王仁坤,勇攀水电“珠峰”
作者: 赵宝娣王仁坤是工程勘察设计师,先后主持或参与国内外二十多座大中型水电工程设计,由他主持设计的溪洛渡、锦屏一级、大岗山等特高拱坝巨型水电站成功投产。2024年年初,王仁坤获得“国家工程师奖”。
奔跑的优等生
王仁坤生长于四川达州大山中。小时候,生活条件艰苦,家里没有钟表,他每天看着天色上学。因为怕迟到,他总是匆匆忙忙吃完饭,然后风风火火跑步去两公里外的学校。
1979年全国高考政策恢复后,王仁坤以优异成绩考上了南京华东水利学院(现为河海大学)。研究生毕业后,王仁坤怀揣着满腔的抱负回到家乡的成都勘测设计院工作,并参与设计当时国内规模最大的水电工程二滩水电站,再次开启了他的奔跑人生。
二滩工程第一项工作是对二滩拱坝控制性坐标的验证。大坝混凝土浇筑分段分层,拱肩槽开挖分区分层,需要计算各个控制点的坐标。当时,设计院的计算工具都是老式计算机,需要把公式和各种参数一行一行输进计算机,写一行计算一行,然后把相应的计算成果打印在窄条形卷纸上,费时又费力。
现场施工是按照设计图纸给的数字进行,容不得半点差错。领导将这项艰巨任务交给了王仁坤。王仁坤结合设计院新引进的台式计算机,拿着说明书反复研究,又买来相关书籍猛啃,很快就编写了一套计算程序。他试着用自己编写的程序校验了拱坝施工控制参数,发现自编程序算出的结果与数据一致,计算成果得到验证。王仁坤再一次实现了技术上的成功奔跑。
二滩工程是我国首座突破200米大关的高坝工程,引领了中国水电技术的第一次飞跃。二滩积淀形成的完整成熟体系,为后来拱坝设计提供了“二滩模式”,王仁坤受益匪浅。
高坝设计宝典
1991年,王仁坤接到新任务,担任国家“西电东送”骨干工程金沙江溪洛渡水电站副总设计师。溪洛渡是混凝土双曲拱坝,兼具高拱坝、高抗震和坝身多泄洪孔口等特点,综合设计难度很大。
竖井除了电缆敷设,更是连接地面与地下、通风及安全疏散的重要通道。如果在岩石上开挖如此深度的竖井,并不算难事,可溪洛渡竖井偏偏遇到了深度达到120米的覆盖层。
覆盖层开挖最大的问题是稳定,而圆状的井筒受力最好,对稳定最有利。从竖井本身结构考虑,就利用井壁保证稳定,挖一段衬一段。但是,当挖到一定深度,衬到一定距离时,问题就来了。衬砌结构下方的覆盖层一开挖,井壁在重力作用下,会往下滑动,既影响开挖,更威胁施工人员安全。
王仁坤深思熟虑后,想到了喇叭口状的井口盘,既能有效解决上面遇到的难题,还能提供向下的重力,压实下面土层,对开挖非常有利。这一独创性施工方法,保证了竖井安全顺利成型,最大程度上节省了开支。
金沙江大桥是连接溪洛渡工程左右岸运输的重要通道,大桥的设计方是兄弟单位。在初期设计方案中,大桥右端离岩壁近,而岩壁危岩体多,如果要保证道路通行安全,势必需要对分布高度数百米的危岩体进行处理,难度大,费用高。
王仁坤从溪洛渡整个工程环境和谐考虑,提出将大桥位置上移100米,不破坏天然的岩壁景观。对于右岸桥端与地面交通衔接转弯半径不够的问题,他建议采用半立交的方式解决。后来,金沙江大桥按照王仁坤的建议施工。大桥建成后,车辆在桥上桥下毫无障碍地穿梭,而远处岩壁景观雄浑壮丽,每一处风景都彰显着王仁坤的智慧。
王仁坤为溪洛渡水电站拱坝乃至整个工程的优化设计,共节省直接投资15亿元。填补了关于特高拱坝的设计空白,被著名水利水电专家、“两院”院士潘家铮称为“高坝设计宝典”。
用坚韧铸魂
2002年,王仁坤为全面提升自己,考上清华大学,跟随潘家铮院士在职攻读博士学位。
雅砻江锦屏一级水电站是雅砻江干流下游的控制性水库梯级电站,拱坝305米,是世界第一高拱坝,坝址虽然地处狭窄河谷地段,但是左右岸地形不对称,地质条件最复杂,左岸中上部地基条件极差,解决不好将卡住水电站的“脖子”。
坝址坝型已定,箭在弦上,蓄势待发。王仁坤迎难而上,带领团队通过多方案的探索研究,创新性提出在左岸中上部基础区布设高度达155米的垫座。为了确保大坝基础固若金汤,在垫座以里还布设了三层传力结构,这就像给大坝穿了一只有保护作用的棉靴。
锦屏一级工程创造了多项世界第一,它和溪洛渡水电站作为中国水电引领全球的里程碑工程,都获得了菲迪克杰出工程奖,锦屏一级和大岗山水电站还获得国家优质工程金奖。
三十多年来,王仁坤从实践中总结经验,主持编审重大工程勘测设计与科研报告百多部,获得四项国家科技进步二等奖、二十二项省部级科技进步一等奖……他主导推进“三维协同设计系统”,显著提升我国水电水利行业设计水平。他出色的学识才干,被誉为我国特高拱坝设计领域的技术带头人和领军人物,先后获得“全国优秀科技工作者”“全国五一劳动奖章”等荣誉。
2024年1月19日,王仁坤获得“国家工程师奖”。如今,他依然勇往直前奔跑在勇攀“水电珠峰”的科研大道上。
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编辑 钟健