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光榮事跡

湛正剛:江河為棋我來下

記全國優秀科技工作者湛正剛

來源:貴陽院 作者:楊錦強 時間:2015-01-16【字號:
2011年,中國,西藏。
一支小小的馬隊行進在瀾滄江邊幽暗的山道上,馬背上,馱著帳篷、干糧等宿營物資,以及大大小小的測繪儀器,領頭的男人面色黝黑、體格健壯,實在讓人無法相信,他就是知名的水電建設專家、中國電建集團貴陽勘測設計研究院(以下簡稱貴陽院)副總工程師湛正剛。
貴州省省管專家,先后獲得國家科技進步二等獎、張光斗優秀青年科技獎、貴州省第九屆青年科技獎、貴州省五一勞動獎章獲得者、貴州省先進工作者,2014年獲全國優秀科技工作稱號,這一項項沉甸甸的榮譽背后,是湛正剛三十余年如一日的辛勤勞動。
 
洪家渡電站“妙手連連”
洪家渡水電站是國家西電東送首批開工的重點工程之一,同時也是烏江干流梯級電站中的龍頭電站。按照當時國內水電工程技術,洪家渡電站至少要7年才能建成。但是,國家的西部大開發戰略卻要求加快西電東送工程進度。
“當時壩高179.5米,在國內也是首屈一指,工程面臨很多難題。”回憶起當年的事,湛正剛仍然記憶猶新。那時才30出頭的他,闖勁十足。
作為項目副經理,在洪家渡水電站的規劃階段,湛正剛帶著他的同事們,跑遍了洪家渡附近的烏江兩岸,“從最近的公路,到江邊的宿營地,要走整整一天。”回想起野外工作的辛苦,湛正剛不免有些唏噓。更為辛苦的工作是在施工階段,為了配合施工,加快工程建設,湛正剛和他的隊友們需要趕制大量的圖紙,每天早上八九點進制圖室,除了吃飯時間,一直要干到晚上十一點,這樣高強度的工作,不是持續一天兩天,而是連續進行了三個多月。
想要達到國家的西部大開發戰略的要求,盡快完成水電站的建設,光靠艱苦的工作還遠遠不夠。在湛正剛的主持下,洪家渡電站建設勇于探索,大膽創新,采用了大量新技術、新工藝。
首先是要解決壩高的難題。由于兩岸邊坡要挖一個斜坡,開挖量很大,工期較長。湛正剛提出了分段下挖的設想,通過論證后予以采用,節省工期七、八個月,少開挖200多萬立方米。壩體填土傳統方法是用碾子壓,但速度較慢,湛正剛又提出采用沖擊碾的方法。當時這一技術只有南非用過,通過論證,這一方法可行,壓實效力和速度大大提高,加上其他階段節省的工期,使得洪家渡水電站工程工期縮短了2年零3個月,相當于節省工程投資約1.67億元。
其次,水電站廠房一次成型,也是洪家渡電站的一大創新。在洪家渡電站的設計中,湛正剛提出了廠房一次成型的設想。水輪機墩在國內首次采用新型墻板式機墩,主廠房排架柱采用鋼管—混凝土組合排架柱,使水電站廠房結構形式取得重大突破,同時,共節約直接工程投資4.69億元。
第三,是通過將工程裝機容量由540MW優化調整為600MW,增加產值7.72億元。
目前該電站工程運行指標均處于國內外已建、在建工程的前列。
2006年度《洪家渡工程設計》獲貴州省第十四次優秀工程設計特等獎,被貴州省建設主管部門確定為設計階段工程項目管理的先進典型。2006年7月,湛正剛主持研究的“洪家渡高面板堆石壩筑壩技術研究及應用”、“洪家渡水電站廠房新結構研究及應用”通過貴州省組織的科技成果鑒定,該兩項成果達到了國際先進水平,其中部份成果處于國際領先水平,被貴州省建設廳授予“洪家渡水電站設計—設計階段工程項目管理的先進典型”。2007年12月,峽谷地區200m級高面板堆石壩筑壩技術研究及其洪家渡壩工程應用獲得2007年度國家科技進步二等獎。
 
