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忆潘家铮院士与小湾工程(邹丽春)
2012/10/18 16:00:56    新闻来源:中国水力发电工程学会
  作者:    邹丽春

 

在祖国西南连绵起伏的群山中,一座举世瞩目的巨型工程小湾水电站,在共和国建国六十周年之际投产发电。世界最高拱坝展示出巍峨雄姿, 筑成高峡平湖,其优美的双曲体形在高山峡谷、碧波绿水的映衬下显得格外婀娜多姿。6×70万千瓦的机组在深埋于雄厚山体内的大型地下厂房中发出轰鸣,唱响可持续开发、西电东送的赞歌。千百年来奔流不息的江水,在改革开放不断深入、科学技术飞速发展的今天,终于在人与自然和谐相处的环境中,开始沿着造福人类的途径欢快地流淌。

作为极具挑战性的世界级工程,小湾水电站的勘测设计、科研攻关以及开工建设,经历了漫长而艰难的征程。在这征程中, 19919月,时任能源部总工程师的潘家铮院士(业内都亲切地称为“潘总”)和原电力工业部副部长李鹗鼎第一次来到小湾坝址考察。潘总被具备修建高坝大库的自然条件、极具挑战性的工程和边远山区纯朴但贫穷落后的老百姓以及在艰苦环境中奋战的地勘队员深深吸引,从此与小湾结下了不解之缘,产生了眷恋之情。正是这份浓浓的小湾情,伴随他在以后长达20余年的时光中,始终关心、支持、指导着小湾工程。小湾工程的一系列重大方案决策、一个个技术难题的攻克以及在世界高拱坝建设史上所取得的突破性进展,无不凝聚着潘总的智慧、心血和汗水。

痛首疾呼  力促工程开工建设

澜沧江是我国水力资源最富集的河流之一,属于我国重要的“水电基地”。小湾工程是开发澜沧江中下游河段的骨干电站和龙头水库,不仅电站本身装机容量和年发电量很大,更具有对下游梯级电站的巨大调节作用,它的建设除对云南的经济发展起重要作用外,还将成为“西电东送的强大电源,对改善我国的能源结构、优化资源配置将发挥较大影响。

然而,在小湾水电站可行性研究阶段, 正值我国在电力需求迅速增长的压力下, 只能依靠长期以来一次能源以煤为主的格局大力发展煤电的时期。一方面水电建设处于低谷,1995年开工的大中型水电站仅为24万千瓦,1996年甚至为零,而水电前期工作,尤其是大型水电站,基本处于停顿或半停顿状态;另一方面,由于煤电建设的迅速发展,当时的电力需求增长率曾一度下降,甚至出现负增长。在这样的背景下,小湾水电站可行性研究报告的审查几乎成为“盖棺定论”,即将被束之高阁,勘测设计及科研工作到了难以为继的地步,电站建设前景更是一片渺茫。

当时,潘总洞悉我国能源生产中潜伏着的深层次问题,深知小湾工程所面临的困境,忧心如焚,痛首疾呼必须大力开发水电。他高瞻远瞩,早在1991年发表于《中国电业》的“中国水电建设的若干问题”一文中便明确提出要努力实现“西电东送”的能源战略目标,指出:“具体的西电东送路线有三条,即南路、中路和北路,南路最现实,中路潜力最大。所谓南路就是红水河、澜沧江的水电向广东方向输送。澜沧江的水力资源很丰富,除满足云南需要外,可通过红水河方向东送广东。实现这一目标的时间应在下世纪初”。

19957月,潘总起草了“呼吁扭转水电前期工作的半停顿局面”一文,与钱正英、张光斗、李鹗鼎、罗西北联名上书李鹏总理,指出:“大力加速开发我国的水电资源应作为国家的基本能源政策之一,政府有关部门尤其是综合部门应进行研究和支持,当前首先解决前期工作经费短缺问题。……我国主要水力资源蕴藏在西部深山峡谷急流险滩中。要进行规划、勘测和设计工作,不仅条件十分艰苦,也必须有一定的经费。一些国际水平的大水电站不经过充分、长期、艰苦的规划勘测和设计研究工作是不可能决策开工的,也不可能充分降低造价和压缩工期,仓促开工必然导致重大失误”。1996年,潘总在中组部、中宣部等“院士科技系列报告会”上作了“中国的能源问题和出路”的专题报告,指出:“我国是世界上少数以煤为主要能源的国家,但我国疆域辽阔、情况各异,完全可以因地、因时制宜,分区优化能源结构,以最大程度地缓解煤的压力,使其比重尽可能下降到50%左右。西南地区有得天独厚的水力资源,国家无论如何困难必须抓紧大力开发,在今后二、三十年内把条件最好的部分先开发出来,在2050年前,大部分技术及经济上可利用的水能应都得到开发,形成世界上最宏伟的水电基地,除满足本地区要求外,输电华中、华东、华南,并促成全国联网,实现跨地区跨流域水火联调,取得最大效益。”

