葛洲坝工程关键技术在三峡建设中的应用及发展

葛洲坝工程关键技术在三峡建设中的应用及发展（上）

摘要：葛洲坝工程在建设过程中，解决了许多关键技术问题，其中有些已在三峡工程建设中加以应用Array并有发展。本文着重介绍两工程在河势规划与枢纽布置、高水头大型船闸、大流量截流及深水围堰、高强度混凝土浇筑等方面的解决措施及实践。

关键词：葛洲坝三峡关键技术应用发展

葛洲坝工程是二峡工程的航运梯级，担负着渠化三峡大坝至宜昌的38km天然河道，并对三峡电站日调节非恒定流进行反调节和利用河段落差发电的任务。葛洲坝工程是三峡工程的组成部分，是其反调节枢纽。

葛洲坝工程于1981年通航发电，20年来运行实践证明：工程设计先进，施工质量和主要机电设备质量优良。葛洲坝工程成功地解决了一系列的科学技术难题，如：工程河势规划和泥沙问题、复杂的工程基础处理问题、大流量泄水闸消能问题、高水头大型船闸的设计施工与管理、大型低水头水轮发电机组设计制造与运行管理、大型金属结构的设计与制造和安装、大流量截流及深水围堰设计施工、混凝土高强度施工技术和大型工程现代化施工管理等。本文就几个主要问题论述葛洲坝工程关键技术在三峡工程的应用及发展。

1 河势规划与枢纽布置问题

大型枢纽布置应从研究河势，即研究河流水流和泥沙流势入手，做好建坝后河势规划，安排好河流动力轴线，即主流线。主流线不平顺，坝下出现折冲水流，对泄洪、排沙、通航、发电都不利，而折冲水流顶冲河岸，易导致崩岸，威胁沿岸人民生活生产。葛洲坝工程枢纽布置经过反复分析研究和一系列水工泥沙模型试验，确定采用“一体两翼”的布置方案。从平顺长江主泓河势，以利于泄洪排沙、消能防冲和导流截流，决定挖除河床中的葛洲坝小岛，拓宽二江河槽，布置泄水闸，作为枢纽的主要泄洪、排沙建筑物，使长江主泓自南津关以下直达二江泄水闸，水流比较平顺，是为“一体”。在二江泄水闸两侧布置大江和二江电站，其引水渠则分别自主泓的左右两侧引水，形成“两翼”。在两岸靠岸侧布置两条独立航道，即大江及三江航道，分别设一座船闸及两座船闸和大江泄洪冲沙闸及三江冲沙闸。这样布局，把河道和过水建筑物内在组成一个整体，形成顺应坝区河势规划的枢纽布置。适应了分期施工、导流、截流和提前发挥通航、发电效益的要求：

葛洲坝工程分两期施工：先围二江、三江。修建二、三江上下游土石围堰及一期土石纵向围堰，形成二、三江基坑。修建二江泄水闸、二江电站、二期纵向围堰和三江船闸及冲沙闸。由大江宣泄洪水，维持长江原河道通航，冉围大江，实现大江截流，填筑二期上下游土石围堰与已建成的二期纵向围堰形成大江基坑，修建大江电站和大江船闸及冲沙闸，江水从二江泄水闸渲泄，三江船闸通航、二江电站发电。“一体两翼”的格局，从总体上解决了泄洪、排沙问题。二江泄水闸，以上游左右侧防淤堤和下游左、右侧导墙为制导，配以拦导沙建筑物，承担枢纽的泄洪、排沙任务；而以大江、三江冲沙闸为辅，分别承担相应的泄洪排沙任务；并在大江、二江电站厂房设排沙底孔，以分担排泄各自的厂前来沙。葛洲坝枢纽运行20年，各建筑物互相配合，形成全线泄洪排沙，达到了泄洪、排沙的要求，保证了工程的安全和正常运行。2条航线、3座船闸的布局，采用“静水通航、动水冲沙”的基本措施，保证了航运畅通和水运事件的持续发展。

三峡工程枢纽总体布置的特点是坝址流量和年通过的泥沙总量大、坝区地形复杂。设计上对枢纽布置进行了大量分析和模型试验研究工作，并借鉴葛洲坝工程实践经验。综合考虑坝址自然条件和便于泄洪、排沙、通航、发电以及便于导流、截流和提前发挥通航、发电效益等因素，优选的枢纽布置也呈“一体两翼”格局：挖除河床中的中堡岛，将泄洪建筑物布置在河床中部，电站厂房分别布置在泄洪坝的左右两侧，

