老挝南涅河一级水电站的设计与施工

2018-09-06Y.

水利水电快报 2018年8期

[] Y.

南涅河(Nam Ngiep)一级水电项目(NNP1)是老挝波里坎赛(Bolikhamxay)省和赛宋本(Xaysomboun)省的在建水电站，装机容量290 MW，投资约9亿美元。工程由南涅河一级电站电力公司(NNP1PC)负责建设和运营管理，公司发展目标是建设对社会和环境负责任的电力设施，提供清洁可再生电力，为老挝的脱贫作出贡献。

在波里坎赛省，沿南涅河正在建造两座大坝和两座水电站，主坝最大坝高148 m，是迄今为止老挝建造的最高碾压混凝土坝，水库水域面积67 km2，延伸到赛宋本省。因水电站建设而移民的4 000多人(主要是苗族)均得到妥善安置。

在主坝址，一级发电站将安装两台水轮发电机组，装机容量272 MW，年发电量1 260 GW·h，峰值运行时间16 h，电力通过长约120 km的230 kV输电线输往泰国。输电线连接发电站和首都万象纳蓬变电站，并经该变电站将电力出口到泰国。主电站泄水至调节池，第2座反调节坝和电站将为老挝115 kV电网供电，安装一台灯泡式机组，装机18 MW，一天24 h连续运转，日发电量105 GW·h。反调节坝的作用是确保下泄水流平稳，尽量减少对下游河道水位的影响。

根据与老挝政府签署的“特许权协议”，NNP1成立了环境与社会局，其下属的社会管理办公室负责所有的社会事务，包括安置过程和社会性措施的日常管理与实施。需要与老挝政府组织和机构密切合作，接受他们提出的意见。社会管理办公室与当地居民和政府合作，为安置区的村民提供住宅和基础设施，并为受项目直接影响的人群制定各种民生方案。环境保护对于项目的长期运行至关重要，NNP1已经成立了专门的环境管理办公室，确保项目对当地的影响最小，并有助于改进环境保护措施，提高环保意识。

本文介绍了NNP1从可行性研究、初步设计阶段到详细设计、施工阶段的创新性设计和建设特点，设计优先考虑效率和经济，以建设可持续发展的水电设施，这些设计主要由业主完成。

1 工程概况

南涅河上的南涅河一级电站位于首都万象东北145 km处。主坝为碾压混凝土重力坝，最大坝高148 m，坝顶长530 m。反调节混凝土重力坝位于主坝下游6.5 km，坝高21 m，坝顶长253 m。表1～3列出了该项目的主要特征参数。

表1 水库主要特征参数

表2 大坝主要特征参数

表3 厂房主要特征参数

2 前期准备工作

南涅河一级水电站是20世纪90年代早期确定的项目，1991年进行了初步可行性研究。1996年，日本国际合作署(JICA)对该项目的社会和环境影响以及技术、商业方面进行了全面的可行性研究。

JICA在1998～2000年以及2001～2002年分两个阶段进行了研究，确定了BOT(建设-运营-移交)开发模式的技术可行性，提出了基于物理、经济、环境和社会保障的最佳开发建议。

2003年5月，日本关西电力公司携手其他感兴趣的日本合作伙伴开展了进一步研究，并于2006年4月与老挝政府签署了项目开发协议，1 a后关西与泰国发电局(EGAT)签订了开发协议。在继续与项目区域内居民进行磋商的同时，开展了地形和地质方面的技术研究。在法律方面，2011年7月签订了经修订的关税谅解备忘录，并于2013年签署了电力采购协议。

2013年底和2014年初，随着进出场道路的规划，开始施工准备工作，与当地居民和政府达成协议后，开始进出场道路施工，而有关如何最好地安置所有受项目影响人员并进行赔偿的讨论仍在继续。2014年5月，召开了由村民、地方官员和高级政要、项目开发商和贷款方参与的国家层面的磋商，继而召开了村、区和省级会议。2014年9月，随着亚洲开发银行与多家日本银行和泰国商业银行达成财务和法律方面的协议，项目建设前期准备工作就绪。

