紫坪铺水利枢纽工程：勘察设计与建设经历曲折曲折，长达43年！

2023-08-24 理论教育版权反馈

【摘要】：紫坪铺水利枢纽工程的勘察、设计和建设工作过程曲折而漫长。工程于1958年破土动工,同年,在导流洞开挖过程中发生了瓦斯爆炸,造成人身伤亡事故。1959年6月,一坝址坝基开挖过程中,发现左岸岩石破碎及有缓倾下游的裂隙和裂隙夹泥,比预计要严重。后因严重的自然灾害、中苏关系恶化等原因影响工程停建。此阶段完成钻探1757.67m,并完成大量的补充试验工作。2001年3月29日工程正式开工。

紫坪铺水利枢纽工程的勘察、设计和建设工作过程曲折而漫长。从20世纪50年代岷江上游规划开始到2006年工程建成发电,历时50余年。坝址、坝型几经变更,工程建设目的不断调整、规模逐渐加大。大致可分为下述3个时段。

(1)规划和早期勘测设计工作阶段。

1954年6月～1960年6月。紫坪铺工程早在1954年6月就列为岷江上游规划的重点梯级,于1956年6月完成规划,确定紫坪铺为第一期工程。列为国家“二五”重点工程,属于前苏联援建的第一批重点建设项目。随即在长约1.0km的河段拟定了4个比选坝址,总共完成钻探10849.27m/197孔,硐探395.85m。由于当时我国水电建设刚刚起步,工程的勘测设计是在水电总局领导下进行的,有众多前苏联专家进行技术指导、咨询。1956年12月由原电力部组织了紫坪铺水电站选坝委员会,在工地现场研究了紫坪铺坝段的地质条件,选定一坝址修建重力坝,坝高93m,装机容量290MW。1957年9月,前苏联地质专家沙金来到紫坪铺工地考察后,认为区内地质构造极为复杂,灌县—麻溪段,可能为一系列倒转的褶皱,并伴随着逆冲断层。在前苏联专家的帮助下,通过航空地质调绘(这在当时中国是一项绝新技术),编制了47km2的镶嵌地质图,该图反映了上至映秀下至鱼嘴较大范围内有褶皱构造和有较大断层的存在,这一结论引起了中苏专家关于坝址选择、坝型、坝高诸多问题的争论。工程于1958年破土动工,同年,在导流洞开挖过程中发生了瓦斯爆炸,造成人身伤亡事故。后改为导流明渠,汛期又被洪水冲毁。1959年6月,一坝址坝基开挖过程中,发现左岸岩石破碎及有缓倾下游的裂隙和裂隙夹泥,比预计要严重。受当时认识水平和勘察手段的限制,坝区构造稳定和坝基稳定问题一直困挠工程建设,产生了激烈的争论,特别是前苏联专家认为“沙金坝向斜形态是断层造成的一种假象,紫坪铺地段处于四川地台与龙门山山前拗陷带的接触带内,并有一系列的逆推断层,同时发现有新构造迹象,是构造较活动的地带,地震基本烈度应为9度以上,……紫坪铺不宜建高坝”；一坝址“坝基抗剪指标值中,必须定量的考虑裂隙夹泥所占比例”。在前苏联专家指导下,通过对“裂隙夹泥的估算”,几次修改了抗剪指标,将坝基岩体裂隙内摩擦系数f值由0.50～0.53逐次降低到0.3,由于抗剪指标大幅度降低,坝基抗滑稳定成了一个极为关键而且难以解决的问题,加之与F3断层带的压缩和构造稳定问题纠葛在一起,则显得更为严重而复杂。

1959年7月,中苏专家在北京召开了紫坪铺水电站设计及施工问题技术讨论会,会议认为紫坪铺地质条件复杂,可能有新构造运动、地震烈度高和岩体摩擦系数低等问题,提出在下游四坝址研究当地材料坝。同年9月,在前苏联专家的帮助下,通过方案比较在现场选定了四坝址,降低了坝高。方案确定后,随即在四坝址开展了勘测设计工作,于1960年6月完成了《紫坪铺水电站修改初步设计报告》。后因严重的自然灾害、中苏关系恶化等原因影响工程停建。

