小学生三峡闸门设计图

相当长时间以来，人们只知道三峡大坝有两座电站：左岸电站安装14台70万千瓦机组，右岸电站安装12台70万千瓦机组，总共装机26台，总装机容量为1820万千瓦。

是什么时候冒出个地下电站，而且是个要安装6台70万千瓦机组的巨型电站呢？

要弄清缘由，时间得朝前推至三峡工程准备阶段一一

地下电站：从幕后走向前台

1993年公布的《三峡水利枢纽初设报告》在谈及枢纽布置时提到：“在右岸留有后期扩机的地下厂房”。

2001年8月，有细心的记者发现了新情况：三峡大坝右岸邻近茅坪防护大坝的山体凹陷处，有大型挖掘机在实施打洞作业，而且是并排6个大洞。一打听，原来是为抢在蓄水前在干地上完成的预建项目-----地下电站进水塔及金属结构制安预建工程。它作为地下电站“第一标”，率先行动了。

于是，媒体报道说三峡电站的总装机容量将由原来的1820万千瓦增至2240万千瓦。这个数据，就是加进了地下电站的6台机组。但当时，似乎并没有引起外界的注意。

2004年底，国务院三峡建委批准，原则同意三峡工程增建项目地下电站土建工程开工，标志着三峡地下电站已从幕后走到台前。

众所周知，防洪是兴建三峡工程的首要任务。但每年汛期前必须将175米高程的库水位弃至防汛限制水位145米，非常可惜。万里长江滚滚流，流的都是煤和油!

在右岸山体内兴建地下电站的举动，是变废为宝。

由此可见，兴建三峡地下电站是为了充分利用水库充足的水源，增加发电效益。换成行话，建设三峡地下电站旨在“调峰”。三峡工程全部建成后，每年汛期到来前必须将175米高程的库内蓄水降至145米。因此，每年5月至10月的汛期，白白泄走大量蓄水。地下电站将“吃掉”这些弃水，产出37亿度电量。三峡的水量利用系数可望超过90%。

此外，若三峡左、右岸电站里有机组要检修，而发电所需的水量供大于求时，地下电站也可以及时“补位”。

中国三峡总公司总经理李永安认为：“全国缺电，要充分利用企业现有资源，要考虑挖掘现有的能源潜力。就我们而言，挖掘现有潜力就是提高三峡和葛洲坝的发电潜力。其一，对葛洲坝进行增容扩机，就是在现有的271万千瓦的基础上再增加70万到80万千瓦的发电能力。其二，要加强这两个枢纽、两个电站的灵活调度与科学管理，提高设备的利用率，提高水能资源的利用率。而电站尽量减少弃水并以此增发电量，这个效益是来得最快的”。

正是基于这样的认识，业主决策层决心加快三峡地下电站的前期工作步伐。2004年3月，《三峡枢纽地下厂房专题报告》审查会在宜昌进行。4月，中国三峡总公司总经理办公会就地下电站方案优化及尾水洞选型进行专题讨论。

随着主体洞挖工程优化方案的出台亮相，三峡地下电站的分标方案已经确定。2004年8月，三峡右岸地下电站招标设计审查会在坝区结束。会议原则同意长江设计院提出的分标方案，即分设引水系统、主厂房及辅助洞室、尾水系统与安全监测4个标段。

小学生三峡闸门设计图

三峡地下电站建成后与坝后电站统一调度，水量利用系数可望超过90％。建成地下电站，不仅使三峡电站能更好地利用水资源多发电，更重要的是能增加三峡电站的调峰能力。论证地下电站的专家们说，调峰能力增强，能够使三峡工程不弃水调峰的时间增长，这一无疑对今后补充华中、华东地区调峰增长需求以及电力系统的稳定起到重要作用。

2005年3月，三峡地下电站经国务院相关部门批准正式施工。预计2010年首台机组发电，2012年全部完工。

地下电站：设计规模与施工难度

相对敞开式电站而言，地下电站是置发电机于山体内的隐蔽式电厂。三峡地下电站位于大坝右岸的“白岩尖”山体内，设计厂房长311.3米、宽32.6米、高87.24米。 新增6台70万千瓦的水轮发电机组，等于多了1.5个葛洲坝水电站。

三峡地下电站的主要建筑物分为三大部分：引水系统、主厂房系统、尾水系统。工程投资概算约70亿元。

地下电站引水洞采用单机单洞无调压井方式，共布置6条引水隧洞，由上平段、斜井段（含上下弯段）、下平段组成。6条引水洞平面上为直线布置，均为等长有压引水洞。

地下厂房由主厂房、安装间、厂房辅助段组成，总长311.3m。主厂房设置岩锚吊车梁，其厂房岩锚梁以上开挖跨度为32.60m，岩锚梁以下开挖跨度为31.00m，开挖高度达87.24m,顶拱开挖高程105.24m，底部最低开挖高程18m,岩锚吊车梁轨顶高程90.50m。

