白鶴灘水電站工程建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)進展和突破

樊啟祥 ，張超然 ，汪志林 ，張成平 ，吳關(guān)葉 ，徐建榮 ，李 果 ，鄭 斌

（1.中國長江三峽集團有限公司，100038，北京；2.華東勘測設(shè)計研究院有限公司，311122，杭州）

白鶴灘水電站工程為一等大（1）型工程，樞紐建筑物包括擋水壩、泄洪消能建筑物、引水發(fā)電系統(tǒng)等。擋水、泄洪、引水發(fā)電等主要水工建筑物按1級建筑物設(shè)計，水墊塘、大寨溝綜合治理工程建筑物按2級建筑物設(shè)計，其余次要建筑物按3級建筑物設(shè)計。白鶴灘水電站主要特性指標均位居世界水電工程前列，具有多項世界之最，如首個在柱狀節(jié)理玄武巖壩基上建設(shè)的設(shè)計地震動參數(shù)達451gal且全壩使用低熱水泥混凝土的300 m級高拱壩、水輪發(fā)電機組單機容量1000 MW、地下洞室群規(guī)模、直徑42～49 m的圓筒式尾水調(diào)壓室規(guī)模、大流量高流速直線形無壓泄洪洞規(guī)模均為世界第一。此外，總裝機容量16000MW及拱壩總水推力1650萬t為世界第二；雙曲拱壩壩高289 m及樞紐泄洪功率為世界第三。這些數(shù)據(jù)充分說明白鶴灘工程綜合技術(shù)難度名列世界前茅，在水電史上具有重要的地位。

白鶴灘是典型的高壩大庫型水電站，工程建設(shè)過程中將面對復雜地形地質(zhì)地震地災條件下高壩大庫建設(shè)、巨型水輪發(fā)電機組大型地下洞室群安全高效施工、高水頭大流量窄河谷非對稱300 m級高拱壩泄洪消能、百萬千瓦級水輪發(fā)電機組制造安裝等關(guān)鍵技術(shù)問題，整個電站的設(shè)計、施工、運營是一個復雜的系統(tǒng)工程。因此白鶴灘水電站工程建設(shè)將進一步從規(guī)劃、勘測、設(shè)計、施工、設(shè)備制造、建設(shè)管理等方面提升我國壩工技術(shù)水平，也將進一步提升工程開發(fā)建設(shè)單位——中國長江三峽集團有限公司（以下簡稱“三峽集團”）大型水電開發(fā)建設(shè)的核心能力。

一、工程建設(shè)工期及主要工程量

白鶴灘水電站工程建設(shè)貫徹創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的新發(fā)展理念，遵循“規(guī)范、有序、協(xié)調(diào)、健康”的管理原則，樹立質(zhì)量安全“雙零”管理目標，始終把全生命周期工程本質(zhì)安全放在第一位，充分發(fā)揮技術(shù)人員的作用，把白鶴灘水電站建設(shè)成為技術(shù)、質(zhì)量、環(huán)保和管理世界一流的標志性工程，使我國壩工技術(shù)再次實現(xiàn)飛躍。

白鶴灘工程建設(shè)總工期12年，首批機組發(fā)電工期10年，其中工程準備期3年4個月，主體工程施工期6年8個月，工程完建期2年。從準備工程開工到第一批機組發(fā)電，工期為10年。樞紐工程從2012年7月開始施工準備，2015年10月導流隧洞投入運行，2016年1月開始河床基坑開挖和基礎(chǔ)處理，2017年4月開始大壩混凝土澆筑，計劃2021年5月下閘蓄水、6月底首批機組發(fā)電，2023年3月全部機組投產(chǎn)發(fā)電。白鶴灘水電站可研設(shè)計主要工程量為：土石方明挖6158 萬m3， 石方洞挖 1757萬 m3，土石填筑460萬m3，混凝土1763萬m3，鋼筋67萬t，帷幕灌漿115萬m，固結(jié)灌漿170萬m，金屬結(jié)構(gòu)安裝7.9萬t。

二、300 m級白鶴灘高拱壩建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)

1.白鶴灘拱壩基本特性

白鶴灘水電站攔河壩為混凝土雙曲拱壩，壩頂高程834 m，最大壩高289 m，位列世界第三。

白鶴灘拱壩壩址主要地質(zhì)情況為：兩岸峽谷地形不對稱，玄武巖巖性復雜，緩傾角層間層內(nèi)錯動帶和陡傾角斷層發(fā)育，軟弱結(jié)構(gòu)面性狀差，壩基中下部與河床出露柱狀節(jié)理玄武巖及角礫熔巖等。拱壩工程建設(shè)難度體現(xiàn)在地震烈度高、壩身泄洪流量大、大體積混凝土溫控防裂以及干熱河谷大風環(huán)境下300 m級高拱壩安全高效建設(shè)等方面，需要解決柱狀節(jié)理玄武巖與不對稱地形地質(zhì)條件下壩基處理與結(jié)構(gòu)設(shè)計、高拱壩混凝土溫控防裂、高地震烈度下高壩抗震、高壩高水頭大流量壩身泄洪消能、泄洪霧化區(qū)強卸荷大規(guī)模高陡邊坡安全治理等關(guān)鍵技術(shù)。

