樊啟祥，楊宗立，彭吉銀，周紹武，王義鋒，李 果

(中國(guó)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)有限公司，北京 100038)

習(xí)近平總書記代表黨中央對(duì)“西電東送”國(guó)家重大工程金沙江烏東德水電站首批機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電表示熱烈的祝賀，向全體建設(shè)者和為工程建設(shè)做出貢獻(xiàn)的廣大干部群眾表示誠(chéng)摯的問候。作者作為曾參加過烏東德水電站工程建設(shè)的工程師，既十分激動(dòng)與自豪，又倍感親切，深受教育與鼓舞。習(xí)近平總書記在重要指示中希望同志們?cè)俳釉賲?，?jiān)持新發(fā)展理念，勇攀科技新高峰，高標(biāo)準(zhǔn)高質(zhì)量完成后續(xù)工程建設(shè)任務(wù)，努力把烏東德水電站打造成精品工程[1]。這是對(duì)全體工程建設(shè)者莫大的鞭策。在當(dāng)前世界科技競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)下，在疫情防控常態(tài)化推進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中，在實(shí)現(xiàn)偉大中國(guó)夢(mèng)的征程上，學(xué)習(xí)落實(shí)習(xí)總書記重要指示，貫徹新發(fā)展理念，增強(qiáng)工程科技自主創(chuàng)新和高質(zhì)量建設(shè)能力，具有現(xiàn)實(shí)意義和歷史意義。高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)水電精品工程，更為工程科技人員技術(shù)創(chuàng)新和工程建設(shè)指明了方向，提出了要求。本文結(jié)合烏東德工程建設(shè)歷程，談?wù)劄鯑|德水電建設(shè)巖石力學(xué)工程關(guān)鍵技術(shù)科技創(chuàng)新。

1 工程背景

水電站是一個(gè)生命體，巖體和水流如同機(jī)體與血液，是她的內(nèi)在組成部分。巖體不僅提供了電站依存依靠的環(huán)境與條件，也在科技進(jìn)步中，從一個(gè)承載者逐步轉(zhuǎn)變?yōu)殡娬窘ㄖ锏墓餐ぷ髡?，是一個(gè)命運(yùn)共同體。水工結(jié)構(gòu)與巖體聯(lián)合受力、共同工作、相互依存，這樣的工作特性帶來了工程生態(tài)環(huán)保、資源節(jié)約、技術(shù)經(jīng)濟(jì)等綜合效益。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，巖石力學(xué)提供了有效的工具方法，中國(guó)巖石力學(xué)科技工作者通過自主創(chuàng)新成果為水電巖石工程科技創(chuàng)新提供了卓越的技術(shù)支撐。

烏東德工程因所處河谷復(fù)雜嚴(yán)峻的自然環(huán)境條件及區(qū)域地質(zhì)地震背景，面臨復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下樞紐工程布置、高陡邊坡治理、大壩建基巖體選擇與建基面確定、復(fù)雜地下洞室群圍巖加固穩(wěn)定與安全施工、遠(yuǎn)程泥石流災(zāi)害的治理、監(jiān)測(cè)與預(yù)警、近壩大型滑坡體及水庫(kù)岸坡安全穩(wěn)定等工程地質(zhì)和巖石力學(xué)關(guān)鍵問題的挑戰(zhàn)[2]，并成為工程建設(shè)的首要問題。為此，建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、科研單位與技術(shù)咨詢單位的眾多工程師和科學(xué)家共同工作，艱辛探索，攻克了巖石力學(xué)一系列關(guān)鍵技術(shù)問題，創(chuàng)新了遵循巖石力學(xué)規(guī)律特性的工程管理方法，促進(jìn)了烏東德工程安全、優(yōu)質(zhì)建設(shè)。中國(guó)工程地質(zhì)和巖石力學(xué)的科學(xué)家及其團(tuán)隊(duì)，作為工程建設(shè)者的一份子，主動(dòng)融入工程，扎根貼近工程，為烏東德工程按期投產(chǎn)做出了貢獻(xiàn)。工作中的切身經(jīng)歷及工程實(shí)踐成效表明，中國(guó)巖石力學(xué)與工程領(lǐng)域的科學(xué)家把論文寫在了祖國(guó)的大地，寫進(jìn)了國(guó)家重點(diǎn)工程烏東德按期投產(chǎn)的奮斗中，融進(jìn)了清潔能源開發(fā)與美麗中國(guó)建設(shè)的社會(huì)實(shí)踐，是值得信任、依靠和敬佩的。

2 工程建設(shè)巖石力學(xué)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 壩址選擇和樞紐工程布置

在不同壩址、不同樞紐布置、不同壩型的綜合精細(xì)比選中，在對(duì)金坪子大型滑坡體長(zhǎng)期穩(wěn)定性研究的定論中，現(xiàn)在的烏東德壩址能發(fā)揮地形地質(zhì)條件優(yōu)勢(shì)，也很好地實(shí)現(xiàn)了流域水資源綜合規(guī)劃提出的功能要求。

烏東德壩址峽谷，河谷狹窄、兩岸高陡、白溝及紅溝等較大斷層穿過、拱壩壩肩巖石受力體范圍內(nèi)溶洞有一定分布、泥石流溝眾多、河床覆蓋層深厚，不同地層的力學(xué)性能與水文地質(zhì)特性差別較大[3]。在這樣的約束條件下，在有限的優(yōu)質(zhì)巖體范圍內(nèi)，創(chuàng)新性地布置了大壩、地下廠房洞室群、泄洪洞群等樞紐建筑物以及工程施工導(dǎo)流與蓄水過流建筑物，如地下廠房系統(tǒng)緊靠河岸布置就有其獨(dú)特性，大壩建基面開挖揭露的巖石分界線精確到了米級(jí)以內(nèi)，泄洪洞出口消能系統(tǒng)協(xié)調(diào)了華山溝泥石流安全排泄、電站尾水與大壩泄洪水流共同作用下岸坡防護(hù)、壩下右岸硝溝堆積體及金坪子滑坡體安全防護(hù)等問題。

