大壩加高工程施工與樞紐運(yùn)行管理關(guān)系的探討

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 摘   要：丹江口水利樞紐大壩加高是南水北調(diào)中線的水源工程，施工期間樞紐還承擔(dān)著防洪、發(fā)電等功能，大壩的運(yùn)行管理與加高工程施工相互影響。本文通過對(duì)其二者相互影響因素的分析，提出一些相應(yīng)的對(duì)策和建議。
    關(guān)鍵詞：南水北調(diào) 丹江口水利樞紐 大壩加高 運(yùn)行管理

    1、概述
    丹江口水利樞紐位于湖北省丹江口市漢江干流上，樞紐具有防洪、供水、發(fā)電、航運(yùn)等綜合效益，是開發(fā)治理漢江的關(guān)鍵工程，同時(shí)也是南水北調(diào)中線的水源工程，根據(jù)工程規(guī)劃和工程施工的實(shí)際情況，丹江口水利樞紐分二期開發(fā)建設(shè)。
    初期工程正常蓄水位157 m，相應(yīng)庫容為174.5億m3。萬年一遇洪水位161.45 m，相應(yīng)庫容為209.7億m3。壩頂高程162 m，由左右岸土石壩、左右岸混凝土非溢流壩、深孔壩段、表孔壩段、電站廠房及升船機(jī)等組成。擋水壩全長(zhǎng)2 468 m?；炷翂螢閷捒p重力壩，全長(zhǎng)1 141 m，最大壩高97 m；右岸土石壩長(zhǎng)130 m，最大壩高32 m；左岸土石壩長(zhǎng)1 197 m，最大壩高56 m，均為粘土質(zhì)心墻壩。初期工程于1958年9月正式開工興建，1967年大壩開始攔洪，11月下閘蓄水，1968年10月第一臺(tái)機(jī)組發(fā)電，河床混凝土壩水下部分已按后期最終規(guī)模興建，1973年初期工程全部建成。
    二期工程涉及到土壩加高和混凝土壩加高，根據(jù)工程規(guī)劃，壩頂加高14.6 m至高程176.6 m，擋水建筑物總長(zhǎng)3 442 m。混凝土大壩采用在壩頂及下游壩坡現(xiàn)澆混凝土方式加高培厚，以滿足大壩擋水時(shí)穩(wěn)定和應(yīng)力要求，長(zhǎng)仍為1 141 m，混凝土壩泄洪表孔堰頂抬高至高程152 m，混凝土壩最大壩高117 m。右岸土石壩改線重建，長(zhǎng)877 m，最大壩高60 m，左岸土石壩加高培厚，左壩肩向左延長(zhǎng)200 m，長(zhǎng)1 424 m,最大壩高71.6 m。電站廠房裝機(jī)及布置無變化；通航建筑物由初期的150 t升船機(jī)擴(kuò)建為300 t升船機(jī)，其總體布置不變。
    2、運(yùn)行管理與大壩加高施工的矛盾
    2.1施工與運(yùn)行并行，場(chǎng)內(nèi)交通相互干擾
    由于大壩加高施工是在原有的壩體基礎(chǔ)上進(jìn)行，受到原有壩體結(jié)構(gòu)、河床地理位置的限制，施工場(chǎng)地狹窄，交通十分擁擠，大壩加高施工時(shí)的原材料、機(jī)械設(shè)備等運(yùn)輸及施工人員的上下班大部分均需經(jīng)過原上壩公路，施工占用原壩頂場(chǎng)地，對(duì)大壩運(yùn)行管理的物資設(shè)備運(yùn)輸、啟閉機(jī)等機(jī)電設(shè)備行走、樞紐日常巡視檢查及正常的水工建筑物修護(hù)修理等工作的交通造成不利影響，導(dǎo)致運(yùn)行管理與加高工程施工的交通運(yùn)輸相互阻塞、擁擠。
    2.2大壩養(yǎng)護(hù)修理與二期工程施工之間的矛盾
    大壩的養(yǎng)護(hù)修理是保證大壩維持大壩安全性態(tài)的重要工作，大壩加高施工對(duì)正常的養(yǎng)護(hù)修理工作的開展不利，可能造成養(yǎng)護(hù)修理工作拖延或無法進(jìn)行。反過來養(yǎng)護(hù)修理工作對(duì)二期工程施工也將造成一定的影響，可能造成有些單項(xiàng)工程工期延長(zhǎng)或施工質(zhì)量不能保證。
    2.3大壩正常監(jiān)測(cè)及觀測(cè)設(shè)施增設(shè)改造與二期工程施工的矛盾