2.復雜地形地質(zhì)條件下300 m級高拱壩壩基處理

白鶴灘水電站水庫總庫容206.27億m3，水推力巨大，主要依靠大壩兩岸壩肩巖體的支撐，因此大壩建基巖體質(zhì)量非常重要。白鶴灘壩址地形地質(zhì)主要表現(xiàn)為不對稱性，左壩肩緩傾，右壩肩陡峻；左岸總體風化卸荷深，右岸相對淺；兩岸壩肩柱狀節(jié)理玄武巖出露范圍左岸高、大，右岸相對低、??；壩基地應(yīng)力岸坡部位左岸略高于右岸，河床部位基巖面以下0～40 m為應(yīng)力松弛區(qū)，最大地應(yīng)力為3～6 MPa。

白鶴灘高拱壩玄武巖壩基地質(zhì)條件復雜，柱狀節(jié)理是其獨有特征，同時要考慮層間層內(nèi)錯動帶及不對稱河谷的影響。玄武巖柱狀節(jié)理是一種原生隱形結(jié)構(gòu)，呈不太規(guī)則的多邊形長柱體，開挖過程中巖體容易松弛，變形模量較低。壩基開挖后柱狀節(jié)理玄武巖的卸荷松弛及層間層內(nèi)錯動帶的剪切變形控制是白鶴灘工程的關(guān)鍵技術(shù)問題之一。在前期工作、工程設(shè)計及建設(shè)施工的過程中，系統(tǒng)深入地開展了柱狀節(jié)理玄武巖松弛變形特性研究，采取了拱壩結(jié)構(gòu)設(shè)計和開挖變形控制等綜合措施。

（1）設(shè)置混凝土墊座及擴大基礎(chǔ)

左岸高程750～834 m設(shè)置混凝土墊座，在柱狀節(jié)理玄武巖出露部位設(shè)置混凝土擴大基礎(chǔ)，既增強了拱壩體形與壩址地形不對稱的適應(yīng)性，又充分利用壩基中低高程厚60～75 m的柱狀節(jié)理玄武巖和河床壩段出露的完整性較好的角礫熔巖。柱狀節(jié)理玄武巖變形特性現(xiàn)場試驗以及分析研究成果表明：微新柱狀節(jié)理玄武巖巖石堅固、咬合緊密，在設(shè)置混凝土擴大基礎(chǔ)有效降低壩趾壓應(yīng)力水平，并在開挖過程中對壩基巖體采取有效的變形控制措施的基礎(chǔ)上，作為建基面是適合修建300 m級高拱壩的；采取混凝土墊座和拱壩體形優(yōu)化等措施后，大壩的受力條件、應(yīng)力水平與穩(wěn)定性是可以保證的。

（2）制定有效的開挖程序和綜合加固措施

在系統(tǒng)試驗與研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗成果，在實際施工中采取了預留巖石保護層、預應(yīng)力錨桿、預應(yīng)力錨索、固結(jié)灌漿、精細爆破等綜合成套技術(shù)措施。針對左岸岸坡壩基開挖后層間層內(nèi)錯動帶剪切變形與柱狀節(jié)理玄武巖卸荷松弛變形交織在一起的問題，形成了以控制層間層內(nèi)錯動帶剪切變形為主，兼顧柱狀節(jié)理玄武巖松弛控制的壩基開挖綜合處理方案，即“預留5 m保護層、巖石蓋重固結(jié)灌漿、結(jié)合灌漿孔預埋砂漿錨桿、保護層開挖、錨索及時跟進錨固”。為保護河床壩基角礫熔巖，形成了“預留5 m巖石保護層、巖石蓋重固結(jié)灌漿、結(jié)合灌漿孔預埋錨筋樁、保護層垂直精準開挖、及時澆筑大壩混凝土、大壩混凝土上升一定高度后進行淺層二次固結(jié)灌漿”的處理方案。通過采取上述處理措施，白鶴灘拱壩基礎(chǔ)開挖控制效果良好。柱狀節(jié)理玄武巖平均卸荷松弛深度和錯動帶剪切變形得到有效控制，角礫熔巖層開挖質(zhì)量優(yōu)良。拱壩基礎(chǔ)的高質(zhì)量開挖與有效的變形控制技術(shù)，為建設(shè)白鶴灘拱壩精品工程奠定了堅實基礎(chǔ)。截至2019年8月，白鶴灘的壩肩開挖已經(jīng)完成、大壩混凝土澆筑最大上升高度176 m，各項監(jiān)測成果說明采取的措施是有效的。

（3）采取復合消能爆破技術(shù)保護建基巖體

在白鶴灘建基面開挖中，首次采用垂直精準復合消能爆破技術(shù)?！按怪本珳省敝饕菫楸Ｗo頂面不規(guī)則的角礫熔巖，對保護層采取了垂直孔三維技術(shù)，準確確定鉆孔孔底位置以及爆破裝藥位置；“復合消能”技術(shù)主要是通過爆破孔孔底安放的聚能裝置，使爆炸能量往側(cè)向和上部巖體聚集，有效控制孔底爆破損傷，有利于保護建基面巖體，有利于建基面已固結(jié)灌漿巖體在保護層開挖中的振動控制。通過現(xiàn)場施工，形成了一套巖石保護層垂直孔爆破開挖工法。

