巴基斯坦【三峽工程】揭秘:穿越喜馬拉雅山斷裂帶創(chuàng)下世界先例
2015年5月31日,在巴控克什米爾地區(qū)一座千余米高的大山下,一臺(tái)150多米長(zhǎng),重逾千噸,造價(jià)約3億人民幣的全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM),正如一條巨龍般一寸一寸擊穿巖石。當(dāng)晚23點(diǎn)40分,施工現(xiàn)場(chǎng)突然爆出巨響,洞內(nèi)漆黑一片。這是一次巖爆,簡(jiǎn)單來說就是巖石應(yīng)力釋放,原理類似火山噴發(fā)。在巴基斯坦尼魯姆—杰盧姆水電工程(N-J工程)采用TBM方案的4年多時(shí)間里,兩臺(tái)掘進(jìn)機(jī)共遭遇過200多次巖爆,但這次是最嚴(yán)重的,相當(dāng)于一場(chǎng)三級(jí)地震,隧洞及TBM設(shè)備嚴(yán)重受損。
N-J工程引水隧洞TBM696段隧洞貫通的一刻
兩年后的5月,在巴基斯坦總理謝里夫的見證下,N-J工程引水隧洞全線貫通。項(xiàng)目承包商、中國(guó)葛洲壩集團(tuán)第三工程有限公司總經(jīng)理馮興龍激動(dòng)地說:"這個(gè)工程要穿越喜馬拉雅山的一個(gè)大斷裂帶,這個(gè)斷裂帶的最大埋深達(dá)到1900米,在這種埋深下實(shí)現(xiàn)成功掘進(jìn)隧洞,在世界上是沒有先例的。引水隧洞的貫通,標(biāo)志著N-J工程的世界性難題得以攻克,再?zèng)]有任何技術(shù)難題能阻擋我們,工程發(fā)電指日可待。"
好事多磨的N-J工程
巴控克什米爾地區(qū)的尼魯姆山谷景色宜人,被巴基斯坦媒體稱為"人間天堂",可惜由于電力緊張,"天堂"的夜晚常常黯淡無光。巴能源缺口巨大,2012年巴城市平均每天停電12小時(shí),農(nóng)村地區(qū)13小時(shí),嚴(yán)重拖累經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng),長(zhǎng)期困擾人民生活。2013年上任伊始,巴總理謝里夫提出將用3到4年時(shí)間解決能源短缺問題,并計(jì)劃改變巴基斯坦昂貴的能源結(jié)構(gòu),將能源重心由石油轉(zhuǎn)向煤炭,并加大水電、風(fēng)電的比重。
水電比火電清潔,比風(fēng)電、太陽(yáng)能穩(wěn)定,是世界能源發(fā)展趨勢(shì)。巴基斯坦水能儲(chǔ)量巨大,尤其在西北地區(qū),但開發(fā)深度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,主要有以下原因:一是水電技術(shù)難度高、建設(shè)周期長(zhǎng)、前期投入大,需要國(guó)家綜合實(shí)力來保障;二是巴基斯坦能源嚴(yán)重短缺,為保電力安全,巴在初級(jí)階段以發(fā)展重油、燃煤發(fā)電等短平快項(xiàng)目為主,在中巴經(jīng)濟(jì)走廊早期收獲項(xiàng)目中,也集中了卡西姆港、薩西瓦爾、塔爾、胡布等一批燃煤電站項(xiàng)目。
21世紀(jì)頭十年,巴基斯坦為反恐戰(zhàn)爭(zhēng)所累,政治經(jīng)濟(jì)環(huán)境并不好,但外部因素倒逼其加快了N-J工程建設(shè)。N-J項(xiàng)目處于尼魯姆河、杰盧姆河流域,這兩條河都發(fā)源于印度。印巴水權(quán)之爭(zhēng)由來已久。1961年,在世界銀行的斡旋下,印巴簽署水權(quán)協(xié)議,明確誰先建成水電站,誰優(yōu)先擁有水權(quán)。此后40年,由于技術(shù)儲(chǔ)備、經(jīng)濟(jì)實(shí)力等原因,兩國(guó)均未動(dòng)工。直到21世紀(jì)初,印度率先在上游開建電站,并且是高起點(diǎn),采用TBM方案。壓力之下,巴基斯坦于2006年正式啟動(dòng)N-J工程論證招標(biāo)等一系列工作,于2008年1月正式開工。
N-J工程是巴最大的在建水電項(xiàng)目,被稱為巴基斯坦的"三峽工程",由中國(guó)葛洲壩集團(tuán)股份有限公司和中國(guó)機(jī)械設(shè)備進(jìn)出口總公司組成的聯(lián)合體負(fù)責(zé)建設(shè)、葛洲壩集團(tuán)第三工程有限公司牽頭實(shí)施,中國(guó)進(jìn)出口銀行提供融資支持。
