碾壓混凝土拱壩：兩個天下第一 20年群體攻關(guān)

2015-04-11 10:10 來源：http://www.elinglong.com/ 閱讀：次

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　　劉光廷和他的團(tuán)隊研發(fā)的“碾壓混凝土拱壩的新設(shè)計理論與實際”獲2009年度國家科技提高二等獎

兩個世界第一 20年群體攻關(guān)●練習(xí)記者呂露英

　　2010年1月11日，在2009年度國家迷信技術(shù)嘉獎大會上，80歲高齡的劉光廷教學(xué)第三次從黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人手中接過了國家科技先進(jìn)二等獎的獲獎證書。

　　已在清華大學(xué)水利水電工程系任教50余年的劉光廷和他的團(tuán)隊，經(jīng)由近20年的科研攻關(guān)，提出了利用穩(wěn)固的人工結(jié)構(gòu)將壩體無序隨機(jī)裂痕轉(zhuǎn)化為人工可控裂縫的新設(shè)計思維，創(chuàng)立了系統(tǒng)的、有自立常識產(chǎn)權(quán)的碾壓混凝土拱壩新設(shè)計理論和成套要害技術(shù)，并成功營建了兩座高技術(shù)難度的碾壓混凝土拱壩。這兩座拱壩分辨被列為 “世界上第一座已建成的碾壓混凝土薄拱壩”和“世界上第一座建立在高寒強震軟基上的碾壓混凝土高拱壩”。新設(shè)計理論的成功利用，推進(jìn)了碾壓混凝土拱壩筑壩技術(shù)的開展，對我國壩工建設(shè)將發(fā)生深遠(yuǎn)影響。兩座具備高技術(shù)難度的碾壓混凝土拱壩的建成，標(biāo)記著我國碾壓混凝土拱壩筑壩技術(shù)已處于國際領(lǐng)先水平。
　　
　　霸占難關(guān)

　　我國長年水資源總量為2.8萬億立方米，居世界第六，但可利用開發(fā)的缺乏總量的20%，與發(fā)財國家相比，我國開發(fā)利用水資源的程度還很低。在動力問題日趨主要的明天，開發(fā)利用好水資本的策略意思尤其凸起。

　　多年來，我國水利界一直為水利水電建設(shè)工程投資大、建設(shè)周期長、發(fā)揮效益慢等成績所困撓。如安在水電建設(shè)中采用新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝、新設(shè)計方式以延長建設(shè)周期、下降工程造價，始終是一代又一代水利任務(wù)者想要處理的嚴(yán)重成績。

　　20世紀(jì)70年月初，美國最早將碾壓混凝土工藝引入主體壩工的建設(shè)中，厥后這一工藝被世界各國紛紜采用，但與之相順應(yīng)的新結(jié)構(gòu)和新設(shè)計方法卻不成長起來，水利界廣泛采用加大工程量的辦法來保障結(jié)構(gòu)平安。若何使拱壩超載能力大、工程量小，又能疾速施工成為我國水電建設(shè)中亟待解決的重大課題。“我們這一代清華水利人有責(zé)任也有才能來處理這個問題，使我國的壩工建設(shè)上一個新的臺階。”該項目標(biāo)第二義務(wù)人，時任水利水電系擔(dān)任人謝樹南說。

　　在水利水電系的鼎力支持下，劉光廷的團(tuán)隊經(jīng)過20年艱苦攻關(guān)，終于取得了把壩體上無序隨機(jī)裂縫轉(zhuǎn)化為人工可控裂縫的系統(tǒng)理論和碾壓混凝土拱壩設(shè)計的成套癥結(jié)技術(shù)研究成果。“但是理論上和實驗室的研究成果要轉(zhuǎn)化為事實的出產(chǎn)力，要真正在我國的水利水電建設(shè)中發(fā)揮感化，必需并且也只能在現(xiàn)實的工程中去考驗和完美。為此，水利水電系構(gòu)造全系力氣，前后在福建龍巖溪柄和新疆塔西河石門承當(dāng)兩座高難度的碾壓混凝土拱壩的全體科研、設(shè)計和部門工程監(jiān)理任務(wù)，用時10年之久。
　　
　　推行成果

　　1998年，福建龍巖溪柄電站拱壩被《國際水電及年夜壩建立》列為天下上第一座已建成的碾壓混凝土薄拱壩。薄拱壩與一般拱壩跟重力壩比擬，加倍節(jié)儉資料和工期，能更快施展效益，但對地形前提和技巧的請求很高，在此之前，海內(nèi)外從未有人扶植過。