（4）開展谷幅變形對拱壩長期安全影響研究

拱壩通過拱作用將大部分水壓力傳遞給河谷兩岸巖體，壩體安全靠兩岸拱端壩基巖體的反作用來保證。金沙江是干熱河谷，正常情況下兩岸地下水水位較低，水庫蓄水后水位抬高約270 m，兩岸山體及壩基巖體的滲流場、應(yīng)力場、溫度場會發(fā)生變化，壩基范圍內(nèi)層間層內(nèi)錯動帶等地質(zhì)構(gòu)造的巖體特性參數(shù)會發(fā)生變化，河谷兩岸巖體會向河床中間產(chǎn)生一定程度的變形，拱壩應(yīng)力與變形將會有所調(diào)整。這在國內(nèi)外高拱壩中已有先例，在計算分析已有措施下壩體安全可靠的基礎(chǔ)上，針對性地對拱壩兩岸巖體布置了較大范圍的長期變形監(jiān)測系統(tǒng)，以便對蓄水后拱壩長期安全運行進行監(jiān)測反饋并分析驗證。

3.大壩混凝土溫控防裂技術(shù)

白鶴灘工程地處干熱河谷，大風天氣多、風速大，溫差大、溫度驟降較大，加上壩體體型復雜、混凝土方量大、澆筑倉面長，大壩混凝土溫控防裂難度大。白鶴灘大壩混凝土溫控防裂的主要措施：一是混凝土采用石灰?guī)r骨料，混凝土的變形特性比溪洛渡大壩“玄武巖+灰?guī)r”骨料要有利于溫控防裂；二是全壩采用適應(yīng)于水工混凝土的低熱硅酸鹽水泥，以防止大壩混凝土最高溫度控制不力而產(chǎn)生溫度裂縫；三是混凝土全過程的溫度控制措施，應(yīng)用質(zhì)量管理數(shù)字化技術(shù)，尤其是通水冷卻過程的智能控制、混凝土澆筑過程中倉面小氣候的噴霧智能控制、混凝土外表面與廊道內(nèi)表面養(yǎng)護與保溫的智能控制，把白鶴灘大壩建成質(zhì)量一流的無縫大壩。

白鶴灘高拱壩是世界上首座全壩采用低熱水泥混凝土的300 m級高拱壩。三峽集團積極推進低熱水泥水工混凝土應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)的研究，委托科研單位開展了與工程長期運行安全要求相結(jié)合的低熱水泥大壩混凝土全性能試驗研究和現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗，并進行大壩長期安全相關(guān)的溫控仿真研究，調(diào)整了低熱水泥礦物組成，優(yōu)化了混凝土溫控指標和溫控措施，提高了拱壩混凝土的抗裂安全系數(shù)。

白鶴灘拱壩在總結(jié)三峽、小灣、錦屏一級、溪洛渡等工程混凝土溫控防裂數(shù)字化、智能化技術(shù)，與精細化、個性化管理成果的基礎(chǔ)上，依靠科技創(chuàng)新和管理提升，采取了面向全壩、全倉面、全過程、全天候的混凝土施工數(shù)字化、智能化控制技術(shù)，提升水電工程智能建造控制水平，有效控制高拱壩混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生。白鶴灘無縫大壩的建設(shè)，混凝土溫度控制是關(guān)鍵。混凝土施工采取了“高溫控溫、低溫保溫、全年保溫、實時控溫”的綜合動態(tài)智能溫控措施，防范混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生?；炷林悄軠囟瓤刂撇捎昧巳龒{集團和清華大學共同研制的智能通水成套裝備和移動實時監(jiān)控平臺，通過在新澆筑混凝土壩塊中安裝數(shù)字溫度傳感器，實時測量混凝土內(nèi)部溫度和進出水溫，實時分析混凝土抗裂安全性；通過在冷卻水管中安裝一體流量、溫度集成控制裝置，實時調(diào)控通水流量，動態(tài)調(diào)控混凝土內(nèi)部溫度；突破現(xiàn)場復雜環(huán)境多源數(shù)據(jù)采集技術(shù)難點，通過復雜環(huán)境下氣候信息、混凝土溫度信息及通水信息的實時采集，實現(xiàn)了大壩混凝土實時、在線、個性化通水智能控制與精細管理。通過采用集成化、標準化的智能通水控制成套設(shè)備，不但可節(jié)約冷卻水約25%，大幅度降低溫控防裂費用，而且可以做到節(jié)能減排、綠色環(huán)保、文明施工。

