为什么说锦屏水电站是建设难度最大的水电站

本文经微信公众号“中科院地质地球所”授权转载

在水电业内一直有“三峡最大、锦屏最难”的说法

如果三峡水电站是目前世界上总装机容量最大的水电站，

那么锦屏水电站就是国内外水电界公认的世界建设管理难度最大、施工布置难度最大、工程技术难度最大、施工环境危险最大的水电站。

锦屏一级水电站示意图

锦屏二级水电站示意图

雅砻江是金沙江的最大支流，2000立方米的秒流量，比黄河还大，而且落差惊人，雅砻江干支流蕴藏水能资源丰富，其水能资源技术可开发量3924达万千瓦，是国家重要的优质能源基地，列全国十三大水电基地第三位。

雅砻江发源于青藏高原巴颜喀拉山南麓，江水一路由北向南至中下游的小金河口，受平均海拔4200米的锦屏山阻挡，流向骤然掉头，形成150千米的锦屏大河湾。作为全国三大著名河湾之一，首尾直线距离最小仅17千米，天然落差高达310米，为名副其实的水电富矿。

“大坝建此，得天独厚。”

1964年冬，潘家铮在锦屏参加雅砻水电开发勘测看到长达150公里“Ω”字形锦屏大河湾时如此感叹。

建成的锦屏水电站包括锦屏一级和锦屏二级水电站，锦屏一级水电站高305米，是世界最高拱坝。

锦屏二级电站利用天然落差，截弯取直，用隧洞引水发电，310米高水头也是最高的水头。

锦屏总装机840万千瓦（约为三峡的1/4）。其中，锦屏一级水电站位于凉山州盐源县和木里县境内，总装机容量360万千瓦，多年平均年发电量166.2亿千瓦时，首批机组于2013年8月30日投产发电，2014年7月12日全面建成投产。锦屏二级水电站位于凉山州木里、盐源、冕宁三县交界处，总装机容量480万千瓦，多年平均年发电量242.3亿千瓦时，2014年11月29日全面建成投产。

在施工过程中，锦屏一二级水电站共创造了20项世界第一、20项国内第一。

锦屏一级电站地处高山峡谷，工程条件异常复杂，大坝坝高305 米，为世界最高双曲拱坝。其建成投产，标志着高山峡谷、高边坡、高埋深、高地应力、深部卸荷裂隙、高水头等世界级难题得以突破，宣告了水电建设新高度。

“锦屏一级高边坡虽然不是最高的，但却是最为复杂的。”

锦屏一级水电站左岸坝肩边坡岩体卸荷松弛深度大，深部裂隙最深达到300 多米。为稳固左岸高边坡，进行了严密灌浆处理，建设了为数众多的锚索、锚杆。仅1885米高程以上的预应力锚索即达2397根，最长80米；6~9米的锚杆数量更是达到了1万多根。据统计，锦屏一级水电站岩石完整边坡高530米，不完整边坡处理高810米，为世界最复杂地质条件的坝肩高陡边坡治理工程。

同样敢为世界先的，还有锦屏一级水电站的大坝基础处理。

基础处理项目多、规模大，五层固结、排水立体基础处理洞室，总固结灌浆量为120.62万米，总帷幕灌浆量为110.48万米，为世界最大规模、最复杂的特高拱坝基础处理工程。锦屏一级水电站还克服了大坝温控、施工布置、生态保护等问题。

锦屏二级水电站则是将150千米锦屏大河湾截弯取直、引水发电，即直接从锦屏山西侧将巨大的锦屏山山体用隧洞打穿，使奔腾150千米后绕回到锦屏山东侧的雅砻江变为直接从山洞中穿过，并利用两侧山体的落差发电。打穿锦屏山的隧洞中有4条用来引水发电，洞长平均约16.67千米，开挖洞径12.4米，另外还有辅助洞和交通洞，隧洞群总长近120千米，为世界最大规模水工隧洞群。

“锦屏之后，再无秦岭”。

锦屏二级水电站施工过程中的岩爆彻底刷新了人们对岩爆的认识。

岩爆，顾名思义，就是岩体中聚集的弹性变形势能在一定条件下的突然猛烈释放，导致岩石爆裂并弹射出来的现象。

锦屏二级隧洞，平均埋深达到2000 米，由于洞室开挖扰动带来的巨大应力调整引发的岩爆，曾经使一台重达几十吨的挖掘机像皮球一样被弹到洞顶，落下再弹到洞顶，反复3次，地面开裂达10厘米。

地下涌水，是锦屏二级超长隧洞面临的第二大难题，最大瞬间涌水达到5立方米/秒，相当于一条小河流的流量。针对涌水问题，两条锦屏山交通辅助洞两端分别打成8千米、9千米的人字坡；将引水洞打成17千米的斜坡；在2条交通洞和4条引水洞的下方再增加了一条排水洞；把TBM 掘进机架高1.8米，让涌水从机器底下通过。锦屏二级水电站还克服了施工布置、生态保护等问题。

随着锦屏水电站的全面建成，作为全国第三大水电基地的雅砻江，其“西电东送”骨干作用和流域梯级补偿效益也更加凸显。从2015年开始，雅砻江每年有近700亿千瓦时的清洁电能送往川渝和华东，为国家能源发展战略和西部大开发战略做出突出贡献。

