波波娜水電站工程的安全管理

張振杰

(水利部綜合事業局新華水力發電有限公司，北京 100070)

波波娜水電站位于新疆維吾爾自治區和田地區喀拉喀什河上，是南疆電網重要的電源點，該項目于2006年12月通過新疆維吾爾自治區發展改革委員會核準，主體工程開工建設，2011年4月三臺機組全部并網發電開始商業運行。由于該項目地處自然條件較差、運輸距離較長的邊遠少數民族地區，對其進行水電站開發建設時，其勘測設計、招標評標、建設管理、生產運行等各階段的安全性管理十分重要。波波娜水電開發有限公司通過科學管理，實現了預期的建設管理目標，其安全管理的經驗對其他類似工程很有借鑒意義。

1 工程概況

波波娜水電站位于新疆維吾爾自治區和田地區喀拉喀什河上，由攔河壩、泄水建筑物和發電引水系統及電站廠房等主要建筑物組成，為長距離、高水頭、有壓引水式電站。電站裝機容量150MW，保證出力34.8MW，多年平均發電量6.66億kW·h。大壩采用混合壩形式，總長456m，最大壩高27m，總庫容398.65萬m3。重力壩段布置有表孔溢洪道、泄洪沖沙底孔。發電引水系統主要由進口引水渠、進水口、引水隧洞、調壓井、壓力管道、岔管、支管組成。引水系統采用一洞三機聯合供水的布置形式，電站共3臺機組，設計引用流量70.2m3/s，額定水頭242.0m，整個引水系統總長12.5km，全線有壓，在引水隧洞末端11.627m處布設調壓井，壓力管道長843.5m。

調壓井為帶上室阻抗式，豎井高59.3m，斷面面積90m2。上室為矩形斷面，高度 26.5m，斷面面積為630m2。在調壓井后部布設檢修閘井。檢修門后布設1.65m×0.8m的通氣孔。發電廠房為引水式地面廠房，由主廠房和副廠房組成。主機間內共布置3臺單機容量為50MW的水輪發電機組(SF50-14/4250)。尾水平臺布置尾水閘門啟閉設備，尾水門機軌距3m。尾水閘孔口高3.869m，寬3.942m，共3孔，尾水閘墩后接反坡段。

2 水電站主要技術風險特性

2.1 引水樞紐水庫

波波娜水電站為長距離、高水頭、引水式電站，引水樞紐水庫的主要作用是保證引水量。大壩部分壩段分布有2～3m厚的人工堆積卵礫石棄料層，級配不良，具有架空結構。采用壩前土工膜防滲處理措施，土工膜的鋪蓋、聯接工藝和質量十分關鍵。

2.2 發電引水洞

2.3 調壓井

調壓井布置在波波娜村南側山頂處，地形走向呈近EW向，調壓井所處位置巖體單薄。

2.4 壓力鋼管

壓力鋼管長843m，其中高壓管道長812.0m。鋼管的制作和焊接是保證工程質量的前提，其安裝精度要求也很高。

3 水電站建設風險識別

項目能否安全建設和運行，其風險識別工作從項目建議書階段開始一直到項目竣工驗收均需要管理者高度重視，風險識別與管理貫穿項目建設全過程、全方位。不同階段的管理者要按照本階段的設計深度要求考慮設計、施工、運行中可能遇到的風險，并進行有效管理。

3.1 社會風險

波波娜水電站地處我國偏遠的新疆維吾爾自治區和田地區，與印度相鄰，漢族人口僅占1.9%左右，且集中在和田市，項目建設區幾乎全部為少數民族，社會風險主要存在于民族團結、宗教意識等方面。

3.2 自然風險

波波娜水電站所處地區多年平均降雨量80.82mm，多年平均蒸發量3166.57mm。人民生活和工農業生產用水主要依靠積雪融水，氣候極端干旱、植被極差。在2009～2010年項目汛期施工期間，局部降雨洪水來得極快。引水隧洞長12km，其中98%以上的巖石屬于綠泥石英頁巖，開挖后遇水軟化，遇風風化，并且速度極快，一般為3～5天。