福建龍巖溪柄電站拱壩

　　在龍巖溪柄電站拱壩的研討設(shè)計中，劉光廷和他的團(tuán)隊初次提出了“溫度斷裂”理論，以為溫度釀成的壓力和拉力會讓壩體開縫，并應(yīng)用“溫度斷裂”實踐勝利設(shè)計了人工縫。他們經(jīng)過溫度斷裂理論剖析，猜測壩體的可能開裂地位，并在這些位置做了可以把持的人工縫，經(jīng)過當(dāng)時設(shè)計好的人工縫，讓底本可能開裂的處所止于開裂。別看這小小的一條縫，稍有誤差便可能成為大禍患。那時，劉光廷的團(tuán)隊不但在理論上證實了人工縫能夠止裂，還經(jīng)由過程一次次實驗測試，證明了即便在溫度變更的條件下，人工縫也不會進(jìn)一步加深、開裂。而在溫度斷裂范疇，劉光廷的團(tuán)隊做了好多少年以后，美國才開端相干研究。

　　1995年6月，大壩經(jīng)過蓄水前驗收，當(dāng)年就禁受了30年一遇的大水磨練，至今已安全運轉(zhuǎn)了13年。大壩建設(shè)時就從久遠(yuǎn)角度斟酌，把洪澇、水災(zāi)等各類身分吸納進(jìn)大壩的研究設(shè)計和施工中。回憶起當(dāng)年發(fā)洪水時的情形，劉光廷說,人力培訓(xùn)，“發(fā)洪水后，外地工程職員打德律風(fēng)來講，一個看壩確當(dāng)?shù)厝瞬粫缘蔑L(fēng)險，坐在壩上洗腳。我們一聽都嚇到了，那水位很多高啊？！”就是在特大洪水的打擊下，這座世界第一的碾壓混凝土薄拱壩用現(xiàn)實證了然本身的理論和技術(shù)高度。

　　新疆塔西河石門子水利樞紐工程則樹立在零下幾十度的高寒區(qū)（年最大溫差70°C）和強震區(qū) （地震烈度8度），同時壩基仍是蒙受力很弱的軟巖，是事先世界上第一座建破在高寒、強震、軟基上的碾壓混凝土高拱壩。中國水利學(xué)會碾壓混凝土筑壩技術(shù)專委會在《碾壓混凝土筑壩技術(shù)綜述》中指出：“我國在石門子碾壓混凝土拱壩設(shè)計中有重大打破，存在世界當(dāng)先程度。”

施工中的新疆石門子碾壓混凝土拱壩

　　這個“擁有世界領(lǐng)先水平”的評估得來不容易。且不說項目的50多名成員在零下幾十度的高寒條件下輪流苦守現(xiàn)場，項目在理論研究和實行上也遭遇了很多困難。

　　當(dāng)?shù)氐匦魏吞@候條件都無比晦氣，除要抗高寒強震，軟基更是一個硬傷。當(dāng)時，新疆當(dāng)?shù)氐囊恍┧麑＜液凸賳T并不支持做這個項目。支持方和否決方舉辦了一場大爭辯，劉光廷、謝樹南帶著我校水利系的十幾位專家學(xué)者在會上“筆戰(zhàn)群儒”，終極失掉認(rèn)可，開始實施這個項目。

　　回憶起當(dāng)時的情況，謝樹南的臉色非常凝重：“當(dāng)時我們想，假如我們的研究成果只能用在條件很好的地方，那對我國水利建設(shè)的意義就不大了。”

　　針對強震高溫軟基的地形和睦候條件，團(tuán)隊采取了“多重保險”的做法：一是用人工縫，如許拉力就會衰減良多，保險性也進(jìn)步很多；二是開辟了仿真設(shè)計體系，按硬化巖石的結(jié)構(gòu)來做仿真試驗；三是研發(fā)計劃了鉸接拱和柔性拱，這兩種新構(gòu)造是我國拱壩建立上的又一翻新。

　　同時，劉光廷和他的團(tuán)隊還想盡措施把軟基固化。塔西河石門子當(dāng)田主如果砂巖，砂巖對溫度變化敏感，輕易涌現(xiàn)裂縫。而石灰?guī)r絕對牢固，遇溫度變化時變形較小。當(dāng)時，劉光廷就帶著大師在沿途尋覓石灰?guī)r。“有一次坐火車，發(fā)明有一段鐵軌上面的石閘是石灰?guī)r的，我們就去找當(dāng)?shù)罔F路部分，問明白鄰近哪兒有石灰?guī)r。而后我們用砂巖跟他們換來了石灰?guī)r。”回憶起當(dāng)年找?guī)r石的情景，劉光廷忍不住笑了：“我們想盡方法讓混凝土在溫度下變形小，這樣就不容易呈現(xiàn)裂縫了。”

