精雕细刻铸丰碑——中国水电六局建设金沙江乌东德水电站纪实

姚 国 寿，　聂 文 俊

(1.四川水力发电杂志社，四川 成都　610021；2.中国水利水电第六工程局有限公司，云南 禄劝　651500)

精雕细刻铸丰碑

——中国水电六局建设金沙江乌东德水电站纪实

姚 国 寿1，聂 文 俊2

(1.四川水力发电杂志社，四川 成都610021；2.中国水利水电第六工程局有限公司，云南 禄劝651500)

上世纪六十年代，中国水电六局从鸭绿江上的云峰水电站转战岷江修建三线建设工程渔子溪水电站。在渔子溪水电站峻工发电后，又回到东北继续建设水电站。征程漫漫，岁月如歌。进入新世纪后，伴随着西部大开发，水电六局进军金沙江下游参加溪洛渡巨型水电站工程建设。2011年，水电六局又进入金沙江乌东德巨型水电站承揽工程施工任务，至今为止，水电六局乌东德施工局已经经历了六年的光辉岁月。面对施工现场点多、面广、标段交叉干扰大、地质条件复杂，施工难度大、生产任务重等特点，施工局全体员工精诚团结、心气合一、勤奋务实、开拓创新，先后承建了十一个标段的施工任务。其中右岸导流隧洞下游段、鱼类增殖放流站、出线场道路等工程的施工任务已经顺利完工，右岸引水发电系统和左岸转轮加工厂等主体工程项目正紧张有序地推进。施工局严格按照“用诚心建千万级巨型电站，以行动铸美丽乌东德工程”的理念，以确保三大洞室的安全稳定为原则，按照“高标准、严要求、精细化管理、创样板工程”的思路开展工程建设管理工作。

巨型工程的巨大考验

水电六局施工局承担乌东德水电站右岸地下厂房工程施工。该工程的特点和难点在国内水电工程中罕见。

一是地下洞室规模巨大、点多面广、施工难度大。

本工程地下洞室工程规模大，结构复杂，布置紧凑，包括引水系统、地下厂房系统、尾水系统等三大系统。主厂房的开挖尺寸为333.00米×30.50米(32.50米)×89.80米，开挖高度为国内之最，共安装6台单机容量为85万千瓦的混流式水轮发电机组，是目前国内单机容量最大的电站。右岸尾水调压室由3个并立的尾调竖井组成，球冠状穹顶最大开挖直径为53米，半圆筒井身最大开挖断面面积约1 725平方米，开挖高度为113.5米，是目前世界最大的竖井群。三大系统各洞室(井)相互之间平面上相互贯通，空间上纵横交错，大小相贯，平、竖相接，且相邻洞室间距较小，各洞室施工相互关联、相互制约，干扰大、施工难度大。

二是地质条件复杂，三大洞室大跨度、高边墙稳定问题突出。

右岸地下电站三大洞室间距较近，约40米，洞室跨度大，最大跨度主厂房为32.5米，尾调室为53米，洞间两面临空高度大，其中主厂房最大高度为89.8米，尾调室最大高度为113.5米。右岸地下厂房位于褶皱区域，其中9号、10号机组主要位于褶皱核部，褶皱核部是岩层受构造应力最为强烈、最为集中的部位。施工过程中主要揭露了6类不良工程地质问题，最主要影响到整个大跨度、高边墙稳定的不良地质问题有两类:分别为陡倾小夹角岩层和层间碳质薄膜。其中主厂房岩层走向与洞轴线夹角≤30°的小夹角占55%(近于平行)、且岩层较薄，开挖后高边墙岩体卸荷松弛等稳定问题突出，高边墙容易出现塌落、顺层剥落、片帮等变形破坏。如何控制大跨度、高边墙的变形和岩体稳定是本工程开挖中的难度。

三是地温高、洞室群通风散烟困难。

右岸地下电站工程地下洞室多、施工支洞长度长、进口少、多数为分岔洞。开挖工作面交叉作业，与大气相通的通道少，而且洞室地温高，岩石的日常温度高达32℃，洞内的空气温度高达45℃。通风条件差，开挖强度高，通风散烟非常困难。

如何攻克这诸多难题，水电六局乌东德施工局面临着巨大考验。

攻坚克难 勇于创新

水电六局乌东德施工局发动员工攻坚克难，勇于创新，坚持技术领先，收获了累累的技术成果。

一是在右岸尾调室采取“以圆削球”、“井挖变明挖”科技创新。

乌东德水电站右岸尾水调压室由3个并立的尾调竖井组成，球冠状穹顶最大开挖直径为53米，半圆筒井身最大开挖断面面积约1 725平方米，开挖高度为113.5米，是目前世界最大的竖井群。

