碾壓混凝土拱壩：兩個天下第一 20年群體攻關

2015-04-11 10:10 來源：http://www.vipreactor.cn/ 閱讀：次

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　　劉光廷和他的團隊研發的“碾壓混凝土拱壩的新設計理論與實際”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●練習記者呂露英

　　2010年1月11日，在2009年度國家迷信技術嘉獎大會上，80歲高齡的劉光廷教學第三次從黨和國家領導人手中接過了國家科技先進二等獎的獲獎證書。

　　已在清華大學水利水電工程系任教50余年的劉光廷和他的團隊，經由近20年的科研攻關，提出了利用穩固的人工結構將壩體無序隨機裂痕轉化為人工可控裂縫的新設計思維，創立了系統的、有自立常識產權的碾壓混凝土拱壩新設計理論和成套要害技術，并成功營建了兩座高技術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”。新設計理論的成功利用，推進了碾壓混凝土拱壩筑壩技術的開展，對我國壩工建設將發生深遠影響。兩座具備高技術難度的碾壓混凝土拱壩的建成，標記著我國碾壓混凝土拱壩筑壩技術已處于國際領先水平。
　　
　　霸占難關

　　我國長年水資源總量為2.8萬億立方米，居世界第六，但可利用開發的缺乏總量的20%，與發財國家相比，我國開發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工程投資大、建設周期長、發揮效益慢等成績所困撓。如安在水電建設中采用新結構、新材料、新工藝、新設計方式以延長建設周期、下降工程造價，始終是一代又一代水利任務者想要處理的嚴重成績。

　　20世紀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中，厥后這一工藝被世界各國紛紜采用，但與之相順應的新結構和新設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構平安。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中亟待解決的重大課題�！拔覀冞@一代清華水利人有責任也有才能來處理這個問題，使我國的壩工建設上一個新的臺階�！痹�項目標第二義務人，時任水利水電系擔任人謝樹南說。

　　在水利水電系的鼎力支持下，劉光廷的團隊經過20年艱苦攻關，終于取得了把壩體上無序隨機裂縫轉化為人工可控裂縫的系統理論和碾壓混凝土拱壩設計的成套癥結技術研究成果�！暗抢碚撋虾蛯嶒炇业难芯砍晒D化為事實的出產力，要真正在我國的水利水電建設中發揮感化，必需并且也只能在現實的工程中去考驗和完美。為此，水利水電系構造全系力氣，前后在福建龍巖溪柄和新疆塔西河石門承當兩座高難度的碾壓混凝土拱壩的全體科研、設計和部門工程監理任務，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計中，劉光廷和他的團隊初次提出了“溫度斷裂”理論，以為溫度釀成的壓力和拉力會讓壩體開縫，并應用“溫度斷裂”實踐勝利設計了人工縫。他們經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，經過當時設計好的人工縫，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，劉光廷的團隊不但在理論上證實了人工縫能夠止裂，還經由過程一次次實驗測試，證明了即便在溫度變更的條件下，人工縫也不會進一步加深、開裂。而在溫度斷裂范疇，劉光廷的團隊做了好多少年以后，美國才開端相干研究。

　　1995年6月，大壩經過蓄水前驗收，當年就禁受了30年一遇的大水磨練，至今已安全運轉了13年。大壩建設時就從久遠角度斟酌，把洪澇、水災等各類身分吸納進大壩的研究設計和施工中�；貞浧甬斈臧l洪水時的情形，劉光廷說,人力培訓，“發洪水后，外地工程職員打德律風來講，一個看壩確當地人不曉得風險，坐在壩上洗腳。我們一聽都嚇到了，那水位很多高��？！”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實證了然本身的理論和技術高度。

　　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（年最大溫差70°C）和強震區（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。中國水利學會碾壓混凝土筑壩技術專委會在《碾壓混凝土筑壩技術綜述》中指出：“我國在石門子碾壓混凝土拱壩設計中有重大打破，存在世界當先程度�！�

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場，項目在理論研究和實行上也遭遇了很多困難。

　　當地地形和藹候條件都無比晦氣，除要抗高寒強震，軟基更是一個硬傷。當時，新疆當地的一些水利專家和官員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者在會上“筆戰群儒”，終極失掉認可，開始實施這個項目。

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

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

　　同時，劉光廷和他的團隊還想盡措施把軟基固化。塔西河石門子當田主如果砂巖，砂巖對溫度變化敏感，輕易涌現裂縫。而石灰巖絕對牢固，遇溫度變化時變形較小。當時，劉光廷就帶著大師在沿途尋覓石灰巖。“有一次坐火車，發明有一段鐵軌上面的石閘是石灰巖的，我們就去找當地鐵路部分，問明白鄰近哪兒有石灰巖。而后我們用砂巖跟他們換來了石灰巖�！被貞浧甬斈暾規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，這樣就不容易呈現裂縫了�！�

　　新疆塔西河石門子水利關鍵工程今朝已安全運轉8年。時代經歷了 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。新疆有關引導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委書記王樂泉在一次集會上說：“我們特別感激清華大學�！眻F隊的辛勞和努力獲得了充足承認。

　　凝固在兩座 “世界第一”的工程中的創新和成果，卻緘默了多年才為眾人知曉�！拔覀兪孪炔幌蚴澜绻唬恍麚P，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和成果�！�
　　
　　無畏艱苦

　　80歲高齡的劉光廷，從事水利研究和建設已近60年。談起這20年攻關過程當中的困難，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，工程正在緩和地設計當中，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，醫院收回了病危告訴，并停止緊急挽救。但是手術事后才幾天，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現病房鋪滿了圖紙。后來，劉光廷的胰腺炎又復發過一次，幸虧被及時送到醫院，大夫說，再晚一點兒就風險了。“結果沒幾天，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著于本地的這個工程建設。謝樹南說：“這是咱們系里一代代人的成果結晶。我盼望這些結果可能在故國的地盤上生根著花�！边@一番話終于激動了這位主任，項目存款取得了同意。

　　學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費支持，使我們更新了一大量急需的進步儀器裝備。”

　　造詣已樹，來者可追。項目攻關時期，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奇跡中持續前行……