5) 三峡电站左岸14 台机组采取公开招标、议标决策的方式, 责任方为国外制造厂商, 国内工厂参与, 并与国外厂商联合设计, 合作生产, 加速和极大提高了我国巨型水轮机的研究、设计、制造能力和应用水平, 极大地促进了我国巨型水电机组国产化的进程。

　　6) 三峡左岸电站机组安装创造了一年内(2003 年) 连续安装、投运6 台70 ×104 kW 机组,总容量达420 ×104 kW 的世界最高记录。

　　6 　三峡工程导截流及围堰工程

　　6.1 　施工导流及施工期通航研究[ 10]

　　长江为航运黄金水道, 施工期的航运畅通非常重要。三峡工程施工导流方式及施工通航方案与工程枢纽总体布置、施工导流、施工布置和总进度密切相关, 为一庞大复杂的系统工程。必须运用系统工程的思路论证决策施工导流方案; 不同的导流方式产生不同的通航效果。通过多年的方案比较研究, 确立了“三期导流、明渠通航、围堰挡水发电”的施工方案。施工期通航问题的关键时期为主河道截流期至库水位蓄至135 m 永久通航建筑物启用前期间。按初步设计, 施工通航有三条通道(导流明渠兼作通航、临时船闸和一线垂直升船机) 。后升船机缓建, 如何改善明渠和临时船闸的通航条件, 确保施工期长江航运基本畅通, 以及如何挖掘明渠通航潜力, 缓解临时船闸过船压力, 提高明渠、临时船闸的综合通过能力等方面的研究就更为重要。

　　该项目研究影响因素诸多, 技术难度高, 意义重大, 为了更好地完成并实施该项目, 开展了全方位的、全国性的联合技术攻关。既有大量的物理模型及原型试验研究, 又有数学模型计算分析; 既有原型资料的分析研究, 又预测了未来施工期通航能力及影响; 既有工程施工影响的跟踪模型试验及原型运行观测, 又建立了工程运行安全的信息反馈保障系统。主要科学技术内容和创新成果如下:施工导流方案比较研究: 三斗坪坝址河床宽阔, 坝址处有中堡岛, 形成了良好的分期导流条件。施工期通航问题至关重要, 分期导流的具体方案设计, 必须结合施工期通航方案一并研究。为此, 研究比较了右岸导流明渠施工期不通航和通航两种类型的多种方案。

　　明渠通航与明渠不通航方案比较研究: 由于施工导流方式及施工通航方案, 特别是明渠是否兼作通航航道, 还直接影响工程的施工总进度及施工期通航问题。经多年研究, 明渠通航和不通航方案具有不同的特点。三峡工程施工期采用导流明渠结合临时船闸和升航机通航, 既有利于提高施工期通航保证率、增加通航可靠性, 又有利于减少初期工程规模、缩短工期、提前发电。

　　导流明渠体型、布置及临时船闸通航技术研究: 针对三峡坝址复杂的弯道水流现象, 对明渠的布置、规模、体型等进行了系列试验研究。最后选定的导流明渠体型及布置, 成功地解决了复杂弯道水流条件下明渠“导流”和“通航”设计流量相差较大(近4 倍) 等矛盾。明渠导流经受了1998 年特大洪水的考验, 并成功地保障了6 年施工期的安全通航。

　　临时船闸通航技术研究内容主要包括: 临时船闸引航道的清淤减淤措施; 研究改善临时船闸引航道口门区通航水流条件的措施。提高明渠汛期通航能力研究: 当长江为中、小流量时, 船队多由明渠通行, 入汛后, 明渠水陡流急, 船队无法通行, 须改由临时船闸通过, 但临时船闸规模较小, 引航道泥沙淤积, 清淤与通航相互干扰, 上下锚地相距较远, 品字形超宽船队解编,以及较难预测的临时船闸运行故障导致的停闸检修, 将出现长江断航, 因此研究明渠汛期通航及提高通航能力的措施显得非常必要。为此, 在满足设计通航流量的条件下, 通过提高明渠汛期通航能力研究(减驳减载、施绞换推等工程措施的采用) ,使施工期通航流量由设计的20 000 m3/ s 提高到40 000 m3/ s (上水) ～45 000 m3/ s (下水) , 成功地实现了施工期长江航运的畅通。基于以上成果, 鉴定委员会认为, 在特大型综合水利枢纽工程建设中, 在巨大导流流量(79 000m3/ s) 和极高通航水流条件下, 满足了客货量的通过能力(1 500 ×104 t/ a) , 成功地在弯道上解决了明渠导流及施工通航的关键技术问题, 成果总体上达到国际领先水平。

