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环球视点！“洞”见新天府⑪丨世界最大规模地下洞室群，在山体里建造“地下宫殿”

时间：2022-10-13 05:43:54 来源: 川观新闻


【资料图】

四川在线记者 李欣忆/文 韦维/剪辑

9月22日，白鹤滩水电站左岸机组全部投产发电，标志着这个世界在建规模最大、技术难度最高的水电工程距离全部机组投产发电目标更近一步。

白鹤滩水电站创造了很多“世界之最”，其中一项是世界最大规模地下洞室群。大大小小的洞室总长度达217公里，比从成都到自贡的距离还要长；左右两岸“主殿”——目前世界最大的地下厂房，分别位于两岸山体内，是16台单机容量100万千瓦水轮发电机组的“家”。

白鹤滩水电站。

世界级的规模，对应世界级的建设难度。建设者们耗费近4万吨炸药，开凿世界最长的工程隧洞；首次在松散的玄武岩上拦河筑坝，像在蛋糕上雕刻城堡；土石方开挖总量折算成一个一个1立方米的混凝土墙，其总长度足以绕地球两圈。

如此规模庞大的“地下宫殿”，近万名建设者仅用时4年就建造完成，他们是如何做到的？近日，四川在线记者来到白鹤滩水电站，为你揭秘。

庞大的“洞”：

两侧山体各装进一艘“航空母舰”

想要去“地下宫殿”一探究竟，首先要穿过一条3800多米长的隧洞，像这样大大小小的交通隧洞，在白鹤滩的山体里面有160多条。

世界最大规模的地下洞室群，除了相互交错的交通隧洞，还有地下厂房洞、水和电的管网、通气洞、进风洞、防渗排水廊道等，洞室开挖量达2500万立方米，足以填满1万个国际标准游泳池。其中，最庞大的“洞”，要数两个地下厂房洞，对称分布在左右两岸的山体里面。

地下厂房。

白鹤滩水电站总装机容量1600万千瓦，这么大的装机容量，要依靠16台百万千瓦机组来发电。白鹤滩工程建设部地下厂房项目部副主任段兴平告诉我们，为了装下这16台机组，需要在左右两岸山体里各掏出长400余米、宽34米、高88.7米的地下空间，相当于在每侧山体中各装进一艘航空母舰。

走进右岸地下厂房，巨大的拱形洞室呈现在眼前，这里就是8台发电机组巨大的地下“卧室”，足足有2个足球场大小，约30层楼高。

地下厂房转子安装。

白鹤滩工程建设部党委书记何炜介绍，地下厂房开挖面临高边墙围岩变形与稳定问题，是一项世界性难题。而白鹤滩水电站地下厂房位于横断山脉，处于川滇地震带上，岩石层与层之间柱状节理明显、裂缝极多，更使得围岩变形与稳定难上加难。

“地下厂房不仅开挖断面尺寸大、埋深大，还要穿越近50条层间错动带。”何炜说，错动带就像夹心饼干一样，在坚硬岩石中，不时夹着疏松的土石夹层，地下厂房因为空间巨大，部分错动带避无可避。

“而开挖地下厂房的难度，就好比在松软多层的‘蛋糕’中挖一个又深又大的洞。”何炜这样形容。经过反复研究和摸索，建设者制定了分层开挖的策略，把厂房分为10层，由上至下，分层开挖，分层保护，一层一层往下开凿，整个右岸地下厂房开凿，耗时4年多时间。

创新的“洞”：

借鉴抽油烟机打出排风洞

白鹤滩水电站地处深V型峡谷，两岸空间有限，引水发电系统设备都布置在两侧山体里。这就需要大量的爆破施工、洞内施工，需解决通风问题，将爆破的烟尘、汽车的尾气排出洞外，把新鲜的空气引入主要作业面。白鹤滩水电站地下施工中，设计了无数条通风洞，这些通风洞就像整个地下工程的呼吸系统。