开挖过程中必须解决含角砾岩等复杂地质条件下53米超大跨度球冠穹顶的开挖成型质量和穹顶围岩稳定难题，以及百米级井壁围岩稳定难题。施工局经过反复研究论证，采取“环形导洞先行，中间预留岩柱支撑，周边环形扩挖的新技术”，充分利用球形体水平剖切面为标准圆的规律特点，围绕穹顶中心轴线按不同半径圆周钻水平孔的思路进行开挖，实现“以圆削球”目的。

由于尾调室穹顶为球冠型，钻设的水平扇形孔角度及孔深均在不断渐变，施工时为保证开挖钻孔精度，在钻孔过程中对每个周边孔的孔深及孔向进行了精确计算并逐孔测量放样，三检人员对周边孔进行逐孔检查验收，同时采取短进尺的爆破方式，单循环最大孔深为1.5米，最小孔深为80公分。通过该项技术创新的实施，高质量实现了穹顶快速、安全、成型效果，得到了专家的一致赞誉。获得了2014年中电建集团优秀工法。

右岸尾水调压室井身开挖高度为52.3米，共分9层进行开挖，分层高度为6米，井身开挖断面为1725平方米，针对井身断面特大的特点，施工局打破陈规、积极创新，改变原有的先导井后全断面扩挖的传统“井挖”施工方法，调整为“明挖”，充分利用井身相邻的中层和底层排水廊道向尾调室井身增设施工通道，使得多臂钻等大型开挖支护设备直接进入井内工作面进行系统的锚喷支护，确保支护的及时性。同时，减少了材料和设备的起吊运输，确保了施工安全、加快了施工进度。通过该技术的创新，尾调室开挖支护创造了多个样板工程，目前已经开挖至第十四层，与尾水支洞顺利贯通。

二是创新的“1、2、3、4”安全管理模式。

施工局探索“1、2、3、4”安全管理模式，并成功实践。强化安全生产责任制的落实；扎实做好安全培训、隐患排查、班前会及预知危险活动等基础工作；将重点危险源监控进行周分解、周落实、周考核；编制安全工法，录制培训短片，推进安全标准化，创建独具特色的安全文化。安全做到了安全管理受控、可控。经过质量安全专项整治活动，施工局创建了地下厂房安全文明施工样板作业面，创建的出线竖井本质安全管理样板作业面。

“1、2、3、4”安全管理模式为：

1个方针——“安全第一、预防为主、综合治理”的方针；

2条主线——员工安全培训和危险源辨识；

3大建设——安全班组建设、安全文化建设和安全标准化建设；

4个体系——安全生产责任体系、安全生产实施体系、安全技术保障体系和安全生产监督体系。

该模式囊括了安全管理方方面面，从施工局到班组、从横向到纵向、从内容到措施，以及从方案到细则，形成了一整套管理体系，并具有很强的操作性、实用性，受到业主的青睐，其方法和成果作为“工法”在整个施工区内推行应用。

主厂房开挖精雕细刻创地下工程品牌

质量是企业的生命，创精品工程是六局人的孜孜追求，面对地下电站复杂多变的地质条件，施工局针对性的采取各种有效措施，紧抓重点，突破难点，创建亮点，严格按照高标准、严要求、精细化管理，创样板工程的理念控制现场施工质量。

右岸地下电站主厂房开挖尺寸为333.00米×30.50米(32.50米)×89.80米，开挖高度为世界之最。共安装6台单机容量为85万千瓦的混流式水轮发电机组。分别为7号～12号机组段(6×37米=222.00米)。地下厂房开挖主要采用钻爆法施工，由上至下分层开挖，共分十一大层、十六小层，按“先洞后墙、薄层开挖、随层支护”的原则组织施工。

右岸地下厂房位于褶皱区域，其中9号、10号机组主要位于褶皱核部，褶皱核部是岩层受构造应力最为强烈、最为集中的部位。由于褶皱核部岩层发育的不规则性、结构部位受力的复杂多样性，施工过程中，拱座部位发生了喷混凝土开裂、掉块等现象，且伴随多次持续变形和深部岩体开裂。2015年4月和2016年1月的两次较大持续变形，严重影响了围岩的稳定和施工安全，现场即刻停止开挖研究加固处理方案。另外，施工过程中主要揭露了6类不良工程地质问题，分别为：不稳定块体；岩层走向与洞轴线走向小夹角相交(近于平行)、岩层较薄；结构面附碳质薄膜区、钙质薄膜区、剪切面光滑；小溶洞、溶蚀裂隙；长大缓倾角裂隙；局部短小缓倾角节理发育(近于水平)。

