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面对江河的呼唤:大师的溪洛渡情怀

时间:[2017-01-10 ] 信息来源:中国电力建设集团有限公司
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  在川滇两省交界的大峡谷处,这里山高云低,峡谷绵绵,地势陡峭,奔腾不息的金沙江似乎被吸引住了,在接近180度的回眸后,她放缓了脚步。上世纪50年代初,一支勘测队发现了溪洛渡。从此,溪洛渡的名字逐渐孕育、演绎、远播,成为巨型水电工程梦想升起的地方。

  溪洛渡,以1386万千瓦装机容量位列中国第二、世界第三大水电站,也是金沙江开发的启动工程,它的成功与否,将影响到金沙江其它水电项目的开工建设。这座凝聚无数水电人年华,承载几代勘测设计者梦想的丰碑,终于在2014年完成华丽蜕变,18台单机77万千瓦机组全部投产,截至目前,高285.5米的巍巍双曲拱坝已经经受过三个汛期考验,累计发电量突破1500亿千瓦时。

  举杯庆祝时刻,有太多的事值得回顾,太多的人值得叙说。纵观溪洛渡工程从前期到建设阶段多年来的风风雨雨,不能不提到第四任总设计师、公司总工程师王仁坤。

  王仁坤,清华大学博士,教授级高级工程师,入选新世纪百千万人才工程;担任国家认定的企业技术中心主任,国家能源高混凝土坝分中心和大型地下工程分中心主任。2016年12月,当选第八批全国工程勘察设计大师。

坚守:30载付溪洛渡

  溪洛渡,综合技术难度高,具有高拱坝、高地震、巨泄量、超大地下硐室群的特点。为了拿出溪洛渡安全可靠、技术可行、经济合理、环境优美的工程建设方案,几代成都院人付出了艰苦卓绝的努力。

  王仁坤是其中典型代表。他1986年从河海毕业后,分配到成都院,就一直从事水电工程设计工作,先后主持或参与国内外20多座大、中型水电工程设计,从一名普通的工程师,逐渐成长为成都院技术最高决策者之一。在溪洛渡工程上,王仁坤干了30个年头。

  用一个字描述他与溪洛渡的关系,那就是“爱”。30年间,发生了数不清关于他与溪洛渡之间的故事,随便摘取其中一二,这种情感都生动扑面。

  2005年,是溪洛渡开工年。在典礼上,王仁坤神情专注,他为之奋斗整整20年,用自己的青春,智慧与汗水浇灌的溪洛渡之花,此刻正盛大绽放。在开工典礼结束后,出席典礼的领导和嘉宾考察了溪洛渡工地。一路上,王仁坤仔细地、带着偏爱地向来宾详细介绍溪洛渡的各种情况。

  另一个故事发生在2007年。在溪洛渡截流准备工作会上,王仁坤作了主题汇报。

  这个汇报,思路清晰,语言诚恳,透着一股自信。

  他说,截流成功与主体工程建设正常推进,需要建设各方的共同努力。作为工程主体设计单位,将积极做好影响分析,提出合理的调整设计和技术要求,以有利于加快工程建设,实现导流工程安全过流与度汛;提出明确施工技术要求,确保围堰安全,为大坝基础施工创造正常的工作条件;加强与地方政府的联系和沟通,做好围堰库区涉及移民搬迁和库区清理的相关涉及工作。

  王仁坤向大会传达了一个让人民满意,让业主放心的目标。他说,成都院党政领导高度重视溪洛渡工程的设计工作,对溪洛渡项目管理提出了明确设计工作目标——赶进度,控质量,典范工程,精品设计。溪洛渡项目部立足“详策划,重投入;分项具体,落实到人”的管理思路,积极设计,深化设计,动态设计。

  每个故事背后,王仁坤都让我们感动,感动于他的坚守,一个工程一干几十年始终无悔,让人对成都院人肃然起敬。

优化:主心骨的帅卒范

  王仁坤认为,优秀设计离不开超前的设计思维和先进的设计理念。妥协于常规,在王仁坤看来,对不住溪洛渡的伟大和自己的职责。于是,整个溪洛渡设计过程中,他的这种意识在工程的优化、深化设计中得到了充分体现。

  双曲拱坝是适合于狭窄河谷修建、安全性与经济性较优越的坝型,具有结构合理,受力好,可以大大节约混凝土的优点。

  王仁坤属于专家型领导,思维敏捷,所有工程的数字和技术难题都刻在脑海里。

  作为科学家,王仁坤经常问自己:

  “我们设计的拱坝体型是不是已经最优?”