3.3 經濟風險

由于波波娜水電站所處位置偏僻，在項目建設期無鐵路運輸條件，經汽車運輸要穿越塔克拉瑪干大沙漠，僅和田市到烏魯木齊市的公路運輸距離長達1500km以上。運輸條件不便導致材料價格上漲。在和田地區火工材料是一個十分敏感的問題，其管理非常嚴格，要求做到嚴格報批、計劃采購、定量領取、定量使用，不準丟失，不用時退回;重大節假日要求停爆禁運。

3.4 技術風險

波波娜水電站屬于長距離有壓引水式水電站，且整個隧洞幾乎都是綠泥石英頁巖，發電水頭加權平均為243m。考慮到水擊壓力等原因，壓力鋼管的制作和安裝在質量控制方面具有很大的技術風險;另外圓形隧洞的開挖和襯砌也是影響安全的重要因素。

3.5 人員風險

波波娜水電站地處我國新疆地區，與印度相鄰，電站位于昆侖山中、塔克拉瑪干大沙漠南緣，自然環境惡劣，處在維護社會穩定的前沿地區，業主、設計、施工、監理等管理人員面臨很大挑戰，且施工人員十分缺乏。

4 風險管理

4.1 風險認識對整個項目建設起關鍵作用

由于水電站工程建設具有唯一性和不可逆性，而對風險的主觀認識既受到可能的風險損失的影響，也受到人們所處的外部環境因素和內部心理因素制約。認識這些狀態變量和心理變量在風險感知過程中的作用，有助于全面、客觀地識別風險，正確、恰當地處置風險。對于項目管理者而言，在進行項目建議書、可行性研究報告、初步設計報告、招標設計、招標評標、合同執行管理、工程驗收管理過程中，正確地把握項目風險的本質，把握各階段風險要點，并貫徹到整個業主、監理、設計、施工承包商、供貨商及當地政府各個方面，對項目安全管理至關重要。

4.2 工程設計是安全管理的基礎

在工程設計的各個階段，項目業主一定要與設計單位或咨詢單位充分溝通，在滿足規程規范要求的前提下，針對本項目的特點，具體問題具體分析。比如波波娜水電站在確定廠房采用地面式還是地下式時，經過分析和勘探，最終采用較為安全、經濟的地面式。在廠房排洪問題上認真分析了廠房背后洪溝的歷史洪水位，采用了電站尾水與洪水分道排泄方式，保證了廠房安全。

4.3 工程監理單位重視安全管理是保證

監理單位在工地上比較重視計量、驗收、進度、支付等內容，而對施工過程中的安全關鍵環節研究不透徹。因此，業主應及時在關鍵安全環節對監理單位提出要求。比如:波波娜水電站在隧洞開挖階段，項目公司就嚴格要求監理單位對開挖方式、開挖循環過程中各工藝進行跟蹤管理，切實保證施工進度和安全。

4.4 施工單位是安全管理的主要執行者

在項目建設過程中，施工單位設備多、人員組成復雜，并且是安全管理的主要執行者。由于施工單位往往重視節約費用而忽視安全，業主和監理單位對這些現象要高度重視，及時制止和引導。波波娜水電站在建設過程中，對這一現象進行了嚴格管理，保證了工程安全施工，確保開挖12km隧洞時安全無事故。

4.5 各級政府的支持和幫助是前提

任何一個項目的建設都離不開政府的支持和幫助。波波娜水電站雖然地處偏遠的沙漠邊緣，自然條件和施工環境惡劣，但是在項目建設期間得到了水利部建設管理與質量安全中心、新疆維吾爾自治區水利廳、和田地委、行署等單位和部門的大力支持，使得工程建設有了保障，在遇到困難時政府都能及時協調解決。

5 波波娜水電站引水隧洞建設的安全管理案例

波波娜水電站引水隧洞長12km，位于塔里木盆地臺次級構造鐵克力斷隆內。巖性以云母石英片巖、綠泥石片巖、鈣質片巖組成，局部過大沖溝或斷層破碎帶等部位有滲水或滴水，潛水對普通水泥具有硫酸鹽型結晶類強腐蝕性，隧洞施工共分4個標段、布置了5個支洞。隧洞為圓形斷面，洞徑5.4m，縱坡1/400，鋼筋混凝土襯砌，襯砌厚0.4m、0.6m。洞頂120°布設回填灌漿孔，全斷面布設固結灌漿孔。