1997年,潘总在三峡总公司年度工作会议上曾激动地吟诵:“死去原知万事空,但悲西电未东送。金沙宝藏开工日,公祭毋忘告逝翁。”表达了他对毕生从事水电事业的无限挚爱,对全面开发水电宝库、实现全国联网的强烈愿望,以及中国必将步入水电和坝工世界强国的坚定信心。

在潘总等专家的大声疾呼和多方奔走下,得到了原电力工业部和云南省政府的共同支持,在可行性研究审查之后,小湾水电站的勘测设计工作得以继续开展。与此同时,经过他们的力争,国家“九五”科技攻关计划中列入了 “高拱坝工程关键技术项目”,结合小湾等高拱坝工程开展攻关。这一切,为小湾工程关键技术问题的研究赢得了宝贵的时间,争取到了有限的经费和技术力量的支持。在工程正式开工之前,我院与国内外许多著名科研院所和大学合作,开展了五个专题的研究工作。

1999年底,我院完成了这些专题研究,提出了一系列成果报告。此时,中国的水电事业正面临百花齐放的春天,小湾水电站的开工建设也已迎来曙光,但关于能否在地形地质条件极其复杂的高山峡谷强震区,修建这样一座300m级高拱坝的“硬科学”问题,成了国家当时关注的焦点。高240m的二滩拱坝刚刚建成,使我国修建拱坝的技术跨入了世界领先水平。小湾拱坝比二滩高52m,地形地质条件远比二滩复杂得多、地震烈度更高、河谷更宽、坝身泄洪功率更大,作用于坝体的总水推力几乎比二滩大一倍。中国人有没有再次攀登高峰的勇气?是否具备建造世界第一高拱坝的能力?

实现“西电东送”需要开发澜沧江,开发澜沧江需要修建300m级的小湾大坝以形成中下游河段的龙头水库,需要小湾本身的巨大发电量作为骨干电站。在基于我院提交的研究成果,就小湾大坝安全问题召开的专题审查会上,潘总一方面鼓励大家:“人们最担心的是300m高拱坝的安全。小湾拱坝是否能安全运行?中国有没有能力设计这么一座安全、经济、优美的特高拱坝?这是摆在我们面前需要我们回答的严肃问题,必须提出负责的、明确的答案。专家们经过反复深入讨论,一致认为小湾大坝是安全的。我认为这结论有根据,我支持。”且充满自信而又风趣地说:“待小湾拱坝建成后,我可以放心地住在坝后”。另一方面,鉴于小湾大坝技术问题复杂、安全余度不大等因素,他特别强调指出:“从百多米、二百米二百四十米三百米的量级间,拱坝的安全问题会不断起质的变化。所以在大原则上肯定后,还需要继续做更深入的工作,一定要做到万无一失”。他还倡导要有“吃第一只螃蟹的勇气”,指出:“要拿下世界冠军绝非易事。我们拿的世界冠军实在太少了,和我国国势、国威太不相称了。我相信我们的水电和坝工界的队伍是有志气、有能力的,一定能尽快夺取冠军为国争光,使我们从坝工大国变为坝工强国”。

我院按照专题审查会意见,开展了更为细致的分析、研究及试验工作,完成了项目可行性研究报告。该报告于200112月获得原国家发展计划委员会的正式批准。

20022月,在“西部大开发”的号角声中,小湾水电站正式开工建设。潘总期盼已久的打开西南“水电宝库”,实现“西电东送”的愿望终于开始实施了!

