五強溪工程的五個亮點

◎ 文 | 田宗偉 圖|彭需軍 編輯|王芳麗

五強溪水電站是我國上世紀80年代末、90年代初修建的裝機容量百萬級的水電站，被譽為當時水電 “五朵金花”之一，建設過程中成功解決了高邊坡治理、混凝土砂石料供應、船閘閘門選型、泄洪消能以及如何減人增效等重大技術和管理難題，為探索具有中國特色的水電建設新路、高速優質低耗建設大型水電站提供了寶貴經驗。

高邊坡治理

五強溪水電站左岸山體開挖后，形成了沿水流方向長約500米，最大坡高165米的高邊坡，為當時全國水電站最高的不穩定邊坡。而開挖前邊坡山體就有局部蠕變、坍塌堆積與滑坡現象。為確保高邊坡的穩定，施工人員采取“上削下固、既錨又護、邊挖邊護、排水同步”的措施予以處理，取得了很好效果。他們的做法是：

自上而下分段開挖，合理設置邊坡坡度。在邊坡上部進行鋼筋混凝土網格梁草皮護坡，在邊坡中下部進行錨噴混凝土及鋼筋網噴錨混凝土防護，在各級馬道進行混凝土面板防護。通過錨洞、錨樁、斷層混凝土塞和邊坡固結灌漿等手段對邊坡進行加固。

在邊坡山體內設置完善的排水系統。在各級馬道及平臺的內側設橫向排水溝，順坡面每30至50米間距設一條縱向排水溝，各排水溝水流匯入主排水溝，最終引排至船閘下游引航道內。在噴錨混凝土及現澆混凝土邊坡上布置淺排水孔，梅花型布置。在邊坡中下部設置水平深排水孔，排水洞群布置在坡腳部位。洞頂有垂直排水深孔與其相連，這樣就形成了洞、孔結合的立體排水網絡。

20多年的監測結果表明，處理后的邊坡整體是穩定的，邊坡開挖產生的卸荷回彈和蠕變得到控制，為抑制邊坡變形開辟了一條行之有效的施工新途徑。

砂石料

五強溪大壩混凝土用量高達350萬立方米，而近壩區110公里干流河段內天然砂石料產地分散，儲量和質量均無法滿足工程施工要求，最終選定了位于大壩右岸2.5公里處的青山溝作為料場，砂石料采用高度機械化生產系統加工，皮帶輸送，最高月產量達24.5萬立方米，為五強溪工程共計生產砂石料成品584萬立方米，是我國當時最大的人工骨料加工系統。

五強溪水電廠大壩監測、高邊坡治理實現了數字化、信息化、大數據管理。圖為大壩管理中心。

五強溪大壩人工砂石料的料源石英含量高、硬度大、可破碎性差，導致系統設備磨損嚴重、生產效率低。經過一系列技術革新，解決了石英巖人工砂石料生產過程中的一系列難題，建立了石英巖人工砂石骨料的生產標準，使高含量石英巖人工砂石骨料可以用于大壩混凝土澆筑，為后期其他大壩建設擴大了料源選擇范圍。

泄洪消能

五強溪泄洪閘門由9個表孔，5個底孔和1個中孔組成，由于泄洪閘門單孔泄洪流量非常大，便采用寬尾墩、底孔挑流、消力池多種手段聯合消能，消能效果明顯。

表孔采用寬尾墩消能。閘墩尾部邊墻沿程逐漸加寬，孔口逐漸縮小，迫使水流在寬尾墩的約束下逐漸收縮形成窄而厚的射流，左側水流射向右邊，右側水流射向左邊，形成撞擊，散開部分水流，消去部分能量。落入消力池時，與池內消力墩撞擊，進一步消能。

五強溪水電站泄洪

底孔采用挑流消能，水流從孔口挑射而出，在空中擴散、紊動、摻氣，消除部分能量。跌落到消力池時，與消力池水體撞擊進一步消能。

許多工程的泄洪采用底孔挑流或寬尾墩加消力池進行消能，同時采用寬尾墩、底孔挑流、消力池綜合消能方式，五強溪大壩是首例，在國外也沒有先例。運行實踐表明，采用“寬尾墩+底孔挑流+消力池”新型聯合消能是成功的，經受了多次特大洪水的考驗，為其他類似的水利水電工程的泄洪消能開劈了新的途徑。

