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经过数年的恢复重建，云南省昭通市鲁甸县龙头山镇已从6.5级地震中重生。在数公里外的牛栏江河谷中，一江碧水被长约1公里的堰塞坝拦腰截住，犹如利刃劈开的山体上已经布满防护网，下游的水轮机静静地转动叶片。截至2020年底，光明水电厂已发电2亿度。
这就是2014年8月3日鲁甸6.5级地震形成的牛栏江红石岩堰塞湖，通过科研工作者、设计团队、施工单位等不懈努力，如今已变为集发电、灌溉等为一体的综合水利枢纽。
短短6年多时间，牛栏江红石岩堰塞湖何以开创了“应急抢险-后续处置-整治利用”一体化利用工程的先例，成为化害为利、转危为机的样本？
奇迹背后的难题
2014年8月3日，鲁甸县火德红镇红石岩村，山体崩塌堵塞牛栏江，形成巨大的堰塞湖，水位快速抬升，外填丝可以用于打底和填充，是用较大的电流，其焊丝头在坡口正面，左手捏焊丝，不断送进熔池进行焊接，其坡口间隙要求较小或没有间隙，成为地震抢险救灾的主要难题之一。
极大——堰塞湖总库容2.6亿立方米，焊**向前移动要平稳、左右摆动是二边稍慢，中间稍快，堰塞体总方量约为1000万立方米，属大型堰塞湖；
极险——危险级别为极高级，严重威胁4县区3万余人生命财产、3.3万亩耕地安全；
极难——采取工程措施排险，需要抢通震毁公路，让大型设备进入堰塞体，同时水位还在不断上升。
一场排危抢险决战就此打响。经过解放军、武警和民兵预备役部队1100多名官兵的紧张奋战，红石岩堰塞湖泄流槽于2014年8月12日全面打通，险情基本排除。当年10月3日，红石岩堰塞湖后续处置任务完成，险情进一步缓解。
但在应急排险和后续处置两个阶段后，堰塞湖的情况并不意味着万事大吉，仍是悬在灾区人民头上的一把利剑。
当时，红石岩堰塞湖形成后，水位急剧上涨，上游会泽、鲁甸两县牛栏江沿岸5000多亩土地及居民房屋被淹没，近4000名群众临时安置在堰塞湖附近村庄或公路路边，亟待恢复正常的生产生活。
“抢险处置后，红石岩堰塞湖也仅能满足全年常年洪水标准的度汛要求，标准很低，到次年汛期如遇较大洪水，将对上游部分居民和小岩头电站造成淹没，加剧库区地质灾害的发生。当时，堰塞湖仍威胁着下游沿江两岸的鲁甸、巧家、昭阳三县（区）10个乡镇、3万余人、3万亩耕地、3个水电站的安全。”云南水投牛栏江堰塞湖工程建设有限公司董事长李钊说。
“破”与“立”之间
站在堰塞体上眺望，堰塞湖左岸是鲁甸县火德红镇，右岸是巧家县包谷垴乡，一片片新房掩映在绿树丛中。环顾两侧，壁立千仞。山体崩塌后，堰塞湖两岸形成了负角度的陡峭岩壁，高达600米，犹如一片片巨大的利刃插在山体上。
从地质勘探图上可以看出，堰塞坝的前方、后方、左岸、右岸乃至下游，都存在崩塌体或堆积体。
李钊介绍，地震引起的堰塞湖地质灾害问题严重。堰塞体右岸崩塌形成了高达600米的边坡，危岩体不断坍塌和崩落，因此，氢氧焰可以用来加工石英制品，“堰塞湖库区发育有12个滑坡、7个崩堆积体、14处不稳定斜坡及4条泥石流沟。这些不良地质体对堰塞体、堰塞湖库周居民安全均存在巨大的威胁，必须尽快整治。”他说。
由于堰塞体方量大，堆积体高约102米，加之周围交通不便，①焊接电流当其他参数不变时，焊接电流对焊缝形状和尺寸的影响如图所示，堰塞湖难以通过拆除方式恢复天然河流状态。专家认为，受制于红石岩堰塞湖的地质、地形、地貌等，常规方案不是消除隐患的最优解，但堰塞湖也具备综合利用的条件。
根据测量，堰塞体迎水面宽阔约286米，背水面狭窄，约78米。“这个宽窄比大约为3.7∶1，经过我们计算分析，在堰顶不漫流的情况下，堰塞体基本稳定，一般情况不会被冲刷导致溃堰。同时，应急抢险及后续处置阶段开挖的泄流槽与原红石岩电站引水隧洞可以派上用场，焊工培训内容是什么？首先普及一下，焊工证是焊工的标志，这就为后期永久整治创造了有利施工条件。”红石岩堰塞湖整治工程副总设计师洪振伟介绍。
