碾压混凝土拱坝：两个天下第一 20年群体攻关

2015-04-11 10:10 来源：http://www.ceo315.org/ 阅读：次

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　　刘光廷和他的团队研发的“碾压混凝土拱坝的新设计理论与实际”获2009年度国家科技提高二等奖

两个世界第一 20年群体攻关●练习记者吕露英

　　2010年1月11日，在2009年度国家迷信技术嘉奖大会上，80岁高龄的刘光廷教学第三次从党和国家领导人手中接过了国家科技先进二等奖的获奖证书。

　　已在清华大学水利水电工程系任教50余年的刘光廷和他的团队，经由近20年的科研攻关，提出了利用稳固的人工结构将坝体无序随机裂痕转化为人工可控裂缝的新设计思维，创立了系统的、有自立常识产权的碾压混凝土拱坝新设计理论和成套要害技术，并成功营建了两座高技术难度的碾压混凝土拱坝。这两座拱坝分辨被列为 “世界上第一座已建成的碾压混凝土薄拱坝”和“世界上第一座建立在高寒强震软基上的碾压混凝土高拱坝”。新设计理论的成功利用，推进了碾压混凝土拱坝筑坝技术的开展，对我国坝工建设将发生深远影响。两座具备高技术难度的碾压混凝土拱坝的建成，标记着我国碾压混凝土拱坝筑坝技术已处于国际领先水平。
　　
　　霸占难关

　　我国长年水资源总量为2.8万亿立方米，居世界第六，但可利用开发的缺乏总量的20%，与发财国家相比，我国开发利用水资源的程度还很低。在动力问题日趋主要的明天，开发利用好水资本的策略意思尤其凸起。

　　多年来，我国水利界一直为水利水电建设工程投资大、建设周期长、发挥效益慢等成绩所困挠。如安在水电建设中采用新结构、新材料、新工艺、新设计方式以延长建设周期、下降工程造价，始终是一代又一代水利任务者想要处理的严重成绩。

　　20世纪70年月初，美国最早将碾压混凝土工艺引入主体坝工的建设中，厥后这一工艺被世界各国纷纭采用，但与之相顺应的新结构和新设计方法却不成长起来，水利界广泛采用加大工程量的办法来保障结构平安。若何使拱坝超载能力大、工程量小，又能疾速施工成为我国水电建设中亟待解决的重大课题。“我们这一代清华水利人有责任也有才能来处理这个问题，使我国的坝工建设上一个新的台阶。”该项目标第二义务人，时任水利水电系担任人谢树南说。

　　在水利水电系的鼎力支持下，刘光廷的团队经过20年艰苦攻关，终于取得了把坝体上无序随机裂缝转化为人工可控裂缝的系统理论和碾压混凝土拱坝设计的成套症结技术研究成果。“但是理论上和实验室的研究成果要转化为事实的出产力，要真正在我国的水利水电建设中发挥感化，必需并且也只能在现实的工程中去考验和完美。为此，水利水电系构造全系力气，前后在福建龙岩溪柄和新疆塔西河石门承当两座高难度的碾压混凝土拱坝的全体科研、设计和部门工程监理任务，用时10年之久。
　　
　　推行成果

　　1998年，福建龙岩溪柄电站拱坝被《国际水电及年夜坝建立》列为天下上第一座已建成的碾压混凝土薄拱坝。薄拱坝与一般拱坝跟重力坝比拟，加倍节俭资料和工期，能更快施展效益，但对地形前提和技巧的请求很高，在此之前，海内外从未有人扶植过。

福建龙岩溪柄电站拱坝

　　在龙岩溪柄电站拱坝的研讨设计中，刘光廷和他的团队初次提出了“温度断裂”理论，以为温度酿成的压力和拉力会让坝体开缝，并应用“温度断裂”实践胜利设计了人工缝。他们经过温度断裂理论剖析，猜测坝体的可能开裂地位，并在这些位置做了可以把持的人工缝，经过当时设计好的人工缝，让底本可能开裂的处所止于开裂。别看这小小的一条缝，稍有误差便可能成为大祸患。那时，刘光廷的团队不但在理论上证实了人工缝能够止裂，还经由过程一次次实验测试，证明了即便在温度变更的条件下，人工缝也不会进一步加深、开裂。而在温度断裂范畴，刘光廷的团队做了好多少年以后，美国才开端相干研究。

　　1995年6月，大坝经过蓄水前验收，当年就禁受了30年一遇的大水磨练，至今已安全运转了13年。大坝建设时就从久远角度斟酌，把洪涝、水灾等各类身分吸纳进大坝的研究设计和施工中。回忆起当年发洪水时的情形，刘光廷说,人力培训，“发洪水后，外地工程职员打德律风来讲，一个看坝确当地人不晓得风险，坐在坝上洗脚。我们一听都吓到了，那水位很多高啊？！”就是在特大洪水的打击下，这座世界第一的碾压混凝土薄拱坝用现实证了然本身的理论和技术高度。

　　新疆塔西河石门子水利枢纽工程则树立在零下几十度的高寒区（年最大温差70°C）和强震区（地震烈度8度），同时坝基仍是蒙受力很弱的软岩，是事先世界上第一座建破在高寒、强震、软基上的碾压混凝土高拱坝。中国水利学会碾压混凝土筑坝技术专委会在《碾压混凝土筑坝技术综述》中指出：“我国在石门子碾压混凝土拱坝设计中有重大打破，存在世界当先程度。”