船閘閘門

五強溪船閘為單線三級船閘，由上游引航道、上游進水口、三個閘首、四個閘室、下游泄水口和下游引航道等11個部分組成，全長1.66千米。三級船閘跨越水頭60.9米，二閘首最大工作水頭42.5米，均居當時國內之首。為了驗證不同門型在高水位船閘的運行優劣，船閘閘門采用了三種形式，一閘首、四閘首安裝人字門，二閘首安裝雙扉門，三閘首安裝下沉門。

下沉門屬于大跨度平板閘門，不擋水時，降落至船閘底板高程以下，需要擋水時，通過啟閉機提升至全關位置。大跨度平板閘門結構簡單，具有可以封堵較大面積孔口、維修方便等優點。但這種閘門的缺點也非常明顯，由于重量大，其提升與降落需要兩臺啟閉機同時操作，對同步性要求很高，控制系統設計復雜。其次，由于閘門運行時對軌道和水封的磨損大，止水困難。并且下沉門油缸長度是人字門油缸長度的7.5倍，開關門需要時間長，通航效率不高。

在下沉門的上方增加一塊上提門，即組合為雙扉閘門。兩塊門安裝在同一個工作門槽內，根據船舶高度和水位要求下沉門可以下沉至船閘底板以下，上提門可以懸停在門槽上空。雙扉閘門特性與下沉門類似，但由于是兩塊門配合擋水，成倍增加了液壓控制設備數量，控制要求比下沉門更高，運行維護難度比下沉門更大。

人字門類似房屋對開門， 由兩扇垂直旋轉運行的平板門構成，其支承跨度較下沉門和雙扉門小，門體變形量減小。人字門油缸的行程較下沉門和雙扉門短，節省了運行時間，通航效率大幅提高。人字門頂部為開放式空間，通航船舶高度不受限制。人字門的重量全落在門軸底部磨菇頭上，啟閉省力，操作方便，運轉可靠。

五強溪水電站三級船閘自通航以來，已免費過閘船只8萬余艘、通行貨物800多萬噸，為沅江航運和社會經濟平穩發展提供了可靠保證。

上：隨著改革發展的需要，五強溪水電站職工生活區搬遷到了長沙市。圖為長沙職工生活區。

下：經過堅持不懈的探索，五強溪水電站發電運行成功實現了無人值班、遠程集控。圖為長沙發電集控中心。

五強溪水電站常德基地生活區中心花園。

通過對三種門型運行檢修情況進行比較，人字門的優勢明顯，故而其后許多船閘建設多采用人字門，五強溪船閘為后續船閘建設提供了寶貴的經驗。

率先擺脫“企業辦社會”

1993年以前，我國水電建設大多采取“企業辦社會”的模式，水電站在深山，職工生活區也建在深山，于是電廠就要建學校、辦醫院，以解決職工看病難、子女入學難問題，企業背上了沉重的包袱，發展受限。

五強溪電廠籌建時，籌備處領導提出新廠新辦，將電廠生產區、職工生活區分離，走精簡高效之路，這在今天早已是司空見慣，可在電廠創建之時卻阻力很大，困難不少。但五強溪電廠最終還是將職工生活區建在了離水電站108公里遠的常德市。

五強溪電廠不走“企業辦社會”老路，精簡機構，使企業定員從傳統模式所需的1460人一下減少到454人。職工家屬的就業、就醫、入學、入托、婚戀等都依托城市得到了有效解決。隨著企業改革的深入，職工素質的提高，電廠不斷實施減員增效。到1999年，員工減至120人，電廠管理達到國內一流電力企業水平。自推行“遠程集控、無人值班”模式后，電廠在崗員工僅66人，定員水平達每萬千瓦0.6人。

新廠新辦的戰略選擇，為國內后續水電站的建設與發展樹立了典范。