中国水电建设技术成就

1.中国水电建设技术成就新中国成立以来我国水电事业发展很快，坝工技术也有了长足的进步。

除对常规坝型外，重点对碾压混凝土坝和钢筋混凝土面板堆石坝的设计和筑坝技术，开展了大规模的研究和广泛的应用。

对在特定条件下建设高坝方面，如复杂地形、地质条件，高地震烈度区，在狭窄河谷宣泄大洪水等，进行过专题攻关。

此外，还围绕设计与施工中的关键技术问题，开展了多学科的综合研究，取得了可喜的成就。

1.1坝型优选和筑坝技术从我国的资源、建筑材料及劳动力优化出发，优选坝型可以达到优化利用资源、改善生态环境、提高社会和经济效益的目的。

在碾压混凝土坝、钢筋混凝土面板堆石坝和高薄拱坝等方面，应用广泛，成就突出。

1.1.1碾压混凝土坝我国自1986年成功地建成第一座碾压混凝土坝以来，已建和正在设计的该类坝约有50座。

碾压混凝土坝是我国坝工发展有前景的坝型之一。

近期已建、在建和即将开工建设的高度100ｍ以上的碾压混凝土坝有龙滩（216ｍ）、江垭（131ｍ）、百色（126ｍ）、大朝山（121ｍ）、棉花滩（111ｍ），其中碾压混凝土量均超过整个大坝混凝土量的60％以上。

正在施工的龙滩水电站碾压混凝土量占65％左右，施工月高峰浇筑强度超过25万ｍ3，达到世界先进水平。

我国的碾压混凝土筑坝技术，创立了自己的独特经验，以高掺粉煤灰，低稠度、薄层、全断面、快速短间歇连续填筑为特点的我国碾压混凝土筑坝技术在国际上独树一帜。

1.1.2混凝土面板堆石坝技术混凝土面板堆石坝是近二三十年发展起来的一种新坝型，我国的混凝土面板堆石坝虽然起步晚，但起点高、发展快。

10多年来，已建、在建和拟建面板堆石坝坝高在100ｍ以上的就有10多座，如在建的广西区南盘江天生桥一级面板堆石坝坝高178ｍ，责州省乌江洪家波面板堆石坝坝高232ｍ。

除面板堆石坝和面板砂砾石坝坝型外，我国还创新发展出土心墙与混凝土面板坝结合的堆石坝、喷混凝土堆石坝、溢流面板堆石坝和趾板建在深厚覆盖层上的面板堆石坝等新坝型，对建在强地震区的混凝土面板坝（如黑泉面板坝，按８度设防）也有独到之处。

1.1.3高混凝土拱坝技术我国已建成的高度超过30ｍ以上的拱坝已有300多座，是世界上拱坝最多的国家之一。

20世纪８0年代以来，我国陆续建成高度大于100ｍ以上的拱坝多座。

已建设的双曲拱坝有黄河李家峡（坝高165ｍ、B/H=0.163）、雅窘江二滩（坝高250ｍ、B/H=0.232），在建和拟建的有乌江构滩（坝高225ｍ）、黄河拉西瓦（坝高250ｍ）、澜沧江小湾（坝高292ｍ）金沙江溪浴渡（坝高295ｍ）。

尤其是在300ｍ级特高混凝土拱坝专门技术和在高地震烈度区高拱坝的合理体型研究方面，我国在高拱坝应力控制标准、高拱坝建设全过程仿真技术、高拱坝设计判据理论依据、高拱坝孔口配筋理论、设计方法等方面的研究己取得突破性进展，为在我国兴建300ｍ高混凝土拱坝挺供了坚实的科学理论依据。

以小湾和溪洛渡为代表的我国建设中的混凝土双曲薄拱坝，代表了世界拱坝技术的最高水平。

小湾水电站坝高292ｍ，装机4200MW，泄洪总功率46000MW（比二滩水电站多7000MW），坝体受总水推力170ＭＮ，地震基本烈度为８度。

溪洛渡水电站坝高295ｍ，装机容量125 000MW，泄洪总功率为100 000MW，地震烈度为８度。

溪浴渡水电站坝体受总水推力为200ＭＮ，比世界最高水平高出2~3倍。

1.1.4混凝土重力坝筑坝技术在我国的大坝建设中，混凝土重力坝是主要的坝型之一，三峡水电工程大坝（坝高175ｍ）也是实体重力坝。

三峡工程重力坝身泄洪量大，泄洪建筑物结构复杂，大坝下泄千年一遇流量是68 000ｍ3／s，万年一遇加10％的洪水也都集中在坝身宣泄。

坝身孔数之多、尺寸之大实属罕见。

20世纪８0年代以来，我国重力坝的设计理论与施工技术取得新的进步，在坝工设计中广泛应用了有限单元分析法、可靠度设计理论、坝体优化、坝体温度应力仿真计算、断裂力学、坝体裂缝及扩展追踪、新的坝体泄洪消能工技术，为三峡工程等重力坝建设奠定了坚实的基础。