穿山入水 筑壩十年
葛洲壩三公司總經(jīng)理馮興龍表示,N-J工程主要有三大技術(shù)難題:一是克什米爾地區(qū)崇山峻嶺,進(jìn)廠道路條件不佳,大量設(shè)備物資運(yùn)輸困難;二是工程所在區(qū)域橫穿喜馬拉雅山區(qū)大斷裂帶,地質(zhì)條件極為復(fù)雜,特別是2005年南亞大地震后,該地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造再次發(fā)生巨變;三是克什米爾地區(qū)本身敏感。
巴控克什米爾地區(qū)
由此,葛洲壩當(dāng)初設(shè)計(jì)壩型時(shí)將安全放在首位,采用低壩、長(zhǎng)引水隧洞方案,即在尼魯姆河建設(shè)蓄水大壩,通過引水隧洞將水引至約28.6公里外的發(fā)電機(jī)組發(fā)電,等于將主要工作放在地下,地面建筑很少。 N-J工程大壩全景
N-J工程大壩外景
引水隧洞在項(xiàng)目建設(shè)中至關(guān)重要,該工程設(shè)計(jì)有世界少有的超長(zhǎng)引水隧洞,總長(zhǎng)約68公里、落差高度420米,其中約10公里設(shè)計(jì)為左右并行隧洞。難度最大的一段處于一整座大山之下,長(zhǎng)17公里,最大埋深1900米,若采用常規(guī)鉆爆法施工,進(jìn)度緩慢且難度巨大,世界尚無成功先例。此外,2009年,受業(yè)主征地、設(shè)計(jì)圖紙不斷修改等因素影響,加之遭受數(shù)次洪水侵襲,工程進(jìn)度嚴(yán)重滯后。在此背景下,被稱為"巨無霸穿山甲"的全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM),歷史上首次出現(xiàn)在巴基斯坦土地上。
N-J工程的關(guān)鍵設(shè)備,全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM) N-J工程的關(guān)鍵設(shè)備,全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM)
這也是TBM與喜馬拉雅山脈的第一次親密接觸。多名國(guó)際知名巖土力學(xué)及地質(zhì)學(xué)家曾表示,世界公認(rèn)的兩大山系中,除喜馬拉雅山脈以外的地區(qū)均有多個(gè)TBM法施工隧洞的案例,但在最為年輕、地質(zhì)活動(dòng)頻繁的喜馬拉雅山脈尚無成功先例,誰要是在喜馬拉雅山系中成功應(yīng)用TBM,必將載入隧道施工的史冊(cè)。
TBM面臨的最大風(fēng)險(xiǎn)便是文首提到的巖爆。當(dāng)初四川錦屏電站選用TBM,在遭遇極強(qiáng)巖爆后被深埋地下;印度TBM同樣被埋,直接導(dǎo)致其位于尼魯姆河上游、提前開建的電站至今未完工。
N-J工程發(fā)生相當(dāng)于三級(jí)地震的超強(qiáng)巖爆
N-J工程發(fā)生超強(qiáng)巖爆后,TBM-S696機(jī)組在應(yīng)力作用下嚴(yán)重扭曲,巴業(yè)主、工程師,德國(guó)廠家均對(duì)能否修復(fù)持懷疑態(tài)度,一度提出放棄該機(jī)組,在附近另行打洞,重頭再來。"作為負(fù)責(zé)任的承包商,在他們打退堂鼓的時(shí)候,我們義無反顧地頂了上去。"馮興龍是TBM的第一任項(xiàng)目經(jīng)理,被巴業(yè)主稱為"MR.TBM","TBM雖然誕生在國(guó)外,但真正廣泛運(yùn)用是在中國(guó),尤其是國(guó)內(nèi)的地鐵施工,盾構(gòu)是TBM的一個(gè)分支,每座城市不知有多少盾構(gòu)機(jī),都是我們自己做的。"基于豐富經(jīng)驗(yàn)和國(guó)產(chǎn)技術(shù),葛洲壩團(tuán)隊(duì)于7個(gè)月后奇跡般地重啟了機(jī)組。
N-J工程發(fā)生相當(dāng)于三級(jí)地震的超強(qiáng)巖爆