　　6.2 　长江两次截流及深水高土石围堰关键技术[ 11 ,12]

　　6.2.1 大流量深水河道截流技术　

　　三峡工程截流包括大江截流和导流明渠提前截流, 截流成功后都面临在一个枯水期快速修建深水高土石围堰。三峡工程大江截流和明渠提前截流的难度, 与世界上单项水力学指标最高的一些截流工程比较, 都是较高的, 其综合困难程度乃世界截流史所罕见。1997年11 月8 日大江截流和2002 年11 月6 日导流明渠提前截流成功, 标志我国河道截流技术已跻身世界领先地位。

　　三峡工程大江截流是修建二期上下游土石围堰关键性的第一道工序, 其目的是截断长江主河道,迫使长江水流改道从导流明渠渲泄。截流最大水深达60 m , 居世界截流工程之冠。大江截流施工与航运关系密切, 截流过程必须兼顾通航。截流河床地形地质条件复杂, 深槽新淤砂及其左侧陡峭岩壁, 对截流戗堤稳定极为不利。针对大江截流水深, 戗堤进占出现堤头坍塌的难题, 探讨了深水截流堤头坍塌的机理, 提出并采用了深水平抛垫底措施, 有效防止了堤头坍塌事故的发生, 1997 年11月8 日, 龙口顺利合拢。实测截流流量11 600～8 480 m3/ s , 落差0166 m , 最大流速4122 m/ s ,截流最高日抛投强度12109 ×104 m3 。

　　明渠截流初步设计为12 月上旬, 截流流量为9 010 m3/ s , 鉴于后续工程施工工期紧, 施工压力大, 极大地制约着工程的施工进程, 明渠截流宜尽量提前, 而明渠提前截流又涉及诸多复杂因素, 不但导流建筑物应具备提前投入运行的条件, 而且提前截流本身在截流难度方面将产生实质性变化。明渠提前截流具有截流流量大( 设计流量Q =12 200～ 10 300 m3/ s) 、截流水深(20～25 m) 、落差大(相应设计流量落差5177～4111 m) 、龙口流速大(最大垂线平均流速7147～6168 m/ s , 最大点流速达8147 m/ s) 、截流总功率大, 达6910 ×104～4115 ×104 kW , 截流难度极大。同时, 明渠属人工河道, 基面平整光滑, 对抛投料稳定不利;截流进占时, 必须以右岸端进为主, 单堤头抛投强度极高; 同时也要兼顾通航; 再加上明渠截流水深大而水面坡降极小等。制约因素复杂、施工强度高, 存在许多关键技术及难题, 是当今世界上截流综合难度最大的截流工程。为此进行了多年的一系列关键技术攻关研究。不论是截流工程关键技术研究, 还是高质量截流的信息跟踪, 以及动态决策保障系统研究等方面, 均取得了创新成果。

　　6.2.2　深水土石围堰关键技术　

　　二期上下游土石围堰最大高度8215 m , 堰体施工最大水深60 m ,为深水土石围堰。围堰基础地形地质条件复杂, 上部为淤砂层, 下部为砂卵石及残积块球体夹砂层,基岩面起伏差较大, 且表层岩体为较强透水带, 河床深槽左侧为高差30 m、坡角近80°的陡岩。围堰型式为两侧石渣及块石体、中间风化砂及砂砾石堰体, 塑性混凝土防渗墙上接土工合成材料防渗心墙。在河床深槽部位堰体中间设两排防渗墙, 两墙中心距6 m , 墙厚1 m , 墙底嵌入花岗岩弱风化岩石1 m , 其下接帷幕灌浆。围堰填筑量达1 032 ×104 m3 , 且80 % 堰体为水下抛填, 防渗墙面积达814 ×104 m2 , 需在1998 年汛前建成度汛, 工期紧、强度高、施工难度大, 为国内外已建水利水电工程罕见, 是三峡工程建设中的重大技术难题之一。围堰于1998 年6 月抢至度汛高程, 先后经受长江8 次洪峰考验, 在洪水流量61 000 m3/ s , 最高水位7718 m 时, 围堰运行正常。

