碾壓混凝土拱壩：兩個(gè)天下第一 20年群體攻關(guān)

2015-04-11 10:10 來(lái)源：http://m.elinglong.com/ 閱讀：次

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　　劉光廷和他的團(tuán)隊(duì)研發(fā)的“碾壓混凝土拱壩的新設(shè)計(jì)理論與實(shí)際”獲2009年度國(guó)家科技提高二等獎(jiǎng)

兩個(gè)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(guó)家迷信技術(shù)嘉獎(jiǎng)大會(huì)上，80歲高齡的劉光廷教學(xué)第三次從黨和國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人手中接過(guò)了國(guó)家科技先進(jìn)二等獎(jiǎng)的獲獎(jiǎng)證書(shū)。

　　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(duì)，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(wú)序隨機(jī)裂痕轉(zhuǎn)化為人工可控裂縫的新設(shè)計(jì)思維，創(chuàng)立了系統(tǒng)的、有自立常識(shí)產(chǎn)權(quán)的碾壓混凝土拱壩新設(shè)計(jì)理論和成套要害技術(shù)，并成功營(yíng)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(qiáng)震軟基上的碾壓混凝土高拱壩”。新設(shè)計(jì)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(kāi)展，對(duì)我國(guó)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(guó)碾壓混凝土拱壩筑壩技術(shù)已處于國(guó)際領(lǐng)先水平。
　　
　　霸占難關(guān)

　　我國(guó)長(zhǎng)年水資源總量為2.8萬(wàn)億立方米，居世界第六，但可利用開(kāi)發(fā)的缺乏總量的20%，與發(fā)財(cái)國(guó)家相比，我國(guó)開(kāi)發(fā)利用水資源的程度還很低。在動(dòng)力問(wèn)題日趨主要的明天，開(kāi)發(fā)利用好水資本的策略意思尤其凸起。

　　多年來(lái)，我國(guó)水利界一直為水利水電建設(shè)工程投資大、建設(shè)周期長(zhǎng)、發(fā)揮效益慢等成績(jī)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(jì)方式以延長(zhǎng)建設(shè)周期、下降工程造價(jià)，始終是一代又一代水利任務(wù)者想要處理的嚴(yán)重成績(jī)。

　　20世紀(jì)70年月初，美國(guó)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(guó)紛紜采用，但與之相順應(yīng)的新結(jié)構(gòu)和新設(shè)計(jì)方法卻不成長(zhǎng)起來(lái)，水利界廣泛采用加大工程量的辦法來(lái)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(guó)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(lái)處理這個(gè)問(wèn)題，使我國(guó)的壩工建設(shè)上一個(gè)新的臺(tái)階。”該項(xiàng)目標(biāo)第二義務(wù)人，時(shí)任水利水電系擔(dān)任人謝樹(shù)南說(shuō)。

　　在水利水電系的鼎力支持下，劉光廷的團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)20年艱苦攻關(guān)，終于取得了把壩體上無(wú)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(jì)的成套癥結(jié)技術(shù)研究成果。“但是理論上和實(shí)驗(yàn)室的研究成果要轉(zhuǎn)化為事實(shí)的出產(chǎn)力，要真正在我國(guó)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(shí)的工程中去考驗(yàn)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(mén)承當(dāng)兩座高難度的碾壓混凝土拱壩的全體科研、設(shè)計(jì)和部門(mén)工程監(jiān)理任務(wù)，用時(shí)10年之久。
　　
　　推行成果

　　1998年，福建龍巖溪柄電站拱壩被《國(guó)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(duì)地形前提和技巧的請(qǐng)求很高，在此之前，海內(nèi)外從未有人扶植過(guò)。

