站在三峡大坝上眺望,三期工程一派热火朝天的施工景象。位于大坝北岸被称为“天下第一闸”的双线五级船闸,正在一艘接一艘地吞吐着各式航船。
三峡大坝以西近1000公里,还有一个著名的水利工程。奔腾不息的岷江水顺着公元前三世纪由李冰父子开创的都江堰澎湃着涌入成都平原。都江堰是世界上历史最久远、惟一的无坝水利工程。2000多年来,它一直在娓娓道来一个人与自然和谐共存的故事。
古修都江堰,今筑三峡坝。它们都是华夏儿女勇气和智慧的象征。三峡大坝的时代背景较之都江堰不同,以规模、难度和施工方式而论,二者更不能同日而语。但它们却有一个共同特点,那便是建设者们都是在无先例可循的条件下,成就了人类文明史上的旷世奇观。
三峡人可以面对历史,因为他们无愧于自己的祖先;三峡人可以直视未来,因为他们竖起了一具前行的航标,上面写着:自主创新!
智锁大江世界殊
回放着的历史镜头驻足于1997年11月8日。这是一个中国人梦圆的日子。
三峡工地二期围堰截流现场车水马龙,彩旗飞扬。上午9时,时任国务院总理的李鹏同志正式下达了合龙令。刹时间,上下游围堰4个堤头上整装待发的车辆,如同一群威武的雄狮,直逼江水奔腾的上下游龙口。400多辆巨型装载车紧张有序地轮番在上下游围堰4个堤头向龙口抛投石料。龙口被逐步收窄至30米、20米、10米……
下午3时30分,上游围堰截流成功,左右两道戗堤完全连接在一起,建设者们跨过合龙处紧紧拥抱。此刻,截流现场变成了一个欢乐的海洋。这短短的7小时,凝结了几代中国水电科技工作者的智慧、汗水和心血。中国人要在长江上建一座特大型水电站的梦想在这一刻终于开始变成实现。
滔滔长江水如万马奔腾,要想让它乖乖顺从,谈何容易。此前,截流长江在历史上只上演过一次,那就是葛洲坝工程。但此次三峡工程大江截流,面临的困难和挑战却是前所未有的。
首先是截流水深大,龙口最大水深达60米,远超过美国的达勒斯工程和巴西巴拉圭的伊泰普工程,是世界之最;其次是截流流量大,实际截流流量为每秒8480立方米至11600立方米,也是世界之最。用中国水电泰斗、清华大学教授张光斗先生的话说,大江截流是建成三峡工程的关键,是世界上最艰巨的工程之一。
三峡工程大江截流戗堤直接建筑在河床覆盖层上,其覆盖层厚达20米,其中包括10米厚的新淤砂层。由于新淤砂层的级配均匀,易受冲刷,也给堰基稳定带来不利影响。
面对这些困难,敢为人先的三峡建设者在制订三峡工程大江截流方案时,为避免可能发生截流戗堤和堰体抛填过程中堤头坍塌现象,创造性地提出了“预平抛垫底、上游单戗立堵、双向进占、下游尾随进占”的截流方案。
平抛垫底是指为减少龙口水深,在龙口河床深槽预先平抛石渣砂砾料及块石,以抬高河床高程。它既有利于防止合龙过程中戗堤堤头坍塌,也可以降低合龙进占抛投强度。
三峡工程这次成功截流荣获了国家科技进步一等奖。它与2002年11月6日的导流明渠截流一道,堪称人类水利工程史上的两座丰碑,蜚声国内外。
堰外波涛滚滚
堰内滴水不漏
对于三峡二期围堰工程而言,如果说大江截流是一场攻坚战,那么紧随其后的防渗墙施工更是决定着该工程成败的关键。
二期围堰的作用是截断长江主河床,迫使江水从右侧的导流明渠渲泄,与一期工程已建成的纵向混凝土围堰一起,共同确保三峡大坝泄洪坝段、左岸厂房坝段及左岸电站厂房在无水条件下施工。
围堰要在滚滚长江的冲击下做到“滴水不漏”,可谓难于上青天。
二期围堰是深水高土石围堰,是当今世界最大的深水围堰。堰高近90米,施工水深达60米,堰体80%填料需在水下施工。它具有工程规模大、施工水深、挡水水头高、基础地质条件差、工期短、技术复杂等特点,是三峡工程建设中最具挑战性的关键技术难题之一。
为使围堰滴水不漏,真正成为三峡二期工程施工的挡水屏障,就要在三峡二期上下游土石围堰体内,各筑起一道混凝土墙。有人形象地称它为“水下的三峡大坝”。
然而,防渗墙施工中存在着许多技术难点,如造孔精度和孔壁稳定问题、深槽段基础岩石陡坡处理问题等。为此,三峡建设者通过技术创新,采用了许多新工艺、新材料和新技术,如风化砂振冲加密、平抛垫底预灌浓浆等,从而确保了质量和工期。
在二期围堰陡坡段防渗墙施工中,钻头在陡坡面上钻孔时总是打滑。有一次,一个钻孔打了整整48小时,坚硬的岩石还是纹丝不动。主管防渗墙现场施工的工长张学仁和伙伴们吃住在工地,日夜钻研,摸索出用冲击钻一分钟钻40次的办法,终于攻克了难关。
在防渗墙施工中,三峡建设者同洪水赛跑,仅用5个多月时间,在一个枯水期内就奇迹般地筑起了80多米高的三峡二期工程“生命线”。围堰刚刚筑成,1998年的洪水便汹涌而至。有了固若金汤的围堰,任凭堰外洪流滚滚,堰内的大坝浇筑从容不迫。