3 工程效益

南涅河一级项目被列为老挝政府优先项目，是帮助老挝发展经济的“东盟电池”项目之一。在27 a特许期内，通过向项目政府股东，即老挝国有企业支付特许权使用费、税金和股息，预计NNP1将向老挝上缴各种税费超过6亿美元。在特许期结束后，所有的电站设施均将无偿移交给老挝政府。与此同时，由反调节坝产生的18 MW电力将大大增加波里坎赛省的供电量，帮助老挝电力公司(EDL)实现其电气化目标，并为地区经济发展做出贡献。

预计波里坎赛省的大坝建设将大大促进周边地区经济的发展，道路的改善和电力供应将增加贸易机会和提供公共服务，而改善供水质量将提高公众健康水平。短期内，建筑工人的涌入和当地新增的就业机会将为该地区注入资金。项目移民和项目附近居民也可以参与民生项目建设，并可长期以此增加收入。

2015年，在项目主要贷款方亚洲开发银行的大力支持下，ICEM实施了气候变化影响评估研究，评估特许协议期及以后南涅河流域气候变化的影响。

4 监管

为确保履行承诺和达到标准要求，NNP1及其利益相关方强化了项目实施过程中的内、外部监管。

(1)由老挝政府组建的独立咨询小组(IAP)于2013年开始对项目进行监管，咨询小组由国际知名移民专家和当地生物多样性、环境专家组成，IAP的职责范围包括对所有环境评估、运行与施工组织设计、环境管理与监测、生物多样性、移民安置、土著人安置与相关的项目进展以及补救措施等报告进行审查。

(2)独立监管机构专家由政府聘用，NNP1出资，负责监督和评估对环境安全与措施的遵循情况以及对社会权利和义务的履行情况。

(3)贷款方技术顾问每季度对NNP1及其承包商就施工中有关安全、环境和社会问题进行评估。

(4)按照世界银行和亚洲开发银行(ADB)操作手册的要求，老挝政府成立了大坝安全评估小组(DSRP)，其成员由NNP1电力公司指定。评估小组每次均由水电设计和施工领域的3名国际技术专家组成，他们从大坝稳定性和安全性的角度审查批准设计与施工方案，并提出适当的变更建议。评估小组大约每半年到访一次施工现场，查看施工进度，对设计和施工事宜做出评估。

(5)当地和地区项目团队聘请了各类国际专家，确保项目施工过程中采用当前国际先进经验，如在碾压混凝土配合比设计和浇筑方面。

(6)亚洲开发银行的代表定期到访施工现场，监督项目在履行环境和社会义务方面的进展情况。

5 施工状况

项目施工分4个独立合同，分别为土建工程、机电工程、水力机械工程以及230 kV输电线路工程，各项工作按计划稳步向前推进。截至到2015年12月底，累计完成总工程量的 31.6%(计划 36.1%)。

5.1 土建工程

5.1.1 进度

2013年9月30日，大林公司与NNPIPC签订了土建工程合同，2014年10月3日签发了“开工令”。同时，该公司社会管理办公室已同意就工程施工占地进行补偿。公司聘请了一家清理承包商，在工程开工前对工程区内未爆炸物(UXO)进行检测清理，结果未发现可疑物。2014年10月开始主坝、引水隧洞、反调节坝和厂房的开挖施工。

截至到2015年12月底，土建工程累计完成总工程量的 40.9%(计划完成 40.5%)，与用中间里程碑付款额计算完成工程量的计算方法相同，不包括预付款。

直径10 m的导流隧洞已完工，南涅河已于2015年10月31日提前一个月左右截流，关键项目如反调节坝、主坝和厂房的开挖与计划进度一致或提前。尽管大坝开挖和边坡支护工程量增加，但这些项目均按计划进行。

5.1.2 主坝开挖

2014年10月，开始主坝左岸坝段开挖，截至到2015年12月底，左右岸坝段均已开挖至原河床高程175 m。由于部分坝基在雨季及以后受到了水毁，目前正在进行河床面以下的开挖，结合必要的边坡支护，以增强大坝在各种不同岩石条件下的稳定性。截至2016年初，河床坝段坝基开挖进展顺利。由于软弱夹层，坝基开挖工程量将增大。主坝坝基由侏罗至白垩纪砂岩、泥岩和砾岩互层组成，岩石一般致密坚硬，但在右岸下游侧，褶皱使得地层明显从右岸向左岸下游偏转，在层间形成了一些软弱夹层。而反调节坝则完全不同，这是因为地质构造稳定，同时代泥岩条件较好。