    丹江口大壩水平位移監(jiān)測(cè)設(shè)施共有垂線25條（其中倒垂線12條），引張線3條，精密導(dǎo)線2條，測(cè)點(diǎn)29個(gè)；垂直位移監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)363個(gè)。加高工程施工時(shí)混凝土壩內(nèi)的監(jiān)測(cè)設(shè)施絕大部分繼續(xù)保持原有的工作方式，但后期壩體結(jié)構(gòu)的變化會(huì)影響到壩內(nèi)的部分監(jiān)測(cè)設(shè)施，與壩頂面相接觸的部位的測(cè)點(diǎn)也將受到影響，部分監(jiān)測(cè)項(xiàng)目停測(cè)，同時(shí)正常的監(jiān)測(cè)工作及監(jiān)測(cè)設(shè)施改造工作以及施工時(shí)對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)施的保護(hù)、接高等工作對(duì)加高施工也造成一定的不利影響。
    2.4大壩度汛與施工之間的矛盾
    丹江口大壩加高施工期間樞紐仍然承擔(dān)著漢江中下游防洪任務(wù)，必須確保大壩安全度汛及漢江中下游防洪安全。施工度汛標(biāo)準(zhǔn)采用千年一遇洪水，與初期工程設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)相同。丹江口水利樞紐泄洪壩段主要是在壩前水位超過規(guī)定的汛限水位或正常蓄水位時(shí)開閘放水，加高工程施工期第1～3年枯水期主要進(jìn)行大壩貼坡施工，根據(jù)施工期壩體結(jié)構(gòu)受力要求，庫水位應(yīng)不高于152 m，后兩年汛限水位145 m，泄洪啟閉設(shè)備使用次數(shù)頻繁，增加了泄洪設(shè)施的工作量。
    樞紐正常度汛對(duì)丹江口大壩加高施工將產(chǎn)生較大影響，主要是泄洪建筑物施工與樞紐度汛相互影響。根據(jù)初步設(shè)計(jì)方案，堰孔在施工的第1～5年內(nèi)枯水期10月至次年4月均有施工。而據(jù)歷史記載及統(tǒng)計(jì)資料，漢江流域10月以后發(fā)生洪水的幾率比較大，根據(jù)調(diào)度規(guī)程，樞紐若遭遇百年一遇及以上洪水，所有堰孔必須全部參與泄洪，若此期間堰孔處于施工狀態(tài)，將導(dǎo)致一方面堰孔無法正常參與泄洪，樞紐泄洪能力大大減小，對(duì)樞紐安全產(chǎn)生威脅。另一方面尚未完成的堰孔施工也將被迫中止，形成原設(shè)計(jì)未有的結(jié)構(gòu)縫，堰頂溢流面受到高速水流沖刷，施工質(zhì)量難以保證。另8～13深孔壩段下游貼坡施工時(shí)若遭遇深孔泄洪，可能造成施工無法繼續(xù)，形成施工冷縫，降低大壩貼坡澆筑質(zhì)量。
    2.5水庫調(diào)度時(shí)發(fā)電與施工限制水位之間的矛盾
    原則上貼坡混凝土澆筑時(shí)，水庫水位越低越好，但考慮到現(xiàn)有的初期運(yùn)行功能要求，貼坡混凝土澆筑時(shí)水庫庫水位限制在152 m以下，以獲得較好的大壩初始位移值。施工期前三年汛后限制水位為152 m的情況下，年均減少發(fā)電量1.98億kw·h；后兩年汛限水位145 m，年均減少發(fā)電量1.65億kw·h。
    漢江流域洪水呈山區(qū)洪水特點(diǎn)，暴雨強(qiáng)度大，上中游往往處于同一暴雨區(qū)，扇形水系沿干流累加匯入洪水，年際及年內(nèi)徑流量極不均衡，洪水洪峰、洪量均可能在較短時(shí)間發(fā)生，加上施工期間因泄洪建筑物施工而降低了下泄能力，水位有可能超過施工限定的水位，壩體應(yīng)力等施工條件達(dá)不到施工技術(shù)要求，可能造成施工質(zhì)量事故的發(fā)生。采取增大預(yù)泄庫容的方法雖然能夠提高施工的安全性，但過多地預(yù)泄庫容也將大大降低水庫效益的發(fā)揮。
    由于汛期壩前控制水位的改變，丹江口水利樞紐調(diào)度規(guī)程也要作相應(yīng)的調(diào)整。一方面為保證樞紐效益的有效發(fā)揮，希望盡量抬高水位，另一方面為保證施工質(zhì)量，要求庫水位盡量降低。二者將產(chǎn)生一定的矛盾。
    3、對(duì)策及建議
    3.1做好前期準(zhǔn)備工作
    為盡量減少二期工程施工對(duì)樞紐管理的影響，應(yīng)在主體工程開工前做好相關(guān)的前期準(zhǔn)備工作，主要包括主體大壩加高施工之前必須完成的前期工程及移民征地、施工規(guī)劃、組織協(xié)調(diào)等工作。前期準(zhǔn)備工作充分是否得當(dāng)，對(duì)于減少施工量，減小施工干擾和矛盾，提高施工質(zhì)量，提高施工管理水平等具有十分重要意義。