筑壩十年,風(fēng)雨兼程。除了這次超強(qiáng)巖爆,項(xiàng)目還面臨過一次滅頂之災(zāi)。有一段隧洞要穿過杰盧姆河河底,距離河床最薄的地方僅100米。2015年,隧洞出現(xiàn)貫穿性滲水,如果河水倒灌進(jìn)廠房,整個(gè)工程將毀于一旦。當(dāng)時(shí)項(xiàng)目部集中所有力量,工程人員三天三夜沒合眼,終于堵住了水眼。馮興龍說:"我們干N-J工程,在某種程度上超出了合同范疇,超出了一個(gè)承包商應(yīng)盡的職責(zé),為了保住工程、挽救工程我們不顧一切。險(xiǎn)情解決后,業(yè)主方、巴水電開發(fā)署CEO在現(xiàn)場(chǎng)握著我的手使勁搖,說感謝你們?yōu)榘突固谷嗣褡龀龅木薮筘暙I(xiàn)。"
比穿山還頭疼的難題
逢山開路,遇水架橋。對(duì)于常年扎根高山峽谷中的水電人來說,再艱苦的環(huán)境也能適應(yīng),再棘手的技術(shù)難題也能克服。但在"一帶一路"走出去的過程中,對(duì)象國(guó)體制、意識(shí)、文化上的差異,往往給中方增添額外的,甚至更大的難題。
葛洲壩在巴基斯坦工程實(shí)施過程中便遇到了以下障礙。首先,邊界條件的解決。征地、供電、進(jìn)廠道路等保證工程實(shí)施的基本條件稱為邊界條件,依照合同應(yīng)由業(yè)主按時(shí)解決,但巴方在實(shí)操中進(jìn)展緩慢,阻力重重。以征地為例,N-J項(xiàng)目開工四年后征地問題才全部解決;葛洲壩在巴承建的另一重大項(xiàng)目達(dá)蘇水電站開工在即,但一塊土地還沒有移交。據(jù)了解,巴基斯坦征地政策多年來未做大規(guī)模修正,依然沿用英殖民時(shí)期的征地補(bǔ)償政策,導(dǎo)致補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)際情況差距太大,老百姓不滿意,與政府很難達(dá)成一致。
其次,巴方對(duì)水電施工的專業(yè)性掌握不夠。馮興龍說:"國(guó)內(nèi)無論業(yè)主、工程師還是承包商都對(duì)水電研究很深,我們交流很簡(jiǎn)單。但在這里,巴業(yè)主對(duì)復(fù)雜的水電工藝?yán)斫獠蛔悖龅絾栴}首先要給他們上課。"例如在是否采用TBM的問題上,巴業(yè)主最初對(duì)一下增加近1億美元的成本不理解。中方花了整整兩年時(shí)間,向業(yè)主、工程師反復(fù)講解,還組織他們到一些使用TBM的工程考察,最終說服了對(duì)方。
巴基斯坦總理謝里夫向中國(guó)葛洲壩集團(tuán)第三工程有限公司法人代表、總經(jīng)理馮興龍致意
第三,由于政治不穩(wěn)定,利益訴求不同等原因,巴方在誠(chéng)信方面有待加強(qiáng)。
到巴基斯坦的大江大河上做文章
1400多年前,大唐高僧玄奘沿絲綢之路來到當(dāng)時(shí)的著名學(xué)府,距今伊斯蘭堡30英里的塔克西拉大學(xué)。因此有人說,《西游記》的終點(diǎn)正是今天的巴基斯坦。而在同樣經(jīng)歷千難萬險(xiǎn)后,N-J這一中巴兩國(guó)的友誼工程,也即將功德圓滿。
N-J首臺(tái)機(jī)組預(yù)計(jì)將于2018年2月實(shí)現(xiàn)發(fā)電,其總裝機(jī)容量969兆瓦,年發(fā)電量約51.5億度。巴水電開發(fā)署主席侯賽因高度評(píng)價(jià)了葛洲壩的工作,"N-J工程是一個(gè)經(jīng)典工程,世界上很少有項(xiàng)目會(huì)擁有如此多的技術(shù)難題。我對(duì)葛洲壩的表現(xiàn)感到滿意,他們成功調(diào)動(dòng)了當(dāng)?shù)厝嗣瘢芎玫芈男辛似髽I(yè)社會(huì)責(zé)任。"
與此同時(shí),位于巴基斯坦西北部開普省,杰盧姆河支流昆哈河上的蘇吉吉納里水電站項(xiàng)目(S-K工程)已于今年3月開工,這不僅是中巴經(jīng)濟(jì)走廊優(yōu)先實(shí)施的重點(diǎn)項(xiàng)目,也是葛洲壩集團(tuán)海外水電投資的"第一單",投資額19.62億美元,總裝機(jī)容量873兆瓦,年發(fā)電量約30.81億度,項(xiàng)目工期72個(gè)月。
