十年磨一剑 锦屏绽辉煌:中国水电工程顾问集团成都勘测设计研究院锦屏一级水电站设计历程回顾

　　锦屏山峰秀，雅江水长流;峡谷重叠生，搏雾难关除。

　　河道高坝筑，地厂电能涌，十年磨成剑，锦屏展辉煌。

　　2013年8月30日11时30分，在雅砻江锦屏一级水电站主厂房内，四川省委常委、省委副书记、四川省省长魏宏慷慨激昂的宣布"雅砻江锦屏一级水电站投产发电了"，顿时掌声雷动，锦屏建设者共同迎来这激动人心的时刻。拥有世界最高拱坝的锦屏一级水电站是世界水电史上的奇迹，强劲的电能将为支撑华东地区转型发展、推进四川"两个跨越"提供源源不断的清洁能源。

　　锦屏一级水电站的开发建成，是几代水电人共同的梦想。锦屏一级水电站前期勘测设计工作始于上个世纪50年代，时任锦屏水电指挥部勘测设计办公室副主任的潘家铮沿雅砻江两岸悬崖峭壁仅50厘米宽的小路进入锦屏开始前期工作。1989年1月，中国水电工程顾问集团成都勘测设计研究院(简称成都院)全面开展锦屏一级水电站的前期工作。锦屏一级水电站于2003年11月通过可行性研究审查，2004年1月开始施工准备工程，2005年9月8日国家发展和改革委核准锦屏一级水电站开工建设，2006年12月4日顺利实现大江截流，2009年9月开始大坝混凝土浇筑，2012年11月30日导流洞下闸蓄水，至今终于实现锦屏一级水电站5号、6号机组并网投产发电。

　　锦屏一级工程具有"高山峡谷、高拱坝、高边坡、高地应力、深部卸荷"等"四高一深"的特点。卸荷松弛岩体、断层带发育及砂板岩倾倒变形等复杂地质环境条件下的高边坡稳定分析及支护设计，地形不对称和复杂地质条件下300米级特高拱坝结构设计和拱坝基础处理设计，高水头大泄量窄河谷的泄洪消能设计，高地应力环境超大规模地下厂房洞室群设计，特高拱坝混凝土骨料碱活性抑制及应用技术等，都是摆在成都院人面前的世界级水电技术难题，没有成功的工程经验可以借鉴。在困难和压力面前，成都院人没有退缩，通过苦干实干与科技攻关，将重大技术难题逐一攻克。

　　锦屏一级水电站左岸边坡总体开挖高度约530米、总开挖量约550万立方米，是目前水电工程开挖高度最高、规模最大、稳定条件最差的边坡工程之一，工程边坡加固设计难度巨大，成都院组织了国内多家在工程高边坡研究领域有丰富经验的高校、科研机构对锦屏一级水电站边坡进行系统的稳定分析及加固措施进行研究;采用坡面系统锚索及在3层沿f42-9断层抗剪洞，形成坡面喷锚支护、深层锚索与抗剪洞及系统排水的综合加固方案，并采用GPS监测、微地震监测技术进行边坡监测，成功解决了高边坡的设计问题。

　　锦屏一级大坝坝高305米，作为世界上首座超过300米的特高拱坝，其体型设计、结构防裂设计、温控设计、材料设计、大坝的抗滑及变形稳定分析，都是巨大的挑战。在拱坝设计过程中，充分发挥成都院拱坝设计的核心技术优势，技术人员开展了多建基面方案、多线型、多体型的拱坝体型比选和优化设计工作，为后续设计工作奠定了坚实的基础。自可研以来成都院与多家科研院校合作开展了复杂地质条件下拱坝坝体开裂分析及抗裂措施研究和三维地质力学模型试验研究工作，通过针对性的措施设计，进一步提高拱坝的安全度，确保世界第一高拱坝万无一失。目前大坝实现1800米死水位挡水，坝体变位和坝体应力正常。