董箐電站“步步爭先”
2010年6月,董箐水電站實現了四臺機組全部投產發電的目標。經泄洪檢驗,工程運行正常。至此,湛正剛主持設計的貴州省北盤江上的又一大型電站劃上了圓滿句號。這是他主持設計的第幾座電站,他一時說也不清。
    說起董箐電站的設計,湛正剛感慨很深。和洪家渡電站相比,董箐電站壩高150米,裝機容量88萬千瓦,工期比洪家渡電站還緊。2005年時,前期預可設計還沒完,董箐下游的龍灘電站已經開始蓄水。如果不加快速度,龍灘電站的蓄水將淹沒董箐。
為了節省時間,作為第一負責人的湛正剛決定將設計預可、指標、施工同時進行。但是,又面臨著一個極大的工程技術難題:董箐電站河岸都是砂巖和泥巖,這在貴州干流河段都是極為罕見的。
“一層砂巖夾著一層泥巖,砂巖占了70%。通常情況下,開挖筑壩是不能用的。”湛正剛說,“一般用于筑壩的都是灰巖,但灰巖要到很遠的地方去挖,造價高且運輸難度大,而且砂巖挖出來的堆放也是一個問題。”
    用砂巖和泥巖筑壩,湛正剛提出了這個大膽的設想。這一設想遭到眾多質疑,因為世界上從來沒有這樣的嘗試。砂巖為硬巖,泥巖為軟巖,能不能用來筑壩?將來壩體會不會產生變形?是否會引起強度和形狀的變異等等?這一系列問題在當時都引起不同的分歧。經過兩年的理論分析、請著名專家、院士參與論證。通過室內外物理力學性能試驗、耐崩解性試驗、爆破及碾壓試驗,解決了砂泥巖筑面板壩可能存在的技術問題,最后得出可行的結論,最終下定決心采用。
“直到今天,根據壩體上眾多的監測點監測,運行比較穩定。”說到董箐電站的設計,湛正剛感到十分欣慰。
董箐電站工程的另一個難題是溢洪道問題,工程為大泄量高流速溢洪道,最大泄量達13347m3/s,最高流速達37.6m/s。為保證溢洪道安全運行,結合國內外高速水流水工建筑物破壞機理的分析研究,認為變形縫的結構措施的合理性是關鍵環節,提出了采用一種高速水流水工建筑物變形縫新結構,以保證溢洪道運行期不致被高速水流破壞。
董箐電站的“砂泥巖料筑壩”、“大泄量高速水流”、“大型和特大型水工隧洞”、“高尾水變幅設計處理”等設計取得了四大突破,各項研究成果已應用于工程建設中。目前工程已投產發電運行,經歷了一年多的運行檢驗表明,運行狀態穩定正常。通過研究成果的運用,工程縮短工期一年以上,節約直接工程投資2億元以上,實現了水電開發節能、環保的目標,取得了良好的社會經濟效益,獲得四項專利技術(第1發明人),可行性研究成果獲貴州省和全國優秀咨詢成果一等獎。
 
如美電站“搶占大場”
隨著貴州水電資源的陸續開發,貴陽院和湛正剛把眼光投向了水電資源更為豐富的西藏、云南等地。瀾滄江西藏河段的如美電站,攔河壩壩高達315米,是我國乃至世界上的最高壩之一,面臨著高海拔、高地震、高寒等不利的自然條件和世界級難題的挑戰就在這樣的大背景下擺在了湛正剛的面前。
相比貴州省內的水電開發,要在瀾滄江上建電站,自然條件更加險惡,湛正剛說:“貴州的山再高,可以翻過,但西藏的山連走路都不能。”壁立千仞的江岸,使得前期的野外勘測工作更像是在懸崖上跳舞,加上3500米以上的海拔帶來的高原反應,以及不時會遭遇的泥石流、雪崩等自然災害,讓本來就非常艱辛的野外工作平添了幾分驚險的色彩。湛正剛給我們講述了一次與雪崩的“親密接觸”:如美電站的建設過程中,有一次貴陽院的同事就遇到了雪崩,公路被墜落的雪塊堵死,被困在青藏高原的風雪中整整一天一夜。
“雖然院里會為每個電站制定完善的《工作手冊》,但家里人還是免不了會提心吊膽。”湛正剛如是說。
比自然條件更險惡的,是高海拔、高地震、高寒地區的水電建設難題。在新的挑戰面前,湛正剛從容面對,組織開展了藏區高堆石壩、高水頭大泄量泄洪消能、高流速水工隧洞、高邊坡治理等一系列高壩工程技術問題研究。
高堆石壩研究的特點是在已建國內外200m級堆石壩技術的基礎上,根據300m以上級別堆石壩的技術難點,特別是面板堆石壩的關鍵技術課題,研究提出解決方案和措施,并應用到如美水電站設計建設中。
湛正剛說,國家“十二五”規劃中,已經把如美電站列入重點水電開發項目。而今后相當長一個時期,我國水電水利工程建設主要在西南等經濟和交通欠發達地區,適合高壩大庫的建設條件,但也存在外運物資量大,工程造價高等問題。
在如美電站的設計中,湛正剛主持研究的300m高堆石壩的研究和應用,可大幅度就地取材,提高水電水利工程的經濟效益,具有廣泛的應用前景。該研究方向極具研究價值,其成果具有國際領先水平。高水頭大泄量泄洪消能、高流速水工隧洞以及高邊坡治理等和高堆石壩的研究是一脈相承的,在建設高壩大庫時必然會面對這些問題,高水頭大泄量泄洪消能側重于水能量的消減和河道防護,高流速水工隧洞側重于超高流速下結構體型,高邊坡治理側重于邊坡設計規劃和結構處理方案,這些研究方向對西藏地區工程設計和建設都具有重要的意義。
 
