五强溪工程的五个亮点

◎ 文 | 田宗伟 图|彭需军 编辑|王芳丽

五强溪水电站是我国上世纪80年代末、90年代初修建的装机容量百万级的水电站，被誉为当时水电 “五朵金花”之一，建设过程中成功解决了高边坡治理、混凝土砂石料供应、船闸闸门选型、泄洪消能以及如何减人增效等重大技术和管理难题，为探索具有中国特色的水电建设新路、高速优质低耗建设大型水电站提供了宝贵经验。

高边坡治理

五强溪水电站左岸山体开挖后，形成了沿水流方向长约500米，最大坡高165米的高边坡，为当时全国水电站最高的不稳定边坡。而开挖前边坡山体就有局部蠕变、坍塌堆积与滑坡现象。为确保高边坡的稳定，施工人员采取“上削下固、既锚又护、边挖边护、排水同步”的措施予以处理，取得了很好效果。他们的做法是：

自上而下分段开挖，合理设置边坡坡度。在边坡上部进行钢筋混凝土网格梁草皮护坡，在边坡中下部进行锚喷混凝土及钢筋网喷锚混凝土防护，在各级马道进行混凝土面板防护。通过锚洞、锚桩、断层混凝土塞和边坡固结灌浆等手段对边坡进行加固。

在边坡山体内设置完善的排水系统。在各级马道及平台的内侧设横向排水沟，顺坡面每30至50米间距设一条纵向排水沟，各排水沟水流汇入主排水沟，最终引排至船闸下游引航道内。在喷锚混凝土及现浇混凝土边坡上布置浅排水孔，梅花型布置。在边坡中下部设置水平深排水孔，排水洞群布置在坡脚部位。洞顶有垂直排水深孔与其相连，这样就形成了洞、孔结合的立体排水网络。

20多年的监测结果表明，处理后的边坡整体是稳定的，边坡开挖产生的卸荷回弹和蠕变得到控制，为抑制边坡变形开辟了一条行之有效的施工新途径。

砂石料

五强溪大坝混凝土用量高达350万立方米，而近坝区110公里干流河段内天然砂石料产地分散，储量和质量均无法满足工程施工要求，最终选定了位于大坝右岸2.5公里处的青山沟作为料场，砂石料采用高度机械化生产系统加工，皮带输送，最高月产量达24.5万立方米，为五强溪工程共计生产砂石料成品584万立方米，是我国当时最大的人工骨料加工系统。

五强溪水电厂大坝监测、高边坡治理实现了数字化、信息化、大数据管理。图为大坝管理中心。

五强溪大坝人工砂石料的料源石英含量高、硬度大、可破碎性差，导致系统设备磨损严重、生产效率低。经过一系列技术革新，解决了石英岩人工砂石料生产过程中的一系列难题，建立了石英岩人工砂石骨料的生产标准，使高含量石英岩人工砂石骨料可以用于大坝混凝土浇筑，为后期其他大坝建设扩大了料源选择范围。

泄洪消能

五强溪泄洪闸门由9个表孔，5个底孔和1个中孔组成，由于泄洪闸门单孔泄洪流量非常大，便采用宽尾墩、底孔挑流、消力池多种手段联合消能，消能效果明显。

表孔采用宽尾墩消能。闸墩尾部边墙沿程逐渐加宽，孔口逐渐缩小，迫使水流在宽尾墩的约束下逐渐收缩形成窄而厚的射流，左侧水流射向右边，右侧水流射向左边，形成撞击，散开部分水流，消去部分能量。落入消力池时，与池内消力墩撞击，进一步消能。

五强溪水电站泄洪

底孔采用挑流消能，水流从孔口挑射而出，在空中扩散、紊动、掺气，消除部分能量。跌落到消力池时，与消力池水体撞击进一步消能。

许多工程的泄洪采用底孔挑流或宽尾墩加消力池进行消能，同时采用宽尾墩、底孔挑流、消力池综合消能方式，五强溪大坝是首例，在国外也没有先例。运行实践表明，采用“宽尾墩+底孔挑流+消力池”新型联合消能是成功的，经受了多次特大洪水的考验，为其他类似的水利水电工程的泄洪消能开劈了新的途径。