    漢江集團(tuán)自1995年以來為大壩加高做了大量的前期準(zhǔn)備工作，已完成了左岸土石壩尖山壩段恢復(fù)原壩軸線施工、王大溝反濾補(bǔ)設(shè)加高加固部分工程、堵水門槽接高、深孔胸墻修補(bǔ)等大壩加高的前期工程。筆者認(rèn)為對(duì)四通一平工程、深孔啟閉機(jī)的更換等能提前于主體工程施工的更新改造項(xiàng)目宜盡早實(shí)施。
    目前仍有大量的前期工作需立即進(jìn)行，主要包括砂石生產(chǎn)系統(tǒng)、混凝土拌和系統(tǒng)等施工輔助設(shè)施的改造以及施工供水、供電、供風(fēng)及通訊、場(chǎng)地平整等工作。除此之外，應(yīng)提前做好移民及征地的工作，減少施工糾紛。還要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)施工進(jìn)度、施工順序及分區(qū)、資源配置等施工規(guī)劃進(jìn)行研究，保證施工有序、強(qiáng)度均衡，資源配置優(yōu)化。
    3.2采取多種措施，改善交通條件
    鑒于施工場(chǎng)內(nèi)的擁擠，筆者認(rèn)為應(yīng)采取多種措施綜合加以解決，主要有：1）制定壩區(qū)出入制度，杜絕無關(guān)車輛、人員進(jìn)出壩區(qū)。2）目前上壩道路窄小，轉(zhuǎn)彎多，無紅綠燈指示，施工期車輛多，容易造成堵塞甚至交通事故的發(fā)生，建議對(duì)現(xiàn)有道路進(jìn)行改造、擴(kuò)寬，并增設(shè)紅綠燈及其他交通標(biāo)志，施工期增派道路巡視檢查人員及道路維護(hù)人員；3）加強(qiáng)施工調(diào)度指揮，盡量控制車流量，減小施工運(yùn)輸高峰，保證施工運(yùn)輸強(qiáng)度均衡；4）項(xiàng)目法人應(yīng)建立有效的運(yùn)輸管理機(jī)制，制定相應(yīng)的運(yùn)輸管理制度，并通過合同形式與各施工單位簽訂責(zé)任狀。5）積極采取多種措施，開展多方位運(yùn)輸?shù)缆罚绮捎媒ㄊ┕?、利用浮船等方式，從壩體左右岸、上下游等方向分流交通流量。
    3.3健全運(yùn)行管理施工機(jī)制，建立相應(yīng)的規(guī)章制度，規(guī)范化管理
    3.3.1 修訂、制定相關(guān)的規(guī)章制度 應(yīng)盡快出臺(tái)有關(guān)施工及運(yùn)行管理的規(guī)章制度，規(guī)章制度的內(nèi)容應(yīng)主要包括：①設(shè)置工作區(qū)域界限，將運(yùn)行維護(hù)管理工作與施工工作隔離開來；②配置專職協(xié)調(diào)、檢查員，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)的管理，并做好協(xié)調(diào)工作；③建立信息暢通渠道，運(yùn)行維護(hù)盡量與施工高峰避開；④建立大壩施工管理辦法，實(shí)行規(guī)范化管理；⑤積極鼓勵(lì)優(yōu)化施工和調(diào)度方案，提高施工科技含量；⑥施工方與運(yùn)行管理方應(yīng)做到文明施工、文明運(yùn)行，建立良好關(guān)系，促進(jìn)建設(shè)順利進(jìn)行。
    3.3.2建立協(xié)調(diào)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)信息資源共享 加高工程的建設(shè)不同于一般的工程建設(shè)，受樞紐的運(yùn)行管理和施工場(chǎng)地的限制，施工干擾大，并且涉及的單位、人員較多。因此有必要由項(xiàng)目法人牽頭，各有關(guān)單位參加組成協(xié)調(diào)領(lǐng)導(dǎo)小組，并形成相應(yīng)的管理機(jī)制。協(xié)調(diào)小組的主要職責(zé)是及時(shí)處理施工與運(yùn)行管理的矛盾，及時(shí)向有關(guān)各方通報(bào)施工信息及運(yùn)行管理信息，并做好協(xié)調(diào)工作，及時(shí)、靈活調(diào)整施工與運(yùn)行管理的進(jìn)度安排，減少相互干擾，做到施工工作與運(yùn)行管理工作盡量錯(cuò)開。