1.2高坝大流量泄水建筑物及消能工技术我国水电工程泄水建筑物的特点.一是高水头、大流量、窄河谷、单宽流量大；二是低水头、低佛氏数、宽河谷。

这两种泄洪水流的消能技术都是非常难处理的。

世界上最大的伊太普水电站的泄洪功率为5亿MW，而我国的大型电站（如二滩、构皮滩、小湾和溪洛渡等工程）消能要求大都是在河床宽８0～110ｍ的范围内，其泄洪功率接近或超过了5亿MW，如构皮滩3.16亿MW，二滩3.9亿MW，小湾4.6亿MW，溪洛渡9.8亿MW。

我国水电工程不仅泄洪功率大，而且泄洪、导流流量也大，泄洪建筑的单宽流量和流速均很大。

我国还有多座水头超过200ｍ以上的高坝的泄洪建筑物，流速大于50ｍ／s.，泄洪建筑的单宽流量都大于200ｍ3/s的黄河小浪底水电站，最大含沙量为８00kg／m3以上，泄洪建筑物的消能工设计不仅要考虑水头高、流量大，而且还要考虑高水头高遮水流空化和有泥沙磨蚀的情况。

在泄洪建筑物及消能工的研究方面，我国采取了多种途径和方式，如在设计泄洪安排上，采用联合消能工技术为一体，即坝身、坝上、隧洞和水垫塘联合消能，圆满地解决了实践中出现的技术难题。

1.3 钢筋混凝土引水岔管技术在20世纪60年代，我国洪门口水电站引水管就采用了钢筋混凝土岔管。

90年代我国建成的广州天荒坪大型抽水蓄能电站，水头高达700～800ｍ，引水岔管主洞直径8～9ｍ、支洞直径3.5～4.2ｍ，由于充分利用围岩的支承作用，钢筋混凝土衬砌体厚仅为0.6ｍ。

对抽水蓄能电站钢筋混凝土引水岔管的安全进行的大量科学实验，研究清楚了岔管和围岩联合受力，为今后设计和建造数量更多、难度更大的抽水蓄能电站积累了经验。

1.4高坝地基处理技术(加固处理，防渗处理)在混凝土坝修建过程中经常遇到不良地质条件，如断层破碎带、节理、裂隙等密集带或软弱夹层，需要进行处理。

我国在坝基不良地质处理方面，有代表性的工程之一是黄河龙羊峡水电站坝基的4号断层（G4）。

这一断层系伟晶岩劈理带，在经过高压水泥灌浆处理后，又进行环氧化学灌浆和聚氨醋灌浆处理，使劈理带变形模量、抗剪强度、单位吸水率都符合设计要求。

其次是铜街子水电站，该工程地质复杂，断层、层间错动发育，含有较多软弱夹层，经过在坝部分全部采用深孔高压喷射冲洗，再进行固结灌浆处理，喷射压力、固结灌浆压力均达到施工要求。

在坝基深厚覆盖层防渗处理方面，我国有代表性的工程是四川省南粒河冶勒水电站、二滩水电站上下游围堰河床和小浪底工程，防渗设计均有独到之处。

1.5 岩质高边坡预应力锚固处理我国1965年在梅山水库大坝，首次采用顶应力锚索加固坝肩滑动岩体取得成功。

近年大吨位的预应力锚索加固技术，已在水工建筑物中广泛应用，特别是在岩质高边坡处理中应用较多，在龙羊峡、天生桥二级、浸湾、隔河岩、五强溪、李家峡、小浪底及三峡工程上都广为应用。