　　锦屏一级拱坝坝基地质条件复杂，左岸存在f5、f8断层，深部裂缝、层间挤压带及拉裂松弛岩体等地质缺陷，对拱坝结构受力、抗滑稳定、变形稳定及基础渗流控制等影响巨大。为使坝体达到较好的受力形态、满足拱座的抗滑稳定与变形稳定以及地下水位与基础的渗流控制等工程要求，通过大量的计算分析并结合现场试验，确定了在建基面一定深度采取混凝土垫座及固结灌浆处理、对坝基断层破碎带采用混凝土网格置换和传力洞、对左岸坝基抗力体整体进行固结灌浆、对坝基及抗力体采用系统的防渗排水等工程措施。拱坝基础目前已经承受约600万t水推力荷载的初步考验，监测成果反映基础变位较小，渗控系统工作正常。

　　右岸布置6台机组的地下厂房规模巨大，厂区地应力高，围岩强度相对较低，结构面发育，地下水丰富，开挖初期出现喷混凝土剥落、岩体劈裂弯折的情况。通过开展高地应力条件下，洞室群开挖卸荷力学特性研究、岩体结构演化以及开挖卸荷围岩劣化过程与力学参数的动态演化规律研究，进行了锦屏一级地下厂房洞室群围岩长期稳定性研究与支护结构设计，成功建成了高地应力低岩石强度条件下大规模地下厂房洞室群。

　　坝区河谷狭窄，岸坡陡峻，工程泄洪流量大，水头高，泄洪功率大，高速水流冲蚀影响严重，设计人员采取"分散泄洪、分区消能、按需防护"的设计原则，对高速水流掺气减蚀措施，消能方式及泄洪雾化等进行了大量研究。通过研究，首创性的提出采用表、深孔无碰撞消能技术，即表孔出口体形采用Y形宽尾墩出口缩窄，深孔出口取消扩散段、采用直线出口体型来增加深孔各股水舌间间隙，实现表、深孔水流相互穿插、空中无碰撞，成功实现减少泄洪雨雾对岸坡的冲刷及对边坡稳定的不利影响、减小雾化区防护范围、节约工程投资的目的。

　　锦屏一级水电站的建成，攻克了多项世界级难题，多项成果获国家科技进步、省部级科技奖，使成都院水电设计水平再上新台阶，为推动中国水电技术的发展做出了卓越贡献。国家开发投资公司董事长王会生赞誉锦屏是锦屏建设者共同奋斗的结果，是广大建设者辛勤汗水的结晶，是一本教科书，更是一座不朽的丰碑。

　　成都院人在锦屏一级工程的设计建设过程中秉承"诚信、负责、卓越"的企业精神和"服务、关爱、回报"的企业核心价值理念，全力为锦屏一级工程建设服好务，获得业主和参建单位的一致好评，在长达10年的锦屏一级工程劳动竞赛中，一次荣获四川省五一劳动奖章、二次荣获四川省五一劳动奖状。面对锦屏一级工程特有的世界级水电技术难题，成都院设计人员不畏艰险、积极挑战、攻坚克难，大河湾间回荡着青春和创新的激情，在胜利攻关的同时，涌现出一大批勇于创新、敢想敢为、兢兢业业、甘于奉献的优秀设计人员，项目设总周钟同志就是其中的典型代表，劳动竞赛中获得四川省五一劳动奖章及四川省重点工程建设者标兵等称号。

　　如今站在锦屏山巅，俯瞰澄碧似练的雅砻江水自坝身孔口倾泻而下，超高水头泄洪形成的道道彩虹和高峡出平湖影出的青山美景相得益彰，无不感叹这人间奇迹。这是已建世界第一高拱坝，也是世界第一个采用坝身多层泄洪孔口无碰撞消能方式的特高拱坝，有世界规模最大最复杂的坝基抗力体处理工程、世界最复杂高边坡治理工程、国内最大直径的调压井、国内最深消力池、国内第一个成功在高地应力低岩石强度条件下建设完成大型地下厂房洞室群工程，接连创造出6项世界第一、5项中国第一。中国水电建设者用他们的聪明才智和艰苦奋斗的精神，书写了中国水电建设史上新的辉煌。