    3.3.3將信息技術(shù)應(yīng)用于運(yùn)行管理 信息技術(shù)已廣泛應(yīng)用于水利各個(gè)專業(yè)，為提高運(yùn)行管理水平和施工質(zhì)量，應(yīng)積極廣泛采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字技術(shù)。如利用RS、GIS、GPS等先進(jìn)技術(shù)，減少施工與運(yùn)行管理干擾，提高大壩監(jiān)測(cè)施工測(cè)量的精確度和工作效率；建立健全水文數(shù)據(jù)庫和水情信息的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，為二期工程施工及樞紐度汛提供更為精確、及時(shí)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；建立計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)，使大壩加高施工、樞紐運(yùn)行管理信息采集、傳輸、處理更加快速、準(zhǔn)確，并實(shí)現(xiàn)信息共享，進(jìn)一步提高施工與運(yùn)行的統(tǒng)一調(diào)度、有關(guān)施工問題的及時(shí)處理的建設(shè)管理水平。
    3.4提高預(yù)報(bào)精度，優(yōu)化水庫調(diào)度方案
    氣象、水情預(yù)報(bào)是指導(dǎo)施工、防汛的主要依據(jù)，也是保證施工質(zhì)量的重要基礎(chǔ)工作。氣象、水情預(yù)報(bào)精度受人員素質(zhì)、設(shè)備、預(yù)報(bào)技術(shù)等影響。因此，應(yīng)加大技術(shù)人員培訓(xùn)力度，提高整體素質(zhì)，對(duì)現(xiàn)有的設(shè)備進(jìn)行更新?lián)Q代，積極引進(jìn)新的技術(shù)，向自動(dòng)化方向發(fā)展，并與國(guó)家、水利部及其他專業(yè)部門加強(qiáng)合作，建立協(xié)作區(qū)，開展科學(xué)研究，實(shí)現(xiàn)信息共享，使氣象、水情預(yù)報(bào)提高到一個(gè)新的水平。
    通過計(jì)算、研究，對(duì)現(xiàn)有的丹江口水利樞紐初期工程調(diào)度方案進(jìn)行修改，并在在實(shí)踐中不斷地進(jìn)行完善，使調(diào)度規(guī)程能真正滿足水庫的安全、高效益的運(yùn)用。根據(jù)洪水情況和施工要求，及時(shí)動(dòng)態(tài)控制水位，科學(xué)合理調(diào)度，做好水庫的調(diào)洪演算，根據(jù)實(shí)際泄洪能力，預(yù)泄庫水，騰空庫容，既保證在洪水期間洪水能及時(shí)下泄，水位控制在152 m以下，滿足施工要求，又不致過大地?fù)p失發(fā)電效益。
    3.5妥善處理監(jiān)測(cè)工作與監(jiān)測(cè)設(shè)施改造施工的關(guān)系
    應(yīng)采取相應(yīng)的處理措施妥善處理好二者之間的關(guān)系，提高大壩的安全監(jiān)控性態(tài)，實(shí)時(shí)反映大壩工作性態(tài)，并指導(dǎo)施工以及提高主體工程、監(jiān)測(cè)設(shè)施施工質(zhì)量。筆者認(rèn)為應(yīng)采取以下措施：1）針對(duì)部分監(jiān)測(cè)項(xiàng)目減少，為準(zhǔn)確反映大壩工作性態(tài)及施工引起的變化，對(duì)壩基垂直位移等監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的觀測(cè)頻度適當(dāng)加密；2）有些監(jiān)測(cè)電纜、導(dǎo)管、測(cè)壓管等監(jiān)測(cè)設(shè)施需隨壩體加高而向上延伸，施工時(shí)應(yīng)主要加以保留和維護(hù)，避免遺漏或損壞；3）加強(qiáng)對(duì)監(jiān)測(cè)人員的培訓(xùn)工作，提高業(yè)務(wù)水平，準(zhǔn)確、及時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。4）針對(duì)部分監(jiān)測(cè)項(xiàng)目停測(cè)，應(yīng)加強(qiáng)巡視檢查力量，確保大壩在正常安全狀態(tài)下運(yùn)行、施工；5）通過合同、制度等形式，規(guī)范施工行為，避免為搶施工進(jìn)度等原因造成施工對(duì)觀測(cè)設(shè)施的破壞。