  “建基面抬高,能保证安全吗?”

  类似这些问题,经常在他头脑萦绕。

  但他明白,主导设计的总工要有主心骨,不然什么事也做不成。

  夜深人静,王仁坤仿佛又听到了遥远的江河的呼唤,又看到了那不舍昼夜流速的大江,他决心走一条新路,闯一片天地。

  于是,他从最具挑战性的拱坝建基面下手。建基面优化开始了。

  混凝土拱坝建基面在可研阶段是放在微新岩体上,进行优化后,主要利用弱风化下段岩体,显然,作为建基面的岩体等级略有降低,相应的各种指标、变模和强度参数亦有调整,对于一座特高拱坝,这样做行不行?究竟对大坝的安全有没有影响?影响到什么程度?这显然不是一个简单的算数题能给予结论。特高拱坝的建基面嵌深嵌浅,对投资影响巨大。

  整个成都院飞速运转起来。全院都在拼搏,办公大楼彻夜灯火通明。

  熟悉的人都说,王仁坤既是帅又是卒。为了把工作做得更细致、更扎实,他一方面组织和指挥着设计人员,一方面亲自计算,解决最棘手的问题。

  长久的摸爬滚打之后,王仁坤对建基面优化问题已经胸有成竹了。

  建基面适当外移,通过加强基础固结灌浆及锚固处理,仍可维持基础具有良好的承载能力和抗滑稳定,优化后的拱坝方案,大坝安全不仅维持原有等级不变,而且因建基面嵌深减少,拱的跨度减少,整体刚度增强,大坝整体超载安全度略有提高——这些都经过了巨量数值分析计算和物理模型验证。

  别看这么一个细微调整,基础开挖和大坝混凝土浇筑工程量较可研推荐方案分别减少约160万方和110万方,节省工程直接投资约6亿元,经济效益十分显著。《混凝土拱坝优化设计报告》获得多名院士、专家组成的审查专家组一致肯定,被潘家铮院士称为“高坝设计宝典”,并对成都院设计团队给予这样的评价,“对工作的认真负责、不断前进的精神是应该充分肯定的”。

  溪洛渡拱坝优化设计获得2006年度全国优秀咨询一等奖,建基面优化科研成果获得四川省2010年度科技进步一等奖。

  经过一年多的努力,在王仁坤的领导和主持下,优化设计全部完成。

担当:三思后行破难题

  更难能可贵的是,王仁坤有着通透的领悟能力。

  他对孔子“三思而后行”有过这样的解释,面对问题,多思考,找思路,并上升到思想的高度定出路,如此再三思考后的行动就不会偏离真正能解决问题的有道之路。溪洛渡团队在他的带领下,成熟壮大,与他这种智慧分不开。

  说说溪洛渡竖井的事儿。

  溪洛渡左右岸地下厂房各布置2条出线竖井,其中有3条竖井内径为10米,一条竖井内径为11米;竖井深度左岸为488.5米,右岸为493.50米,均超过东方明珠电视塔,右岸竖井高度甚至超过上海环球金融中心。

  竖井主要分设管道井、电梯井、楼梯间、前室、加压送风井及电缆井等多个部分,可以看出,竖井除了电缆敷设,更是连接地面与地下、通风及安全疏散的重要通道。

  以目前的施工技术,如果在岩石上开挖如此深度的竖井,并不算什么难事,而溪洛渡竖井偏偏遇到了拦路虎——覆盖层,而且深度达120米,往下才是岩体。

  除了厚,竖井覆盖层还有两个特点,一是组成极其复杂,自底至表由老到新,分别为古滑坡堆积体厚约30至40米、冰水冰川堆积体厚约40至50米和上部洪积层厚约40米左右;二是地下水发育,汛枯水位变幅大。

  考虑结构衬砌需要,开挖断面直径在14至15米,这么大尺寸的电缆竖井穿越如此巨厚覆盖层,在水电工程及其他矿井工程中尚无先例。如何设计?如何施工?又如何确保覆盖层竖井大断面施工的井壁稳定安全和竖井长期运行安全?