4.特高拱壩抗震安全研究

白鶴灘壩址區(qū)位于涼山構(gòu)造帶東側(cè)與蓮峰—巧家構(gòu)造帶相挾持的三角形區(qū)域內(nèi),區(qū)內(nèi)斷裂規(guī)模普遍較小，地殼穩(wěn)定性條件總體較好。根據(jù)區(qū)域地震地質(zhì)條件和地震活動特征分析，工程區(qū)40 km范圍內(nèi)中小地震記錄頻繁但無6級以上地震發(fā)生,壩址區(qū)地震危險性主要來自外圍強震影響。歷史地震對壩址的最大影響烈度為Ⅷ度,主要為1733年距壩址104 km的東川7.75級地震和1850年距壩址73 km的西昌7.5級地震，其余外圍幾次強震對壩址產(chǎn)生的地震烈度都不超過Ⅶ度；對壩址區(qū)影響最大的則木河斷裂和小江斷裂構(gòu)成的構(gòu)造活動帶,極限分析未來百年對壩址的影響不會超過Ⅷ度水平。

國內(nèi)多家權(quán)威科研單位進行了多次長時期持續(xù)的白鶴灘拱壩抗震專題研究。2008年5月12日四川汶川地震以后，國家對地震區(qū)劃圖作了重新復核，對水工建筑物相關(guān)設(shè)計規(guī)范進行了修編，2015年發(fā)布了 《水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范》及《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》等新的行業(yè)規(guī)范和國家規(guī)范。2016年2月，中國地震災害防御中心提出《金沙江白鶴灘水電站壩址設(shè)計地震動參數(shù)復核報告》，壩址區(qū)地震基本烈度按50年超越概率10%地震動參數(shù)確定為Ⅷ度，白鶴灘拱壩設(shè)計地震動水平加速度是451 gal，校核地震動水平加速度是534 gal，對白鶴灘拱壩抗震設(shè)計以及抗震水平提出了更高要求。

高壩大庫抗震安全要求極端地震下不能潰壩，不能出現(xiàn)大壩失控水庫下泄造成次生災害。強震環(huán)境下拱壩安全的關(guān)鍵是壩基抗力體與邊坡的抗震穩(wěn)定性，汶川地震揭示了高邊坡加固措施的抗震有效性?；炷恋目沽涯芰σ仓苯佑绊憦娬鹬械拇髩握w性。白鶴灘拱壩在歷次抗震分析成果的基礎(chǔ)上，第一個采用抗震新規(guī)范和地震區(qū)劃圖，通過場地相關(guān)設(shè)計反應(yīng)譜及加速度時程、大壩結(jié)構(gòu)靜動力精細化計算分析、高壩抗震設(shè)防多尺度關(guān)鍵技術(shù)等，系統(tǒng)研究了強震區(qū)高拱壩、高邊坡動力響應(yīng)和抗震措施，進行了抗震安全性復核，提出了針對性的大壩抗震措施。

三、白鶴灘泄洪消能技術(shù)

白鶴灘水電站處于長江上游金沙江干流峽谷，樞紐最大泄洪量為42356 m3/s，泄量巨大，泄洪功率達90000 MW。樞紐區(qū)地處深山狹谷地區(qū)，河道寬度有限，經(jīng)多方案比選，采用壩身、岸邊泄洪設(shè)施相結(jié)合的聯(lián)合泄洪方式，設(shè)置了6個壩身表孔、7個中孔和3條岸邊泄洪洞，分區(qū)泄洪、分區(qū)消能、聯(lián)合運用、互為保障，提高樞紐泄洪安全性和靈活性。大泄量、高水頭、高流速下的大壩泄洪與岸邊泄洪洞泄洪，需要采取有效措施，處理好泄洪沖擊壓力與脈動振動、高流速空蝕、岸坡沖刷以及泄洪霧化等對水工結(jié)構(gòu)、工程邊坡及周邊設(shè)施的安全影響。白鶴灘壩身泄洪采用無齒坎分層大差動表孔、分層多股水流深孔等新技術(shù)，反拱水墊塘規(guī)模居世界第一。岸邊泄洪洞結(jié)合壩址河道地形布置在左岸，采用3條無壓泄洪洞，無壓段為城門洞形，斷面尺寸為15 m×18 m（寬×高）?？紤]水頭高、流量大、洞線長，泄洪洞采用新型 “底坎+側(cè)坎”聯(lián)合摻氣型式、洞頂與摻氣槽相互獨立的洞外補氣系統(tǒng)、反弧段與鼻坎直接連接等新技術(shù)；進水口弧形工作閘門尺寸和設(shè)計水頭居于國內(nèi)外最高水平，采用橫向三支臂弧形閘門，這項技術(shù)為水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)創(chuàng)新。泄洪建筑物混凝土的施工要達到“線形精準、平整光滑，溫控防裂、抗沖耐磨”的要求。

四、百萬千瓦級機組地下電站洞室群開挖技術(shù)

白鶴灘引水發(fā)電系統(tǒng)采用首部開發(fā)方式，兩岸基本對稱各布置一個地下廠房，每個廠房各安裝8臺單機容量1000 MW的水輪發(fā)電機組；主副廠房洞、主變洞、尾水調(diào)壓室等三大洞室采用平行布置；引水隧洞采用單機單管供水，尾水系統(tǒng)2臺機組合用1條尾水洞。