另外，对顶应力锚固结构、锚固体系、内外锚头型式、拖拉设蚤、钻孔工艺、灌浆材料及锚索、锚杆防腐等，也进行许多研究，取得了良好的效果。

1.6 地下建筑物建设据统计，我国已建和在建的水工隧洞有400余条，长达400ｋｍ，地下厂房40多座。

如云南鲁布革水电站，其地下洞室群上下重叠，交错布置，共有42个洞室，总长3.12ｋｍ，开挖量为238万ｍ3，地下厂房尺寸为18m*38.4m*125m。

二滩水电站导流隧洞尺寸17.5m*23m，是我国目前开挖尺寸最大的隧洞。

溪洛渡水电站，两岸各有８条泄洪、引水、交通、变电室等地下洞室群，地下厂房有18台机组，单机800MW，两座地下厂房分别布置在左右两岸山体内，将成为世界上规模最大的地下厂房。

在技术难度具有特色的小浪底工程，其泄洪、排沙、引水、发电、灌溉工程均为地下洞室，集中布置在左岸山体内，洞群密集、纵横交错，堪称世界地下工程建筑奇观。

另外，拉西瓦、龙滩、小湾水电站的地下工程的规模及十三陵、天荒坪、广州抽水蓄能电站的地下洞室群工程规模也很大。

2. 水利工程施工新技术2.1 爆破开挖技术及研究我国发明火药约在1400年前；直到1867年诺贝尔发明硝化甘油炸药后，炸药开始应用于工程建设。

我国是新中国建立后水利水电工程爆破技术才得到发展，经历了从人工钢钎凿孔爆破到手风钻钻孔爆破、再到深孔爆破、洞室爆破的发展过程。

直到三门峡工程（1958年）和刘家峡水电站（1964年）建设时才刚刚开始使用毫秒电雷管，爆破技术的应用起步很晚。

20世纪70年代葛州坝工程上马，开始引入孔径80――150mm 的潜孔钻造孔，应用深孔台阶爆破的工艺。

同时开始了我国对工程爆破的大规模试验研究工作。

试验研究的主要内容为：深孔台阶爆破对基岩的破坏范围；爆破应力波及地震波的传播与衰减规律；预裂爆破及深孔爆破各种参数的试验研究等。

此后的1983年我国颁布了《水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范》（SDJ211-83），使得现代爆破技术在水利水电行业得以推广应用。

水利水电工程爆破技术研究：①坝基开挖爆破技术②边坡开挖爆破技术③隧洞及地下厂房爆破技术④围堰及岩坎爆破技术⑤水下爆破技术⑥定向爆破技术水利水电工程爆破按照控制开挖轮廓的技术方法而言，分为以下几种：①轮廓线密集隔振孔爆破法②缓冲孔爆破法③光面爆破法④预裂爆破法水利水电工程爆破按照起爆方法分类：①火雷管起爆②电起爆法③导爆索起爆④塑料导爆管雷管起爆法水利水电工程爆破按照钻孔装药施爆分类：①浅孔台阶爆破②深孔台阶爆破③大直径深孔与小直径浅孔联合爆破④集中装药与条形装药洞室爆破近年我国水利水电工程爆破技术进步主要表现：①深孔台阶爆破（应用于大方量的石方开采）孔径大于50mm，孔深大于7m的多极台阶爆破。

是在两个自由面以上的爆破，多排炮孔间可以采用毫秒延期起爆，具有一次爆破方量大、破碎效果好振动影响小等优点。

因此得以广泛使用。

②预裂爆破与光面爆破预裂爆破是在开挖过程中，沿设计开挖轮廓线打密集孔装少量炸药预先爆炸成缝，以防止爆破区炮孔爆破引起爆破区外保留岩体或其他建筑物破坏的一种技术。

③高边坡开挖爆破三峡边坡开挖高差160m，云南澜沧江小湾水电站开挖最高边坡700余米，拱坝坝肩开挖深度达320m，拉西瓦坝肩边坡开挖高差达700m以上④孔内、孔间微差有序爆破⑤保护层开挖爆破：保护层分层开挖→小台阶爆破法→水平预裂爆破法（取消保护层）→水平光面爆破一次爆除保护层⑥面板堆石坝级配料开采爆破采用爆破法开采主堆石级配料直接上坝填筑，过渡料也采用开采料直接上坝填筑。

问题的提出：面板堆石坝的石料填筑到坝上经碾压使其干容重达到设计要求。

堆石体支撑面板承受水压力；设计要求坝体可压缩性低、抗剪性高、稳定性好、渗透稳定性好。

因此堆石体中的填筑石料必须是包含各种颗粒直径的级配料，是堆石体能达到以上要求的根本保证。