  只设计出来,不管施工方案,直接推给施工单位解决这个难题?这显然不是成都院的风格,正如王仁坤所言,不考虑施工的设计方案,即使再完美,也只是海市蜃楼,镜花水月,只能存在于纸面上。

  追寻答案的过程,并不顺利。

  了解到煤矿的一些矿井组成,与溪洛渡的出线竖井的覆盖层有某些相似性,于是成都院人赶往这些地方,调研并收集矿井工程施工经验。结果令人失望,这些矿井的组成,更有利于井的形成,最大的不同是它们深度往往较小,超过50米的都不多见,处理起来相对容易。依葫芦画瓢,绝对行不通。

  在工程界,覆盖层成井的处理方式,大致有冷冻法,沉井法、灌注桩法,等等。

  这些方法适合溪洛渡吗?

  我们看看冷冻法。利用人工制冷技术,使地层中的水结冰,将松散含水岩土变成冻土,增加其强度和稳定性,隔绝地下水,以便在冻结壁的保护下,进行地下工程掘砌作业。在地铁盾构隧道掘进施工、双线区间隧道旁通道和泵房井施工、顶管进出洞施工、地下工程堵漏抢救施工等方面运用比较成熟。

  溪洛渡竖井的特点之一是地下水发育,似乎满足制冷的条件,但汛枯水位变幅大,没水的部位需要注入水才行,而外力水对古滑坡堆积体是个致命破坏力。另外,竖井越深,制冷效果越差,安全如何保证?在以人为本的今天,每个个体的生命大于天,有谁敢去施工?

  再看看灌注桩法。在这里,泥浆护壁成孔灌注桩施工似乎更符合实际。利用泥浆护壁,钻孔时通过循环泥浆将钻头切削下的土渣排出孔外而成孔,而后吊放钢筋笼,灌注混凝土而成桩,如此反复,绕竖井一周形成桩壁,之后在桩的作用下,开挖竖井。先不论目前的灌注桩施工百多米的技术难度有多大,效果有多好——桩的角度,只要偏离0.1度,最底端就偏差20公分——光看这么多桩的成本,就让人咂舌,况且共有4条竖井。

  因此,照搬采用这些常规方法,费用无法估量,也不符合本工程的实际。

  在这些“寻常路”上绕圈,总是不得要领。只得放弃。

  但问题摆在那儿,总是要解决的。

  王仁坤再一次表现了一个总工的魅力,他要找出适合溪洛渡竖井的方法。

  “溪洛渡投资六百亿,即使多投入十多亿,增加的比例也不大,但成都院人绝不会允许这样的事出现!”王总拍着胸脯,对犯难的参建各方表明了态度。他的话语使我们感受到了成都院人的大智慧、大气魄!同样是花国家的钱,一定要让钱花得值!

  “三思而行”的王仁坤,先从问题的本质入手。

  覆盖层开挖最大的问题是稳定,而圆状的井筒受力最好,对稳定最有利。从竖井本身结构考虑,就利用井壁保证稳定,挖一段衬一段。这是路子的第一步。

  表面几层开挖覆盖层,怎么都容易。挖到一定深度,衬到一定距离,问题就来了,衬砌结构下方的覆盖层一开挖,井壁在重力作用下,会往下滑动,自然影响开挖,更威胁施工人员安全,况且离进口越远,这种不确定性越大。

  这个问题在谙熟各种力学原理的王仁坤那里,立马有了解决之道。将井壁一开始就设计一个结构,锁定在井口——王总想到了喇叭口状的井口盘。这个井口盘,除了能有效解决上面遇到的难题,还有一点,它能提供向下的重力,压实下面的土层,对开挖有利。