最近，在主坝开挖过程中使用了三维扫描仪进行大坝开挖编录和河床剖面绘制，精度高、速度快且适应性强，此后现场开挖的编录工作均由三维扫描仪完成。信息一旦被下载，就可以编程进行三维扫描，例如，选择开挖坝坡上的一颗树来扫描，不仅要确定树的高度和直径，还要确定树的类型。三维扫描仪可用于土木工程、河道淤积物分析、生物清除和许多其他水电建设方面，包括环境应用，应用范围极其广泛。

在新技术应用方面，现场首次使用小型无人机对难以到达的地方拍摄高空、静态和动态照片，例如大坝开挖区的全景照片等。

5.1.3 导流工程

导流洞长626 m、直径10 m，设计洪水标准为1.5 a一遇。导流洞的开挖支护施工始于2014年10月，由于出口段地质条件差，增加了明挖工程量，出口段开挖完成后，导流洞实际开始开挖时间是2015年1月初。

截至2015年6月底，导流洞顶拱开挖完成，2015年8月贯通，2015年5月开始底板混凝土衬砌，并于2015年9月完工。顶拱混凝土衬砌采用滑模施工，2015年6月底开工，2016年9月底竣工。2015年10月31日，导流洞进口围堰建成，出口围堰拆除，开始导流。2015年11月，开始二期上游围堰常态混凝土浇筑，2016年1月开始碾压混凝土重力坝施工。

2015年8月初，导流洞施工期间遭遇暴雨，3 d内降雨量接近550 mm，洪水淹没了导流洞。采取了在出口设置混凝土围堰、隧洞内抽水等补救措施，工程没有因此而发生重大延误。

5.1.4 RCC试验与施工

主坝施工采用碾压混凝土，因为碾压混凝土施工快速。2015年11月，在现场混凝土实验室附近，成功建成了单坡碾压混凝土试验坝。碾压混凝土采用不同配合比设计，观察了多种碾压方法，包括模板附近富浆碾压混凝土的振动碾压，以及试验的其他碾压混凝土施工方法。试验获得巨大成功，证明碾压混凝土方案比先前预期的更经济，因此决定反调节重力坝左岸坝段也采用碾压混凝土(最初设计为土坝)。在碾压混凝土浇筑中，部分成功采用了斜坡碾压，实现了混凝土单层浇筑厚度6 m的世界纪录。考虑到施工速度和经济性，高19 m的二期上游围堰也采用碾压混凝土，设计洪水为2～5 a一遇，2016年1月开始施工。

主坝溢洪道挑流设计有多级挑坎，在反调节坝设计中也采用了多级挑流迷宫式溢洪道，并进行了水工模型试验。

5.2 反调节坝

5.2.1 反调节电站(开挖和混凝土工程)

2014年10月初，厂房开挖和导流围堰工程开工。2015年2月底，左岸厂房全部开挖至高程146.7 m。

2015年3月，开始厂房结构混凝土浇筑，同时开始接地系统的安装。截至2015年12月底，厂房和大坝混凝土浇筑量已完成20 849 m3，占总量59 586 m3的35%。厂房混凝土浇筑工作进展顺利，2015年11月30日，根据里程碑交付日期，土建承包商正式将施工场地移交给机电设备承包商，开始尾水管的交付与安装。

采用迷宫式溢洪道具有泄流能力大、坝顶长度短、两岸开挖工程量小且经济等特点。

5.2.2 反调节坝碾压混凝土

反调节坝右岸开挖始于2015年5月，雨季前完成。10月完成左岸溢流坝段和挡水坝段的开挖。考虑到经济性和稳定性，将左岸土坝变更为碾压混凝土坝。混凝土浇筑始于2015年11月，12月完成，浇注量共9 996 m3。

5.2.3 反调节电站尾水管安装

2015年11月14日，反调节电站尾水管运抵现场，2016年1月中旬完成了所有6节尾水管的安装。