精準(zhǔn)的樞紐布置在于地質(zhì)工程師和巖石力學(xué)工程師的精準(zhǔn)定量勘探和科學(xué)準(zhǔn)確分析，在于與結(jié)構(gòu)工程師等設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的協(xié)同聯(lián)合工作。項(xiàng)目前期階段及籌建階段的每次現(xiàn)場(chǎng)查勘，都能深切地體會(huì)到地質(zhì)工程師對(duì)周邊地形地質(zhì)環(huán)境了如指掌、對(duì)壩址區(qū)河床演變的生動(dòng)過程有依有據(jù)、對(duì)地質(zhì)與工程的結(jié)合分析清晰明確，這一切不僅僅是多年野外勘測(cè)設(shè)計(jì)的安危艱辛，更寄托了工程師的家國(guó)情懷與科學(xué)精神。地表與影響范圍巖體內(nèi)多層多排縱橫勘探平硐與垂直地質(zhì)鉆孔相結(jié)合的立體地質(zhì)測(cè)繪技術(shù)、水上安全地質(zhì)鉆探及深厚覆蓋層原狀取芯技術(shù)、巖體特性多方法多手段的測(cè)試與原型試驗(yàn)技術(shù)、地下廠房大型洞室群與周邊近距離交通洞及導(dǎo)流洞的安全協(xié)調(diào)控制技術(shù)、緊鄰大壩泄洪消能區(qū)的廠房防滲技術(shù)等，都促進(jìn)和保障了樞紐布置及其配套系統(tǒng)的有效實(shí)現(xiàn)。

2.2 自然邊坡與工程邊坡的安全治理

2.2.1 自然邊坡治理

烏東德主體建筑物開挖邊坡以上還有500～1 000 m高的陡峻的天然邊坡，隨機(jī)分布有不穩(wěn)定塊體[4]。從泄洪洞進(jìn)口到出口的兩岸邊坡范圍，有泄洪洞、電站進(jìn)水口及其閘門系統(tǒng)、大壩及其壩頂閘門與泄洪消能系統(tǒng)、電站尾水系統(tǒng)及分層布置的地表交通系統(tǒng)，運(yùn)行期有設(shè)備與人身安全問題，施工期河床基坑及進(jìn)水口區(qū)域更是施工作業(yè)人員密集，立體交叉作業(yè)重大安全隱患問題突出。

自然邊坡治理事關(guān)施工安全也事關(guān)電站長(zhǎng)期運(yùn)行安全，如同頭上懸著的利劍，施工初期陡立巖壁中上部突發(fā)掉塊事故也敲響了警鐘。自然邊坡安全治理是工程建設(shè)的首批項(xiàng)目，是大規(guī)模主體工程展開的安全前提。受交通限制和人力能力，地質(zhì)勘測(cè)條件與高陡邊坡地質(zhì)精準(zhǔn)化測(cè)繪手段方法有限，精準(zhǔn)界定和精確治理需要技術(shù)與管理的創(chuàng)新融合。

一是確定了自然邊坡治理的原則及相應(yīng)的技術(shù)方案。如維護(hù)自然邊坡整體安全特性為主，保持自然風(fēng)貌和水土保持；系統(tǒng)性截水防水排水措施，有效隔絕邊坡失穩(wěn)主要安全因素降雨匯流及施工匯水的影響；針對(duì)性個(gè)性化處理原則，對(duì)不穩(wěn)定塊體在安全措施上對(duì)癥施藥；地表主動(dòng)網(wǎng)防護(hù)與分級(jí)被動(dòng)網(wǎng)防護(hù)相結(jié)合，防止可能落石的連鎖反應(yīng)，也為施工人員作業(yè)提供條件；交通布置以山體交通洞為主結(jié)合地表鋼棧道，有利于永久檢查和施工便利；蜘蛛人地質(zhì)工程師及無人機(jī)測(cè)繪等多種測(cè)繪技術(shù)與多階段設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)復(fù)核深化優(yōu)化技術(shù)，持續(xù)提高塊體識(shí)別和處理方案的準(zhǔn)確性；按需為主使用表面噴護(hù)、淺層錨桿、深部錨索相結(jié)合的綜合措施，不大開挖，確有需要的堅(jiān)決局部清除挖除；制定陡立高邊坡上支撐性承重排架和懸空承重排架的安全施工控制技術(shù)，做好邊坡施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及措施制定，防止群體性傷害事故的發(fā)生；加強(qiáng)不利氣候環(huán)境等的應(yīng)急演練及應(yīng)急響應(yīng)，制定邊坡施工安全禁令；創(chuàng)新自然邊坡塊體監(jiān)測(cè)技術(shù)，采用光纖變形系統(tǒng)對(duì)塊體進(jìn)行前兆預(yù)警，沿陡立邊坡不同高程布置地震動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以獲取地震環(huán)境下的邊坡動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律，開發(fā)集降雨監(jiān)測(cè)、含水量監(jiān)測(cè)、地振動(dòng)監(jiān)測(cè)以及視頻監(jiān)視與應(yīng)急呼叫系統(tǒng)于一體的花山溝泥石流綜合預(yù)警系統(tǒng)。