锦屏一级水电站工程建设的创新纪

十项世界第一

1.已建世界第一高坝，坝高305米。

2.世界最大规模、最复杂的特高拱坝基础处理工程。

3.世界最复杂地质条件的坝肩高陡边坡治理工程。

4.首次进行水电站工程枢纽区大规模自然边坡危岩体治理，危岩体的治理范围和规模居世界第一。

5.在高山峡谷区域成功进行特高拱坝施工总布置，首次系统解决了场内交通、施工供水、施工供电、施工工厂设施、料场及弃渣场、施工营地等布置难题。

6.世界第一个采用坝身多层孔口无碰撞消能方式的特高拱坝。

7.世界第一个采用燕尾坎挑流消能工的有压接无压龙落尾形式泄洪洞。

8.世界最高具有生态环保分层取水功能的独立岸塔式电站进水口。

9.世界第一个在高地应力环境低岩石强度比条件下成功建成的大型地下洞室群工程。

10.世界最大直径的圆筒形阻抗式尾水调压室，直径41.0米、高度80.5米。

十项中国第一

1.中国最大消能水头的水电工程（消能水头落差高240米）。

2.中国最大流速（51.55米／秒）泄洪洞。

3.中国最深坝后挑流消能水垫塘，深66米。

4.中国最高坝基防渗斜井，高228米。

5.中国最深单层岩体水泥灌浆防渗帷幕，底层帷幕最大成孔深度达171.5米、最深岩体水泥灌浆防渗帷幕深162米。

6.中国水电工程中最高的陡倾、顺层人工开挖边坡，大奔流料场边坡设计坡高518米。

7.中国最高料场毛料开采输送的储藏式溜井（高度277米）。

8.中国最大规模强制式混凝土拌和系统，2座7立方米强制式搅拌机拌合楼。

9.中国投资最大、放流规模最大、工艺水平与工业化程度领先的雅砻江锦屏·官地水电站鱼类增殖放流站，以裂腹鱼为主年增殖放流200万尾鱼。

10.中国最高水电工程弃渣场，印把子沟渣场高355米。

锦屏二级水电站创造的世界或国内纪录

1.世界最大规模水工隧洞群。

2.锦屏山引水隧洞最大埋深2525米，埋深大于1500米洞段占隧洞总长的73.1%，为国内第一和世界第二的深埋隧洞施工。

3.锦屏山隧道工程采用了世界首例将纳米级材料应用在富水区和强岩爆地段喷射混凝土的施工技术。

4.世界首例采用隧洞开挖支护全过程离散单元法计算机仿真技术，同时实现了千枚岩地段复杂地质隧洞变形全过程仿真模拟。

5.世界首例最大主应力70.1兆帕高地应力条件下，强至极强岩爆综合防治施工。

6.世界首例同时实现高水压、大流量地下水揭露后封堵施工。

7.创孔内雷达结合超前地质探孔准确预报地下水的隧洞施工地下水综合预报世界纪录。

8.创特长隧洞独头掘进超9500米无轨运输施工世界纪录。

9.创隧洞独头掘进超9500米无轨运输条件下无风门巷道式射流通风世界纪录。

10.国内首次将微震监测技术用于大型水电站施工隧道工程。

11.面对突涌水，国内首次将宏观地质预测、TSP 中长距离预报、短距离表面雷达、超前钻孔探水等多种方法在1号隧洞综合运用。

12.在大型矿井开挖中普遍采用、在国内水电施工中首次采用的锦屏二级水电站多级“水仓”，最大储水容积达21000 立方米，成为战胜高压突涌水的“功臣”。

13.1号引水洞内被命名为“锦屏1 号”的TBM，其直径12.4米，居国内第一，世界第三，采用世界上最先进的刀盘变频电驱动技术、PPS 激光导向和BEAM 实时地质监测技术。

14. 锦屏二级的曲线皮带机长达7.5 公里，最小转弯半径1000米，最大坡度14度，是目前世界上最先进的皮带机。

15.1号引水洞先后取得了单月单洞衬砌1500米、单月单洞灌浆8.6万米的世界纪录。

16. 锦屏二级水电站地下厂房开挖最大跨度28.3米，边墙最大高度72.2米，长度352.44米，埋深在400米以上，综合施工难度较大。大埋深、高地应力、地下水及岩爆等均为世界级技术难题，给厂房洞群施工带来众多技术难题。

17. 锦屏二级水电站水轮发电机组设计水头288米、最大水头318.8米、最低水头279米，引水隧洞平均长16700米，是世界上该水头段单机容量最大、引水隧洞最长的水电站，机电设备制造、安装调试、调节保证及今后的运行维护等难度远远大于二滩、龙滩、瀑布沟、小湾等水电站，属世界级的机电设备安装工程。

（注：所有记录时间均截止到锦屏水电站建成）

参考文献

[1]李冬梅. 用世界级水电技术引领中国水电发展. 中国电力报,2015-06-11(002).

[2]罗崇伸. 雅砻江：探索中国水电的可持续发展之路. 中国电力报,2015-05-25(006).

[3]林莉君. 世界“最深、最净”暗物质实验室扩建. 科技日报,2014-08-02(001).

[4]蒋学林. 锦屏一级：305米的世界高度. 中国电力报,2013-09-03(004).

[5]龚友国. 不废江河万古流. 中国企业报,2013-03-26(004).

[6]胡学萃. 世界级水工隧洞群之谜. 中国能源报,2013-01-07(020).

[7]刘川. 四川的锦屏 中国的骄傲 世界的瞩目. 四川日报,2012-12-31(004).

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