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(jì)中，劉光廷和他的團(tuán)隊(duì)初次提出了“溫度斷裂”理論，以為溫度釀成的壓力和拉力會(huì)讓壩體開(kāi)縫，并應(yīng)用“溫度斷裂”實(shí)踐勝利設(shè)計(jì)了人工縫。他們經(jīng)過(guò)溫度斷裂理論剖析，猜測(cè)壩體的可能開(kāi)裂地位，并在這些位置做了可以把持的人工縫，經(jīng)過(guò)當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)好的人工縫，讓底本可能開(kāi)裂的處所止于開(kāi)裂。別看這小小的一條縫，稍有誤差便可能成為大禍患。那時(shí)，劉光廷的團(tuán)隊(duì)不但在理論上證實(shí)了人工縫能夠止裂，還經(jīng)由過(guò)程一次次實(shí)驗(yàn)測(cè)試，證明了即便在溫度變更的條件下，人工縫也不會(huì)進(jìn)一步加深、開(kāi)裂。而在溫度斷裂范疇，劉光廷的團(tuán)隊(duì)做了好多少年以后，美國(guó)才開(kāi)端相干研究。

　　1995年6月，大壩經(jīng)過(guò)蓄水前驗(yàn)收，當(dāng)年就禁受了30年一遇的大水磨練，至今已安全運(yùn)轉(zhuǎn)了13年。大壩建設(shè)時(shí)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(jì)和施工中。回憶起當(dāng)年發(fā)洪水時(shí)的情形，劉光廷說(shuō),人力培訓(xùn)，“發(fā)洪水后，外地工程職員打德律風(fēng)來(lái)講，一個(gè)看壩確當(dāng)?shù)厝瞬粫缘蔑L(fēng)險(xiǎn)，坐在壩上洗腳。我們一聽(tīng)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(shí)證了然本身的理論和技術(shù)高度。

　　新疆塔西河石門(mén)子水利樞紐工程則樹(shù)立在零下幾十度的高寒區(qū)（年最大溫差70°C）和強(qiáng)震區(qū) （地震烈度8度），同時(shí)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(qiáng)震、軟基上的碾壓混凝土高拱壩。中國(guó)水利學(xué)會(huì)碾壓混凝土筑壩技術(shù)專委會(huì)在《碾壓混凝土筑壩技術(shù)綜述》中指出：“我國(guó)在石門(mén)子碾壓混凝土拱壩設(shè)計(jì)中有重大打破，存在世界當(dāng)先程度。”

施工中的新疆石門(mén)子碾壓混凝土拱壩

　　這個(gè)“擁有世界領(lǐng)先水平”的評(píng)估得來(lái)不容易。且不說(shuō)項(xiàng)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(chǎng)，項(xiàng)目在理論研究和實(shí)行上也遭遇了很多困難。

　　當(dāng)?shù)氐匦魏吞@候條件都無(wú)比晦氣，除要抗高寒強(qiáng)震，軟基更是一個(gè)硬傷。當(dāng)時(shí)，新疆當(dāng)?shù)氐囊恍┧麑＜液凸賳T并不支持做這個(gè)項(xiàng)目。支持方和否決方舉辦了一場(chǎng)大爭(zhēng)辯，劉光廷、謝樹(shù)南帶著我校水利系的十幾位專家學(xué)者在會(huì)上“筆戰(zhàn)群儒”，終極失掉認(rèn)可，開(kāi)始實(shí)施這個(gè)項(xiàng)目。

　　回憶起當(dāng)時(shí)的情況，謝樹(shù)南的臉色非常凝重：“當(dāng)時(shí)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(duì)我國(guó)水利建設(shè)的意義就不大了。”

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

　　同時(shí)，劉光廷和他的團(tuán)隊(duì)還想盡措施把軟基固化。塔西河石門(mén)子當(dāng)田主如果砂巖，砂巖對(duì)溫度變化敏感，輕易涌現(xiàn)裂縫。而石灰?guī)r絕對(duì)牢固，遇溫度變化時(shí)變形較小。當(dāng)時(shí)，劉光廷就帶著大師在沿途尋覓石灰?guī)r�！坝幸淮巫疖�，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(wèn)明白鄰近哪兒有石灰?guī)r。而后我們用砂巖跟他們換來(lái)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(mén)子水利關(guān)鍵工程今朝已安全運(yùn)轉(zhuǎn)8年。時(shí)代經(jīng)歷了 2002年的 5.2級(jí)地震、2005年5.3級(jí)地震和2008年近壩址的4.4級(jí)地動(dòng)，大壩無(wú)缺無(wú)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(shí)時(shí)澆灌，造福外地庶民。

