保護(hù), 將環(huán)境保護(hù)和工程建設(shè)進(jìn)行同步規(guī)劃、同步實(shí)施, 加強(qiáng)了壩區(qū)綠化, 水土保持, 防治水環(huán)境保護(hù)和大氣保護(hù)等工作, 改善了壩區(qū)自然環(huán)境。
8 結(jié)論
三峽工程規(guī)模巨大、技術(shù)復(fù)雜, 面臨一系列世界級(jí)難題, 科技創(chuàng)新貫穿于工程建設(shè)的全過程, 針對(duì)重大技術(shù)難題, 匯集全國(guó)科技精華, 充分發(fā)揮專家的作用, 展開科技攻關(guān), 并借鑒國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),科學(xué)決策, 取得了一系列技術(shù)上的重大突破, 實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量、進(jìn)度和投資的有效控制, 保證了二期工程蓄水、通航、發(fā)電建設(shè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。蓄水后各項(xiàng)安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明, 各建筑物工作性態(tài)正常, 各項(xiàng)指標(biāo)均在設(shè)計(jì)允許范圍之內(nèi)。該項(xiàng)目研究成果已在工程建設(shè)中得到了全面應(yīng)用, 主要研究結(jié)論如下:
1) 研究比選確定壩址、樞紐總體布置和工程總規(guī)模; 大壩采取深孔、表孔、導(dǎo)流底孔三層孔口相間布置縮短了泄洪前沿, 解決了樞紐大泄流能力的世界級(jí)難題; 采取多種綜合工程措施, 解決了壩基局部高連通率結(jié)構(gòu)面穩(wěn)定的難題; 解決了大型鋼襯鋼筋混凝土壓力管道設(shè)計(jì)方法; 大壩混凝土年澆筑強(qiáng)度居世界第一。
2) 研究采用適合壩址河道地形和水沙條件特點(diǎn)的雙線連續(xù)五級(jí)船閘和先進(jìn)施工技術(shù), 解決了總設(shè)計(jì)水頭遠(yuǎn)大于世界已建船閘的高壩通航難題。
3) 水輪發(fā)電機(jī)組最大容量、尺寸、推力負(fù)荷、效率均居世界領(lǐng)先水平, 解決了低水頭可多發(fā)電,高水頭可穩(wěn)定發(fā)電的難題, 滿足電網(wǎng)對(duì)機(jī)組的要求, 創(chuàng)年安裝投產(chǎn)6 臺(tái)機(jī)組的世界最高水平。
4) 導(dǎo)流方案確保了施工期復(fù)雜流量條件航運(yùn)暢通, 解決了深水、大流量、厚覆蓋層河床大江截流及綜合難度世界第一的明渠截流難題; 快速建成80 m深水高土石圍堰和90 m碾壓混凝土圍堰。
5) 形成了一整套特大型水電工程建設(shè)管理模式,建管無縫交接, 實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)江流域梯級(jí)滾動(dòng)開發(fā)。
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