二是確定了遵循自然邊坡治理技術(shù)規(guī)律及安全規(guī)律的工程管理方法和工程組織方式。針對(duì)初期施工條件，選用了集地質(zhì)勘測(cè)、邊坡設(shè)計(jì)、工程施工與變形監(jiān)測(cè)于一體的總承包施工模式，有利于地質(zhì)勘探工作的深入，有利于設(shè)計(jì)、施工的快速響應(yīng)，有利于施工與運(yùn)行的結(jié)合，爭(zhēng)取了時(shí)間，提高了效率，控制了成本。隨著自然邊坡治理取得的現(xiàn)場(chǎng)安全效果，結(jié)合地質(zhì)勘測(cè)多手段應(yīng)用后設(shè)計(jì)工作的深化，主體工程開挖邊坡呈現(xiàn)大面積、多部位、多層立體交叉的局面，采用了把部分自然邊坡治理納入主體工程施工范圍的施工組織模式，做到責(zé)任邊界的明確清晰。制定自然邊坡治理對(duì)象與措施動(dòng)態(tài)變化情況下的個(gè)性化施工組織設(shè)計(jì)及合同經(jīng)濟(jì)措施，聚焦實(shí)用有效的個(gè)性化現(xiàn)場(chǎng)施工組織設(shè)計(jì)的制定和審查，通過專項(xiàng)措施費(fèi)用以及工效實(shí)測(cè)，為施工單位的合同結(jié)算與變更處理打好基礎(chǔ)，消除邊坡治理一線施工作業(yè)人員的后顧之憂。發(fā)揮產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)，從邊坡地質(zhì)精準(zhǔn)勘測(cè)、到設(shè)計(jì)方案復(fù)核評(píng)審、多方法變形監(jiān)測(cè)技術(shù)，發(fā)揮了多家優(yōu)勢(shì)科研團(tuán)隊(duì)的作用，也體現(xiàn)了這些科研團(tuán)隊(duì)的責(zé)任擔(dān)當(dāng)。弘揚(yáng)承擔(dān)自然邊坡治理工程的建設(shè)者身上所展現(xiàn)的不畏艱難、尊重科學(xué)、嚴(yán)格管理、團(tuán)結(jié)協(xié)作、自我超越的奮斗精神，苦中有樂、危中求安、互相幫助的樂觀主義精神，以及他們平常工作中展現(xiàn)的為了清潔能源早日開發(fā)、為了金沙江兩岸人民富裕努力工作的家國(guó)精神。

烏東德工地有一部短視頻《懸崖上的舞者》，反映承擔(dān)邊坡治理工程的建設(shè)者的工作場(chǎng)景和心路歷程。這個(gè)群體以施工人員為主體，包括監(jiān)理及地質(zhì)工程師，他們采用蜘蛛人技術(shù)在邊坡上辛勤忘我地工作。驚心動(dòng)魄中是這些普通樸實(shí)勞動(dòng)者的奉獻(xiàn)，是他們把巖石力學(xué)工程師們的藍(lán)圖變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，是他們織起了烏東德主體工程大規(guī)模施工及安全運(yùn)行的安全網(wǎng)。

2.2.2 工程開挖邊坡的治理

系統(tǒng)性的工程邊坡治理措施的制定，需要統(tǒng)一對(duì)工程運(yùn)行條件下以及大規(guī)模施工條件下的邊坡處理原則的共識(shí)。隨著對(duì)大壩泄洪霧化范圍兩岸巖體不同空間特性及穩(wěn)定特性下工程邊坡安全性的認(rèn)識(shí)，隨著對(duì)開挖邊坡開口段巖體變形與上部自然邊坡聯(lián)動(dòng)變形規(guī)律的把握及處理方案的確定，系統(tǒng)性的邊坡施工在有條不紊、忙而不亂中展開；嚴(yán)格的施工程序和嚴(yán)密的現(xiàn)場(chǎng)組織及現(xiàn)場(chǎng)落地的管控手段，促進(jìn)邊坡系統(tǒng)性施工方案與措施的有序展開。邊坡的設(shè)計(jì)方案、鎖口支護(hù)、開挖爆破、表面混凝土噴護(hù)、淺層錨桿施工、深部錨索施工、變形監(jiān)測(cè)、設(shè)計(jì)優(yōu)化、施工組織優(yōu)化等環(huán)節(jié)，按分層分區(qū)分序的有序展開。水墊塘兩側(cè)邊坡以及右岸電站進(jìn)水口邊坡的施工條件最艱難、地質(zhì)復(fù)雜、巖體性狀變化快，需要小梯段、弱爆破、快支護(hù)，在滯后緊張的工期中仍然實(shí)現(xiàn)了邊坡安全與人身設(shè)備安全，滿足了總工期向混凝土施工提交工作面的要求。水墊塘兩側(cè)陡立邊坡以及右岸電站進(jìn)水口邊坡工程施工質(zhì)量和進(jìn)度，體現(xiàn)了以支護(hù)為核心的邊坡安全施工體系的建立與成效。以支護(hù)及時(shí)到位促開挖，并在施工組織方法上通過時(shí)空協(xié)調(diào)推進(jìn)落地，這些工程實(shí)踐上升到了施工工法和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)了后續(xù)工程安全建設(shè)。