　　對(duì)全部項(xiàng)目獲得的成績(jī)，謝樹(shù)南動(dòng)情地說(shuō)：“項(xiàng)目是集體的成果，幾代人通力合作的結(jié)晶和血汗�！闭勂鹣道�50多小我獨(dú)特盡力斗爭(zhēng)的情景，謝樹(shù)南回想道，許多教員炎天衣著背心在實(shí)驗(yàn)室里做實(shí)驗(yàn)，揮汗如雨。新疆有關(guān)引導(dǎo)來(lái)清華時(shí)看到這樣的情景，都十分打動(dòng)。2001年，中共新疆維吾爾自治區(qū)委書(shū)記王樂(lè)泉在一次集會(huì)上說(shuō)：“我們特別感激清華大學(xué)�！眻F(tuán)隊(duì)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(yáng)，是因?yàn)橐粋€(gè)工程要閱歷相稱長(zhǎng)時(shí)光的測(cè)驗(yàn)，才干說(shuō)它是成功的”，謝樹(shù)南一語(yǔ)揭開(kāi)了工程沉默多年的起因，“當(dāng)初報(bào)獎(jiǎng)了，目的不在于得獎(jiǎng)，而是讓水電界更好地推行這個(gè)技術(shù)和成果�！�
　　
　　無(wú)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(guò)程當(dāng)中的困難，他笑了：“實(shí)在沒(méi)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(shí)間都是在荒山野嶺間渡過(guò)的，即使碰到什么困難也不感到是困難了”。

　　謝樹(shù)南卻清晰地記得，有一次，工程正在緩和地設(shè)計(jì)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?yàn)榍闆r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(shù)南去病房里看望劉光廷時(shí)發(fā)現(xiàn)病房鋪滿了圖紙。后來(lái)，劉光廷的胰腺炎又復(fù)發(fā)過(guò)一次，幸虧被及時(shí)送到醫(yī)院，大夫說(shuō)，再晚一點(diǎn)兒就風(fēng)險(xiǎn)了。“結(jié)果沒(méi)幾天，劉先生又活蹦亂跳地在工地上了”，談起這些事，謝樹(shù)南盡是敬仰和感動(dòng)。

　　茍利國(guó)度存亡以，豈因禍福避趨之。談到困難，謝樹(shù)南夸大說(shuō)，難題重要是來(lái)自理論和資金方面的。理論方面，由于項(xiàng)目做出了嚴(yán)重沖破和立異，建筑了兩個(gè)“世界第一”的大壩，昔時(shí)的艱巨水平可想而知。資金方面，項(xiàng)目須要資金時(shí)正遇上亞洲金融危急，貸款特殊艱苦。其時(shí)謝樹(shù)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(shù)南他們其實(shí)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(wèn)謝樹(shù)南為何這么執(zhí)著于本地的這個(gè)工程建設(shè)。謝樹(shù)南說(shuō)：“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(guó)的地盤(pán)上生根著花�！边@一番話終于激動(dòng)了這位主任，項(xiàng)目存款取得了同意。

　　學(xué)校訂項(xiàng)目賜與了實(shí)時(shí)的支撐。謝樹(shù)南說(shuō)：“特別感謝黌舍在‘985’一期時(shí)給予這個(gè)項(xiàng)目重點(diǎn)經(jīng)費(fèi)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(shù)，來(lái)者可追。項(xiàng)目攻關(guān)時(shí)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(guó)水利水電建設(shè)奇跡中持續(xù)前行……