其中最最主要影响到整个大跨度、高边墙稳定的不良地质问题有两类:分别为陡倾小夹角岩层和层间碳质薄膜。其中主厂房岩层走向与洞轴线夹角≤30°的小夹角占55%(近于平行)、且岩层较薄，开挖后高边墙岩体卸荷松弛等稳定问题突出，高边墙容易出现塌落、顺层剥落、片帮等

根据右岸地下厂房不利工程地质条件，业主、设计、监理等参建各方群策群力，共同研究、有针对性地采取了“技术方案超前研究、施工前多次实行生产性试验、施工资源配置到位、开挖方法合理选择、因地制宜适时加强支护、过程控制严格要求，安全监测指导开挖”等控制措施，确保了三大洞室的稳定和质量安全。

一是采用薄层开挖，随层支护施工方法。

为确保大型地下洞室高边墙的开挖成型质量和减小爆破震动对岩体的影响，三大洞室全面采取中部6～7米梯段浅孔拉槽先行，两侧预留4～5米保护层，保护层采取垂直光爆跟进开挖，严格按照“薄层开挖，随层支护”的原则。开挖方案中特别采取了垂直光爆孔全部搭设可移动式标准样架技术，从源头上控制开挖成型质量，同时保护层采取了严格的精细化控制爆破技术减少爆破振动影响。

主厂房自上而下共分十一大层、十六小层。

二是精细化爆破控制。

各部位开挖之前先制定详细的爆破设计，厂房拉槽及岩锚梁开挖共进行了26次爆破试验，确定最佳的爆破参数。并且及时联系长委爆破所专业人员对爆破作业进行现场指导和监测，现场单响药量严格控制在20千克以内。开挖中采取逐孔测量放样、逐孔检测孔向孔深，定人、定机、定责的质量管理办法，做到对造孔、装药、爆破等每道工序严格监控，同时，采取“一炮一总结，一炮一考核，一炮一奖罚”的质量管理办法，调动了一线工人的积极性，促进开挖质量的稳步提高。经过现场严格的质量控制，主厂房开挖爆破半孔率为约94.5%，不平整度为8.0厘米，平均超挖约为10.2厘米，开挖质量优良，主厂、尾调、尾水等多个部位创建了多个样板工程。

三是大洞室、高边墙、立体相交段安全稳定、成型施工工法的应用。

主厂房上下游高边墙与引水隧洞、尾水洞、母线洞等大量的交叉洞口贯通，立体交叉段的应力集中、挖空率大，且极容易发生洞室坍塌、高边墙围岩变形等现象。施工局通过不断摸索和实践，确定了一套成熟的《大洞室、高边墙、立体相交段安全稳定、成型施工工法》，并在各交叉洞口中得到成功推广应用，确保高边墙的稳定安全。

在高边墙形成之前先施工交叉段洞体，“先洞后墙”，使小洞室进入大洞室10米～20米。同时，根据围岩类别对小洞室进行径向锁口锚杆加强支护，在交叉洞口处5米～10米位置增加工字钢模喷混凝土形成支撑拱受力体，先对交叉洞口加固处理。然后进行高边墙的精细化开挖，开挖过程中，通过采取精细化的爆破控制技术，采取中间拉槽两侧预留保护层垂直光爆施工方法，每开挖一层支护一层，最终确保高边墙、立体相交段的安全稳定及成型质量。

三是安全监测指导施工。

为及时了解主厂房施工期及运行期的围岩变形情况，主厂房从左至右依次布置了8个系统监测断面。7号～12号机组中心线各布有1个断面，主安装场和副安装场各布有1个断面。另外，根据主厂房开挖施工情况，在主厂房顶拱及边墙揭露的一些块体等不良地质缺陷区域随机布置了一定数量的多点位移计。

监测单位对于现场重点部位根据爆破监测情况，建立网络平台，每天对相关数据在监测群及时进行发布，每日一报一指导，参建各方根据数据对本次爆破情况进行分析并对下排炮施工方法进行调整，并根据相关数据形成周报，现场每排炮爆破前均由长委爆破监测中心对装药量及联网情况进行审核，并现场检查、指导。通过爆破振动监测和永久监测数据分析，及时指导下一步的开挖施工。