工程邊坡地質(zhì)條件變化以及變形異常問題的處理是檢驗(yàn)工程建設(shè)技術(shù)與管理能力的試金石。烏東德右岸導(dǎo)流洞群進(jìn)水口順向坡在導(dǎo)流洞進(jìn)水口區(qū)下部開挖中出現(xiàn)了整體變形，左岸導(dǎo)流洞出口圍堰在主汛期度汛中出現(xiàn)過突發(fā)透水等異常情況。泄洪洞出口左側(cè)水墊塘邊坡有花山溝泥石流排導(dǎo)系統(tǒng)，受斷層和復(fù)雜巖體結(jié)構(gòu)的影響，開挖下降過程耦合雨水等條件，工程邊坡變形多次出現(xiàn)異常，采取了加強(qiáng)支護(hù)、分區(qū)開挖等措施后，為泄洪洞水墊塘混凝土施工提供了條件。這個(gè)部位的長(zhǎng)期穩(wěn)定還受泄洪洞泄洪霧化的影響，地位十分重要。在常規(guī)支護(hù)系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加了集監(jiān)測(cè)、預(yù)警、加固、控制一體化的NPR錨桿、錨索支護(hù)及大變形控制技術(shù)[5]，以及牛頓力遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，以更好地了解邊坡錨索受力特征及邊坡變形規(guī)律，實(shí)現(xiàn)邊坡穩(wěn)定性狀況的遠(yuǎn)程智能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

工程邊坡與地下洞室進(jìn)出口交匯段的時(shí)空關(guān)系與技術(shù)措施是工程管理的重點(diǎn)，尤其是兩者在時(shí)間上空間上貫通重疊時(shí)更為緊要。左岸導(dǎo)流洞出口邊坡薄層陡立順向坡巖體在導(dǎo)流洞貫通爆破與邊坡切角施工中出現(xiàn)了變形突增，處于同一整體邊坡的泄洪洞出口及電站尾水洞出口部位出現(xiàn)了噴混凝土層開裂及錨索應(yīng)力陡增的情況。險(xiǎn)情出現(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)力量與后方技術(shù)支撐隊(duì)伍溝通緊密，從結(jié)構(gòu)布置、開挖次序、爆破藥量控制、支護(hù)加強(qiáng)、外部支撐結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行綜合分析，制定綜合措施，并通過施工中的實(shí)時(shí)多維監(jiān)測(cè)，及時(shí)反饋，動(dòng)態(tài)調(diào)整，最終妥善化解險(xiǎn)情。西南山區(qū)河流水電工程導(dǎo)流洞一般都處在水電工程建設(shè)的關(guān)鍵線路上，決定著工程截流和蓄水發(fā)電的總工期。烏東德右岸導(dǎo)流洞群進(jìn)口段施工中，不對(duì)稱雙向邊坡安全與軟弱破碎巖體成洞開挖交織在了一起，成為了導(dǎo)流洞按期過流的難點(diǎn)，也成為整個(gè)工程的焦點(diǎn)。結(jié)合地質(zhì)條件與結(jié)構(gòu)運(yùn)行狀態(tài)的不同施工方案的對(duì)比，建立在對(duì)圍巖變形與工程特性的認(rèn)識(shí)上，建立在不同方案的支護(hù)效果的分析上，制定了先固定邊坡、先洞口鎖口再開挖洞身的施工次序，確定了洞身隨支護(hù)結(jié)構(gòu)布置尤其是錨索布置特性進(jìn)行多層分半短進(jìn)尺開挖、錨索快支護(hù)、支護(hù)鋼支撐及時(shí)形成整體、襯砌混凝土及加強(qiáng)鋼支柱及時(shí)跟進(jìn)的施工措施，發(fā)揮了現(xiàn)場(chǎng)施工資源和技術(shù)隊(duì)伍的能力，也增強(qiáng)了導(dǎo)流洞襯砌結(jié)構(gòu)安全性。

有些工程問題的發(fā)生時(shí)間正值不同年份的春節(jié)，參建單位的地質(zhì)工程師、結(jié)構(gòu)工程師和巖石力學(xué)科學(xué)家，急工程之所急，想工程之所想，告別家人，來到了工地，現(xiàn)場(chǎng)查勘、模型計(jì)算、方案對(duì)比。對(duì)擬定中的方案，春節(jié)期間馬洪琪院士在昆明專門聽取了方案匯報(bào)，給予了肯定。隨后工地召開的技術(shù)咨詢會(huì)，進(jìn)一步充分地聽取了院士專家的意見。設(shè)計(jì)、施工、科研相結(jié)合，經(jīng)過多方面專家評(píng)審的技術(shù)方案起到了見效快、見效好的效果，解決了制約工程進(jìn)度的關(guān)鍵問題。

2.3 主體建筑物的高品質(zhì)開挖成型及變形控制

2.3.1 拱壩建基巖體成型

烏東德拱壩壩肩槽的開挖施工與下游泄洪消能區(qū)、霧化區(qū)邊坡治理及拱壩抗力體范圍內(nèi)溶洞處理，有序進(jìn)展；出現(xiàn)在建基面上的地質(zhì)缺陷，如溶蝕縫及局部軟弱巖體都隨分層開挖下降進(jìn)行了及時(shí)的處理。作者參加過陜西漢江安康混凝土重力壩、長(zhǎng)江三峽混凝土重力壩、金沙江向家壩重力壩、金沙江溪洛渡雙曲拱壩、金沙江白鶴灘雙曲拱壩的建設(shè)，參與大壩建基巖體的基礎(chǔ)驗(yàn)收，并在建基巖體上澆筑大壩混凝土，對(duì)烏東德大壩建基表體質(zhì)量充滿期待。烏東德300 m級(jí)高雙曲拱壩壩基巖體新鮮完整，三維曲面的建基面上留下的規(guī)則整齊的爆破孔，是三維精準(zhǔn)爆破技術(shù)和精細(xì)過程管理的體現(xiàn)，最能彰顯中國(guó)水電人“開挖就是雕刻”的高品質(zhì)追求。

