——丹江口水利枢纽设计回眸
1958年9月1日,秋风送爽。这一天,汉江丹江口水利枢纽在千军万马齐上阵的热烈氛围中开工建设。
当时,有多少人想到,这座第一次由中国人自主设计建设的大型水利枢纽工程,培养锻炼出了一支高素质的水利工程设计队伍,并且以这支队伍为班底的长江委设计人继续在葛洲坝、三峡等重大工程建设中建功立业;又有多少人想到,工程建设过程历经艰辛曲折,但半个世纪以来一直运行稳定,发挥着巨大效益,成为共和国水利史上的丰碑。
荜路蓝缕勘察路
丹江口水利枢纽工程,是汉江治理的控制性工程,也是南水北调中线的源头,重要性不言而喻。作为长江委设计的第一座高坝大库,丹江口水利枢纽也是长江委工程设计由平原建闸向高坝大库建设的第一次伟大实践。
历代以来,特别是明清以后,汉江洪水灾害频繁,只能依靠修筑堤防防洪。新中国成立后,汉江治理开发进入新的历史时期。1951年9月,长江水利委员会就开始在丹江口坝址进行地质勘探工作。1952年荆江分洪工程完工后,长江委立即着手组织汉江流域水利工程的规划研究。是年10月,水利部门组织上百名专家勘测汉江中下游河段,重点是丹江口坝址。
这是长江委的设计重点由平原建闸转入高坝大库后,最艰辛的勘察设计之路。
制定查勘计划并参与实地勘察的长江委原主任魏廷王争回忆:从沙洋登船,溯汉江而上,查勘团分乘七八只木舟,每舟约10人左右,从部长至一般工作人员,每人都自备行李,挤住船内。除工作外,大家谈天说地,古今中外无所不谈。由于水道落差大、水流急,河面上卵石滩又多,经常需要船工上岸背牵,船队一天只能走十余公里。快到丹江口的11公里水路,差不多走了一个星期。到丹江口坝址后,专家们首先查勘两岸地形,并登坝址右岸凤凰山,然后查勘坝址地质及水工布置。
据这次勘察掌握的工程水文地质资料,以及钻探岩芯资料,确认丹江口是少有的高坝良好坝址。之后经过深入查勘设计研究,确认河床地质条件优越,宜于布置混凝土坝,两岸布置土石副坝。
1954年长江中下游发生特大洪水灾害以后,更加加速了丹江口工程勘测设计研究工作的进程。1955年3月,长江委正式开始进行汉江流域规划。规划中研究比较了引汉济黄的方案,推荐从丹江口水库引水,经南阳盆地,过方城进入淮河、黄河的引水方案。从而,丹江口水利枢纽又增加了南水北调(济淮、济黄)的任务,并作为一项近期任务列入当时的规划报告。
1956年3月,长江委成立汉江规划设计室,专门研究汉江规划、丹江口工程设计和引汉济黄等工作。五六月间水利部主持邀请了各有关方面进行了为期七周的讨论,会后提出了审查意见,并提出开展丹江口工程设计。7月,由长江委负责的丹江口工程初步设计工作开始。
精益求精设计人
这是最艰难波折的设计。
开工初期工地的工作条件和生活条件极其艰苦,设计人员与民工同住在用油毛毡和芦席茅草搭的工棚里。由于人多,大米和面粉供应困难,主要靠红薯、玉米、蚕豆等杂粮充饥,至于副食品和蔬菜的供应更是匮乏。
生活艰苦和物资匮乏都可以克服,在长江委设计人员看来,困难在于,当时新中国成立时间不长,一穷二白,百废待举,在大江大河上建高坝大库尚属首次,无前例可循。而丹江口水利枢纽是一个多功能的综合性水利工程,库容巨大,无论是设计蓄水位、坝轴线选择,还是坝型和枢纽布置等都十分复杂,只要有一个领域、一个地方出现问题,就会影响工程建设。
设计是工程建设的灵魂,设计水平的高低,对于工程项目的质量、投资和效益,都起着至关重要的作用。一些人士担心,长江委的工程设计人员能行吗?
