巴基斯坦【三峽工程】揭秘:穿越喜馬拉雅山斷裂帶創下世界先例
2015年5月31日,在巴控克什米爾地區一座千余米高的大山下,一臺150多米長,重逾千噸,造價約3億人民幣的全斷面隧道掘進機(TBM),正如一條巨龍般一寸一寸擊穿巖石。當晚23點40分,施工現場突然爆出巨響,洞內漆黑一片。這是一次巖爆,簡單來說就是巖石應力釋放,原理類似火山噴發。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年多時間里,兩臺掘進機共遭遇過200多次巖爆,但這次是最嚴重的,相當于一場三級地震,隧洞及TBM設備嚴重受損。
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。項目承包商、中國葛洲壩集團第三工程有限公司總經理馮興龍激動地說:"這個工程要穿越喜馬拉雅山的一個大斷裂帶,這個斷裂帶的最大埋深達到1900米,在這種埋深下實現成功掘進隧洞,在世界上是沒有先例的。引水隧洞的貫通,標志著N-J工程的世界性難題得以攻克,再沒有任何技術難題能阻擋我們,工程發電指日可待。"
好事多磨的N-J工程
巴控克什米爾地區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,農村地區13小時,嚴重拖累經濟增長,長期困擾人民生活。2013年上任伊始,巴總理謝里夫提出將用3到4年時間解決能源短缺問題,并計劃改變巴基斯坦昂貴的能源結構,將能源重心由石油轉向煤炭,并加大水電、風電的比重。
水電比火電清潔,比風電、太陽能穩定,是世界能源發展趨勢。巴基斯坦水能儲量巨大,尤其在西北地區,但開發深度遠遠不夠,主要有以下原因:一是水電技術難度高、建設周期長、前期投入大,需要國家綜合實力來保障;二是巴基斯坦能源嚴重短缺,為保電力安全,巴在初級階段以發展重油、燃煤發電等短平快項目為主,在中巴經濟走廊早期收獲項目中,也集中了卡西姆港、薩西瓦爾、塔爾、胡布等一批燃煤電站項目。
21世紀頭十年,巴基斯坦為反恐戰爭所累,政治經濟環境并不好,但外部因素倒逼其加快了N-J工程建設。N-J項目處于尼魯姆河、杰盧姆河流域,這兩條河都發源于印度。印巴水權之爭由來已久。1961年,在世界銀行的斡旋下,印巴簽署水權協議,明確誰先建成水電站,誰優先擁有水權。此后40年,由于技術儲備、經濟實力等原因,兩國均未動工。直到21世紀初,印度率先在上游開建電站,并且是高起點,采用TBM方案。壓力之下,巴基斯坦于2006年正式啟動N-J工程論證招標等一系列工作,于2008年1月正式開工。
N-J工程是巴最大的在建水電項目,被稱為巴基斯坦的"三峽工程",由中國葛洲壩集團股份有限公司和中國機械設備進出口總公司組成的聯合體負責建設、葛洲壩集團第三工程有限公司牽頭實施,中國進出口銀行提供融資支持。
穿山入水 筑壩十年
葛洲壩三公司總經理馮興龍表示,N-J工程主要有三大技術難題:一是克什米爾地區崇山峻嶺,進廠道路條件不佳,大量設備物資運輸困難;二是工程所在區域橫穿喜馬拉雅山區大斷裂帶,地質條件極為復雜,特別是2005年南亞大地震后,該地區地質構造再次發生巨變;三是克什米爾地區本身敏感。
巴控克什米爾地區
由此,葛洲壩當初設計壩型時將安全放在首位,采用低壩、長引水隧洞方案,即在尼魯姆河建設蓄水大壩,通過引水隧洞將水引至約28.6公里外的發電機組發電,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
引水隧洞在項目建設中至關重要,該工程設計有世界少有的超長引水隧洞,總長約68公里、落差高度420米,其中約10公里設計為左右并行隧洞。難度最大的一段處于一整座大山之下,長17公里,最大埋深1900米,若采用常規鉆爆法施工,進度緩慢且難度巨大,世界尚無成功先例。此外,2009年,受業主征地、設計圖紙不斷修改等因素影響,加之遭受數次洪水侵襲,工程進度嚴重滯后。在此背景下,被稱為"巨無霸穿山甲"的全斷面隧道掘進機(TBM),歷史上首次出現在巴基斯坦土地上。