竖井施工全面推行安全生产标准化

乌东德水电站右岸引水发电系统工程共布置了6条引水竖井和1条出线竖井，出线竖井总高度为361米，开挖断面普遍为14.2米～15.7米。施工安全为竖井施工的重中之重，施工局全面推行竖井安全生产标准化建设，保证竖井施工过程中人员、材料设备运输、开挖支护等各环节的本质安全。竖井安全生产标准化主要包括：标准化的井口提升系统设计方案、标准化的施工方法和作业流程、标准化的安全监督管理体系。竖井安全生产标准化在右岸出线竖井中成功实施，并在各引水竖井开挖支护中得到推广应用，

一是实施标准化的井口提升系统设计方案。

出线竖井采用专业的、标准的安全提升系统，含国家专利的防坠式载人吊篮。井口提升系统主要包括中控室、井口封闭系统、载物提升系统、载人提升系统、井内吊盘系统等。

井口封闭系统是指采用型钢焊制井口盘将竖井井口全封闭，防止物体掉落，保证竖井内的作业安全。载物提升系统是指由中控室内布置的1台10吨卷扬机通过井口8米高的提升井架将反铲、材料运输到井内操作盘上。井架下方的钢丝绳上布置有限位装置，防止卷扬机过卷。载人提升系统：由中控室内布置的1台5吨卷扬机通过吊笼提升井架悬吊专业的防坠式载人吊笼，吊笼两侧布置的稳绳通过中控室内的1台5吨卷扬机张紧。所有的井内操作全部布置在中控室由专人操作。

二是实施标准化的施工方法和作业流程

竖井开挖采取先反井钻机钻设Φ1.4米导井，再采用人工自上而下全断面扩挖，全断面扩挖采取周边光面爆破，中间浅孔梯段爆破，单循环进尺为2米，全断面扩挖采用开挖一循环支护一循环，喷混凝土后待强6～8小时进行下一循环的爆破施工，月进尺25～30米。

三是实施标准化的安全监督管理体系。

施工局设一专门工点负责竖井的施工管理，选拔有经验的质量、安全、生产管理人员，按照作业流程开展日常安全监督管理工作。

施工局下发《竖井升降系统作业安全管理要求》、《下井须知》、《下井操作规程》、《卷扬机操作规程》等制度，并将制度主要内容在现场采用标识牌进行标识。

井口设置2名专职信号指挥人员，所有上下井的人员及设备在上、下井时首先由上下井口信号工发出电铃及灯光信号，标准的电铃信号为“一声停，二声上，三声下”。同时采取对讲机二次确定的双保险措施，铃声响完后，由井口的专职信号传递人员通过对讲机的形式进行二次确认后再进行提升作业。

施工人员及外来人员进出竖井均采取签到制度，明确下、上井时间。每班作业人员下井前，由专职安全员对整个提升系统进行检查，检查项目包括：卷扬机、防坠器、钢丝绳、载人吊笼、大盘等。施工局安全部对提升系统实行每周大检查制度，发现隐患，立即整改。

通过推行竖井安全生产标准化，有效预防大塌方等事故的产生，确保施工安全，使右岸出线竖井、引水竖井开挖支护施工期间实现零伤亡、零塌方的“双零”目标。

优化通风系统、改善洞内作业环境

充分利用右岸地下电站总体结构布置及各洞室之间的平面、空间的位置关系，结合施工进度计划安排制定合理的施工程序，科学规划各期通风措施。主要采取国产大功率轴流风机和性能优良的AVH系列进口轴流风机强制式通风、增设通风竖井及与外界相通的通风平洞形成通风循环系统、自主研发喷雾降尘台车、合理安排施工程序、优先进行引水、出线竖井等各类竖井的施工，通过竖井的烟囱效应形成自然通风，通过采取以上系列措施极大改善了洞内施工环境。

各大洞室未贯通之前主要采取压入式强制通风，主要在各主要支洞口布置大功率轴流风机，通过沿支洞布置的风筒往工作面内进行压入式通风，同时考虑路线较长，每隔600米左右处设置接力风机，加强通风效果。主厂、尾水等通风困难部位采用性能优良的AVH系列进口轴流风机，以改善右岸地下电站的通风。