    3.6積極引進(jìn)新技術(shù)、新工藝、新材料，新設(shè)備，大力開展施工科研
    為提高施工效率，減少施工對(duì)運(yùn)行管理的干擾，應(yīng)積極研究當(dāng)今水利工程建設(shè)的新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備，針對(duì)工程施工的實(shí)際情況，擇優(yōu)應(yīng)用。如河床壩段混凝土加高施工中，可選用水利部北京江河電機(jī)裝備工程公司組織開發(fā)，由水利部杭州機(jī)械設(shè)計(jì)研究所負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)的MQ1800圓筒型高架門座起重機(jī)。該起重機(jī)具有工作幅度最大達(dá)70 m，起重量最大達(dá)20 t等優(yōu)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、自重較輕、經(jīng)濟(jì)性能比較好，能滿足丹江口大壩加高混凝土施工的需要。
    在施工中還應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，大力開展施工科研，改進(jìn)施工方法，優(yōu)化施工設(shè)計(jì)，提高施工技術(shù)水平，縮短施工工期，減少對(duì)樞紐運(yùn)行管理的影響。
    3.7建立健全現(xiàn)代水利建設(shè)體制
    通過現(xiàn)代水利建設(shè)體制的建立，能有效保證較高的工程建設(shè)管理水平和施工技術(shù)水平和工程建設(shè)效率，也就減少了施工對(duì)運(yùn)行管理的不利影響。
    丹江口大壩加高工程應(yīng)按照現(xiàn)代化水利建設(shè)體制的要求，積極推行工程建設(shè)“四制”，即項(xiàng)目法人負(fù)責(zé)制、招標(biāo)承包制、工程建設(shè)監(jiān)理制和合同管理制等四大管理機(jī)制。工程建設(shè)項(xiàng)目法人受國(guó)家委托，履行自身職責(zé)，全面負(fù)責(zé)丹江口大壩工程的建設(shè)，根據(jù)《中華人民共和國(guó)招標(biāo)投標(biāo)法》、《工程建設(shè)項(xiàng)目施工招標(biāo)投標(biāo)辦法》等國(guó)家法律法規(guī)，按照“公開、公平、公正”的原則，遵循市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的規(guī)律，引入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，召集富有水利工程施工經(jīng)驗(yàn)的專家組建招標(biāo)委員會(huì)或委托水利專業(yè)的招標(biāo)代理機(jī)構(gòu)通過招標(biāo)方式選擇企業(yè)資質(zhì)等級(jí)高、信譽(yù)良好、施工經(jīng)驗(yàn)豐富、技術(shù)水平高、施工組織設(shè)計(jì)合理、質(zhì)量管理體系健全的國(guó)內(nèi)的建筑承包商、施工監(jiān)理、國(guó)內(nèi)外的設(shè)備制造商及材料供應(yīng)商參與丹江口大壩工程的建設(shè)。
    4、結(jié)語
    丹江口大壩二期工程是目前國(guó)內(nèi)迄今為止規(guī)模最大的水利工程加高施工，且施工期間還必須保證樞紐正常運(yùn)行管理的需要，施工難度較大。但由于注重施工技術(shù)的多，而考慮運(yùn)行管理與施工的矛盾少，一些問題未得到足夠的重視，不僅會(huì)影響樞紐的運(yùn)行管理及效益的發(fā)揮，同時(shí)也可能對(duì)二期工程的施工帶來負(fù)面影響。為保證工程建設(shè)的順利以及大壩的安全運(yùn)行，筆者認(rèn)為應(yīng)盡快對(duì)樞紐的運(yùn)行管理和工程施工的相互關(guān)系進(jìn)行深入研究，制定出切實(shí)可行的有效措施，并在工程建設(shè)中引進(jìn)新的管理理念，引進(jìn)新技術(shù)，提高施工管理水平，做到運(yùn)行管理與大壩加高施工雙兼顧，在保證施工質(zhì)量、進(jìn)度的同時(shí)確保樞紐的正常運(yùn)行管理。