白鶴灘電站水輪發(fā)電機組單機規(guī)模世界最大，通過水力設(shè)計及模型試驗、發(fā)電機高電壓等級定子繞組絕緣試驗、發(fā)電機通風冷卻試驗、百萬千瓦級水輪發(fā)電機組適用性研究等一系列技術(shù)攻關(guān)，解決了百萬千瓦單機主要特性參數(shù)確定、機組臺數(shù)與廠房規(guī)模及樞紐布置比選、主機設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計與新材料應(yīng)用、機組主要設(shè)備研制與制造工藝提升、附屬配套設(shè)備選型配套等關(guān)鍵技術(shù)問題，可有效減少地下廠房開挖工程量、節(jié)省工程成本，通過機組單機容量及調(diào)節(jié)范圍的增大，有利于增強電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)性能。白鶴灘水電站在世界上首次采用單機容量1000 MW的立軸混流式水輪發(fā)電機組，這是在三峽工程水輪發(fā)電機組實現(xiàn)700 MW國產(chǎn)化達到與國際水平并跑的基礎(chǔ)上，經(jīng)過溪洛渡和向家壩800 MW級水輪發(fā)電機組的自主獨立開發(fā)與安全運行，在白鶴灘實現(xiàn)了百萬千瓦級機組的跨越式提升。白鶴灘百萬千瓦級水輪發(fā)電機組設(shè)計制造安裝調(diào)試運行成套技術(shù)，將提升機電設(shè)備制造及相關(guān)材料行業(yè)的科技水平和競爭力，預示著我國水力發(fā)電設(shè)備制造業(yè)達到了世界領(lǐng)先水平。

白鶴灘左右岸地下廠房洞室群規(guī)模巨大，洞室數(shù)量多，總長達217 km；平面立體交叉多，布置復雜，總開挖量達2500萬m3，規(guī)模巨大。主廠房長438 m，跨度在巖錨梁以上34 m、以下31 m、高88.7 m，為世界上已建水電工程中跨度與規(guī)模最大的地下廠房。8個地下圓筒式尾水調(diào)壓室的直徑為43～48 m，直墻高度為57.93～93 m，為世界上已建水電工程中穹頂跨度最大的調(diào)壓室。地下發(fā)電系統(tǒng)洞室群地形地質(zhì)條件復雜，具有地應(yīng)力高、層間層內(nèi)錯動帶及柱狀節(jié)理玄武巖發(fā)育的特點。

大跨度高邊墻中高地應(yīng)力條件下百萬千瓦級機組地下廠房洞室群的安全建設(shè)是白鶴灘工程的關(guān)鍵技術(shù)，在拱頂及邊墻出露的層間層內(nèi)錯動帶易產(chǎn)生較大范圍、較大尺度的巖體變形，高應(yīng)力區(qū)脆性巖體易產(chǎn)生輕微或中等巖爆，易導致安全事故或圍巖深層變形，必須有效控制洞室群圍巖變形，確保廠房圍巖穩(wěn)定，為混凝土澆筑、水輪發(fā)電機組安裝，地下電站長期可靠安全運行提供保證。通過采用三維設(shè)計技術(shù)、數(shù)值仿真技術(shù)，解決了超大地下洞室群布置、功能利用、施工組織及工程安全等方面的關(guān)鍵技術(shù)問題，在百萬千瓦級機組及地下廠房布置與結(jié)構(gòu)、超大型穹頂尾水調(diào)壓室、深埋地下洞室通風等方面開展了大量專題研究，取得多項技術(shù)創(chuàng)新。

一是做好洞室群整體設(shè)計和協(xié)同協(xié)調(diào)施工規(guī)劃，科學指導洞室群的有序施工。

二是嚴格精細化過程管理和工藝工序控制，及時做好地下工程的開挖與支護。在地下廠房巖錨梁澆筑中，創(chuàng)新使用了可變式鋼筋、鋼模臺車進行鋼筋綁扎和混凝土澆筑的全新施工工藝。該方法解決了傳統(tǒng)的高承重排架配定型鋼模板施工工藝的弊端，有效利用鋼模臺車模板整體性好、自行機動性強等特點，避免巖壁梁混凝土施工過程中搭設(shè)高排架、減少吊裝作業(yè)，提高巖壁梁混凝土澆筑質(zhì)量、降低施工安全風險、改善文明施工環(huán)境、實現(xiàn)澆筑流水作業(yè)。巖錨梁澆筑過程中未發(fā)生安全事故，澆筑質(zhì)量優(yōu)良，文明施工形象良好，施工進度滿足要求，受到國內(nèi)外專家、同行一致好評。

三是加強原型監(jiān)測和仿真反饋分析，動態(tài)優(yōu)化調(diào)整支護措施和施工次序時序。

四是做好洞室群全生命期通風規(guī)劃，超前建設(shè)地下洞室群施工期通風系統(tǒng)，為工程建設(shè)創(chuàng)造良好的健康和環(huán)境條件。白鶴灘地下洞室群規(guī)模世界第一，施工期通風散煙解決不好將直接影響現(xiàn)場施工人員的健康和安全，并制約施工效率和工程進度，不利于工程質(zhì)量的保證。通過調(diào)整地下工程施工傳統(tǒng)通風理念，提前規(guī)劃，增設(shè)排風平洞及豎井，采用正負壓通風方案，引入進口風機及風帶，成立專門通風管理團隊，全力打造良好的通風環(huán)境，在國內(nèi)水電建設(shè)行業(yè)樹立了標桿。地下洞室通風條件的改善，為現(xiàn)場施工創(chuàng)造了良好的作業(yè)環(huán)境，為工程的安全、質(zhì)量、進度提供了有力保證。