　　新疆塔西河石門子水利關(guān)鍵工程今朝已安全運轉(zhuǎn)8年。時代經(jīng)歷了 2002年的 5.2級地震、2005年5.3級地震和2008年近壩址的4.4級地動，大壩無缺無損。大壩建成后，新疆遭受了干旱，恰是大壩讓大片的棉花田失掉實時澆灌，造福外地庶民。

　　對全部項目獲得的成績，謝樹南動情地說：“項目是集體的成果，幾代人通力合作的結(jié)晶和血汗。”談起系里50多小我獨特盡力斗爭的情景，謝樹南回想道，許多教員炎天衣著背心在實驗室里做實驗，揮汗如雨。新疆有關(guān)引導(dǎo)來清華時看到這樣的情景，都十分打動。2001年，中共新疆維吾爾自治區(qū)委書記王樂泉在一次集會上說：“我們特別感激清華大學(xué)。”團(tuán)隊的辛勞和努力獲得了充足承認(rèn)。

　　凝固在兩座 “世界第一”的工程中的創(chuàng)新和成果，卻緘默了多年才為眾人知曉。“我們事先不向世界公然，不宣揚，是因為一個工程要閱歷相稱長時光的測驗，才干說它是成功的”，謝樹南一語揭開了工程沉默多年的起因，“當(dāng)初報獎了，目的不在于得獎，而是讓水電界更好地推行這個技術(shù)和成果。”
　　
　　無畏艱苦

　　80歲高齡的劉光廷，從事水利研究和建設(shè)已近60年。談起這20年攻關(guān)過程當(dāng)中的困難，他笑了：“實在沒甚么困難，你們年輕人不太懂得，我們老一輩的水利人常常遇到各種困難，遭遇各種艱難的條件，我們的大局部時間都是在荒山野嶺間渡過的，即使碰到什么困難也不感到是困難了”。

　　謝樹南卻清晰地記得，有一次，工程正在緩和地設(shè)計當(dāng)中，劉光廷忽然肚子痛苦悲傷非常，被緊迫送往病院，診斷成果是急性胰腺炎。因為情況重大，醫(yī)院收回了病危告訴，并停止緊急挽救。但是手術(shù)事后才幾天，劉光廷又靜靜地把研究生叫到病房里研究圖紙。謝樹南去病房里看望劉光廷時發(fā)現(xiàn)病房鋪滿了圖紙。后來，劉光廷的胰腺炎又復(fù)發(fā)過一次，幸虧被及時送到醫(yī)院，大夫說，再晚一點兒就風(fēng)險了。“結(jié)果沒幾天，劉先生又活蹦亂跳地在工地上了”，談起這些事，謝樹南盡是敬仰和感動。

　　茍利國度存亡以，豈因禍福避趨之。談到困難，謝樹南夸大說，難題重要是來自理論和資金方面的。理論方面，由于項目做出了嚴(yán)重沖破和立異，建筑了兩個“世界第一”的大壩，昔時的艱巨水平可想而知。資金方面，項目須要資金時正遇上亞洲金融危急，貸款特殊艱苦。其時謝樹南去銀行找信貸部主任談名目存款的事，信貸部主任常常兩分鐘就把他們打發(fā)走了。然而謝樹南他們其實不廢棄，一次又一次地去找那位信貸部主任。有一次這位主任終究不由得了，問謝樹南為何這么執(zhí)著于本地的這個工程建設(shè)。謝樹南說：“這是咱們系里一代代人的成果結(jié)晶。我盼望這些結(jié)果可能在故國的地盤上生根著花。”這一番話終于激動了這位主任，項目存款取得了同意。

　　學(xué)校訂項目賜與了實時的支撐。謝樹南說：“特別感謝黌舍在‘985’一期時給予這個項目重點經(jīng)費支持，使我們更新了一大量急需的進(jìn)步儀器裝備。”

　　造詣已樹，來者可追。項目攻關(guān)時期，很多年青的研究生也參加出去，從中失掉了很大錘煉和培育。踏著老一代清華水利人的腳印，他們將在我國水利水電建設(shè)奇跡中持續(xù)前行……