面对担忧和质疑,长江委设计人感到前所未有的压力,但同时又充满建功立业的信心:任务异常艰巨,具有极大的挑战性和风险性,唯一的解决之道,就是踏实工作,兢兢业业,谦虚谨慎,加强研究,优化设计,千方百计提高设计水平,不放过任何一个问题。
在没有经验可资借鉴的情况下,长江委设计人以敢为人先的气魄,通过对设计蓄水位、坝轴线、坝型和枢纽布置等问题潜心研究,反复论证,逐个攻破,于1958年5月按期拿出了初步设计要点报告,确定工程主体任务是防洪、发电、灌溉和航运,远景引水济黄、济淮。
当年主持丹江口工程设计的中国工程院院士文伏波说,为控制工程的投资和移民数量,丹江口工程设计洪水采用历史上最大的实测洪水——1935年大洪水(约百年一遇),长江委推荐正常蓄水位为170米方案,这一设计方案在当年5月召开的初审会议上得到确认。审查会议后,长江委立即赶制施工详图纲要报告,提供施工图纸,为工程于当年9月1日提前开工创造了条件。
好的设计方案要达到好的效果,必须用实践来检验。
1958年9月丹江口工程开工建设以后,文伏波率长江委设计院大批设计人员常年驻守工地,提供技术支持,主动及时解决、处理现场技术问题,不断改进设计成果。同时,让施工和参建各方理解设计意图,以期达到最好建设效果。
在施工方案上,长江委做出的设计是机械化施工,但限于当时国力,修建这样大规模的水利枢纽,客观上存在诸多困难,施工机械和材料都存在困难。负责施工建设的湖北省制订了“政治挂帅,加强领导,依靠群众,自力更生,土洋结合,以土为主,先土后洋”的指导方针。没有施工准备阶段,在极短的时间内便组织了鄂豫两省的十万民工,带着极为简陋的工具和少量机械投入施工。
当时正值“大跃进”年代,施工进行中不可避免地带有一些激进的时代特征。受急于求成思想影响,工期一再压缩,致使计划中的施工程序和施工布置也不得不随之改变。数万民工在汉江两岸组成左翼和右翼兵团,同时作战,工程进度虽快,但质量难以保证。可以说工程施工从一开始便打乱了设计中的施工部署和施工进度。
为保证工程的质量,同时避免设计方与施工方矛盾过于尖锐,长江委主任林一山对设计代表组的工作交代了三条原则:第一,凡关系到大坝主体安危的,要坚持标准不能让步;第二,凡改变设计后出现问题,但可以采取补救措施的,如施工方面坚持,说服无效,可以修改;第三,属于施工方法,可以提出意见,不能统一的,不要坚持,按施工意见办。
为了适应当时的施工现实,长江委设代组人员在力所能及的范围内,对原设计进行了修改。但为保证工程的安全,在地质方面,尤其是基础开挖方面始终坚持原则,寸步不让。
女工程师丁琦为保证大坝基础的安全,每天总是拿着个地质锤敲打浇筑面,遇到不合格的地方就要求返工,否则决不验收,因此得到了“小钉锤”的外号。工程总指挥、时任湖北省省长张体学常开玩笑说,他一看到丁琦拿着地质锤到处敲打就心惊胆战,因为说不准什么时候就要返工。
完善的质检制度保证了基础工程的质量。因此,尽管以后在混凝土施工上出现了问题,但大坝基础尚好,把住了安全最关键的一环,也使将来的补强工作成为可能。丹江口工程停工而没有下马,基础工程立下了“汗马功劳”。
克难攻坚铸丰碑
施工准备工作不足,再加上对混凝土大坝施工缺乏经验,初期浇筑的约100万立方米的混凝土坝体,出现了较严重的温度裂缝、冷缝、架空和强度不足等混凝土质量问题。
作为工程设计方,长江委设计人员多次提出裂缝检查分析报告和处理裂缝的补强方案,申述裂缝等事故性质严重,希望严格控制混凝土浇筑温度,搞好散热措施。但工地却仍然在当时“反右倾”的形势下,提出“大反右倾,大鼓干劲,大挖潜力,掀起一个以大坝浇筑为中心的施工高潮”,要求年浇筑混凝土160万立方米。
为完成这一任务,取消了对浇筑质量的控制,致使大坝上下出现了较多的架空、蜂窝,最严重的是大坝最关键部位出现了贯穿性裂缝,好比将整个坝体竖着砍了三刀,直接威胁着整个工程的安全,如不进行处理,后果不堪设想。
1962年2月,周总理在京召开会议,明确指示工程暂停施工。要求长江委负责设计,施工服从设计,设计监督施工的原则,首次明确了设计在工程建设中的主导地位。
1962年3月,丹江口主体工程暂停施工,直到1964年底才开始重新施工。在这两年多,遵照周恩来总理的指示,设计施工双方通力合作,对大坝混凝土质量进行全面调查分析和试验研究。补强处理工作从1964年底至1967年全部完成。
当年参与补强设计和试验研究的中国工程设计大师徐麟祥回忆说:“大坝补强设计,国内没有先例可循,我们就先进行室内小试件模拟试验,再到大试件试验,后选择典型坝块进行实验,最后才在坝体正式处理。”
丹江口工程暂停施工,还给工程命运带来了预想不到的重大变化,原先的一次建成的方案不得不让位于分期开发,长江委的政策水平和设计能力再次面临重大的挑战。根据国务院指示精神以及当时国民经济状况,长江委设计人员研究了多种分期建设方案,几经反复,最后国务院于1964年12月7日批准按初期规模正常蓄水位155米、坝顶高162米复工续建,并先按蓄水位145米运行。
1964年底,主体工程恢复施工,丹江口工地逐步恢复了大坝混凝土的浇筑,热火朝天的工作场面再次在工地上出现。但此时的局面已于4年前有了根本的区别,最为突出的是尊重科学、质量第一的观念深入人心。依照设计方案,工地制订了较为完备的机械化施工方案,民工数量由最多时的近10万人,逐步减少到3.5万人,最后又减到1万人,违背科学、打乱仗的情况基本没有出现。
丹江口工程复工后进展顺利,于1967年下闸蓄水,1968年10月实现首台机组发电,1973年全面建成。在此9年间,长江委设计人员陆续编制了续建的初步设计报告和机电、通航建筑物、左岸土石坝、引水渠首等专项设计报告。
工程建成后数十年来,运行平稳,效益显著,初步解除了汉江洪水对中下游地区的威胁,为鄂豫两省工农业生产提供了廉价电力,改善了1000多公里汉江航道,灌溉大量良田,作为南水北调中线水源地未来还对华北缺水地区供水,是名副其实的“五利”俱全工程。
实践证明,工程设计方案是合理的,经得起历史考验。长江委设计人员用智慧和坚韧,在共和国水利史上铸就了一座历史的丰碑!
责任编辑:刘丽