1998年9月12日,经过长江8次洪峰考验的三峡工程二期围堰基坑积水基本抽干,形成于亿万年前的长江江底重见天日。经过实测,庞大的围堰漏水量仅为设计渗水量的1/10,被水电专家称为“几乎达到滴水不漏”。建设者们以其无可争议的实力和水平,令世界水电同行刮目相看。
三峡二期围堰的建成,标志着中国水利水电建设又登上新台阶,并跻身于国际领先行列。
雕绘原创性的世纪杰作
“刀切豆腐”和“纳鞋底”
有人把三峡工程的双线五级船闸叫作“长江第四峡”。一天,一位在船闸地下廊道施工的工人收工时迷了路。他在廊道里转了几个小时,还是找不到出口。无奈中,他竟然嚎啕大哭起来。天天在里面施工的工人都会迷路,由此可以想象这个船闸之巨大。
双线五级船闸是目前世界上总水头最高、连续级数最多、技术最复杂的大型船闸。两侧高边坡最大开挖深度170米,人工航道全长6442米。
有人计算过,若把该船闸开挖的土石砌成宽、高各一米的墙,可绕地球赤道一圈。它的总工程量相当于目前世界上已建成的最大船闸——美国邦纳维尔船闸工程量的20多倍。三峡船闸总水头113米,比世界上水头最高的船闸——前苏联建造的布赫明船闸还要高出45米。
在船闸的建设过程中,高边坡稳定至关重要,不允许有任何移位。船闸开挖卸荷后,闸室两边岩体会向中间倾倒,就像从满满当当的书架上抽出一本书,两边的书会向中间倾倒一样。保持闸室两边岩体稳定本来就是一道世界级难题,而三峡闸室高度大、形态复杂、范围广、应力释放充分、干扰多和工期紧等特点更增添了高边坡施工的难度。
有“铁军”称号的武警水电部队经过技术对比和创新,终于探索出光面爆破和预裂爆破等控制爆破技术。经过6年奋战,他们硬是从山体中切走了2000多万立方米的花岗岩。如同刀切豆腐一般,总偏差控制在20厘米以内。随后,他们又在岩体中打入10万根拉力数百吨的锚杆,就像巧妇纳的“鞋底”,成功地将直立墙和两侧的高边坡密密匝匝地“缝”成了铜墙铁壁。凡是到船闸边坡参观的人,无不惊叹这“鬼斧神工”。
据统计,三峡建设者通过原始性的科技创新,在这项工程上先后攻克了10多项世界级技术难题,闯过了船闸施工中遇到的高边坡开挖变形控制、高水头船闸水力学设计等诸多关卡。
船闸高边坡迄今到底有没有出现变形和移位?这是很多人十分关心的问题。据三峡总公司机电工程部副主任赵锡锦介绍,三峡船闸高边坡从开始施工到现在,总体上保持稳定,没有出现移位变形。
“两个篮球场”和“一根头发丝”
2003年6月16日,经过9年建设的三峡双线五级船闸终于试通航。锣鼓声、汽笛声、欢笑声响彻云霄。在万吨水压的驱动下,“天下第一门”潇洒开合。
两年时间过去,赵锡锦告诉记者:“永久船闸自试通航以来运行良好,三峡船闸的闸门及启闭机制造达到了世界先进水平。”
曾几何时,有外国专家断言,中国人难以独立制造三峡永久船闸。对此,武昌造船厂和江南造船集团的回答也很干脆:“中国制造”定能跻身世界一流。
没去过三峡大坝的人无论如何难以想象船闸的人字门究竟有多大。仅一个单扇门,面积就相当于两个篮球场。单扇门宽20.2米,高38.5米,厚3米,重850多吨,面积和重量均为世界之最。
在汹涌澎湃的长江中,这么大的人字门关闭时能够做到不渗漏吗?
据设计人员介绍,当两扇门关闭到位时,其间隙要控制在0.1毫米以下。换句话说,连一根头发丝也插不进去。可以说,制造与安装船闸人字门,其精度要求之高、施工难度之大绝无仅有。
武昌造船厂、江南造船集团这些国内的王牌制造企业,硬是凭着雄厚的实力和敢为天下先的精神,高质量地造出24扇闸门。
还在三峡工程方案讨论阶段,武船便获知要建闸门,而且需要在室内完成。恰逢九五技改,武船不失时机地投资7000万元,新建一座宽敞明亮、极具现代化气息的“厂中桥”,为三峡闸门提前量身订做了一个室内车间,并且还成立了成套设备工程事业部,主抓三峡双线五级船闸人字门的生产。武船从体制、技术、管理全面“改版”和创新。
武船人依靠科技创新,攻克了人字闸门生产中一个又一个难关,建造的闸门不仅质量稳定,而且一扇比一扇好。
武船成套设备工程事业部高级工程师黄星说:“造一张桌子容易控制误差,但要造两个篮球场那么大的闸门,控制误差实在太难,但武船做到了。”
“天下第一门”的市场价值自不待言:得益于三峡工程的强力拉动,自2001年三峡闸门出厂,武船便不断承接各地闸门订单,湖南株洲航电工程、广西乐滩电站……国内外闸门工程正在向武船敞开大门。武船在建造三峡闸门的过程中坚持科技自主创新,不断改进技术、工艺和管理,很多技术已在领跑国外同行。
16家国字号大型企业参与了三峡船闸的金属结构和机电设备的制造和安装。通过三峡工程的牵引,这些企业的制造技术水平和科技自主创新能力都大大提升,并取得可观的经济效益和社会效益。
纵观整个三峡工程,原始性的科技创新屡见不鲜。正是有了这些原始性的科技创新及成果,三峡大坝才更加坚固和完美,也才支撑起中华民族的希望和未来。