(2)可行性、初步设计研究论证阶段(高坝方案)。

1978年开始酝酿研究紫坪铺工程复工建设问题,对岷江上游映秀湾至灌县段再作补充规划；1980年4月,水电总局领导重新查勘紫坪铺现场,考虑我院对岷江上游新的河段规划,提出在原一坝址上游沙金坝一带兴建高土石坝设想。坝高由原来的93m增加到156m,由50年代以发电功能为主的“紫坪铺水电站”调整为以灌溉和供水为主,兼有发电、防洪、环境保护、旅游等综合效益的大型水利工程,取名为“紫坪铺水库工程”,后改称“紫坪铺水利枢纽工程”,并开展相应的地质勘察工作,1984～1987年底完成可行性研究；1988～1990年7月完成补充可行性研究。主要完成了钻探5246.18m/71孔,硐探1408.3m/7硐,物探剖面长达10km。这期间首先完成了工程场地地震安全性评价、水库诱发地震专题研究,解决了分歧严重、悬而未决的地震基本烈度问题。尽管坝段地质条件复杂但并未带来高地震烈度问题,地震基本烈度为Ⅶ度,可能产生的水库诱震震级小,工程建设可行。

1991年6月～1994年5月,开展了初步设计阶段的工作,进行了深入的地质勘察和科学研究工作。完成了地下洞室瓦斯危险性评价、溢洪道和坝前堆积体数值模型及离心模型稳定性研究、坝前左岸堆积体稳定性专题研究和稳定性监测系统设计报告等专题研究成果。期间主要完成了钻探5158.13m/56孔,硐探1249m/7硐,物探剖面长达1038m,标准点4789点,各类岩土体试验近千组。满足了初步设计阶段的精度要求。

(3)工程开工建设阶段。

1999年4月,由中国国际咨询公司主持,在四川成都召开了紫坪铺水利枢纽工程的可行性评估会,标志着紫坪铺工程建设提上了议事日程。2000年4月～2002年8月,按国家有关规定,进行了补充勘察,编制了招标设计文件。2000～2005年间先后开展了覆盖层上建高土石坝的关键地质问题研究、坝区水文地质条件与水动力场研究、2号泄洪洞出口边坡稳定性研究、废旧煤洞补充调查、物探工作和废旧煤洞对工程建筑物稳定性影响与对策研究、右岸条形山脊地下洞室群围岩稳定性的系统研究、工程开挖边坡稳定性的地质工程系统研究等专题研究工作。此阶段完成钻探1757.67m,并完成大量的补充试验工作。进一步加深研究了工程存在的重大工程地质问题。

随着中央提出西部大开发的战略决策,在2000年3月第九届全国人大第三次会议上,紫坪铺水利枢纽工程作为国家“十五”重点建设项目,正式列入国民经济建设计划,并成为西部大开发战略在四川实施的标志性工程。2001年3月29日工程正式开工。工程建设资金曾考虑使用第4批日本协力基金,由日本电源开发株式会社与中国国家电力公司成都勘测设计研究院组成紫坪铺咨询联营体进行设计咨询,后因工程建设快速进展,日元贷款由于审批等原因迟迟不能到位,放弃使用日元,国际咨询改由中国水电顾问集团(原国家电力公司)成都勘测设计研究院进行设计咨询。我院在工程建设期间,根据开挖揭示的情况,及时对边坡、洞室、地基进行地质编录,提出各类地质预报,工作中还及时提供了设计所需的各类地质资料,对重要而关键地质问题进行了专题研究或咨询活动,解决了施工过程中存在的各类地质技术问题,保证了工程的顺利建设。

紫坪铺水利枢纽工程：勘察设计与建设经历曲折曲折，长达43年！

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