20054月,潘总在坝肩槽开挖正处于高潮时来到小湾,当他看到在宽不足100m的坝肩开挖槽范围内,布满了钻机、挖掘机、装载机,排成长龙的出渣车从上游、下游、左岸、右岸次序井然地在施工区立体环线上来回行进,一片繁忙景象时,非常激动。有一天,他坚持走到开挖工作面前,站在轰鸣的钻机和大型挖装设备之间弥漫着岩粉的缝隙中,任凭装载机的大铲斗在头顶上盘旋,久久不愿离去。置身于这热火朝天的施工现场,他仿佛在感受期盼已久的大力开发水电的气氛,似乎在倾听西部大开发的战鼓声,也许在感叹我国现代水电施工技术水平的飞速发展。

 

虚怀若谷 出任设计顾问组长

作为世界级工程,小湾水电站本身的技术问题极具挑战性和艰巨性,而工程开工建设时正处在我国计划经济与市场经济的转轨时期和电力体制改革初期,加之为加快施工进度,工程筹建期与施工期重叠了一年,且施工场地十分狭窄,存在诸多不利因素。在工程建设初期,许多问题交织在一起,困难重重,对技术问题的争议也非常大,举步维艰。面对困难的局面,为做好设计工作,我院非常期望能继续得到潘总等国内最具造诣的著名水电专家的指导和帮助,拟成立设计顾问组,聘请他担任组长。一些专家听到这个想法后,认为一个小小的设计院想要聘请潘总这样著名的大专家,史无前例,恐怕难以如愿。

20038月,我们怀着迫切的愿望,在蔡绍宽院长的带领下,专程去北京,忐忑不安地走进潘总办公室。说明来意后,他风趣地说自己是“知识老化、耳聋眼花的老头,心有余而力不足了”。但当我们汇报了小湾工程当时所面临的困境后,他急小湾工程之所急,神情变得异常严肃起来,经过短暂沉思后,欣然同意了我们的请求,只是强调他们是顾问,提出的意见和建议仅供设计院和业主参考。就这样,我们欣喜若狂地离开了潘总办公室,按照他的意见,聘请谭靖夷院士等14位专家正式成立了“小湾水电站工程设计顾问组”。从此,小湾工程在建设中的一系列重大技术问题得以及时解决,设计真正发挥出了“龙头”作用,工程建设步入良性道路。潘总先后成功主持召开了10次设计顾问组会议。

 

临危不惧,沉着应对工程险情

小湾坝址区两岸岸坡陡峻,沟梁相间。为满足永久和临时建筑物的布置以及施工场地的需要,必然形成较多的高陡工程开挖边坡,特别是沿两岸坝肩槽的边坡高度超过1000m,需人工处理边坡高达700m。这些高边坡稳定条件较差,是工程建设首先面临的关键技术问题之一,其技术难度之大,在国内外水电建设乃至其它行业工程建设中尚属罕见。

左岸坝前大型堆积体在开挖过程中产生了蠕滑变形,在险情最为严重,有人提出停止抢险加固,只能任其塌滑下来,甚至担心堆积体失稳将会危及对岸的施工安全,需要全面撤离现场之时,我们赶赴北京向顾问组汇报情况。那是一个隆冬的夜晚,汇报结束时夜已经很深了,大家都很疲惫,心力憔悴。然而,外表看上去并不十分强壮的潘总,总能在这种时刻给人予强大的力量,他抬起头来用洪亮的声音说:“我看不必惊慌失措,没有什么可怕的。我完全相信我们的技术水平和现场同志们的抢险处理能力,一定能够使堆积体维持稳定”。大家听后为之一振,会场气氛随即变得活跃起来,所有人渐渐打起精神,围绕抢险加固措施热烈地展开了讨论。

得到潘总及顾问组强有力的支持和指导,我们鼓起勇气,精心设计,尽力使抢险加固处理措施达到既安全可靠又便于及时实施,经过业主及参建各方日夜艰苦奋战,共同努力,终于及时扼制住了堆积体的蠕变,抢险加固与综合治理取得成功,边坡变形逐渐趋于收敛稳定,确保了工程建设的顺利进行。

20067月,我院基于处理小湾边坡工程的成功经验,撰写了《复杂高边坡整治理论及工程实践》一书,有幸请到潘总为此书作序,他写道:“随着位于高山峡谷区的大型工程建设项目日益增多,面临的高边坡问题日趋复杂和困难,安全、经济和工期之间的矛盾会愈来愈突出,往往成为影响工程顺利建设的重要因素。要妥善解决这个问题,重要的是必须首先研究和认识问题的本质,实事求是,区别对待,动态跟踪,妥善处理,切忌囿于成规,照抄照搬。本书在前人工作的基础上,对某些理论分析和工程处理方法有创造性发展,特别是适合不同变形失稳机制的分析方法、信息化动态治理理念,以及针对性和适应性较强的工程处理措施,弥足珍贵。相信本书的出版必将有助于我国高边坡问题研究的继续深入发展,故乐为之序”。