母线系统主要由1条母线廊道、6条母线平洞、3条母线竖井组成。

尾水系统为单机单洞，共6条，由尾水管、变顶高过渡段、阻尼井、尾水洞及出口闸门井等系统组成。

这里将诞生新的中国之最

地下电站主厂房洞室断面为直墙曲顶拱型，吊车梁以下跨度31米，吊车梁以上跨度32.6米，厂房最大高度87.3米，长311.3米。中国工程院院士、三峡工程总设计师郑守仁称：该电站厂房的跨度和高度，目前均为国内第一。

地下电站厂房跨度大、边墙高、交叉洞室多、与尾水洞的距离近，且受断层及不稳定块体的影响，高边墙及顶拱开挖稳定问题突出，是本工程施工的难点。其次，尾水洞开挖跨度大、边墙高，单条尾水洞相当于一个中型地下厂房，尾水洞之间洞壁较薄、围岩稳定问题突出，且阻尼井、尾水变顶高过渡段布置紧凑、体型复杂，施工难度大、干扰多，是本工程施工的重点。另外，引水系统斜井施工坡度陡，距离长，且直接影响主厂房下层施工，是本工程施工的又一重点。

由顶至底，厂房开挖九连环

地下电站主厂房高度87.24m，共分9层进行开挖，每层高度8~10m（顶拱层为13.24m）。其中，第Ⅰ层顶拱层和第Ⅱ层岩锚梁层开挖难度最大，工期也最大，约占总开挖工期的一半左右，主厂房各层开挖分别利用厂右1#施工支洞、交通洞、母线洞、引水洞下平段及尾水洞作为开挖通道。每层开挖均采用“平面多工序、立体多层次”的施工方法，做到开挖、支护（锚杆、锚索及喷混凝土）的协调统一。在开挖过程中，结合预埋的多点位移计等监测成果及时调整施工措施。

岩锚梁的开挖及混凝土施工是主厂房开挖的主要难点。岩锚梁高度为3.5m,宽度为2.6m，为钢筋混凝土结构，其下部高程为EL86.8m，顶面高程为EL90.3m，位于Ⅱ层开挖范围内，岩锚梁开挖结合主厂房采取预留5m保护层方式。先对Ⅱ、Ⅲ层中槽两边线一次性预裂至Ⅲ层底部，再用潜孔钻进行Ⅱ层中部梯段爆破拉槽，最后对预留5m保护层用潜孔钻(或手风钻)垂直钻爆，保护层开挖先采用手风钻光爆至斜墙顶部，然后用潜孔钻对下直墙所在面直接垂直预裂，并一次预裂至Ⅲ层底部，最后对岩台三角体斜墙面采用手风钻打斜孔光爆方式。

在浇筑岩锚梁之前，中间潜孔钻梯段拉槽爆松（不出碴），以控制开挖质量并最大限度减小对岩锚梁的爆破振动。主厂房Ⅲ层梯段爆破全部结束后，进行主厂房岩锚梁混凝土施工，岩锚梁混凝土施工采用分块隔仓进行，模板采用进口的WISA模板组装而成，混凝土运输采用吊车配6m3吊罐并结合混凝土泵送入仓。

“变顶高”：过渡段开挖新花样

尾水管设计是“变顶高”，它构思新颖，无论听与看都令人饶有兴致。

据专家介绍，尾水管设计之“变顶高”，主要目的有两个：一个是缓冲减压，一个是节省地下空间。

尾水管过渡段最大高度26.5m，6个洞分三序间隔进行开挖，即以3#、6#为一序，2#、5#为二序、1#、4#为三序。每个洞均分上、中、下三层进行开挖，上层开挖高度为6.5~8m，中层开挖高度为8.5m，下层开挖高度为10m。

上层开挖采用台车造孔，中导洞先行、扩挖跟进的方法施工，上层全部开挖结束后逐层进行中、下层开挖。中、下层开挖采用潜孔钻中部拉槽，两边及底板预留2m保护层采用台车或手风钻水平光爆进行施工，尾水管爆破后用3m3装载机配15t自卸汽车出碴。