中盤回顧落子無悔
繼如美電站之后,湛正剛又領導了位于西藏的班達電站的勘測設計工作,于是,有了本文開頭的那一幕。一如山路上的艱難跋涉,在水電建設的道路上,湛正剛也一如既往的跋涉著。
“做一個工程師容易,做一個優秀工程師難,必須經過十幾年或幾十年的錘煉,要成為一個頂級的水電工程師還有很長的路要走。”回顧自己在水利水電行業奮斗這24年的歷程,湛正剛總結出了三點:那就是自己遇到了一個好機遇——西部大開發;好平臺——貴陽院在改革開放中打造的良好管理制度以及老一輩水電工作者的經驗積累;好環境——貴州在西電東送中大力開發水電資源。因此,他的才華才能得到最大發揮。
    在他畢業工作之初,受到貴陽院老一輩水電專家的指點熏陶,尤其是在洪家渡之前的貓跳河等大型水電站建設中的一些寶貴經驗,都對他后來的研究有很好的幫助。從上世紀20年代初,隨著西部大開發戰略的實施,貴州積極推進西電東送工程建設,貴陽院緊緊抓住這一良好機遇,搭建了他施展才華的平臺,使他在10多年的拼搏中大顯身手,取得了一個又一個輝煌業績。按他的話說,看到自己親手設計的一座座大型水電站的崛起,充分享受自己的作品在發揮效率,感到十分欣慰和自豪。
如今,在同行中他有較高的知名度,曾發表學術論文20余篇,編制或主持編制重要技術報告四十余份。參加了《水工混凝土防沖蝕規范》的編制工作,是《水電水利工程邊坡設計規范》的主要編制者之一。主持撰寫了工程設計技術專著《洪家渡水電工程設計創新技術與應用》,系統地總結與提煉了峽谷巖溶地區工程布置、200m級高混凝土面板堆石壩、300m級高陡邊坡處理、快速施工大型廠房新結構、巖溶地區特大水工隧洞成洞、埋藏式高強壓力鋼管少開孔技術及巖溶工程地質勘察處理等7項特色技術,填補了水利水電工程中一些領域的技術空白,豐富和發展了已有技術的內涵。
這些著作內容完整、資料翔實、成果豐富,涉及的技術問題均是當前水利水電工程中的技術難題,技術具有創新性和實用性,可供從事水利水電工程設計與建設的廣大的工程技術人員交流參考,為我國水利水電事業勘測設計水平的提升作出了一定的貢獻。
當然,長期的頻繁的野外工作也給湛正剛的家庭生活帶來了不少困擾,或者說遺憾,尤其是面對嬌妻幼兒的時候。“1998年,因為當時參加了新疆的一個課題研究,出差了半年的時間?;丶业臅r候,出生不久的孩子居然已經不認得爸爸了。”說到這里,湛正剛的臉上寫滿了對家人的愧疚。

生活中的湛正剛酷愛圍棋、象棋和橋牌,曾經是葛洲壩水電工程學院圍棋比賽一等獎獲得者的他,因為繁忙的工作,只能把這些愛好暫時放下了,“也許,只有退休以后才能繼續下棋打牌了”湛正剛說。

 

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