 

严谨求实 科学创新以策安全

潘总深知坝肩及坝基的稳定对拱坝来说至关重要,尤其是高拱坝。设计顾问组200311月成立后,首次会议的主要议题就是关于小湾拱坝坝肩及坝基的地质缺陷加固处理方案。此后,随着开挖进一步揭示的实际地质条件和处理措施的具体化,又就这一议题于20044月和8月先后两次召开了顾问组会议。他一直主张:对地质缺陷进行加固处理是十分必要的,但采取的具体处理措施一定要谨慎,要区别对待;开挖置换是一把“双刃剑”,有些部位属于“可以教育好的子女,为什么一定要开膛破肚?”,应“以打针吃补药为主,开挖动刀为辅”,要尽量避免对周围岩体的损伤;“仅依赖个别传力洞不可能解决问题,反而会造成对好岩体的损伤”。随后的工程实施,尤其是蓄水运行之后的实际监测成果,充分验证了这些指导思想的正确性和预见性。

潘总的这些思想来源于他长期积累的丰富的工程经验和坚实的理论基础,来源于他对小湾工程实际情况的深入了解。有一次,在现场察看坝肩地质缺陷时,由于在闷热及通风条件不好的洞、井内上下攀爬,十分艰难,我们担心专家们的身体,有些部位就不准备让他们去了。但他趁大家不注意的时候,说服了一个年轻的监理工程师带着还是去看了,当他们汗流浃背、全身粘满泥土回来时,总监把这位监理狠狠批评了一顿,而站在一旁的潘总似乎带有些顽皮地帮其辩解道:“是我请他去的,他没有什么错”,同时还风趣地说:“我担心你们只让我们看情况较好的,我要去看看更糟糕的”。潘总如此认真负责的态度和高度的敬业精神,令在场的人无不肃然起敬!

潘总十分关注小湾拱坝在高水位运行时坝踵分布有拉应力区,存在开裂风险的问题,早在19953月出席第18届国际大坝会,回国写的技术报告中就对此作了论述,并将该报告专门送了一份给我院当时的董槐三院长,希望开展相关研究。在200112月的项目评估会上,他说:“高水头下,坝踵拉应力偏大,要引起注意。为确保安全,尽量采取一些措施是必要”。第一次设计顾问组会议根据我院自专题研究阶段以来所作的相关计算分析成果,提出:“为降低或避免坝踵附近开裂的可能性,在底部设置合适的诱导缝是一个可供考虑的方案”,要求我院“拟定具体的布设方案,加密网格,搞清关键部位的应力在设缝前后的变化情况,提出更详细的对比资料,为最终决策提供可靠依据”。按照这一要求,我们开展了大量的计算分析。但由于所拟定的设缝位置偏高,且向两岸延伸的范围不够,致使设缝后对拉应力的改善作用并不明显。潘总详细看了我们提交的分析报告后,认为依据这样的结果还不足以对是否设置诱导缝做出决策,其它专家也持同样看法。因此,设计顾问组第二次会议关于这一问题没有给出明确意见,希望我院进一步开展相关研究工作。

在随后近半年的时间里,我们调整了诱导缝的设置方案,建立起极为复杂的三维整体模型和子模型,分别用线弹性和弹塑性有限元法对坝体有无诱导缝方案进行全面深入的计算分析,得出了明确结论:设置诱导缝对削减坝踵区高拉应力的数值和范围均有显著效果,且对坝体刚度和压应力及剪应力分布没有造成明显不利影响,推荐设置结构诱导缝。20049月,第四次设计顾问组会议经过认真分析和讨论后,与会专家一致赞同为降低坝踵开裂风险,在小湾拱坝坝踵设置结构诱导缝及上游防渗体系。至此,关于小湾拱坝坝踵存在开裂风险的问题,在国家“九五”科技攻关和专题研究的基础上,又开展了近两年的深入分析研究,经过三次设计顾问组会议充分讨论,终于确定了防范措施,首次在高拱坝坝踵设置了结构诱导缝。数值仿真计算及实际监测成果均表明,在高水位运行工况下,结构诱导缝在降低坝踵开裂风险方面确实发挥了重要作用,确保了小湾拱坝安全运行。