站在大壩建基面，沉睡金沙江江底億萬年的河床巖體袒露了它們的質(zhì)樸和堅(jiān)強(qiáng)，在大家認(rèn)為烏東德峽谷是天造地設(shè)的高拱壩好壩址的基礎(chǔ)上，增加了上帝給予的一塊天然建壩寶地的感嘆，水電人的欣慰感、滿足感、幸福感油然而生。多年的穿山越嶺、鉆洞爬坡、繪圖演算、兩地分居、聚少離多，都有了回報(bào)。站在烏東德大壩壩基，看到新鮮完整的建基巖體，觸摸規(guī)格整齊的建基面，仰望一線天的蔚藍(lán)天空，飄過的云朵如一條絲帶，把建設(shè)者的喜悅帶給四方。如今，這里聳起了一座舉世矚目的大壩，把清潔電力送到遠(yuǎn)方，把光明撒到人間。大壩河床兩側(cè)高陡的邊坡，如同納鞋底一般的預(yù)應(yīng)力錨索墩頭整齊中彰顯著他們維護(hù)安全的力量；邊坡馬道上，綠色密織安全網(wǎng)防護(hù)下的高排架上，傳來錨索鉆機(jī)進(jìn)尺中穿越巖體的悅耳聲音；一條長(zhǎng)龍隨著低沉的號(hào)聲整齊緩行，工人們正在把長(zhǎng)大粗壯的錨索順著鉆孔下到巖體內(nèi)，再經(jīng)過灌漿與張拉，把經(jīng)歷千萬年歷史風(fēng)雨的自然邊坡巖體變成造福人類社會(huì)、展現(xiàn)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和工匠精神的大氣磅礴的工程作品。

2.3.2 大壩圍堰防滲體系

橫亙?cè)趬位舷掠胃哌_(dá)150 m的圍堰，保護(hù)基坑內(nèi)上千勞動(dòng)者及逐步成型的上千億資產(chǎn)的安全，將承擔(dān)把夢(mèng)想如期變更現(xiàn)實(shí)的責(zé)任。150 m高的圍堰，實(shí)際是由下部約80 m高的深厚覆蓋層及坐落在其上的70 m高的土石壩組成，采用防滲墻、墻下帷幕及土工布綜合防滲體系，面臨著圍堰防滲、變形控制等技術(shù)問題。施工過程中，由建設(shè)單位牽頭、施工監(jiān)理設(shè)計(jì)地質(zhì)等單位的工程師們共同組成的混凝土防滲體系工藝質(zhì)量技術(shù)聯(lián)合攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，圍繞深厚覆蓋層中百米高混凝土防滲墻施工、以及陡立河床地形與復(fù)雜地質(zhì)條件下防滲墻嵌入基巖及墻下防滲帷幕的各項(xiàng)工藝、設(shè)備和技術(shù)，進(jìn)行了系列攻關(guān)，形成多項(xiàng)技術(shù)革新成果，把圍堰建得滴水不漏；壩體碾壓以及防滲墻+土工布復(fù)合防滲體系各工藝質(zhì)量的嚴(yán)格管理，把圍堰建得固若金湯。烏東德工程蓄水后，擔(dān)負(fù)艱巨光榮使命的圍堰安臥在碧水之中，沒有一絲喧囂，如同新生，既無繁華，即刻寧?kù)o，在坦然中默默關(guān)注著這段河流的前世今生。

2.3.3 地下廠房精細(xì)開挖

工程建設(shè)要遵循共性規(guī)律，更要把握特性和關(guān)鍵，不出現(xiàn)大的失誤和反復(fù)，不要出現(xiàn)意想不到甚至無中生有的問題，堅(jiān)持一次性地把工程做好。烏東德地下廠房洞室群建設(shè)集成傳承了大型水電工程地下洞室群的設(shè)計(jì)施工成功經(jīng)驗(yàn)，遵循了一般規(guī)律，也加強(qiáng)了特定地應(yīng)力場(chǎng)與廠房洞室群布置結(jié)構(gòu)協(xié)同關(guān)系的研究。廠房三大洞室變形穩(wěn)定問題主要受陡傾結(jié)構(gòu)面控制，制定了小夾角層面、塊體、B類角礫巖及層面附碳質(zhì)薄膜區(qū)等八類特有地質(zhì)問題下的工程設(shè)計(jì)和施工技術(shù)措施。地下廠房洞室群的建設(shè)是順利的，廠房頂拱開挖、高邊墻上部施工，根據(jù)變形監(jiān)測(cè)反饋情況進(jìn)行了設(shè)計(jì)和施工的動(dòng)態(tài)調(diào)整。

烏東德地下廠房建設(shè)過程中有變化的主要問題表現(xiàn)在以下幾方面：一是主廠房頂拱受特殊構(gòu)造組合影響的深層持續(xù)變形控制問題；二是高邊墻巖錨梁成型控制以及復(fù)合型巖錨梁結(jié)構(gòu)的變形適應(yīng)性問題；三是高邊墻下部貫通中，由于下層局部先挖，上層巖體爆破后，洞室應(yīng)力集中大范圍釋放帶來的變形控制問題；四是廠房底部機(jī)窩部位相鄰機(jī)組間隔墻變形控制問題。通過詳實(shí)的地質(zhì)分析，采取增強(qiáng)系統(tǒng)支護(hù)、嚴(yán)格控制爆破、巖體預(yù)灌漿加固、加強(qiáng)對(duì)穿錨索及深層鎖口錨樁、規(guī)范施工次序等措施，進(jìn)行了有效控制和問題解決。