当时摆在白鹤滩工程交通路网总设计师周垂一面前的，是通风效果不理想的难题。“我们把风管和风机都做到极限了，但掌子面空气条件依然很差，采用单一的通风面，效果不理想。”周垂一说，地下工程常规的设计是施工区独立通风，在往地下掘进的同时，排风机也往里吹，促使空气流动。但白鹤滩水电站超大的地下洞室群，哪怕使用最先进的通风机，爆破开挖后仍然需要静置40分钟，作业面排出灰尘之后，人员才能进入施工。

如果能缩短等待时间，就能提高施工效率。周垂一要重新为气流找“通路”。

经过不断推演，周垂一和团队想到一种全新的通风设计，在左右岸各打一条专用的排风洞，碰到不同的洞室，再打一条竖井下去将洞室连起来。“就像一个大的抽油烟机，把所有地下洞室的污浊空气排到洞外。”周垂一说，两条排风洞打通之后，以前40分钟的等待时间降低一半，只需20分钟，白鹤滩水电站的通风以及洞内的施工环境，都达到了国际最高水平。

精美的“洞”：

泄洪洞呈现“镜面”效果

泄洪洞工程是水电枢纽工程的三大主体建筑物之一，承担着泄洪的功能。白鹤滩水电站在山体挖了3条无压泄洪洞，是目前世界最大的无压泄洪洞群。巨大洞群一旦启用，18分钟就能灌满一个西湖。如此大流量、高流速的泄洪通道，如果找不到一个创新的保护方式，强大的水流冲击力，将对整个泄洪隧洞构成威胁。

泄洪洞从山体里泄洪。

白鹤滩工程泄洪项目工程师王孝海介绍，每秒47米高速流动的水流，会在泄洪洞凹凸不平的外表层形成一连串空泡，这些气泡就像“深水炸弹”，因为在上万吨水压的作用下，空泡破灭产生的爆炸冲击波，是在空气中的几百倍。怎样解决空泡问题，摆在建设者面前。

“打造3条全程无压的泄洪洞。”王孝海说，所谓无压，就是在高低不平的岩壁上，敷上一层坚固、光滑的衬砌混凝土，近乎“镜面”的外立面，可以阻断空泡。

无压泄洪洞的“镜面”效果。

技术人员经过不断试验和技术突破，在无压泄洪洞群浇筑的混凝土，其表面误差不超过3毫米，看不到一点瑕疵，过水养护之后，平坦的表面呈现“镜面”效果，人的倒影在其中不会变形，就像镜子一样。“这种全新技术，让泄洪洞几乎没有阻力，不会轻易被冲坏。”王孝海说，“镜面”效果背后，是白鹤滩建设者为国内水电工程装备和施工工艺带来的新高度。

数读白鹤滩水电站

白鹤滩水电站是千万千瓦级巨型水电工程，拥有世界首批百万千瓦水轮发电机组，单机容量位居全球第一，装机规模仅次于三峡工程，是我国实施“西电东送”战略、构建清洁低碳安全高效能源体系的国家重大工程。

●白鹤滩水电站最大坝高289米，相当于103层大楼的高度

●坝顶弧长709米，最窄处的宽度仅有14米，像白鹤展翅

●精巧大坝的背后，是总库容为206.27亿立方米的金沙江巨大水库，其给予坝体的总水推力达到了1650万吨，与15000多个长征五号火箭的起飞推力不相上下

●白鹤滩水电站年均发电量约624.43亿千瓦时，能够满足约7500万人一年的生活用电需求

●每年可节约标准煤约1968万吨，减少二氧化碳排放约5160万吨

●2010年7月，正式开工建设；2021年6月，首批机组正式投产发电；2022年7月，全部机组具备并网发电条件

●六项技术指标位居世界第一：地下洞室群规模世界第一；单机容量世界第一；300米级高坝抗震参数世界第一；圆筒式尾水调压井规模世界第一；无压泄洪洞规模世界第一

●世界首次在300米级高坝全坝使用低热水泥混凝土

（图片和视频由三峡集团提供）

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来源：2022.10.12

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