五、樞紐區(qū)工程邊坡和地質(zhì)災害防治安全技術(shù)

1.高陡邊坡安全施工技術(shù)

白鶴灘工程壩址兩岸邊坡陡峻，特高邊坡治理難度大、風險高，必須高度重視人員安全和設(shè)備安全。

通過全面加強整個樞紐區(qū)的巖體，包括高邊坡的原型監(jiān)測和反饋分析，確保邊坡的長期穩(wěn)定。在國內(nèi)多家權(quán)威研究機構(gòu)抗震安全評價成果基礎(chǔ)上，針對左岸水墊塘強卸荷邊坡，首次探索性開展邊坡抗震模型試驗，結(jié)合數(shù)值分析，研究邊坡沿高程加速度變化規(guī)律和動力放大效應(yīng)，為完善高邊坡抗震分析方法提供了依據(jù)。

2.地質(zhì)災害防治技術(shù)

白鶴灘水電站樞紐區(qū)地處高山峽谷，溝谷深切，縱比降大，巖體卸荷較強，兩岸危巖體、危石廣布，不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育，坡面沖溝多為泥石流溝。壩址上下游6 km內(nèi)共有9條泥石流溝，其中矮子溝、海子溝、大寨溝、延吉溝、白鶴灘溝等5條影響最大，都發(fā)生過規(guī)模不等的泥石流。白鶴灘場地的泥石流風險是需要密切關(guān)注的重大安全問題，2012年6月28日矮子溝突發(fā)泥石流產(chǎn)生了嚴重的自然災害。左岸的延吉溝位于大壩上部，右岸的大寨溝緊鄰電站進水口上游側(cè)，均直接威脅工程長期運行安全和建設(shè)期施工安全。

對查明的地質(zhì)災害，根據(jù)地形地質(zhì)條件和危害對象、危害程度，均采取了相應(yīng)的治理措施。一是對地質(zhì)災害影響區(qū)域進行評估，處理好工程布置、工程設(shè)施以及移民安置、施工營地的關(guān)系，從空間上根本消除威脅與危害，如右岸海子溝移民安置點就選擇了安全系數(shù)較高的地方進行布置。二是進行適當?shù)脑搭^加固、沿程疏導截排、出口導泄系統(tǒng)，大寨溝泥石流治理就結(jié)合工程邊坡、滑動變形體的安全治理，以及周邊集鎮(zhèn)交通與景觀安全需要，對匯流出口段進行了沿程防護導排，并在出口新增了排水洞，處理好泥石流與電站進水口的關(guān)系。三是加強監(jiān)測，建立預警系統(tǒng)，遇到險情就立即響應(yīng)。對矮子溝泥石流，在流域源頭區(qū)建立了雨量監(jiān)測系統(tǒng)，建立了降雨產(chǎn)流的關(guān)系，開展分級預警與應(yīng)急響應(yīng)。由此，通過技術(shù)和管理相結(jié)合，建立起一套集風險識別、風險評估、風險監(jiān)測、風險處理為一體的水電工程泥石流災害防治的風險管理體系，更好地保證了人民生命財產(chǎn)和工程安全。

六、智能化建設(shè)技術(shù)

為解決白鶴灘水電站工程建設(shè)中遇到的關(guān)鍵技術(shù)問題，全面提升工程建設(shè)技術(shù)與管理水平，運用BIM、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、可視化等技術(shù)，在溪洛渡大壩智能化建設(shè)平臺iDam1.0的基礎(chǔ)上，通過自動采集、無線傳輸、動態(tài)監(jiān)控、專家分析、評價預警、終端推送、數(shù)據(jù)挖掘等方法，不斷完善、升級、拓展拱壩智能建設(shè)技術(shù)，實現(xiàn)現(xiàn)代信息技術(shù)與水電工程建設(shè)的深度融合。按大壩混凝土施工全過程監(jiān)控、大壩混凝土溫度全過程監(jiān)控、大壩工程多要素多維多場耦合的建設(shè)安全與進度仿真、大壩工程長期安全特性仿真、大壩工程智能建造信息管理平臺的“五條主線”，通過全過程大壩施工管理、科研仿真服務(wù)、智能生產(chǎn)控制、專業(yè)化子系統(tǒng)及技術(shù)管理，實現(xiàn)水電工程建設(shè)全生命周期數(shù)字化、精細化、智能化管理。主要內(nèi)容包括：①研發(fā)大壩工程智能建造信息管理平臺，定義并管理大壩全景信息模型，建立面向拱壩施工的工程數(shù)據(jù)中心與協(xié)同平臺，支持工程大數(shù)據(jù)存儲與分析，為工程的質(zhì)量、進度管控與全生命周期安全管理提供支撐。②大壩施工過程管理，以大壩工程智能建造信息管理平臺為基礎(chǔ)，通過對基礎(chǔ)開挖、固結(jié)灌漿、混凝土澆筑與溫度控制、接縫灌漿、帷幕灌漿、金屬結(jié)構(gòu)與機電安裝等施工過程的數(shù)據(jù)采集、專家分析、評價預警、動態(tài)反饋，實現(xiàn)對大壩工程全專業(yè)全過程施工管理。③科研仿真服務(wù)，由科研院所開展大壩施工進度仿真，以及開挖、施工、蓄水、運行全生命周期工作性態(tài)系列科研仿真服務(wù)；科研仿真工作單位可從平臺在線獲取數(shù)據(jù)，同時將科研仿真成果在平臺進行發(fā)布。④智能生產(chǎn)控制，研發(fā)與應(yīng)用涵蓋大壩混凝土澆筑智能監(jiān)控系統(tǒng)、智能通水、智能灌漿、光纖測溫、微震監(jiān)測等智能生產(chǎn)技術(shù)，實現(xiàn)混凝土澆筑的“在線采集、后臺處理、遠程監(jiān)控、預警預報”的智能生產(chǎn)管控。⑤專業(yè)化系統(tǒng)，是從專業(yè)服務(wù)的角度，研發(fā)和集成質(zhì)量管理、安全管理、安全監(jiān)測、試驗檢測管理、測量管理、工程計量、工程驗收、水文氣象等可獨立運行的專業(yè)化子系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)接口為智能大壩的施工過程管理服務(wù)。⑥技術(shù)管理，集成設(shè)計成果、施工方案、監(jiān)理細則與標準化建設(shè)管理（施工工藝標準化）、規(guī)程規(guī)范等技術(shù)成果，支持全文檢索，供參建各方共享與查閱。