　　围堰设计的实质问题是如何在深水抛填的散粒料中和复杂地质条件下, 快速建成一座具有可靠防渗体系的满足安全运用要求的大型土石坝。其技术难题主要有: 断面的结构和防渗型式的选择; 60m 水深下抛填风化砂密度的确定; 深槽、陡坡、硬岩防渗墙的施工技术; 新型柔性墙体材料研制及其质量控制方法; 新淤砂的动力稳定性及其处理。为此, 国家“七五”、“八五”科技攻关以及三峡工程技术设计和施工阶段科研等项目中安排了一系列研究课题。围堰从设计、研究、实施、运行到拆除研究的全过程, 实质上是完整的原型土石坝工程试验过程, 2003 年5 月顺利完成了使命, 并安全拆除。

　　6.3 　三期碾压混凝土围堰

　　三期碾压混凝土围堰的修建为双线五级船闸通航和左岸电站发电及为右岸大坝及厂房创造干地施工创造了条件。堰体为重力式, 堰顶高程140 m ,顶宽8 m , 最大堰高121 m , 最大底宽92 m , 上游面高程70 m 以下坡比1∶013 ; 以上为垂直坡; 下游面高程130 m 以上为垂直坡, 130 m 至50 (58)m 高程为1∶0175 的边坡, 其下为平台。

　　三期碾压混凝土围堰, 迎水侧4 m 厚防渗层采用二级配碾压混凝土, R90200 # 、S8 ; 其余为三级配碾压混凝土, R90150 # 、S4 。沿围堰轴线40～42 m设1 条结构横缝, 相邻结构横缝中间设诱导缝, 不设纵缝。堰体设置两层廊道, 第一层为基础灌浆排水廊道, 其底板最低高程40 m ; 第二层为堰体排水观测廊道, 其底板高程90 m , 堰体排水孔距3 m。三期碾压混凝土围堰主要工程量: 基础开挖6516 ×104 m3 , 混凝土量167136 ×104 m3 , 固结灌浆6 650 m , 帷幕灌浆6 510 m , 基础排水孔2 950 m。围堰分二个阶段施工: 基坑积水抽干后进行第二阶段施工, 浇筑明渠段碾压混凝土110166×104 m3 , 明渠段沿围堰轴线长380 m , 堰体高度90 m。要在2003 年5 月底, 即不到5 个月的时间内完成。为攻克这一技术难题, 开展科技攻关, 全面优化和采用新工序, 使碾压混凝土浇筑提前于2002 年12 月16 日开始, 于2003 年4 月16 日全部浇筑至实际高程140 m , 避开了高温季节浇筑碾压混凝土的难题, 提前完成了任务: 最大仓面面积达到19 012 m2 ; 最大月浇筑强度达4716 ×104 m3 ;最大日浇筑筑强度达21 066 m3 ; 最大班率达到7 250 m3 ;最大小时浇筑达到1278 m3 ; 以及日上升112 m。

　　7 　特大型工程管理创新

　　7.1 　三峡工程建设管理体制

　　党中央、国务院高度重视三峡工程建设, 形成了特大型工程的科学决策体系。为了确保工程建设的顺利进行, 国务院决定成立国务院三峡工程建设委员会(三建委) , 是三峡工程的高层次决策机构,由国务院总理任主任, 国务院有关部委及重庆市、湖北省政府主要负责人为委员。三建委下设办公室, 负责三建委的日常工作, 制定三峡工程移民安置的方针政策, 审批移民安置规划和实施计划, 并对移民搬迁的具体实施进行监督。经国务院批准成立的中国长江三峡工程开发总公司, 是一个独立核算、自主经营、自负盈亏、具有法人地位的经济实体, 是三峡工程建设的项目法人, 全面负责三峡工程的建设和建成后的运行管理, 负责三峡工程建设资金(含水库淹没处理与移民安置费用) 的筹措和偿还, 成立技术委员会主要对三峡工程重大技术问题进行审查咨询。工程设计由长江水利委员会总成。经招投标选择施工承包商和监理单位。除直接参加三峡工程建设单位外, 还有国内有关科研院所和高等院校数千名科技工作者参加了三峡工程建设的科研攻关工作。