泄洪深孔高程较两侧电站进水口低约20m，以利主泓泄洪排沙；在左、右岸电站厂房设排沙孔，可分担排

泄各自厂房前的来沙；通航建筑物布置在左岸，远离大坝泄水建筑物和电站，较好地解决了通航建筑物与

发电、泄洪的关系和坝区泥沙淤积与通航水流条件问题，适应了分期施工、导流、截流和提前发挥通航、发电效益的要求。

三峡工程分三期施工：第一期工程围主河床左侧的后河，沿中堡岛左侧修建一期土石围堰，在其保护下，扩宽加深后河成导流明渠。并修建混凝土纵向围堰，同时在左岸修建临时船闸，并开始施工五级船闸及升船机挡水部位（上闸首）的土建工程；长江水流仍从主河床渲泄，船舶在主河道照常通航。第二期工程围主河床，修建二期上下游土石围堰，并与已修建的混凝土纵向围堰形成二期基坑，施工大坝泄洪坝段，左岸厂房坝段及电站厂房；继续施工升船机挡水部位，并完建五级船闸；江水从明渠渲泄，船舶从明渠及临时船闸通行。第三期工程封堵明渠，修建三期土石围堰，碾压混凝土围堰和混凝土纵向围堰，形成三期基坑，施工右岸厂房坝段及电站厂房；碾压混凝土围堰及其以左的大坝挡水，江水从泄洪坝段底孔及深孔渲泄，船舶从五级船闸进行，左岸电站发电。 2 高水头大型船闸关键技术问题

三峡工程和葛洲坝工程，可渠化重庆以下的用江航道，淹没滩险，改善水流条件，提高航道通过能力，缩短运输时间，降低运输成本，航运条件得到根本改善，万吨级船队可直达重庆。因此，三峡工程是实现长江航运目标的重要组成部分，它的兴建将使用江变成真正的“黄金水道”。将促进西南地区的发展和西南腹地与沿海地区的经济交流。

三峡工程通航建筑物规模和尺度与葛洲坝工程通航建筑物相匹配；两线船闸的闸室有效尺寸与葛洲坝工程的1号和2号船闸相同，即280×31×5m（闸室有效长度×有效宽度×闸槛上最小水深）；一级升船机承船厢有效尺寸与葛洲坝工程3号船闸相同，即120×18×3.5m（有效长度×有效宽度×厢内水深）。

三峡工程双线五级船闸是当今世界规模最大，水头最高、技术复杂的多级船闸。长江水利委员会在全国各有关部门大力协助和支持下，经过长期深入勘察、设计、科学试验研究和反复论证，较好地解决船闸布置、通航水流条件，引航道淤积，输水系统水力学、高边坡稳定、建筑物结构型式，超大型人字门及启闭设备等，系统关键技术问题。三峡工程船闸设计中启用和发展，葛洲坝工程船闸的关键技术。

2.1 通航建筑物总体布置中泥沙淤积碍航和通航水流条件问题

三峡工程通舫建筑物总体布置通过多个方案的比选，船闸和升船机均布置在左岸。船闸布置在左岸临江最高峰坛子岭的左侧，升船机位于坛子岭的右侧，船闸线路总长6112m。主体段长16。7m。上、下游引航道长度分别为2113m和2722m。船闸最大通航流量56700m3/s，上游通航水位：初期135～156m，后期1 45～175m；下游通航水位52～73.8m。双线五级船闸布置较紧凑。线路总长度相对较短，引航道下游口门条件较好，设备布置与技术条件均与葛洲坝1号、2号船闸相近。

三峡工程通航建筑物航道泥沙淤积的特点：水库运行初期泥沙淤积量较少，后期淤积量较大；一般年份淤积量比大水多沙年少，淤积主要发生在汛期；口门内淤积量比口门外少。葛洲坝工程采用排（排沙）、防（防淤）、导（导流导沙）、冲（冲沙）、清（挖沙）等5种手段，较好地解决了坝区泥沙淤积碍航和通航水流条件问题。三峡工程吸取了葛洲坝工程的实践经验，结合其实际条件，采用以下综合防淤、清淤措施，解决其引航道泥沙淤积碍航问题：（1）通过大坝泄洪深孔和电站冲沙孔将坝前的大部分泥沙排往大坝下游；（2）在上、下游引航道临江侧修建人工防淤隔流堤；（3）将位于升船机右侧用于施工期通航的临时船闸改建成冲沙闸，并辅以机械松动及降低下游水位进行冲沙；（4）采用自航式高性能挖泥船挖除口门内外未冲上的淤沙，下阶段将进一步研究适当加大冲沙流量的可行性，三峡工程通航建筑物的总体布置，在解决了引航道碍航泥沙淤积的同时，妥善解决了过坝船队（舶）的通航水流条件问题。

2.2 高水头船闸水力学问题

葛洲坝工程船闸是我国在多沙河流上修建的第一座高水头大型通航建筑物。设计弃泄水时间为12mm，船闸允泄水时输水系统的流量大。船闸水力学主要解决防止输水廊道阀门段发生变化、气蚀、满足闸室内船舶（队）的停泊条件的要求和防止船闸充、泄水产生较大的超灌、超泄，影响人字门工作条件等问题。为保证船舶（队）在闸室的停泊条件，1号、2号船闸闸室的布置、分别采用4区段纵支廊道正向出水和3区段纵横向支廊道侧向出水的形式。并在出水口设置消能措施运行情况青蛙：闸室充泄水时，船舶的缆绳拉力符合设计标准，船舶（队）在闸室内随水位升降十分平衡，满足了在闸室安全停泊的要求；为防止较大的超灌、超泄，主要采用适当提前关闭允、泄水阀门的措施。可把闸室的超灌、超泄值控制在15cm以内；