三峽集團在溪洛渡“智能大壩”的基礎(chǔ)上，開始了“智能建造”實踐探索。通過先進的智能分析和控制技術(shù)，在復雜施工環(huán)境和不斷變動的工程活動中，消除各種不確定因素，實時分析現(xiàn)場情況、預測變化趨勢，采取相應(yīng)調(diào)控措施，使工程建造活動始終處于持續(xù)穩(wěn)定可靠狀態(tài)，實現(xiàn)對工程建造過程的全方位把控，保證工程安全、優(yōu)質(zhì)、高效順利建成。

七、綠色水電建設(shè)

環(huán)境保護是水電工程建設(shè)的前提。三峽集團踐行習近平生態(tài)文明思想，始終秉持“建好一座電站，改善一片環(huán)境”的綠色發(fā)展理念，統(tǒng)籌施工期與運營期環(huán)境保護，從流域、河段和項目三大層面，對影響工程的生態(tài)環(huán)境敏感因素進行識別，使流域梯級開發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護相適應(yīng)，逐步建立了業(yè)主、設(shè)計、工程監(jiān)理、環(huán)境監(jiān)理、施工單位“五位一體”的環(huán)境保護管理體系，對施工區(qū)進行全方位環(huán)境保護管理，實現(xiàn)從規(guī)劃設(shè)計到施工過程、再到工程竣工環(huán)境保護驗收的全生命周期環(huán)境保護管理。加強與各級環(huán)保水保行政主管部門聯(lián)動，與四川、云南兩省各級環(huán)保水保主管部門建立了聯(lián)合例行監(jiān)察機制，定期開展環(huán)境監(jiān)察執(zhí)法，確保白鶴灘工程施工區(qū)環(huán)境保護監(jiān)管無死角。聘請環(huán)保、水保監(jiān)理專業(yè)機構(gòu)，針對施工區(qū)的環(huán)境保護工作開展專業(yè)化的監(jiān)督管理。同時，接受國家及地方各級行政主管部門的監(jiān)督檢查，努力把白鶴灘工程建成金沙峽谷中的“綠色引擎”，助力長江經(jīng)濟帶綠色發(fā)展。

在白鶴灘水電站項目論證階段，針對白鶴灘水電站的工程特點及區(qū)域環(huán)境特征，開展了金沙江下游流域控制性生態(tài)環(huán)境問題研究?！督鹕辰掠魏佣嗡娞菁夐_發(fā)環(huán)境影響及對策研究報告》從流域水電開發(fā)的角度，對流域環(huán)境影響進行了系統(tǒng)評價分析，優(yōu)化開發(fā)方案，制定流域生態(tài)保護的系統(tǒng)性、全局性措施。通過環(huán)境調(diào)查和分析，深入研究關(guān)鍵問題，制定理念領(lǐng)先、技術(shù)可靠的解決方案，形成了移民安置環(huán)境影響、陸生生態(tài)、水生生態(tài)、水環(huán)境、局地氣候、施工環(huán)境影響、過飽和氣體影響等一系列研究專題成果，并在此基礎(chǔ)上系統(tǒng)、全面開展環(huán)境影響評價工作，形成了白鶴灘水電站環(huán)境影響報告書，已經(jīng)環(huán)境保護主管部門審查批準。