大型的復(fù)雜地下洞室群的順利建設(shè)，必然遵循了巖石力學(xué)與工程的規(guī)律。從一開始就建立了地下工程“認(rèn)識(shí)巖體、利用巖體、保護(hù)巖體、監(jiān)測(cè)巖體、反饋分析”的工作方法，嚴(yán)格執(zhí)行了“開挖一層、分析一層、驗(yàn)收一層、預(yù)測(cè)一層”的實(shí)施程序[6]，建立了科研單位深度實(shí)時(shí)融入工程建設(shè)提供技術(shù)支撐的工作機(jī)制，在發(fā)揮設(shè)計(jì)技術(shù)力量及建設(shè)各方技術(shù)力量的基礎(chǔ)上，發(fā)揮了第三方科技力量的作用。通過洞室群變形時(shí)空聯(lián)動(dòng)協(xié)調(diào)控制技術(shù)，做到進(jìn)度服從安全、開挖聽從支護(hù)、支護(hù)確保變形受控。地下廠房施工過程中的分層分析預(yù)測(cè)驗(yàn)收技術(shù)咨詢機(jī)制，開挖爆破設(shè)計(jì)第三方審查機(jī)制，都發(fā)揮了國(guó)內(nèi)技術(shù)專家團(tuán)隊(duì)的作用；在常規(guī)技術(shù)工作的基礎(chǔ)上，開展專項(xiàng)科技研究，分析變化環(huán)境下洞室變形規(guī)律，提高工程應(yīng)對(duì)變化的能力；創(chuàng)新水電工程安全鑒定工作機(jī)制，把蓄水驗(yàn)收安全鑒定，分解到工程建設(shè)過程轉(zhuǎn)換的重要階段，開展了地下廠房從開挖向混凝土施工與機(jī)組安裝轉(zhuǎn)換過程中的階段性的安全鑒定，增強(qiáng)了技術(shù)主管部門對(duì)工程技術(shù)解決方案有效性的全面判定。

2.4 大壩及地下廠房基礎(chǔ)水泥灌漿防滲系統(tǒng)

水泥灌漿是水電工程基礎(chǔ)加固和防滲安全的重要措施。烏東德工程堅(jiān)持問題導(dǎo)向和目標(biāo)導(dǎo)向，在數(shù)字灌漿的基礎(chǔ)上，開展了水泥灌漿工藝過程智能控制系統(tǒng)及成套設(shè)備的研究[7]。通過建立水泥灌漿工藝過程三區(qū)(快速升壓區(qū)、穩(wěn)定灌漿區(qū)和灌漿風(fēng)險(xiǎn)區(qū))五階段(無壓無回、大注入率、穩(wěn)定灌漿、小注入率、屏漿)智能控制模型與六參數(shù)(灌漿壓力-注入率-漿液密度-基巖抬動(dòng)-漿液溫度-灌漿歷時(shí))聯(lián)動(dòng)控制方法，實(shí)現(xiàn)了灌漿路徑智能尋優(yōu)及特殊情況智能處理；通過發(fā)明包括工藝控制、自動(dòng)配漿、自動(dòng)壓力調(diào)整、灌漿參數(shù)數(shù)字傳輸?shù)妊b置的集成式智能灌漿系統(tǒng)，解決了大規(guī)模精細(xì)化水泥灌漿施工難題，樹立了隱蔽工程陽(yáng)光作業(yè)的樣板，并在烏東德高壓帷幕灌漿中大規(guī)模應(yīng)用，也推廣到了白鶴灘等其他工程。

2.5 產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新與專家團(tuán)隊(duì)的支持保障

烏東德工程建設(shè)貫徹新發(fā)展理念，圍繞精品、創(chuàng)新、綠色、和諧和廉潔等五個(gè)方面，制定了創(chuàng)建“十三五”典范工程的工作計(jì)劃和實(shí)施重點(diǎn)[8]。工程建設(shè)者通過信息技術(shù)與水工技術(shù)及巖土技術(shù)的融合創(chuàng)新，開發(fā)了數(shù)字化邊坡管理系統(tǒng)，升級(jí)了水工混凝土通水冷卻智能溫控系統(tǒng)，全壩應(yīng)用了低熱硅酸鹽水泥水工混凝土成套技術(shù)[9]，開發(fā)了全面感知、真實(shí)分析、實(shí)時(shí)控制的智能建造技術(shù)，對(duì)資源要素、業(yè)務(wù)流程、工藝過程、結(jié)構(gòu)安全、工程進(jìn)度、實(shí)物成本進(jìn)行數(shù)字化、智能化管理[10-11]，這些成果體現(xiàn)了建設(shè)者強(qiáng)烈的工程質(zhì)量意識(shí)和自主創(chuàng)新與產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新活力[12]。