地下电站主厂房施工，是整个地下引水发电系统施工关键线路，施工程序的安排以主厂房的施工为主线。

2005年3月1日，地下电站主体工程正式开工。

2005年12月完成引水洞下平段、主厂房Ⅰ层开挖及支护；

2006年12月完成主厂房Ⅱ、Ⅲ层开挖及尾水洞开挖；

2007年9月完成主厂房全部开挖与支护；

2008年12月完成引水洞压力钢管安装、主厂房45m以下混凝土浇筑及所有洞室混凝土衬砌。

地下电站：藏在山内人未识

你还知道三峡地下电站的模样吧？

建成后三峡地下电站，厂房面积有足球场大，29层楼高。整个地下电站土石开挖量将达146万立方米，若按高度一米计算，可铺满215个标准足球场。

不是身临其境，你不会相信这里就是在坚硬的花岗岩山体中凿出的洞室。

看，拱型的岩面如刀切斧削平滑而下，平行的炮孔首尾相接伸向远方。我想，无论谁第一次来到三峡地下电站施工现场，都会被恢弘的气势所震撼，更为这巧夺天工的艺术创造而折服。

地下电站主厂房洞室断面为直墙曲顶拱型，吊车梁以下跨度31米，吊车梁以上跨度32.6米，厂房最大高度为87.3米，长311.3米。内行人都明白，跨度、高度与施工难度是成正比的。

这样大的洞室要在三峡右岸坚硬的花岗岩山体中凿出。主厂房上覆盖的山体厚度约60-90米，最薄处仅35米，属浅埋超大型地下厂房。常识告诉我们，覆盖层越薄，大跨度洞室围岩的稳定变形就越是难以控制。

三峡工程经过一二期工程的实践，在质量管理、安全生产、文明施工管理上已经进入相当成熟的阶段。在二期施工中，三峡工程就实行质量安全双零事故管理目标，进入三期工程施工后，三峡工程的施工组织者中国三峡总公司提出要创造精品工程，各施工单位都铆足了劲要在三峡工程收尾时作个精彩的亮相。

“地下尖兵”，再创辉煌

从土建工程来说，洞室开挖是粗活。虽说三峡地下电站主厂房开挖有难度，但对于有着丰富地下工程施工经验的水电十四局人来说，还算不上是难题。可十四局人明白：三峡工程要求的是精品工程，从施工质量、安全生产到文明施工，三峡建设者都必须做得最好。于是在地下电站主厂房开挖过程中，粗活也用上了“绣花功”。

如何在最薄处仅35米的覆盖层下打出跨度足够平行布置两个篮球场的地下洞室并确保洞室围岩的稳定？如何满足比行业规范还要严格的三峡标准，确保洞室质量？如何解决好通风散烟及文明施工问题？这些困难，十四局人在中标前已有充分的考虑。

稍有工程常识的人都知道，如果洞室高度超过一次成型的可能，就要分层开挖，而其最难者，即是第一层的开挖。为了确保跨度32米的洞室围岩稳定，在标前的施工组织设计中，他们曾考虑采用品字形开挖方案开挖第一层，即先开挖两边再开挖中部。“没有最好，只有更好。”进驻三峡后，他们组织大量施工技术人员，进行了大量的研究试验，从技术、安全、质量和进度等多方面分析和讨论，否定了标前的方案，最终确定：地下厂房一层开挖最大高度14米，分上下两层施工，上层又分为中部、上游侧和下游侧三部分进行开挖。首先开挖的是上层中部。开挖中部时他们先打一个宽8米高6米的小洞作为施工导洞。

这样做的目的是：一， 为厂房一层的全面施工进一步探明地质条件；二， 为后来大块面的开挖创造好的爆破临空面，减小爆破对需要保护的岩体和建筑物的影响；三， 使洞室尽早形成自然通风通道。

中导洞的周边并没有到达设计的开挖线，但为了减小对岩石的扰动，减小临时支护工程量，特别是为一层全面开挖找到合适的爆破参数，中导洞的开挖采用了光面爆破技术，仍按永久洞室开挖的要求进行质量控制。经过对中导洞爆破参数的一次次调整和总结，他们终于掌握了三峡地下厂房的岩石特性，找到了合理的施工参数。炮孔应打多深、间距设置多大、药装多少适宜他们清清楚楚。

当中导洞掘进至100米左右，他们开始进行中部扩挖，即把中导洞扩大至9米高15米宽，此时的顶拱即是洞室设计的开挖线。当扩挖推进至100米左右，并对顶拱进行锚固支护后，就开始上下游两侧的开挖。上下游两侧开挖虽可算是同时进行，但一前一后相距60~70米，避开了相邻部位的集中爆破。