7月上旬,記者來到距首都伊斯蘭堡8小時(shí)車程的開普省科希斯坦地區(qū)。這里崇山峻嶺,一條因裹挾大量泥沙而呈灰色的大河從中經(jīng)過。呆在距河邊50米的旅店內(nèi),巨大的水聲讓人無法入睡。這里是印度河,葛洲壩承建的達(dá)蘇水電站將在此筑壩,它將是巴基斯坦在印度河流域規(guī)劃的六級(jí)水電站中最早開工的一項(xiàng),也是巴單個(gè)合同金額最大的水電站,總裝機(jī)容量5400兆瓦,建成后年發(fā)電量約120億度。馮興龍驕傲地說:"達(dá)蘇的體量非常大,發(fā)電量與N-J是數(shù)量級(jí)的差距,投入也是數(shù)量級(jí)的差距。巴基斯坦積累多年,終于有實(shí)力去開發(fā)印度河資源。而對(duì)于葛洲壩而言,通過N-J、S-K項(xiàng)目,我們?cè)诎突固沟男『由献龊昧思夹g(shù)儲(chǔ)備,是時(shí)候去大江大河做文章了。"
51.5億度+30.81億度+120億度,在葛洲壩等中國(guó)能源企業(yè)的努力下,巴基斯坦的未來將無限"光明"。巴水電開發(fā)署主席侯賽因說:"當(dāng)達(dá)蘇水電站完工后,巴基斯坦的電力供應(yīng)將達(dá)到一個(gè)新的高度。屆時(shí)我們不僅將提供價(jià)格實(shí)惠的電力,而且還是綠色環(huán)保的電力。"
"除建成后的效益外,水電建設(shè)過程中對(duì)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步的貢獻(xiàn)也是巨大的。"馮興龍談到,水電建設(shè)周期長(zhǎng),需要大量人力、設(shè)備、物資。N-J項(xiàng)目高峰期巴籍員工約12000人,S-K項(xiàng)目高峰期預(yù)計(jì)為當(dāng)?shù)貏?chuàng)造4000多個(gè)就業(yè)崗位。"達(dá)蘇水電站規(guī)模是N-J的兩到三倍,預(yù)計(jì)培訓(xùn)員工5萬人,而且是長(zhǎng)達(dá)5、6年的培訓(xùn)。我們N-J項(xiàng)目的很多工人都已經(jīng)走向了世界,他們拿著我們發(fā)的工作證去中東應(yīng)聘,說我在葛洲壩干過。"
中巴經(jīng)濟(jì)走廊共有39個(gè)項(xiàng)目,能源是走廊建設(shè)進(jìn)展最快的領(lǐng)域。在建或已建成的19個(gè)早期收獲項(xiàng)目中,有11個(gè)是能源項(xiàng)目。走廊能源項(xiàng)目全部完工后,將為巴增加1100萬千瓦電力,大大緩解巴能源緊張,為巴經(jīng)濟(jì)發(fā)展注入強(qiáng)勁動(dòng)力,改善民眾生活。
巴國(guó)防部長(zhǎng)兼水資源和電力部長(zhǎng)阿西夫?qū)χ袊?guó)在解決巴基斯坦能源問題上的貢獻(xiàn)給予高度評(píng)價(jià),"中國(guó)在解決巴基斯坦能源危機(jī)問題上扮演了主要角色,當(dāng)我們能源領(lǐng)域急需投資時(shí),中國(guó)及時(shí)出現(xiàn)了。過去三年里,中國(guó)對(duì)巴投資數(shù)量是前所未有的,具有紀(jì)念意義的。這再次證明了巴中關(guān)系的牢固,中國(guó)是我們?nèi)旌虻呐笥眩覀儗?duì)這種友誼感到驕傲,中國(guó)在巴基斯坦經(jīng)濟(jì)生活中一直扮演著舉足輕重的角色。"
N-J工程的關(guān)鍵設(shè)備,全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM)首次掘進(jìn)
2017年5月,N-J工程引水隧洞TBM696段隧洞貫通的一刻
巴基斯坦水電開發(fā)署主席侯賽因在N-J項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)向謝里夫總理介紹工程概況
巴基斯坦總理謝里夫在N-J工程項(xiàng)目工地問候中巴建設(shè)者
S-K水電站示意圖 S-K工程開工現(xiàn)場(chǎng)
巴國(guó)防部長(zhǎng)兼水資源和電力部長(zhǎng)阿西夫在達(dá)蘇水電站簽約儀式上致辭
葛洲壩集團(tuán)尼魯姆—杰盧姆水電工程中方建設(shè)者合影

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