寬闊的水庫(kù)，泄洪中的大壩，運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)組，美麗的移民新村，過往皆成序章。建設(shè)過程中，不同領(lǐng)域不同專業(yè)的院士大師專家及烏東德工程產(chǎn)學(xué)研用前后方技術(shù)團(tuán)隊(duì)為關(guān)鍵技術(shù)的解決把關(guān)定向，眾多院士專家的技術(shù)咨詢講話和專題技術(shù)講座照亮烏東德技術(shù)創(chuàng)新之路。前期工作中，在道路不暢顛簸險(xiǎn)峻且生活條件困難的情況下，陸佑楣院士與陳德基大師、薛果夫與蔣養(yǎng)成等工程地質(zhì)專家來到了烏東德，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查；汪旭光院士、金振民院士、鄭守仁院士、馬洪琪院士、張超然院士、鐘登華院士、鈕新強(qiáng)院士、李文剛大師、黃潤(rùn)秋教授、彭啟友教高等，在工程建設(shè)的不同階段親臨現(xiàn)場(chǎng)查勘，深入指導(dǎo)工程技術(shù)；錢七虎院士等眾多院士大師專家，對(duì)不同技術(shù)專題階段性地進(jìn)行了工程咨詢，指出了地下廠房變形發(fā)展等巖石力學(xué)工程問題的工作機(jī)理和規(guī)律。烏東德工程業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工等參建各方前后方技術(shù)團(tuán)隊(duì)，馮夏庭院士團(tuán)隊(duì)、何滿朝院士團(tuán)隊(duì)、殷躍平專家團(tuán)隊(duì)、丁秀麗專家團(tuán)隊(duì)、長(zhǎng)科院爆破團(tuán)隊(duì)等眾多專家團(tuán)隊(duì)和科技人員，把研究成果寫進(jìn)了烏東德工程，推進(jìn)了巖石力學(xué)與工程的技術(shù)進(jìn)步，保障了烏東德工程建設(shè)的高質(zhì)量。2016年6月，何滿潮院士專程來到烏東德，系統(tǒng)實(shí)地了解工程建設(shè)進(jìn)展及工程地質(zhì)構(gòu)造、邊坡治理施工等情況，對(duì)工程推進(jìn)提出了建設(shè)性意見。烏東德工地的夜晚，何院士給廣大工程技術(shù)人員做了《雙體災(zāi)變力學(xué)的理論與實(shí)踐》的技術(shù)講座，不僅為烏東德工程建設(shè)過程中的高邊坡處理、地下工程高邊墻提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)和有益幫助，更是勉勵(lì)大家不但要把工程建設(shè)好，更要把工程建設(shè)好的做法提升為一種科學(xué)，由科學(xué)提煉成一種文化，對(duì)世界的巖石力學(xué)進(jìn)步做出更大的貢獻(xiàn)，極大地激發(fā)了現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員的學(xué)習(xí)熱情，提升了現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員理論專業(yè)水平[13]。

全體建設(shè)者通過持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新和管理提升，勇于超越自我，實(shí)現(xiàn)了初期蓄水發(fā)電目標(biāo)，未來還要經(jīng)受正常高水位擋水及年運(yùn)行消落水位的檢驗(yàn)。烏東德電站巖體工程及水庫(kù)岸坡與金坪子滑坡體，將接受蓄水后重構(gòu)滲流場(chǎng)與地溫水溫環(huán)境、高水頭大流量泄洪霧化與水墊塘脈動(dòng)水流、變化氣候環(huán)境下泥石流以及突發(fā)強(qiáng)地震沖擊的考驗(yàn)。工程全生命周期理論揭示，在建設(shè)好水電工程的基礎(chǔ)上，運(yùn)行好水電站更為重要。如臨深淵、如履薄冰，懷敬畏之心，定周全之策，是水電建設(shè)者的座右銘與護(hù)身符。祝愿金沙江優(yōu)質(zhì)水電資產(chǎn)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的價(jià)值創(chuàng)造。

3 堅(jiān)持綠色發(fā)展，持續(xù)發(fā)揮水電綜合效益

金沙江水能資源富集，在國(guó)計(jì)民生和“西電東送”中發(fā)揮著重要作用。習(xí)近平總書記重要指示提出要堅(jiān)持生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展，科學(xué)有序推進(jìn)金沙江水能資源開發(fā)，推動(dòng)金沙江流域在保護(hù)中發(fā)展、在發(fā)展中保護(hù)，更好造福人民。水電工程是有靈魂與思想的，必須與河流及周邊自然生態(tài)及社會(huì)人文環(huán)境和諧共贏。習(xí)總書記的重要指示是做好水電工作的根本遵循，也為巖石力學(xué)更好地服務(wù)水電工程指明了方向。未來的水電工作，要聚焦水電資源的高質(zhì)量開發(fā)建設(shè)和梯級(jí)水電站聯(lián)合運(yùn)行綜合效益發(fā)揮兩方面，自身體會(huì)主要是做好增量開發(fā)和存量增效兩方面的工作。

3.1 水電資源的高質(zhì)量開發(fā)建設(shè)

待開發(fā)的水電資源總量有限，主要集中在高原地區(qū)河流。這些地區(qū)生態(tài)更為敏感脆弱、工程地質(zhì)與水文地質(zhì)環(huán)境更為復(fù)雜，地災(zāi)環(huán)境和氣候條件更為惡劣。高原地區(qū)水電工程建設(shè)與運(yùn)行具有“五高”(高海拔、高邊坡、高應(yīng)力、高地震烈度、高水頭)，“四大”(大埋深、大落差、大保護(hù)、大溫差)，“三長(zhǎng)”(長(zhǎng)冬歇、長(zhǎng)隧洞、長(zhǎng)周期)等特點(diǎn)[14]。要在高海拔、強(qiáng)地震、高地應(yīng)力、高地溫環(huán)境下開展高質(zhì)量水電工程建設(shè)，技術(shù)難度與管理挑戰(zhàn)極大。身處這些河流，雪域高原、潺潺流水、豐沛的降雨、多樣的森林、脆弱的地表、易發(fā)多發(fā)的雪崩地災(zāi)，時(shí)刻告誡水電人一定要把踐行習(xí)近平總書記堅(jiān)持生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展、造福人民的重要指示放在水電開發(fā)的首要位置。