　　7.2 　投资管理模式

　　首创“静态控制、动态管理”的投资管理模式, 工程投资得到有效控制; 建立和完善了以概算控制和合同价管理为基础的、具有双重约束机制的投资控制体系; 编制了业主总执行概算、分阶段执行概算和合同项目实施控制价作为工程建设过程中投资控制的依据; 加强了设计、招标、合同管理全过程的投资控制; 成功地探索了一套建设项目价差管理办法, 对因价格波动影响导致的工程投资变化进行科学管理; 建立了投资跟踪预测和风险分析制度, 推行全面预算管理, 严格控制费用。这些措施的建立和完善, 使工程投资得到了有效控制。至2003 年底, 三峡工程累计完成固定资产投资1 005亿元, 其中枢纽工程静态投资完成363 亿元, 占工程概算(静态) 的73 %; 水库移民静态投资完成304 亿元, 占移民概算(静态) 的76 %; 价差预备费192 亿元, 利息135 亿元, 库区移民包干外投资11 亿元。与1994 年投资测算方案相比, 总投资减少64 亿元, 静态投资因移民投资列报提前增加89 亿元, 价差和利息分别减少130 亿元和34 亿元。从完成的枢纽工程量和列报投资匹配情况看,与概算比较, 绝大部分项目的工程量完成比例高于投资完成比例, 说明枢纽工程投资列报规范, 控制情况较好。

　　7.3 　多元化融资

　　形成了多元化的融资格局, 保障了工程建设的顺利进行。适应三峡工程不同阶段的特点, 制定了分阶段的筹资方案。在一期建设阶段, 以国家注入的资本金和政策性银行贷款作为主要的资金来源。在二期建设阶段, 逐步加大了市场融资份额, 从1997 年开始进入国内债券市场发行企业债券, 成功发行6 期共190 亿元企业债券, 并使用了国外出口信贷及国际、国内商业银行贷款。在开始转入三期工程建设阶段时, 长江电力于2003 年11 月18日成功上市, 募集资金100.018 亿元。总公司在资本市场上开辟了“三峡债券”和“长江电力”两个具有品牌形象的债券和股票融资窗口。截止2003年底, 三峡工程累计到位资金1165.7 亿元, 其中作为国家资本金注入的三峡基金和葛洲坝电厂发电收益456.9 亿元, 占到位资金的39.2 %; 债务融资合计521.9 亿元, 占到位资金的44.8 %; 向长江电力出售机组获得现金187 亿元。资金运作良好, 及时足额到位, 保障了工程建设和移民资金拨付的需要。

　　7.4 　工程质量保证体系

　　为保证三峡特大型工程的质量, 三峡工程制定了一套完整的质量标准, 建立健全了工程质量保证体系, 质量管理水平不断提高。总公司认真贯彻落实党中央、国务院领导关于三峡工程质量的一系列重要指示和国务院三峡工程建设委员会质量检查专家组意见, 牢固树立质量第一的思想, 提出了“零质量事故”管理目标; 建立和健全了三峡工程质量保证体系, 颁布实施了符合三峡工程特点并高于国内行业标准的质量标准体系, 加强了混凝土原材料、生产、浇筑、养护和金结机电设备制造、安装、调试全过程的质量控制, 采取了一系列管理和技术创新措施, 如推行了单元工程工艺设计、设立了质量特别奖、聘请了国内外专业质量总监等。经过10 年建设, 2003 年双线五级船闸、左岸大坝、茅坪溪防护土石坝、左岸电站厂房、三期碾压混凝土围堰等主要建筑通过国家阶段验收, 蓄水后(水位135 m～139 m) 各项安全监测数据表明, 各建筑物工作性态正常, 各项指标均在设计允许范围之内, 工程是安全可靠的。在三期工程施工中, 全面总结和吸取了二期工程的经验教训, 继续实行和完善专业质量总监职能, 全面修订和落实三峡工程质量标准, 进一步规范三期工程施工技术要求, 切实加强温控措施, 建立质量检查与处理的快速反应机制和坚持工艺设计制度, 坚持职工培训, 树立精品意识, 有效地保证了混凝土的施工质量和水轮发电机组的安装质量。

　　7.5 　工程进度管理

　　制定科学的进度计划, 阶段性控制目标均按期或提前实现。为适应三峡工程规模大、项目多的特点, 逐步建立和完善了以项目管理为基础、以信息化为辅助手段的进度控制体系; 根据设计批准的控制性总进度编制了实施进度总计划, 并在此基础上进一步细化、分解, 编制了分项目的年度、季度、月度计划和保证计划按期实现的施工组织设计; 同时引入了先进的管理理念和现代化的管理工具, 提升了进度控制水平; 应用P3 软件制定最佳的项目目标实施计划; 在实施过程中, 重点加强对节点工期目标的控制, 对于偏离或滞后于计划的项目, 及时进行动态调整, 优化技术方案, 加大资源配置,采取有效的激励措施, 确保所有项目按计划实施。