在小湾拱坝是否设置结构诱导缝问题的研究和决策过程中,充分体现了潘总“在安全的条件下创新,以创新来提高安全性”的辨证思想以及民主、科学、严谨、求实的工作作风。尽管他基于丰富的经验和准确的判断力,主张为降低小湾拱坝坝踵的开裂风险宜采取专门措施,但他始终坚持一定要在获得具有说服力的分析计算成果,经过全面的利弊论证,并充分听取各方面专家意见的情况下,才最终做出决策。

博大襟怀 深谋远虑迎接挑战

小湾坝址位于深山峡谷地区,低高程坝基部位的地应力较高,随着坝基开挖,建基面岩体出现不同程度的开挖卸荷松弛现象,当开挖至河床底部时,这一现象变得非常明显,浅表层隐微裂隙迅速扩张,甚至形成贯通裂隙,开挖卸荷松弛问题异常严重。当我们通过电话向潘总汇报后,由于情况紧急,事关重大,他不顾当时自己血压高、腰椎间盘突出的身体状况,与谭总商定后,立即赶赴工地紧急召开设计顾问组第七次会议。为争取时间,他凌晨5点便从家里出发,连续转乘飞机,又在崎岖的山路上颠簸了大半天,于当天黄昏便赶到了小湾。年近八旬,当时身体又不好,平常很少晕车的潘总,一路上晕车晕得很厉害,到达小湾时已明显非常疲惫,看着他下车走到住所房间都那么吃力,大家都很担心。可是第二天,他以顽强的毅力坚持与专家们一同到现场仔细察看开挖卸荷松弛情况。经过几天反复察看、分析和充分讨论,潘总及顾问组专家赞同我院提出的不宜进行全面规则性的再次开挖,以避免带来进一步的卸荷松弛和增大坝体水压力、拱坝体型改变等一系列问题的意见,明确指出:“应遵循只开挖必要部位和加强处理的原则。尽量清除表层已松动的岩体,随后分别针对各坝段情况进行必要的清挖,并尽快浇筑混凝土,然后进行高质量的固结灌浆”。按照顾问组意见,我院立即开展具体设计,提交了相关设计文件。

然而,实施中还是进行了全面的规则性扩挖。扩挖后,开挖卸荷松弛问题并没有得到解决,而由于坝体增高、体型改变(坝体底部的V形挖成了U形),总水推力和坝体自重均有增加,加剧了坝体底部高程本来就较高的拉压应力,使点安全度降低、屈服区增大。怎么办?如何才能确保大坝的安全稳定?能否立即浇筑大坝混凝土?小湾工程又一次面临严峻挑战!

潘总和谭总不愧为我国杰出的水电专家,对国家、对工程有着强烈的责任感和博大的襟怀。在这关键时刻,潘总认真研究我们所进行的计算分析成果,积极思考解决办法。当时,他正在北京参加南水北调工程的一个审查会,只能利用中午休息时间听取我们的汇报,由于时间短,工作作风一贯严谨的潘总,听完汇报后并没有立即提出明确的意见,只是让我们把资料留下。几天后,他写了一个书面意见,提出:“将扩挖部分及结构诱导缝以下的原坝体进行整体浇筑,尽量使其成为扩大基础的一部分,以改善坝体底部的受力状态”。谭总又亲自赴现场再次主持扩挖后的坝基验收工作,潘总和谭总都坚决主张进行彻底清基后,立即浇筑混凝土,以尽快抑制岩体的进一步卸荷松弛。按照他们的意见,我院及时完成了相关设计,建管局立即组织实施,于200512月终于实现了大坝首仓混凝土的开盘浇筑。

尽管在混凝土浇筑前均进行了全面清基(平均清除松弛岩体已超过1.5m),但是,大量的监测和检测资料表明,在基面以下约2m~ 3m深的范围内,仍然存在一个卸荷松弛带,它对大坝安全的影响,一直成为潘总和设计顾问组专家极为关注的问题,要求我院一定要进行认真研究。为此,我院联合多家高校,开展了深入细致的分析研究工作,所建立的有限元数值模型的复杂程度和庞大的节点数在世界拱坝建设史上创下了新的纪录。设计顾问组就此问题先后在工地和北京召开了第八次、第九次会议。