N-J工程的關鍵設備,全斷面隧道掘進機(TBM) N-J工程的關鍵設備,全斷面隧道掘進機(TBM)
這也是TBM與喜馬拉雅山脈的第一次親密接觸。多名國際知名巖土力學及地質學家曾表示,世界公認的兩大山系中,除喜馬拉雅山脈以外的地區均有多個TBM法施工隧洞的案例,但在最為年輕、地質活動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用TBM,必將載入隧道施工的史冊。
TBM面臨的最大風險便是文首提到的巖爆。當初四川錦屏電站選用TBM,在遭遇極強巖爆后被深埋地下;印度TBM同樣被埋,直接導致其位于尼魯姆河上游、提前開建的電站至今未完工。
N-J工程發生相當于三級地震的超強巖爆
N-J工程發生超強巖爆后,TBM-S696機組在應力作用下嚴重扭曲,巴業主、工程師,德國廠家均對能否修復持懷疑態度,一度提出放棄該機組,在附近另行打洞,重頭再來。"作為負責任的承包商,在他們打退堂鼓的時候,我們義無反顧地頂了上去。"馮興龍是TBM的第一任項目經理,被巴業主稱為"MR.TBM","TBM雖然誕生在國外,但真正廣泛運用是在中國,尤其是國內的地鐵施工,盾構是TBM的一個分支,每座城市不知有多少盾構機,都是我們自己做的。"基于豐富經驗和國產技術,葛洲壩團隊于7個月后奇跡般地重啟了機組。
N-J工程發生相當于三級地震的超強巖爆
筑壩十年,風雨兼程。除了這次超強巖爆,項目還面臨過一次滅頂之災。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,隧洞出現貫穿性滲水,如果河水倒灌進廠房,整個工程將毀于一旦。當時項目部集中所有力量,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,超出了一個承包商應盡的職責,為了保住工程、挽救工程我們不顧一切。險情解決后,業主方、巴水電開發署CEO在現場握著我的手使勁搖,說感謝你們為巴基斯坦人民做出的巨大貢獻。"
比穿山還頭疼的難題
逢山開路,遇水架橋。對于常年扎根高山峽谷中的水電人來說,再艱苦的環境也能適應,再棘手的技術難題也能克服。但在"一帶一路"走出去的過程中,對象國體制、意識、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、進廠道路等保證工程實施的基本條件稱為邊界條件,依照合同應由業主按時解決,但巴方在實操中進展緩慢,阻力重重。以征地為例,N-J項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目達蘇水電站開工在即,但一塊土地還沒有移交。據了解,巴基斯坦征地政策多年來未做大規模修正,依然沿用英殖民時期的征地補償政策,導致補貼標準與實際情況差距太大,老百姓不滿意,與政府很難達成一致。
其次,巴方對水電施工的專業性掌握不夠。馮興龍說:"國內無論業主、工程師還是承包商都對水電研究很深,我們交流很簡單。但在這里,巴業主對復雜的水電工藝理解不足,遇到問題首先要給他們上課。"例如在是否采用TBM的問題上,巴業主最初對一下增加近1億美元的成本不理解。中方花了整整兩年時間,向業主、工程師反復講解,還組織他們到一些使用TBM的工程考察,最終說服了對方。
巴基斯坦總理謝里夫向中國葛洲壩集團第三工程有限公司法人代表、總經理馮興龍致意
第三,由于政治不穩定,利益訴求不同等原因,巴方在誠信方面有待加強。
