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三峡工程技术设计中的若干问题与决策
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内容提示：1 概述三峡水利枢纽是目前世界上已建或在建中的最大水利水电工程，面临着许多复杂的技术问题。工程开工前虽已经过长期的试验研究和论证，解决或明确了一些原则性问题，但限于各个设计阶段要求不同，不可能把具体问题都研究透彻。鉴于三峡工程的规模和复杂性，国务院三峡工程初设审查委员会在批准初设的同时，决定责成设计部门编制8个单项技术设计，包括4座主要的建筑物（大坝、厂房、永久船闸和升船机）、机电、二期围堰、建筑
1 概述三峡水利枢纽是目前世界上已建或在建中的最大水利水电工程，面临着许多复杂的技术问题。工程开工前虽已经过长期的试验研究和论证，解决或明确了一些原则性问题，但限于各个设计阶段要求不同，不可能把具体问题都研究透彻。鉴于三峡工程的规模和复杂性，国务院三峡工程初设审查委员会在批准初设的同时，决定责成设计部门编制8个单项技术设计，包括4座主要的建筑物（大坝、厂房、永久船闸和升船机）、机电、二期围堰、建筑物的监测和泥沙专题。其后，国务院三峡工程建设委员会（以下简称三建委）又决定授权中国长江三峡工程开发总公司（以下简称总公司）负责审查8个单项技术设计。（参考《建筑中文网》）
技术设计仍由长委会负责进行，总公司成立技委会并在全国聘请专家负责审查工作。应当指出，技术设计是在施工准备工作已经开始亟待提出招标设计的情况下突击进行的，有些问题还要补充做试验研究，特别紧急，困难也很多。所幸近2年来，总公司、专家组和长委会密切合作，采取多种方式把设计、科研和审查工作有机地结合起来，在有关院校和科研单位的支持协作下，技术设计和审查工作按计划顺利进展，满足了招标设计和施工的需要。目前，不少单项技术设计已完成终审，许多较重要的问题或方案已经明确，当然也还有少数复杂问题在继续深入研究和协调中。
2 若干问题的研究结论和决策
2.1 压力钢管型式
三峡工程压力钢管直径和PD2数值之大已趋世界之冠。经过反复比较研究，确定采用钢衬钢筋混凝土联合受力方案，这不仅可以减少极厚钢管制作和施工的困难，而且也可减小在极端情况下压力钢管爆破失事的概率。
2.2 大坝稳定和基础处理
三峡大坝坝基地质条件总的讲是良好的，但在局部地段如左岸1～5号厂房坝段，经采用先进手段查明，坝基下存在不利的缓倾结构面，大坝下游又有较深的开挖形成的临空面，影响稳定性。经深入分析研究，决定适当降低建基面高程，并将坝体与厂房紧密结合，基础采用抽排等措施，以确保大坝的深层抗滑安全系数能满足要求。
2.3 坝体导流及泄洪消能
坝体底部预留的导流底孔是保证后期施工中大坝安全度汛的措施。经详细试验，比较了“短有压管（即明管）”和“长有压管（即压力洞式）”方案的优缺点，综合考虑各种因素后，决策采用长有压管（即压力洞）方案，以提高安全度。对于坝体泄洪总布置，表、深、底孔的具体体型设计及水力试验，也经多次讨论、审议，不断改进和优化。
2.4 大坝部分采用碾压混凝土问题
大坝部分区域（主要在底部）采用碾压混凝土，有许多优点，但必须采取一切必要措施确保施工质量，并要充分发挥碾压混凝土的特点，争取压缩更多的工期。审查后已决定在一期混凝土围堰上进行全面的现场生产性试验。但审议中不少专家认为，三峡工程是否适宜和必需采用碾压混凝土尚值得商榷；且在一期围堰试验中也出现一些问题。这个问题尚待结合施工设备的招标采购作综合考虑后确定。
2.5 厂房布置和结构
三峡工程的厂房是目前世界上最大的水电站厂房，洪水时尾水位也很高，要妥善解决好从进水口到尾水管的布置、结构和水力学上的问题。在设计和审议中，搜集了世界上许多巨型水电厂房的资料进行分析对比，尤其对厂房结构刚度、下游墙体结构方案和蜗壳外围混凝土结构型式等问题研究更多，以期提高厂房的抗震能力。有些问题还在进一步比较中。
2.6 永久船闸
三峡的永久船闸是当今世界上水级最高、规模最大的双线船闸。设计中要解决好总体布置、水工结构、金属结闸、高边坡稳定和闸阀水力学等一系列重大问题。经过长期的设计、试验和审议讨论，目前船闸的轴线、总体布置、闸室和闸墙结构、输水系统布置和结构等均已确定。由于输水闸阀的水头特大，因而防止空化是个重要课题。经反复研究，决定采用反向孤门，因为在国内外均有成熟经验，葛洲坝工程中已经过长期考验。同时，采用增大初始淹没水深，快速启门和在门后设置顶扩、底扩等措施，以解决消能和防蚀等问题。
船闸的人字门承受极其巨大的水压力，为保证安全，确定超灌水头不得超过20cm，开启时间控制在2min左右，启闭机采用液压直推式，并在闸门设计和安装中留有适当余地以适应两侧闸墙可能发生的变形。
永久船闸闸室系从山体中开挖而成，形成了高边坡。为保证其安全稳定，进行了大量科研和试验工作，按动态原则进行设计、采取多种措施加固，并从施工期起就进行观测反馈。
2.7 升船机
根据技术设计阶段的研究，将升船机位置适当左移，并将其轴线扭转一小的角度，这样可为今后有需要时在升船机右侧修筑实体隔流堤留下余地。升船机的初始运行水位也根据这种情况提高到145m.