  一切水到渠成,只需要把方案再细化,以便更有操作性。

  竖井内建筑物很多,还有许多金属埋件需要在浇筑混凝土时预埋,井壁衬砌厚度设计有2米,如果一次衬砌完成,施工进度很难保证,工序越多,对本来就脆弱的覆盖层越易造成影响。

  于是,打破现有传统经验,王仁坤创新性地提出了“二衬法”,即衬砌分2次完成,第一次只衬外层1.5米厚,起固壁作用,让竖井开挖成型;第二次将余下的衬砌完成,因为竖井已经稳定牢靠,这个阶段可以同时进行竖井内其他结构的施工。“二衬法”可以确保竖井施工过程中的井壁稳定和安全,又满足机电预埋件和设备安装的定位和精度要求。

品格:水电情怀天地宽

  在技术攻克和创新专研上,王仁坤是个难得的人才。能拥有水电事业的情怀和领悟,像他这样的人物,也是不多见的。王仁坤以其博大的胸怀深藏着对祖国水电事业以及与他朝夕相处的每一位员工的热爱,展现了成都院优秀的人文品质。如今身兼数职的他,在繁忙的工作之余,依旧喜欢与员工交流。他经常妙语连珠,一语中的且风趣幽默,让倾听者如沐春风。

  见识过王仁坤开会和工作的员工,无不觉得他睿智而率真。有位员工这么写到——

  工地会议即将结束时,王总用简短的话语,工整的句式总结了一天的工作。这着实让我有些吃惊,没想到一位技术总工会有这样的文采,语句中有几分诙谐。晚饭时,王总更是以幽默的言语,介绍了同来的几位总工,大家笑声连连。像是久未见面的朋友,工地的同事、专家领导畅所欲言,自然亲近而放松,在欢声笑语中将这一天的疲惫卸去。

  幽默是智慧,是一种生活的态度。它让人在疲惫时自然和谐,抹去彼此间的束缚与距离。在欢笑的背后是他对待工作的严肃,在工地上拿着石头认真研究,仔细翻看图纸,生怕有任何遗漏。在回到单位几天后,又见到王总拎着包上了越野车,匆匆忙忙踏上行程。带着他那独有的幽默,对工程的牵挂,赶往下一个工地。

  一个领导,能给员工带来这么深刻而亲切的印象,是不多见的。若没有品质上的“真功夫”,单凭技术上的出类拔萃,顶多算是让人敬畏的“专家”。

  其实,王仁坤的聪明才华并不比别人高强多少,如果你看到他对不懂的问题,像学生一样谦虚请教,对不熟悉的领域知识认真地做记录,那么你就会明白,世上并没有“超人”。

  王仁坤总是绕不开他的溪洛渡,这不,又说起另一件让他自豪的事。

  溪洛渡大坝最终实施方案所选定的坝线叫X坝线,这是溪洛渡比选坝线及勘探线唯一采用大写英文字母编号的坝线,而其它勘探线的编号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、……,若需在期间增加勘探线,则编号为Ⅱ-1、Ⅱ-2、……,或Ⅲ-1、Ⅲ-2、……如此类推。这里定个X坝线,不禁让人好奇。王仁坤说出了自己当初为之定名的由来及含义:在预可研阶段和可行性研究初期阶段,枢纽布置一直围绕I坝线开展工作,由于地形条件的限制,泄洪洞进水口被布置在厂房进水口上游较远的位置,枢纽布置很不紧凑。针对坝址区总体地质格局及河道地形特征,提出X坝线并对枢纽布置进行大胆的调整,从而形成了最后的枢纽布置格局。X坝线较Ι坝线下移200米,在厂房进水口位置不变的情况下,将泄洪洞取水口布置在X坝线与厂房进水口之间。经过大量勘测设计工作和论证后,这一方案不仅缩短泄洪洞一半的长度,而且建坝条件更优,工程投资大大节省。X坝线由当初提出的新(Xin)坝线,地质条件未知(X),希(Xi)望的坝线,最终成为实施的溪(Xi)洛渡坝线。很难想象,一个工程技术出身的人,却有如此的诗意情怀。