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時的著名學府,距今伊斯蘭堡30英里的塔克西拉大學。因此有人說,《西游記》的終點正是今天的巴基斯坦。而在同樣經歷千難萬險后,N-J這一中巴兩國的友誼工程,也即將功德圓滿。
N-J首臺機組預計將于2018年2月實現發電,其總裝機容量969兆瓦,年發電量約51.5億度。巴水電開發署主席侯賽因高度評價了葛洲壩的工作,"N-J工程是一個經典工程,世界上很少有項目會擁有如此多的技術難題。我對葛洲壩的表現感到滿意,他們成功調動了當地人民,很好地履行了企業社會責任。"
與此同時,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目(S-K工程)已于今年3月開工,這不僅是中巴經濟走廊優先實施的重點項目,也是葛洲壩集團海外水電投資的"第一單",投資額19.62億美元,總裝機容量873兆瓦,年發電量約30.81億度,項目工期72個月。
7月上旬,記者來到距首都伊斯蘭堡8小時車程的開普省科希斯坦地區。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過。呆在距河邊50米的旅店內,巨大的水聲讓人無法入睡。這里是印度河,葛洲壩承建的達蘇水電站將在此筑壩,它將是巴基斯坦在印度河流域規劃的六級水電站中最早開工的一項,也是巴單個合同金額最大的水電站,總裝機容量5400兆瓦,建成后年發電量約120億度。馮興龍驕傲地說:"達蘇的體量非常大,發電量與N-J是數量級的差距,投入也是數量級的差距。巴基斯坦積累多年,終于有實力去開發印度河資源。而對于葛洲壩而言,通過N-J、S-K項目,我們在巴基斯坦的小河上做好了技術儲備,是時候去大江大河做文章了。"
51.5億度+30.81億度+120億度,在葛洲壩等中國能源企業的努力下,巴基斯坦的未來將無限"光明"。巴水電開發署主席侯賽因說:"當達蘇水電站完工后,巴基斯坦的電力供應將達到一個新的高度。屆時我們不僅將提供價格實惠的電力,而且還是綠色環保的電力。"
"除建成后的效益外,水電建設過程中對當地經濟發展、社會進步的貢獻也是巨大的。"馮興龍談到,水電建設周期長,需要大量人力、設備、物資。N-J項目高峰期巴籍員工約12000人,S-K項目高峰期預計為當地創造4000多個就業崗位。"達蘇水電站規模是N-J的兩到三倍,預計培訓員工5萬人,而且是長達5、6年的培訓。我們N-J項目的很多工人都已經走向了世界,他們拿著我們發的工作證去中東應聘,說我在葛洲壩干過。"
中巴經濟走廊共有39個項目,能源是走廊建設進展最快的領域。在建或已建成的19個早期收獲項目中,有11個是能源項目。走廊能源項目全部完工后,將為巴增加1100萬千瓦電力,大大緩解巴能源緊張,為巴經濟發展注入強勁動力,改善民眾生活。
巴國防部長兼水資源和電力部長阿西夫對中國在解決巴基斯坦能源問題上的貢獻給予高度評價,"中國在解決巴基斯坦能源危機問題上扮演了主要角色,當我們能源領域急需投資時,中國及時出現了。過去三年里,中國對巴投資數量是前所未有的,具有紀念意義的。這再次證明了巴中關系的牢固,中國是我們全天候的朋友,我們對這種友誼感到驕傲,中國在巴基斯坦經濟生活中一直扮演著舉足輕重的角色。"
N-J工程的關鍵設備,全斷面隧道掘進機(TBM)首次掘進
2017年5月,N-J工程引水隧洞TBM696段隧洞貫通的一刻
巴基斯坦水電開發署主席侯賽因在N-J項目現場向謝里夫總理介紹工程概況
巴基斯坦總理謝里夫在N-J工程項目工地問候中巴建設者
S-K水電站示意圖 S-K工程開工現場
巴國防部長兼水資源和電力部長阿西夫在達蘇水電站簽約儀式上致辭
葛洲壩集團尼魯姆—杰盧姆水電工程中方建設者合影
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