根据国务院批示，决定三峡枢纽的升船机缓建。这样有较充裕时间可对其结构和机电部分的设计进行更深入的研究和优化。但大部分土建工作仍需先行完成。与左岸1～5号厂房坝段地基条件相似，升船机上闸室地基内也存在不利结构面和稳定问题。经研究后决定把建基面高程由110m降低20m，闸基长度由90m增长35m，闸墙下游垫层厚度由15m增到30m，并适当嵌入基岩，以确保闸室结构在缓建期和运行期内的安全。
2.8 二期围堰
二期围堰修建在深水中和淤沙地基上，挡水高度和工程量都很大，是影响三峡工程施工成败的关键性施工建筑物，所以专门进行了单项技术设计。现在堰址的地质条件已基本查清，围堰的布置、堰顶高程和基本结构型式都已确定。围堰的第1年度汛标准确定采用20年一遇（72300m3/s），较初设定的百年标准有所降低，现正在报批中。结构型式上，在深槽段决定采用低双塑性混凝土防渗墙接土工膜心墙防渗，塑性墙厚度均为1m，其他部位采用单塑性混凝土防渗墙，墙厚（0.8～1）m.防渗墙适当嵌入弱风化基岩。
截流合龙时间定在1997年11月下旬至12月上旬，力争提前，并采用该时段内5%频率的日平均流量（14000～9010）m3／s为截流设计流量。截流戗堤设置在上游围堰的下游侧，采用单戗双向立堵进占、下游围堰尾随的截流方案，并将做比尺为1∶80的动床模型试验。龙口段的游沙是清除还是保护涉及一系列问题，将视试验成果而定。
围堰施工中的两大关键是截流和防渗墙施工。设计已提出了围堰施工的程序、进展、方法和现场布置等。龙口抛投的最大水深为60m，要防止在最后阶段截流戗堤堤头的稳定。将根据试验成果决定对策和调整龙口布置。防渗墙将采用“两钻一抓”工艺施工。主孔采用冲击反循环钻机造孔，副孔用液压导板抓斗成孔。防渗墙须嵌入陡岩，有时要钻透覆盖中的块球体，难度很大，对工期尤有影响，拟引进双轮铣槽机来保证防渗墙进展。
2.9 机电
三峡枢纽的水轮发电机组单机容量达70万kW，属于世界上最大水轮机组之列，而且技术条件极为复杂，制作安装进度很急，在技术设计中研究和审议了以下问题：
（1）三峡枢纽将分期蓄水，前后期水头变幅很大，故前4～6台机组将更换转轮，初期转轮按（61～94）m水头设计。
（2）机组安装进度仍按2003年投产2台，以后每年投产4台考虑。
（3）为提高电站运行的稳定性和运行效率，将尾水管长度增加到50m，深度定为30m.
（4）发电机优先采用空冷方式，推力轴承优先采用布置在水轮机顶盖上的方案。
（5）机组的采购根据技术和融资方面的考虑，三建委确定第一批（12台）机组进行国际招标，由外国厂家负责，国内厂家参与，并逐步增加参与比重；第二批（1台）机组以国内为主制造。
（6）厂房内的桥机采用2台1200／200t桥机加2台100／32t小机的方案。大小桥机分两层布置，大机在下。
（7）左、右岸首端换流站的布置，在技设中从技术和经济上考虑推荐将它们与电站500kV开关站结合的接线方式，并布置在三峡枢纽范围内，电力部门从管理和发展角度考虑，建议采取分开布置的方案，需由三建委确定方案。
2.10 坝区泥沙
坝区泥沙问题以通过模型试验，并在三四个地方进行独立试验以资验证校核。技术设计中，统一了试验的条件，集中力量研究采取在不同布置方案和措施下，航道上下口门和航道内外泥沙冲淤及水流条件，对通航建筑物的防淤、清淤、减淤等有关措施进行试验比较，为最终选定方案创造了条件。
2.11 安全监测
目前已确定了三峡工程安全监测系统的总体结构设计，各建筑物及独立子系统的监测项目和测点布置，以突出重点、精简布置为原则。还比选了监测仪表和自动化系统，研究了建立变形、水力学及动力监测网等问题。对二期围堰的监测实施计划也作了研究。另外，对部分已开工的项目如船闸高边坡等抓紧审定设计及时开展监测以取得原始和基本数据。
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200601/1806.htm
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