　　7.6 　安全生产管理

　　坚持以人为本, 安全生产管理逐步走向制度化、标准化和规范化; 认真贯彻落实《安全生产法》, 坚持“安全第一、预防为主”的方针, 提出了“零安全事故”管理目标, 并聘请了日本的安全总监, 引进了国外先进的管理理念和措施, 不断完善三峡工程安全生产管理体系, 落实安全生产责任制, 强化各项管理措施; 颁布实施了《三峡工程安全生产十项硬性规定》, 严格执行了“周联合检查制度”、“干部对口班组培训管理制度”、“班组六项工作循环制度”等规定; 对民工实行了“四统一”管理, 即统一用工、统一食宿、统一劳保、统一培训, 改善了民工的生产和生活条件; 在全工地广泛开展了创建文明施工区活动, 进一步促进了安全生产管理工作; 死亡、重伤事故得到有效遏制, 事故频率大大下降, 是三峡工程开工以来事故起数、死亡与重伤人数最低的年份; 高度重视电力安全生产, 特别是对新投产机组采取了一系列技术和管理措施, 保证了机组的安全运行。

　　7.7 　工程信息化管理

　　在1995 年三峡工程开工初期, 总公司就开始与加拿大合作建设三峡工程管理信息系统( TGPMS) , 这也是中国水电工程界首次引进管理信息系统(MIS) 。通过消化吸收和二次开发, 实现了三峡工程全过程、全方位信息控制与管理目标, 促进了工程建设的科学管理, 并在国内数个大中型建设项目中推广应用。运用计算机控制技术,初步实现了三峡- 葛洲坝梯级枢纽运行调度管理自动化, 建成了三峡- 葛洲坝水库水情自动测报分析系统、梯级枢纽优化调度和发电调度系统、三峡泄洪设施、左岸电站、双线五级船闸现地自动监视和集中监控系统, 上述系统于2003 年陆续投运。2003 年又成功开发了电力生产管理信息系统(EPMS) , 这个系统是三峡电厂生产管理的信息平台, 可定量监控生产成本和优化企业资源配置, 它的建成为三峡电厂促进电力生产科学管理, 创国际一流电厂奠定了基础。

　　7.8 　坝区管理与环境保护

　　实行“业主为主, 地方配合”坝区封闭式的管理, 为工程建设创造了良好的环境; 总公司和地方政府加强合作, 企地共建, 以服务三峡工程建设为目标, 以业主为主导, 地方政府积极配合和参与管理, 确保了三峡坝区及其周边地区的政治稳定和社会安定, 保障了工程建设的顺利进行; 树立全面、协调、可持续发展的观点, 高度重视生态环境的保护, 将环境保护和工程建设进行同步规划、同步实施, 加强了坝区绿化, 水土保持, 防治水环境保护和大气保护等工作, 改善了坝区自然环境。

　　8　结论

　　三峡工程规模巨大、技术复杂, 面临一系列世界级难题, 科技创新贯穿于工程建设的全过程, 针对重大技术难题, 汇集全国科技精华, 充分发挥专家的作用, 展开科技攻关, 并借鉴国外先进经验,科学决策, 取得了一系列技术上的重大突破, 实现了质量、进度和投资的有效控制, 保证了二期工程蓄水、通航、发电建设目标的实现。蓄水后各项安全监测数据表明, 各建筑物工作性态正常, 各项指标均在设计允许范围之内。该项目研究成果已在工程建设中得到了全面应用, 主要研究结论如下:

　　1) 研究比选确定坝址、枢纽总体布置和工程总规模; 大坝采取深孔、表孔、导流底孔三层孔口相间布置缩短了泄洪前沿, 解决了枢纽大泄流能力的世界级难题; 采取多种综合工程措施, 解决了坝基局部高连通率结构面稳定的难题; 解决了大型钢衬钢筋混凝土压力管道设计方法; 大坝混凝土年浇筑强度居世界第一。

　　2) 研究采用适合坝址河道地形和水沙条件特点的双线连续五级船闸和先进施工技术, 解决了总设计水头远大于世界已建船闸的高坝通航难题。

　　3) 水轮发电机组最大容量、尺寸、推力负荷、效率均居世界领先水平, 解决了低水头可多发电,高水头可稳定发电的难题, 满足电网对机组的要求, 创年安装投产6 台机组的世界最高水平。

　　4) 导流方案确保了施工期复杂流量条件航运畅通, 解决了深水、大流量、厚覆盖层河床大江截流及综合难度世界第一的明渠截流难题

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