直至200611月(第九次会议),潘总及顾问组专家依据我院提交的论据充分的两份主报告和11份附件(包括三所高校的分析计算结果、现场的检测、监测及试验报告),经过三天的认真分析和充分讨论,最终明确指出:“岩体卸荷松弛仅影响坝基浅层的局部抗剪安全,不致危及大坝的整体安全”。关于抗剪安全系数的控制标准问题,顾问组认为:“以面抗剪纯摩安全系数为1.5(弹性分析)作为控制标准。基本可行”,赞同我院提出的在高标准的固结灌浆基础上,采取在坝趾贴角部位适当布设吨位较大的预应力锚索以及在帷幕附近进行浅层化学灌浆的综合处理措施,以增强大坝的抗剪安全性和确保帷幕安全。至此,在我国高坝建设史上,首次碰到的如此严重的开挖卸荷松弛问题,在潘总和谭总等专家多次亲赴现场察看,先后召开三次设计顾问组会议,经过近一年的分析研究后,终于得出了较为明确的结论,确定了针对性的工程处理措施。

小湾拱坝从蓄水至正常高水位运行近四年的实际监测成果表明,坝基渗透量很小、坝基变形均匀、对称,针对挖卸荷松弛岩体采取的工程处理措施获得成功。

苛求质量 倾心建设一流工程

潘总对小湾工程的质量始终坚持高标准严要求,早在可行性研究阶段他便提出要“以如履薄冰、如临深渊的态度,搞好设计工作”。在1999年的专题审查会上,他严肃地说:“我们一定要奋起努力,精心设计,向大自然提交一份毫无漏洞的答卷,经受得起历史的考验,造一座攻不垮的长城。” 他总是强调要注重每一个细节,每一个环节,严把质量关。关于坝肩坝基的地质缺陷洞井置换处理问题,他一再强调必需密切关注开挖揭示的实际情况,一定要做到“精细化、个性化设计”和进行“周密细致”的高质量灌浆。

随着关键技术问题的逐渐解决,小湾工程已步进入正常的施工期。操劳了这么多年的潘总也已年近八旬,应该可以稍许歇息一下了。然而,高度责任感和浓浓小湾情,促使他又接受了云南华能澜沧江有限公司的聘请,担任质量检查组顾问。每次质量检查,他和检查组的专家们总是反复到工作面仔细查看施工现状,认真查阅大量的记录及监测和检测资料,详细询问各参建单位的施工情况。他说:“对任何工程,质量都应该放在首位,而对小湾来讲,质量更应处在压倒一切的位置上。把质量的重要性提到任何高度都不为过。期望小湾工程的质量能和它的坝高相称,达到第一流水平。用谭总的话来说,就是‘完美无缺、无疵可求’。让我们这个质量检查组早点失业下岗”。

可以说,经过业主和参建各方多年的共同艰苦努力,小湾已建立起一套现代化的管理体系,包括质量保证体系,有了较完善的规章制度,质量问题总体受控。但鉴于小湾工程的技术难度,难免会出现一些特殊的质量问题。潘总和专家们的可贵之处在于,并不是一般意义上的“检查专家”,他们在履行质量检查职责,“吹毛求疵”的同时,还帮助查找和认真分析出现问题的原因,努力寻求最佳解决办法。在严肃指出存在质量问题的同时,又耐心告诉大家应该如何正确进行处理,并明确提出今后必须采取怎样的严格防范措施。

 

远见卓识 期望再创世界新高

20074月的质量检查会上,潘总语重心长地说:“一座水电站的建设历程总要经历‘筹备启动期’、‘施工高潮期’和‘收尾竣工期’等阶段,每个阶段各有其特点和难度,但最紧张和困难的总是在施工高潮期。在经过坚苦卓绝的多年奋战后,小湾工程已跨入了高潮期,会面临更多的困难和挑战,这是因为我们必须把小湾建成一座第一流工程的要求来衡量的。对小湾,我们不能只考60分,一定要向国家做出一份最高分的答卷,这就绝对不是易事了。”他的这番话并不是“官话”,也不是“套话”,真正认识小湾的人能够理解其中的深刻含义。尽管当时工程建设进展顺利,但距大坝浇筑至顶、蓄水发电、竣工完建、正常运行还有很长的路要走,特殊的小湾工程,挑战无处不在,难题无时不伴,唯有坚持不懈努力,慎之又慎,才能夺得最终胜利。