  时隔多年,王仁坤回忆起来依然激动不已。

理念:优秀设计在路上

  除了工程技术问题,王仁坤无意间提起的溪洛渡金沙江大桥的一个细节,更让人心灵受到震撼。

  金沙江大桥是连接溪洛渡工程左右岸运输的重要通道,也是溪洛渡重大件运输的唯一通道。大桥的设计方是另一家单位。在初期设计方案中,大桥位于最终修建位置下游100米处。这个位置,大桥右端离岩壁近,而岩壁危岩体多,若要保证道路通行安全,势必需要对分布高度数百米的危岩体进行处理,难度大,费用高。

  王仁坤从溪洛渡整个工程环境和谐考虑,希望不要破坏天然的岩壁景观,并提出将大桥位置上移100米,对于右岸桥端与地面交通衔接转弯半径不够的问题,他建议可以采用半立交的方式解决。

  王仁坤喜欢谈溪洛渡,他描绘的情景,让人听了又激动,又温暖。

  他说,“这些岩壁雄浑壮丽,从远处一看,各种神话人物栩栩如生,什么溪仙姑、貂蝉、弥勒佛,还有西游记里面神仙妖怪,这里都能找到,真是形态各异,鬼斧神工,是大自然赋予溪洛渡的财富,千万不能糟蹋它。”

  王仁坤一贯以优秀工程师的眼光看待工程问题。任何工程问题的解决,都不止一个方案,哪个方案更适合特定工程,却是杰出设计者应该考虑的事情。

  后来,金沙江大桥按照王仁坤的建议建设成目前的样子,车辆在桥上桥下毫无障碍地穿梭,仿佛在诉说一段佳话。

  再说一件发生在修路过程中的小事,事虽小却能说明大问题。

  说是小事,因为与一棵树有关。

  根据溪洛渡水电站前期规划的场内交通布置,5号公路将直接穿过杨家坪工区一棵百年黄葛树。如果按原计划施工,该古大树将存在两种可能:一种是移栽,该树树龄较大,主干木质部分已出现中空,移栽无法保证成活率;另一种就是直接伐除。为了保护该古大树,王仁坤团队与业主研究,对5号公路的线路进行调整,由原来的直接穿过方案改为绕行方案,并结合现场特点修建了景观措施,使这棵古树受到更好保护。如今,这棵树愈发枝繁叶茂,形成一道独特自然景观。

  说到这棵树,王仁坤有点兴奋。

  “一棵树逃脱了被‘强拆’的命运,这是设计理念的进步。” 王仁坤打开了话匣子。

  “这在过去是不可能的。以前人们只注重直接投资与收益,很少去关注无形的价值,现在就大大改观了,这是时代发展的要求,也是设计理念不断创新进步的结果。” 王仁坤抚今追昔,他接着说:“工程要做到安全、经济、环保、美观,这几点同样重要,不能薄此厚彼。”

  他又用浪漫主义思维勾勒了一幅图景,说:“你想啊,溪洛渡夏天多么炎热,辛苦劳动的民工休息时能有这么一棵大树庇佑,享受阴凉,这才是人与自然和谐相处的现实图画。在冬天,到处一片萧条,而这棵树还披着绿色,为溪洛渡点缀生机。”

  当然,王仁坤还有不少得意之作,无不体现了他的设计理想,人文情怀。

  30年的奋斗,王仁坤荣誉和成绩显著,先后获得“全国优秀科技工作者”、“全国五一劳动奖章”、“中央企业优秀共产党员”、“中国大坝首届杰出工程师”、享受国务院政府特殊津贴等荣誉。然而,他没有沉浸在一个接一个的成功里,更没有躺在荣誉簿上沾沾自喜,始终保持着谦逊、谨慎。他说,这些成绩和荣誉,是成都院这个集体共同创造出来的,更是这个伟大的时代赋予水电工作者的使命。

  下一处工程现场,下一场大会发言,下一个技术难题,下一项科研攻关……还有许多诸如此类的“下一个”等着他。

  江河奔腾不息,攀登历程不止——这就是王仁坤坚定践行的人生信条!(成都院)