在工程設(shè)計階段，開展生態(tài)環(huán)境保護措施專項研究和工程實踐，系統(tǒng)開展生態(tài)監(jiān)測，不斷提升生態(tài)保護效果。通過下泄不少于1260 m3/s的生態(tài)流量，以保證魚類在繁殖期的產(chǎn)卵活動；建設(shè)疊梁門分層取水設(shè)施，緩解下泄低溫水影響；開展300 m級高壩集運魚關(guān)鍵技術(shù)研究和過魚工程實踐，以保持工程河段魚類上下游交流通道；持續(xù)進行長江上游珍稀特有魚類保護區(qū)生態(tài)監(jiān)測，對白鶴灘庫區(qū)支流黑水河進行魚類棲息地保護，對珍稀特有魚類和重要經(jīng)濟魚類實施人工增殖放流，在庫區(qū)建設(shè)人工魚巢，打造河流生態(tài)修復的示范工程。

在工程施工階段，將環(huán)評環(huán)保措施落實到工程設(shè)計、招標投標和運行管理等環(huán)節(jié)。在施工過程中，節(jié)約資源，最大程度降低施工對生態(tài)環(huán)境的影響。建立了以長江上游珍稀特有魚類保護區(qū)為主體的魚類增值放流站、黑水河魚類繁育棲息地，配合下泄生態(tài)流量、分層取水、過魚設(shè)施、生態(tài)調(diào)度、漁政管理規(guī)劃等措施共同保護水生態(tài)環(huán)境。引入先進的進口風機、濕法鉆機、LNG工程車、噴霧機、車輛沖淋裝置等先進的施工設(shè)備，經(jīng)過施工鉆孔、爆破、翻渣、運輸、棄渣等粉塵控制措施，以及研發(fā)地下廠房洞室群自然通風和機械通風協(xié)同技術(shù)，解決了干熱河谷氣候環(huán)境下白鶴灘工程7000萬m3土石方明挖、地下洞室群爆破開挖的施工揚塵、健康質(zhì)量和施工效率的控制難題。建成大氣環(huán)境、水環(huán)境、聲環(huán)境、生態(tài)環(huán)境防治體系，生產(chǎn)廢水處理后循環(huán)回用，實現(xiàn)生產(chǎn)廢水零排放，生活污水排放達標率100%，固體廢物處理率100%，攔渣率達100%；表土資源得到有效收集和利用，生態(tài)綠化24.98萬㎡，古樹名木得到有效保護，施工區(qū)水土保持截水排水措施完善，水土流失得到有效治理。加強水電建設(shè)開發(fā)環(huán)境保護資源投入，截至2019年6月底，白鶴灘水電站施工區(qū)完成環(huán)境保護投資約20.17億元，確保了各項環(huán)境保護與生態(tài)保護措施的有效落實。通過采取上述措施，白鶴灘施工區(qū)水、大氣和聲環(huán)境保護、水土流失治理和生態(tài)恢復等環(huán)境保護效果明顯，監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示工程區(qū)環(huán)境質(zhì)量始終符合環(huán)評要求。

水電工程的壽命與生態(tài)環(huán)境密不可分，工程壽命主要由大壩材料及工程性能、泥沙淤積情況和水庫水質(zhì)等因素決定。通過嚴格把控工程建設(shè)質(zhì)量、積極開展設(shè)備設(shè)施更新改造，工程本身的壽命可以更長。借助“蓄清排渾”、多重孔口泥沙調(diào)度等沖淤平衡手段，有效保護水庫有效庫容，減少泥沙淤積對水庫運行壽命的影響。影響工程壽命最現(xiàn)實的關(guān)鍵要素是水庫水質(zhì)，白鶴灘水電站是典型的高壩大庫，是一個戰(zhàn)略水資源庫，保護這一庫清水是重要的戰(zhàn)略使命。為保護白鶴灘庫區(qū)水質(zhì)，在庫區(qū)配套建設(shè)了污染防治體系和污水處理系統(tǒng)，建立了水生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，切實保護水環(huán)境和水安全，讓工程安全穩(wěn)定運行、效益充分發(fā)揮，實現(xiàn)人與自然和諧共生。

八、結(jié) 語

我國水電已成為世界水電建設(shè)行業(yè)的引領(lǐng)者，白鶴灘水電站是僅次于三峽電站的世界第二大水電站，它的每一項指標在世界水電工程建設(shè)史上都極具挑戰(zhàn)性。建設(shè)白鶴灘水電工程是我國科技積累和進步的結(jié)果，不僅需要可靠的工程技術(shù)和精細的嚴格管理，還需要強大的精神動力。通過傳承三峽精神，用陽光、開放、坦誠的心態(tài)去面對各方提出的問題，把參建單位和人員團結(jié)在一起，朝著建設(shè)典范工程的目標共同努力。高質(zhì)量建成白鶴灘水電站這個具有全局性、基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性的重大清潔能源項目，是貫徹落實新發(fā)展理念，穩(wěn)增長、促改革、調(diào)結(jié)構(gòu)、惠民生的重要支撐項目，對調(diào)整我國能源結(jié)構(gòu)和落實節(jié)能減排戰(zhàn)略，對促進長江經(jīng)濟帶建設(shè)和區(qū)域經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展，打造中國制造、中國創(chuàng)造典范工程，培育國際化品牌，進一步鞏固中國水電在世界水電領(lǐng)域的領(lǐng)先地位均具有重大而深遠意義。