为夺得最终胜利,在对质量提出严格要求的同时,始终具有超前意识的潘总,在工程刚刚跨入施工高潮之时,又向我们提出了一个更高的要求:建立具有真正实际仿真能力的数值计算分析系统,结合完善的监测及检测体系,使小湾拱坝始终处于定量受控状态,为蓄水和长期运行提供预测预报,实现“数值小湾”,再创世界新高。

按照潘总这一要求成功建立起的“数值小湾”,及时解决了拱坝建设过程中的若干重大问题,较为真实地揭示了拱坝~坝基系统在施工过程中和蓄水过程中受力状态的时空变化规律以及关键部位的工作性态。在探索与研究中,还揭示了传统分析理论与计算方法、现行规程规范以及经验与观念,在高拱坝,尤其是特高拱坝设计中的局限性及适应性等问题,为我国高拱坝建设积累了宝贵的经验,实现了我国从世界高拱坝建设大国步入高拱坝强国的宏伟目标!

力挽狂澜  勇闯又一空前难关

小湾拱坝混凝土工程量大(851×104m3)、强度等级高(C18040W9014F90250)、最大浇筑块长近100m,混凝土材料及温控问题突出。大坝浇筑初期,温控措施是依据传统的计算方法及现行规程规范,并参考已建拱坝经验确定的。当坝体浇筑至近中部高程时相继发现混凝土出现裂缝。通过“数值小湾”空前的研究与探索,基于对裂缝成因机制的分析,及时对温控措施作了调整,在成功控制新的温度裂缝不再产生的同时,揭示了我国特高拱坝在温控技术方面值得深思的问题。针对已存在的裂缝,一方面开展大量的监测与检测,查清其空间展布;另一方面,系统分析研究裂缝的时空分布特征、化学灌浆处理效果、裂缝对拱坝整体工作性态的影响及其裂缝自身的稳定性。

20093月,刚出院不久的潘总,尽管身体还很虚弱,但他一直牵挂着小湾拱坝的安全,花了整整一天听取我们对上述工作成果的汇报,在深入了解并探讨了诸多相关问题之后,他急工程所急,针对出现裂缝后的小湾拱坝是否还能按计划蓄水、安全运行,这一水电界极为关注的重大问题,果断决定主持召开第十次设计顾问组会议。

第十次设计顾问组会议如期举行,专家们对我院提交的一系列相关报告进行了认真讨论和研究,指出:受传统技术观念的束缚和认识的局限,过去的经验面对新的超级工程,还不足以事前掌握一切,是小湾拱坝未能防止温度裂缝产生的主要因素,其教训及成功控制未再产生新裂缝的经验已成为水电工程界的宝贵财富;采用化学灌浆对裂缝进行全面处理后,小湾拱坝的整体性得到恢复,可以在动态监控下,实施分期蓄水。

此后,经过严格的蓄水验收程序,小湾工程终于开始分期进行了蓄水。紧密追踪蓄水过程的“数值小湾”研究成果表明,坝体温度裂缝随蓄水位上升逐步趋于压紧闭合状态,裂缝稳定。

潘总始终关注着小湾拱坝的蓄水运行安全,每次去看他提及最多就是小湾拱坝的安全监控情况。值得欣慰的是,潘总生前已得知小湾拱坝在高水位运行工况下安全稳定;我国在建的特高拱坝相继及时调整和修改了相关温控设计,并付诸实施,没有出现小湾拱坝类似的温度裂缝!遗憾的是,曾经许诺要陪潘总站在小湾坝顶俯瞰碧波荡漾的高峡平湖,未能如愿!

谈起潘总与小湾工程总有说不完的事,难以止笔!作为集众多世界级技术难题于一身的小湾工程,从前期的勘察设计到开工建设经历了无数风风雨雨,坎坷不平,真可谓“波浪式前进,螺旋式上升”。小湾工程是极其艰难的,但也是非常幸运的,因为始终得到了潘总和谭总等老一代水电专家的精心指导和大力支持,他们所倾注的心血,非此拙笔所能述尽,谨借中国水力发电学会悼念潘家铮院士出版专著之际,表达我们对潘总最崇高的深深敬意及深切缅怀!

作者为:中国水电顾问集团昆明勘测设计研究院副院长、小湾工程设计总工程师

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