河流梯級(jí)開發(fā)規(guī)劃、樞紐布置及施工規(guī)劃、工程建設(shè)技術(shù)與管理，一定要研究流域系統(tǒng)性、梯級(jí)累積性、項(xiàng)目綜合性及專業(yè)獨(dú)特性的技術(shù)、環(huán)保與管理問題，主動(dòng)把握工程建設(shè)的脈搏，把生態(tài)優(yōu)先落到實(shí)處。創(chuàng)新以生態(tài)環(huán)境保護(hù)為核心的多目標(biāo)協(xié)同調(diào)控技術(shù)，有利于保護(hù)多樣化的生態(tài)環(huán)境、有利于做好水土保持、有利于改善失衡的自然地質(zhì)環(huán)境、有利于構(gòu)建工程與自然與人類友好共生的生態(tài)系統(tǒng)。梯級(jí)水電及串珠式水工結(jié)構(gòu)生態(tài)聯(lián)通性技術(shù)、泄洪水體氣體過飽和控制技術(shù)、梯級(jí)水庫(kù)低溫水調(diào)控技術(shù)、水生生態(tài)與陸生生態(tài)保護(hù)恢復(fù)技術(shù)、面向多樣性及自然河流特性的水庫(kù)運(yùn)行可調(diào)節(jié)技術(shù)、避免開挖創(chuàng)面的水電工程樞紐布置及施工布置技術(shù)、工程開挖料資源利用與地質(zhì)災(zāi)害防護(hù)技術(shù)、大規(guī)模施工設(shè)施和集中人類活動(dòng)下資源節(jié)約生態(tài)友好的施工組織技術(shù)、突發(fā)極端事件下電站用水及生態(tài)安全應(yīng)急調(diào)控技術(shù)等，都是水電建設(shè)者必須正視并妥善解決的首要問題。

梯級(jí)水電工程的靈活調(diào)節(jié)性，能把生態(tài)優(yōu)先落到實(shí)處。流域梯級(jí)水電工程多目標(biāo)綜合功能、水工建筑物布置的適應(yīng)性、水電站運(yùn)行的可調(diào)節(jié)性、生態(tài)友好的全生命期水電建設(shè)技術(shù)，都能讓我們從一開始就把生態(tài)優(yōu)先與環(huán)境保護(hù)工作落到實(shí)處。國(guó)內(nèi)已經(jīng)開發(fā)的水電工程，圍繞綠色水電技術(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究工作，在工程實(shí)踐的有效探索中創(chuàng)新了河流水生生態(tài)保護(hù)技術(shù)，并積累了寶貴的運(yùn)行資料。金沙江下游梯級(jí)水電開發(fā)注重踐行“規(guī)范、有序、協(xié)調(diào)、健康”建設(shè)管理和“以人為本、生態(tài)友好，環(huán)境保護(hù)、資源節(jié)約、社會(huì)和諧、利益共享”綠色水電理念[15]，樹立并堅(jiān)持了只有把“保護(hù)中開發(fā)”放到第一位才能做好“開發(fā)中保護(hù)”的工作方法，取得了生態(tài)環(huán)境效益與社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的和諧共贏。高海拔地區(qū)深厚覆蓋層土石壩復(fù)雜基礎(chǔ)與液化地層處理與加固技術(shù)、深埋超大洞徑超長(zhǎng)距離TBM隧洞開挖支護(hù)與圍巖大變形控制與監(jiān)測(cè)成套技術(shù)都將為巖石力學(xué)工作者提供廣闊的舞臺(tái)。高海拔智能建造技術(shù)與管理創(chuàng)新，將有效減少人類活動(dòng)干擾，支撐安全、綠色、優(yōu)質(zhì)、高效的工程建設(shè)，是未來水電巖石力學(xué)與工程的前沿和發(fā)展方向。

3.2 梯級(jí)水電站聯(lián)合運(yùn)行綜合效益的發(fā)揮

對(duì)已經(jīng)投入運(yùn)行的水電站，要站在流域綜合的全局高度，從自然河流的定位轉(zhuǎn)換到可調(diào)控河流，創(chuàng)新以生態(tài)環(huán)境保護(hù)為核心的多目標(biāo)協(xié)同調(diào)控技術(shù)，充分發(fā)揮梯級(jí)水庫(kù)的輻射與傳遞作用，發(fā)揮水風(fēng)光儲(chǔ)多能互補(bǔ)的作用。從庫(kù)區(qū)、大壩、生態(tài)、泄洪、機(jī)組和通航等方面，加強(qiáng)梯級(jí)水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度安全風(fēng)險(xiǎn)調(diào)控技術(shù)研究，確定風(fēng)險(xiǎn)要素、評(píng)價(jià)指標(biāo)和處置流程，開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)-監(jiān)測(cè)-分析-預(yù)警-調(diào)控處置為一體的多維安全風(fēng)險(xiǎn)調(diào)控平臺(tái)[16]，推動(dòng)梯級(jí)水庫(kù)群安全管控模式向智能化轉(zhuǎn)變，在提高流域綜合效益的同時(shí)，提升流域安全保障水平。

4 結(jié) 語(yǔ)

面對(duì)新時(shí)代水電工作的新要求，水電建設(shè)者要以習(xí)近平新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義思想為指導(dǎo)，按照習(xí)近平總書記“對(duì)國(guó)之大者要心中有數(shù)”的要求，加強(qiáng)理論和專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)與能力提升，求真務(wù)實(shí)創(chuàng)新，在實(shí)踐中持續(xù)提高推進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展的能力，以時(shí)不我待，只爭(zhēng)朝夕的精神，讓水電清潔資源造福社會(huì)與人民。

備注：此文是為中國(guó)巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)2020年7月2日上午舉行的“學(xué)習(xí)習(xí)近平總書記重要指示精神，堅(jiān)持新發(fā)展理念，勇攀科技新高峰”座談會(huì)上的發(fā)言所寫。在此，感謝烏東德建設(shè)同仁的支持。