船闸闸门

五强溪船闸为单线三级船闸，由上游引航道、上游进水口、三个闸首、四个闸室、下游泄水口和下游引航道等11个部分组成，全长1.66千米。三级船闸跨越水头60.9米，二闸首最大工作水头42.5米，均居当时国内之首。为了验证不同门型在高水位船闸的运行优劣，船闸闸门采用了三种形式，一闸首、四闸首安装人字门，二闸首安装双扉门，三闸首安装下沉门。

下沉门属于大跨度平板闸门，不挡水时，降落至船闸底板高程以下，需要挡水时，通过启闭机提升至全关位置。大跨度平板闸门结构简单，具有可以封堵较大面积孔口、维修方便等优点。但这种闸门的缺点也非常明显，由于重量大，其提升与降落需要两台启闭机同时操作，对同步性要求很高，控制系统设计复杂。其次，由于闸门运行时对轨道和水封的磨损大，止水困难。并且下沉门油缸长度是人字门油缸长度的7.5倍，开关门需要时间长，通航效率不高。

在下沉门的上方增加一块上提门，即组合为双扉闸门。两块门安装在同一个工作门槽内，根据船舶高度和水位要求下沉门可以下沉至船闸底板以下，上提门可以悬停在门槽上空。双扉闸门特性与下沉门类似，但由于是两块门配合挡水，成倍增加了液压控制设备数量，控制要求比下沉门更高，运行维护难度比下沉门更大。

人字门类似房屋对开门， 由两扇垂直旋转运行的平板门构成，其支承跨度较下沉门和双扉门小，门体变形量减小。人字门油缸的行程较下沉门和双扉门短，节省了运行时间，通航效率大幅提高。人字门顶部为开放式空间，通航船舶高度不受限制。人字门的重量全落在门轴底部磨菇头上，启闭省力，操作方便，运转可靠。

五强溪水电站三级船闸自通航以来，已免费过闸船只8万余艘、通行货物800多万吨，为沅江航运和社会经济平稳发展提供了可靠保证。

上：随着改革发展的需要，五强溪水电站职工生活区搬迁到了长沙市。图为长沙职工生活区。

下：经过坚持不懈的探索，五强溪水电站发电运行成功实现了无人值班、远程集控。图为长沙发电集控中心。

五强溪水电站常德基地生活区中心花园。

通过对三种门型运行检修情况进行比较，人字门的优势明显，故而其后许多船闸建设多采用人字门，五强溪船闸为后续船闸建设提供了宝贵的经验。

率先摆脱“企业办社会”

1993年以前，我国水电建设大多采取“企业办社会”的模式，水电站在深山，职工生活区也建在深山，于是电厂就要建学校、办医院，以解决职工看病难、子女入学难问题，企业背上了沉重的包袱，发展受限。

五强溪电厂筹建时，筹备处领导提出新厂新办，将电厂生产区、职工生活区分离，走精简高效之路，这在今天早已是司空见惯，可在电厂创建之时却阻力很大，困难不少。但五强溪电厂最终还是将职工生活区建在了离水电站108公里远的常德市。

五强溪电厂不走“企业办社会”老路，精简机构，使企业定员从传统模式所需的1460人一下减少到454人。职工家属的就业、就医、入学、入托、婚恋等都依托城市得到了有效解决。随着企业改革的深入，职工素质的提高，电厂不断实施减员增效。到1999年，员工减至120人，电厂管理达到国内一流电力企业水平。自推行“远程集控、无人值班”模式后，电厂在岗员工仅66人，定员水平达每万千瓦0.6人。

新厂新办的战略选择，为国内后续水电站的建设与发展树立了典范。