平滑而下的拱型岩面，首尾相接的平行炮孔是如何成型的呢？原来，他们在钻爆时增加了一项控制措施。以往地下工程施工在开挖断面通过测量放线确定炮孔位置后即可开始钻孔，至于进孔的角度就全由钻爆手凭感觉掌握了。但在三峡地下厂房的施工中，从开挖中导洞开始，十四局人就在开挖断面沿着厂房轴线设置了方向线，每间隔50公分放一根，钻爆手下钻时以方向线为参照，控制炮孔倾角。同时质检人员严格过程控制，每次钻孔结束后，要对炮孔的方向、深度、布置经过验收合格后，才能进行装药爆破。他们采取的措施非常有效，爆破以后，周边孔平滑完整，孔向成一条直线，间隔均匀，孔率高。

验收：质量竟比行业规范高

三峡地下电站主厂房2005年3月1日开工。目前，地下电站主厂房一层上层的中导洞及其扩挖已全部结束，正在进行上下游两侧的开挖，预计2005年10月底主厂房一层开挖可全部结束。

2005年3月14日，国务院三峡工程质量检查专家组专家魏永晖在地下厂房施工现场调研时说：“隧洞规格成形比较好，现场文明施工很受鼓舞。”

4月3日至7日，国务院三峡工程质量检查专家组专家、中国工程院院士潘家铮、谭靖夷、罗绍基、梁应辰等19人来三峡工地检查施工质量。在查看地下电站主厂房施工现场后，专家们对施工人员一开始就高度重视质量给予了充分肯定。

潘家铮院士说：“主厂房和尾水洞开挖质量之高，出人意料，确实称得上是一个少见的精品工程。”

8月3日，三峡总公司副总经理曹广晶在水电十四局局长李跃平、副局长洪坤陪同下，到三峡地下电站主厂房进行检查，曹广晶说“地下厂房工程施工面貌精美，开挖极具艺术性。”

9月15日，中央政治局委员、国务院副总理曾培炎莅临厂房施工现场视察指导，三峡总公司总经理李永安介绍道：“厂房顶拱误差控制在7.1cm，远远高于国家规定的行业标准，这样高品质的工程来自十四局。”听完汇报后，曾副总理对十四局在三峡的贡献表示满意。

查看三峡发展监理工程师监理记录，至2005年8月底，在已验收评定单元工程159个中，优良单元158个，合格率100%，优良率99.4%。其间，进行爆破效果检测237次，测得开挖半孔率为94.6%，地下厂房顶拱平均超挖7.10cm，上游侧平均超挖10.1cm，下游侧平均超挖11.7cm，比规范20cm以内的要求要好多了。

通风散烟：这里的环境很舒适

文明施工是所有地下工程的一个难题，特别是解决通风散烟问题。这并不是因为有多少技术难题不能解决，而是长期以来无论是建设单位还是施工单位习惯于从成本考虑，尽量减少此项费用，所以地下工程给人们的印象总是乌烟瘴气。但是，在三峡地下厂房完全是另一番样子。

在1号施工支洞口，首先映入眼帘的是色彩鲜艳线条清晰的电站透视图以及醒目的安全宣传警示标语，洞口几十盆铁树在混凝土、塔吊、车辆这些单调的背景下，显得特别清新。走进施工支洞内，混凝土路面一尘不染，边墙上风水管电线整齐划一。进入主厂房，除了有足够的照明外，最让人意外的是场地平整干净、空气清新、视线良好，不要说与别的工地不一样，就是与六七年前的三峡船闸地下输水廊道的开挖也大不一样。

“我们确信，只有在舒适的环境下才能创造出精品工程”。项目部副总经理付勇如是说。

创造精品的是人，改造环境的同样是人。他们是怎么做的呢？答案在这里一一

一、为造孔设备加装降尘装置。潜孔钻、手风钻等钻孔设备在造孔时粉尘非常大，为了减少污染，技术人员为潜孔钻加装改造了空气滤清器和孔口除尘装置，利用水幕稀释降尘，同时规定用手风钻造孔时不得打干钻，必须加水除尘。

小学生三峡闸门设计图

二、增设两条直径为1.4米通风竖井。施工单位经过反复研究，征得业主同意后，在主厂房中部扩挖时，采用反井钻机技术40天就钻通了总长为165米的两条从山顶垂直通向厂房中部的通风竖井。这仿佛为主厂房增设了两个大烟囱，加上1号支洞口的抽风机，形成了自然通风与机械通风相结合的通风模式，使洞内空气可以循环对流，大大改善空气质量。

三、针对洞内设备尾气排放和噪音两大突出问题，施工技术人员通过反复摸索，为装载机等大型进口设备成功加装了尾气排放过滤装置；为压风机和登高平台车加装了一个电动油泵，行走时烧油，定位后用电油泵工作，大大降低了设备在洞内的油烟和噪声。通过这些措施，主要设备尾气排放达到了欧Ⅱ排放标准。

#三峡工程#