波波娜水電站引水隧洞開挖和襯砌施工歷時三年半，在整個施工過程中無一例安全事故發生，電站投產運行三年來運行狀態良好。總結起來主要有以下幾點:

5.1 選擇合適的設計單位

在項目前期，項目業主通過調研并結合本項目的技術難度、自然地理條件和基礎資料狀況，慎重選擇項目主要設計單位。設計單位的資質要求和以往業績是項目業主招標時考慮的主要因素。

5.2 設計階段安全工作重點

a.根據地質條件，盡量使洞線與巖層構造斷裂及軟弱帶具有較大夾角，并盡量減少洞線與最大水平應力方向的夾角。

b.考慮引水隧洞運行安全，引水隧洞盡量避開山洪溝，滿足最小圍巖覆蓋厚度。

c.考慮施工支洞布置，盡量縮小其長度，并充分考慮支洞口的洪水特性。

d.進、出口選擇地形、地質條件較好部位，盡量避開高陡坡和卸荷裂隙發育地段。

e.對支洞封堵進行專門設計。

5.3 項目業主做好前期準備工作

項目業主在主體工程招標前，全面做好規劃，對融資、交通運輸、供電、供水、通訊，施工場地的征用手續都要完成準備工作進而不影響承包商施工。可以縮短總工期，節省總投資，也便于承包商進場后的安全管理。此外，項目業主的管理機構設置、管理制度，辦事程序要及時到位，便于承包商進行施工管理和應付各種突發事件。

5.4 項目業主規劃選擇監理單位

按照“業主負責制、建設監理制、招投標制”的要求，監理單位的選擇十分重要，規劃好機電、水保、環保、土建各監理單位。波波娜水電站總投資11.11億，總工期四年。工程等級為Ⅲ等，工程規模為中型，隧洞施工路線為關鍵路線。綜合分析項目所在地社會、經濟、自然條件，項目業主的管理條件和建設目標要求，波波娜水電站除環保、水保建設項目以外，只選擇一家主監理單位，以便于監理單位開展監理工作和方便項目業主的管理。

5.5 合理劃分標段和選擇承包商

項目業主在招標時，首先要確定建設目標，認真編寫施工規劃，并根據施工規劃認真編寫招標計劃，根據招標計劃和施工要求認真編寫招標文件。波波娜水電站主體工程承包商均為國內一級(含一級)以上的水利水電施工總承包企業。

5.6 項目業主在安全教育方面起主導作用

安全事故可能發生在建設過程的各個方面，各個環節。在波波娜水電站建設過程中，項目業主發揮主導作用，對參建各方進行了全方位安全教育。在隧洞建設過程中，業主不定期認真檢查，把握影響安全的實質性因素，適時調整建設進度目標，協調資源分配和供給，全方位與設計、監理、承包商溝通，保證實現建設總目標。全方位教育包括在不同場合召開各種會議，對監理、設計、施工的各類各種人員進行教育，并且不定期地學習國內外重大安全事故案例。

5.7 在建設過程中全方位安全管理

項目業主在招標和制定各種管理制度時均把安全管理內容包含進去。在制定建設目標時，充分考慮安全因素。在隧洞施工招標時，認真考慮到不同洞段由于地質條件不同而需要不同的技術要求;合理安排各洞段的開工時間，協調整個引水隧洞的貫通和襯砌完成時間，以保證發電總目標的按期實現。

5.8 良好的溝通是實現安全管理目標的有效途徑

人是整個項目建設管理過程中最活躍的因素。項目業主應與參建各方保持有效溝通，充分調動其積極性。波波娜水電站建設過程中，項目業主對隧洞承包商特別關注，對從事隧洞建設的各方人員體現更多的人文關懷，及時發現并解決影響一線工作的問題，及時排除安全隱患。

6 結語

a.波波娜水電站在整個建設過程中實現了安全管理，項目業主對整體項目的技術狀態和建設要求有明確的認識。

b.項目業主將安全管理貫穿到設計階段、招標階段、建設目標、管理制度中。

c.案例教育是安全教育十分有效的手段。

d.充分調動設計人員、監理人員、施工管理者和施工人員的積極性。

e.充分發揮當地政府和上級管理部門的作用是實現安全管理的保證。