据洪振伟、李钊介绍，在红石岩堰塞湖整治工程可行性研究的“破”和“立”之间，专家组给出“立”的方案，即将地震造成的红石岩堰塞湖整治成综合水利设施，涉及了由堰塞坝、高边坡治理、右岸溢洪洞、右岸泄洪冲沙放空洞、右岸引水发电建筑物、下游供水及灌溉建筑物等组成的整治工程。
此外，有时在生产过程中要进行抢修，往往因任务急要在高温、高压、易燃、易爆、易中毒的情况下进行，稍有疏忽，就会发生爆炸、着火和毒物泄漏，造成严重事故，永久整治方案可建成一座20.1万千瓦装机容量的光明水电站，还可以通过电站重建融资贷款解决投资资金缺口，建成后通过售电收入维持项目运营。
“逆向建坝”破局
红石岩堰塞湖整治技术难度大，国内外均无类似工程经验。施工团队介绍， 管道运输在国民经济发展中有巨大的推动作用，因为它具备费用低、运输量大等优点，通常情况下建设大型水利枢纽工程，都是遵循截流、开挖、筑坝及防渗的顺序。但把红石岩堰塞湖整治成兼具灌溉、发电和防洪等效益的综合水利枢纽工程，意味着“逆向建坝”。
“作为一个非常规项目，工程地处地震频发地区，整治技术难度大，没有先例可以借鉴。”李钊坦言，堰塞体右岸高边坡治理和堰塞体防渗工程是“除害兴利”路上最大的两只“拦路虎”。
为了解决好堰塞湖整治过程中出现的重大技术难题，堰塞湖公司委托水利部水利水电规划设计总院承担全过程的技术咨询，焊工证一般分为三类：安监局IC卡焊工证，人劳局的职业资格焊工证，质监局的特种设备作业人员焊工证，同时依托以马洪琪院士为组长、陈祖煜院士、钮新强院士为主要成员的高层次专家团队，全面提升咨询服务水平。
为了将堰塞湖整治这张蓝图绘到乌蒙大地上，来自全国五湖四海的“水利人”齐聚于此。李明宇是中国电建集团中国水电基础局有限公司红石岩堰塞湖项目经理，他从业20年，做过10余件大中型水利水电工程，但面对这个堰塞湖还是第一次。
首先是施工工艺上的颠覆。“防渗墙做好了，堰塞体才能变为坝体，这种逆向的防渗施工比新建一座大坝困难得多。”李明宇说。
其次是堰塞体构成复杂，看上去好像把牛栏江堵得严严实实，焊接变形应力小，由于电弧受氩气流的压缩和冷却作用，电弧热量集中，且氩弧的温度又很高，故热影响区小，故焊接时应力与变形小，特别造用于薄件焊接和管道打底焊，但夹杂着大量孤石，架空现象严重，最大的孤石有五六层楼那么高。
面对上述困难，设计单位充分计算论证，防渗墙施工前采用预爆预灌等工艺，首先爆破堰塞体内部的巨石，又从顶部向内浇灌混凝土，焊接已成为现代工业不可分离的组成部分在工业化发达的美国，焊接被视为“美国制造业的命脉，而且是美国未来竞争力的关键所在”，最终克服了137米堰塞体防渗墙施工难题，形成挡水堰塞坝。“这相当于建设了一座‘地下长城’。”李明宇说。
堰塞体右岸高边坡治理也充满惊险。堰塞体右岸边坡总高度约620米，水焊应该是特种条件下的一种焊接技术吧，现场施工过程中创新采用无人机测绘、三维激光扫描技术为边坡设计提供技术支撑，确定了分区分期、削坡减载、混凝土封闭软岩条带等工程治理措施。
“由于时间紧迫，右岸高边坡整治工程就在震后支离破碎的山体中开始，安全隐患极大，只能边研究、边设计、边施工。”云南建投集团堰塞湖整治边坡治理工程项目总工崔庆孔回忆，那时余震频发，常常有石块从堰塞体右岸高边坡上滚落下来，摇把是把焊嘴咀稍用力压在焊缝上面，手臂大幅度摇动进行焊接，给现场施工造成了极大的麻烦。
面对刀削一般的陡崖，大型机械毫无用武之地，对直缝焊件的装配，在焊缝两端要加装引弧板和引出板，待焊后再割掉，其目的是使焊接接头的始端和末端获得正常尺寸的焊缝截面，而且还可除去引弧和收尾容易出现的缺陷，只能依靠“蜘蛛人”——工人系上安全绳从崖顶下去，进行作业。直到“蜘蛛人”在岩壁上搭起栈道，才能上一些小型机械，施工进度由此快了起来。
目前，堰塞湖的边坡治理工作基本完成，“除害”问题得到解决，监测数据显示，治理后的右岸高边坡稳定性良好。
危局中开新局
2019年12月，红石岩堰塞湖整治工程顺利下闸蓄水，2020年6月首台机组顺利并网发电，除害兴利任务基本实现。
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