在距离外界不远处增设与大气相通的通风排烟平洞，其中引水系统在右坝7号施工支洞临江侧增设2条通往外界的通风平洞；主厂、主变室临江侧增设1条通风平洞；尾水系统增设1条通风平洞。各通风平洞与主洞之间采用通风竖井联通。其中埋深最大、最底层、距外界距离远的尾水隧洞共增设10条通风竖井。在井口安装射流风机，加快空气对流，加快散烟速度。

根据施工总进度安排，优先安排厂房通风竖井、灌浆平洞通风竖井、压力管道竖井、出线竖井、排风平洞、新增通风竖井及通风平洞等施工，使竖井段尽早贯通，通过竖井的烟囱效应将洞内污浊、高温气体排出洞外。

自主研发喷雾降尘台车。在6～2隧道、进厂交通洞等主要交通要道设置自动喷雾装置，通过自动喷雾洒水降低车辆通行灰尘。工作面自制喷雾降尘台车，爆破完毕后，将喷雾降尘台车移设至掌子面进行洒水降尘。

围绕工程管理创新

一是深入推行“工点制”，已固化为成功的管理模式。

“工点制”是根据工程项目及施工片区来划分若干个工点，把进度、安全、质量、成本等纳入工点“一体化”管理之中，在主抓生产副局长的统一领导下，各工点明确了“责、权、利”，各自负责施工进度、安全文明、工程质量、成本管控等责任。直观点说每个工点类似于一个小项目经理。

从而，革除了传统的施工现场“只管进度或只重视进度”的弊端，扭转了以往安全、质量、进度三者关系难以和谐发展的局面，也改变了三者管理人员“各扫门前雪”、“三层皮”的顽疾。

根据实际情况，施工局共划分6个工点，每个工点每个作业队、每个班次，都根据施工局的生产计划和现场施工情况，提出进度、安全、质量等计划；工点长(工区主任)根据计划进行验收，每班结束后进行反馈，并填写进度、安全、质量日报。

通过实行工点管理：施工现场组织、指挥和协调的宏观管控能力显著增强；压力层层传递，各工点在各自“责任田”上，精耕细作，安全质量责任心显著增强，资源配置水平和劳动效率得到提高，形成了 “比、学、赶、帮、超”的竞争态势，促进工程的进度、质量和安全等任务的全面完成；各生产要素得到均衡协调发展，进度、安全和质量等并驾齐驱。

二是工程创优、样板驱动。

样板工程是质量管理的标牌，是对工程质量的最大肯定，是驱动质量提高的又一利器。施工局由质检部具体管理，在质量各参数达标的基础上，创建样板工程来提升质量管理。主持制定了样板工程的目标段，确定创建样板工程的各项标准，指定创建主体单位和责任人，负责对创建过程的监督的检查，步步跟进，环环不漏。

三峡业主每半年对工程实体进行样板评选，施工局内部对优质样板工程获奖单位颁发金箔奖。由于三峡业主每年样板评选都有定额指标，施工局申报样板不能都获得三峡业主样板工程质量奖励，大部分施工队在对质量加大投入的同时，未能得到样板奖励，为了不打消施工作业队争创样板积极性，施工局制定内部样板质量评选标准，内部样板评选制度也是对作业队提升质量水平，改进工艺的一种促进手段。施工局拿出专项资金，作为内部样板工程奖励。施工队在获得奖励的同时，也得到内部样板工程荣誉称号。施工局积极组织开展样板工程观摩活动，组织各施工作业队对样板部位进行观摩学习，起到相互鼓励和促进的目的。内评外创样板工程，稳步提升工程质量！ 截止2015年底，乌东德施工局共创建了30个优质样板工程和6个样板工作面。通过创建优质样板段活动，促使施工局上下形成一种“人人关注质量、人人重视质量、争优创先”的良好氛围。

三是开展协作队伍管理融合。

主要采取协作队伍市场准入制度，把好入场关。以服务理念，帮助协作队伍解决生产中遇到的各种困难。针对工人工资发放问题，采取施工局统一按时发放，绝不拖欠工资。在生活上，加大对协作队伍的关心，从衣食住行上提供多方面保障，使职工能有一个较好的休息、生活条件。

四是全员培训教育，创新培训方法。

针对乌东德特大型工程农民工流动频繁、三检人员业务水平低等因素，创新突破，采取“问题导向培训法”、“质检员责任培训法”“工序专题培训法”等多种形式培训方法：

通过形式多样的培训方法，既解决了实际问题，又提升了能力水平，既提升了个人的综合素质，又从心理上增强了承受能力，为质量工作开辟了新的天地。

(责任编辑：卓政昌)

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