施工中的新疆石门子碾压混凝土拱坝

　　这个“拥有世界领先水平”的评估得来不容易。且不说项目的50多名成员在零下几十度的高寒条件下轮流苦守现场，项目在理论研究和实行上也遭遇了很多困难。

　　当地地形和蔼候条件都无比晦气，除要抗高寒强震，软基更是一个硬伤。当时，新疆当地的一些水利专家和官员并不支持做这个项目。支持方和否决方举办了一场大争辩，刘光廷、谢树南带着我校水利系的十几位专家学者在会上“笔战群儒”，终极失掉认可，开始实施这个项目。

　　回忆起当时的情况，谢树南的脸色非常凝重：“当时我们想，假如我们的研究成果只能用在条件很好的地方，那对我国水利建设的意义就不大了。”

　　针对强震高温软基的地形和睦候条件，团队采取了“多重保险”的做法：一是用人工缝，如许拉力就会衰减良多，保险性也进步很多；二是开辟了仿真设计体系，按硬化岩石的结构来做仿真试验；三是研发计划了铰接拱和柔性拱，这两种新构造是我国拱坝建立上的又一翻新。

　　同时，刘光廷和他的团队还想尽措施把软基固化。塔西河石门子当田主如果砂岩，砂岩对温度变化敏感，轻易涌现裂缝。而石灰岩绝对牢固，遇温度变化时变形较小。当时，刘光廷就带着大师在沿途寻觅石灰岩。“有一次坐火车，发明有一段铁轨上面的石闸是石灰岩的，我们就去找当地铁路部分，问明白邻近哪儿有石灰岩。而后我们用砂岩跟他们换来了石灰岩。”回忆起当年找岩石的情景，刘光廷忍不住笑了：“我们想尽方法让混凝土在温度下变形小，这样就不容易呈现裂缝了。”

　　新疆塔西河石门子水利关键工程今朝已安全运转8年。时代经历了 2002年的 5.2级地震、2005年5.3级地震和2008年近坝址的4.4级地动，大坝无缺无损。大坝建成后，新疆遭受了干旱，恰是大坝让大片的棉花田失掉实时浇灌，造福外地庶民。

　　对全部项目获得的成绩，谢树南动情地说：“项目是集体的成果，几代人通力合作的结晶和血汗。”谈起系里50多小我独特尽力斗争的情景，谢树南回想道，许多教员炎天衣着背心在实验室里做实验，挥汗如雨。新疆有关引导来清华时看到这样的情景，都十分打动。2001年，中共新疆维吾尔自治区委书记王乐泉在一次集会上说：“我们特别感激清华大学。”团队的辛劳和努力获得了充足承认。

　　凝固在两座 “世界第一”的工程中的创新和成果，却缄默了多年才为众人知晓。“我们事先不向世界公然，不宣扬，是因为一个工程要阅历相称长时光的测验，才干说它是成功的”，谢树南一语揭开了工程沉默多年的起因，“当初报奖了，目的不在于得奖，而是让水电界更好地推行这个技术和成果。”
　　
　　无畏艰苦

　　80岁高龄的刘光廷，从事水利研究和建设已近60年。谈起这20年攻关过程当中的困难，他笑了：“实在没甚么困难，你们年轻人不太懂得，我们老一辈的水利人常常遇到各种困难，遭遇各种艰难的条件，我们的大局部时间都是在荒山野岭间渡过的，即使碰到什么困难也不感到是困难了”。

　　谢树南却清晰地记得，有一次，工程正在缓和地设计当中，刘光廷忽然肚子痛苦悲伤非常，被紧迫送往病院，诊断成果是急性胰腺炎。因为情况重大，医院收回了病危告诉，并停止紧急挽救。但是手术事后才几天，刘光廷又静静地把研究生叫到病房里研究图纸。谢树南去病房里看望刘光廷时发现病房铺满了图纸。后来，刘光廷的胰腺炎又复发过一次，幸亏被及时送到医院，大夫说，再晚一点儿就风险了。“结果没几天，刘先生又活蹦乱跳地在工地上了”，谈起这些事，谢树南尽是敬仰和感动。

　　苟利国度存亡以，岂因祸福避趋之。谈到困难，谢树南夸大说，难题重要是来自理论和资金方面的。理论方面，由于项目做出了严重冲破和立异，建筑了两个“世界第一”的大坝，昔时的艰巨水平可想而知。资金方面，项目须要资金时正遇上亚洲金融危急，贷款特殊艰苦。其时谢树南去银行找信贷部主任谈名目存款的事，信贷部主任常常两分钟就把他们打发走了。然而谢树南他们其实不废弃，一次又一次地去找那位信贷部主任。有一次这位主任终究不由得了，问谢树南为何这么执着于本地的这个工程建设。谢树南说：“这是咱们系里一代代人的成果结晶。我盼望这些结果可能在故国的地盘上生根着花。”这一番话终于激动了这位主任，项目存款取得了同意。

　　学校订项目赐与了实时的支撑。谢树南说：“特别感谢黉舍在‘985’一期时给予这个项目重点经费支持，使我们更新了一大量急需的进步仪器装备。”

　　造诣已树，来者可追。项目攻关时期，很多年青的研究生也参加出去，从中失掉了很大锤炼和培育。踏着老一代清华水利人的脚印，他们将在我国水利水电建设奇迹中持续前行……