科 技 三 峡.docx

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科技三峡

科技三峡

周双超

　　三峡工程是当今世界上最大的水利枢纽。

无论其建设规模还是技术难度均居世界前列。

有专家称，三峡工程是考验中国工程师智慧的工程。

三峡工程不仅为我国带来巨大的社会效益和经济效益，还为世界水利水电技术和科技发展作出了有益贡献。

　　为了兴建这项中国自建长城以来最伟大的工程，中国人思考了近一个世纪，经历了半个世纪的勘察设计和科学研究，无数科技工作者为之付出了心血和汗水。

三峡工程从论证设计到开工建设，每项重大决策的背后都离不开大量科学实验的支撑，充分体现了科学技术是第一生产力。

　　三峡工程10年建设中，建设者以科学的精神为指导，运用国内外科技成果，成功攻克了一项又一项世界水利水电建设史上没有的难题。

科技工作是整个三峡工程的先导和基础。

据不完全统计，三峡工程建设已有十余项科研项目获得国家级科技成果奖，200多项科研项目获得省部级科技成果奖，各种发明专利达700余项。

三峡工程建设极大丰富了世界坝工史的内容。

三峡工程使“中国的水坝建设不论在质量上还是技术上都居于世界前列”（中国工程院副院长潘家铮语）。

截流和深水围堰施工技术

　　与国内外大型水电工程相比，三峡工程大江截流的特点是：

截流流量大；截流水深、截流时抛投强度均居世界之最；戗堤下的河床带新淤沙覆盖层厚；截流中有严格的通航要求。

三峡工程创造性地采用“预平抛垫底、上游单戗立堵、双向进占、下游尾随进占”的施工方案，解决了深水截流的一系列技术难题。

“长江三峡工程大江截流设计及施工技术研究与工程实践”荣获2000年国家科技进步一等奖。

截流模拟实验

大江截流预平抛垫底施工

　　三峡二期围堰是三峡工程建设中最具挑战性的关键技术难题。

其中，在二期围堰防渗墙由于工程规模大，施工水深达60米，挡水水头高，基础地质条件复杂，工期短，技术复杂等特点，三峡二期围堰防渗墙被称为世界上综合难度最大的防渗墙工程。

　　三峡建设者施工中对二期围堰防渗体施工难题，引用国外先进的双轮铣设备，采用“二钻一抓”和高压旋喷新技术，在围堰防渗墙施工技术方面取得了重大突破。

二期围堰建成后，当年就经受了8次长江洪峰冲击。

二期围堰防渗墙施工

大江截流龙口进占

　　二期围堰运行6年间的各项观测资料表明，围堰运行正常，基坑渗水量甚微，圆满完成了保护三峡二期大坝混凝土浇筑的重任。

　　导流明渠截流是在一个人工开挖的光滑河床中进行，抛投物不易稳定，江水流量大（每秒10300立方米）、落差大（4米多）、流速高（每秒9米），综合难度大于大江截流。

　　为了使抛投材料在江底站住脚，建设者实施钢架石笼和合金钢网兜垫底加糙高强度连续抛投，以增加河底的摩擦力，减小合龙的难度，最终形成拦石坎，以确保抛投料的稳定。

二期基坑抽干水后

明渠截流时采用合金钢网兜垫底

导流明渠截流现场

　　导流明渠截流采用了双戗截流分担落差的方案。

施工中，上游承担三分之二的落差，下游承担三分之一的落差。

这种复杂的截流方式控制协调较困难。

在明渠截流过程中，双戗同步进展控制很好，被水电专家誉为世界上最为成功的双戗截流。

导流明渠截流成功列为2002年中国十大科技新闻之一。

直立高边坡开挖边坡稳定技术

　　世界上最大的双线五级连续梯级船闸——三峡永久船闸是从坚硬的花岗岩山体中整体开挖出来的，直立边坡最高达175米。

在开挖过程中，利用光面预裂爆破预应力锚索、高强锚杆、喷混凝土支护等新工艺、新技术，使陡峭的岩体开挖如刀切豆腐一般，岩体边坡稳定性达到设计要求。

直立墙开挖过程中，采用预留保护层，运用光面爆破和预裂爆破等控制爆破技术，首先进行中间槽开挖，随后进行侧向保护层及基岩底部保护层开挖，形成台阶式开挖。

航闸滑模施工

充水前的双线五及船闸鸟瞰图

　　为解决高边坡稳定问题，建设者运用锚索与锚杆适时对高边坡、直立墙、中隔墩锚固锁定，有人形象称之为“纳鞋底”。

同时，在高边坡、中隔墩设置排水系统降低地下水位。

　　为了充分利用双线五级船闸基岩强高度、稳定性好的有利条件，船闸地面工程的闸室和闸首部分采用衬砌式钢筋混凝土结构和重力式薄衬砌式相结合的结构。

在薄衬砌施工方案上，建设者创造性地采用了滑模方案，混凝土表面平整、压实、抹光，不仅提高了工艺质量，保证了施工安全，同时由于滑模可一次滑升到顶，可确保混凝土浇筑的连续性，并较好地解决了混凝土入仓难的问题。

船闸锚索、锚杆施工

双五级船闸一期开挖

双线五级船闸地下输水系统一角

　　地下输水廊道的混凝土浇筑，是船闸混凝土施工的另一道难题，其浇筑难度主要表现在混凝土浇筑仓面狭小，模板制作与安装难度大，混凝土入仓难、振捣难等。

为适应地下输水廊道斜井口径复杂多变的情况，三峡建设者研制了新型斜井全断面变径滑模，可以在混凝土浇筑过程中自动变径，并一次浇筑成形，从而让斜井混凝土衬砌没有接缝，表面光洁，洞径渐变流畅。

大坝高强度混凝土浇筑

　　世界上最大的三峡大坝要用2800多万立方米混凝土浇筑而成。

三峡大坝混凝土浇筑从1998年开始，1999年到2001年连续3年高强度混凝土施工，年浇筑量在400万立方米以上，年、月混凝土浇筑强度均创世纪纪录，这标志着我国水利水电工程机械化施工已经达到了很高的水平。

三峡工程在混凝土原材料的优选及配合比优化，人工砂石骨料特高强度生产技术，大坝混凝土快速施工方案及施工工艺，大体积混凝土温控防裂技术、混凝土制冷技术等方面取得了重大突破。

　　三峡大坝混凝土快速高质量施工技术已获得湖北省2002年科技进步一等奖，正申报国家科技进步奖。

三峡二期大坝混凝土施工现场　

拌和系统二次风冷

　　三峡二期大坝混凝土施工方案的研究，在三峡工程论证和初步设计阶段就开始了。

经过广泛比较、深入论证，最终选定了以塔带机为主，配合塔带机、高架门机、缆机的综合浇筑方案。

6台特大型塔（顶）带机，每台最大布料半径达100米，覆盖面积不小于1000平方米，与塔顶带机配套的混凝土供料线总长达3400多米，布置方便灵活，采用从拌和到浇筑仓面“一条龙”连续作业方式。

这是我国水电工程首次大规模实现了常规混凝土连续运输到浇筑仓面的方式。

　　三峡坝区夏季平均温度高达28℃以上，要防止混凝土产生温度裂缝，就要对混凝土的温度进行控制。

三峡工程全过程、全方位、高标准地实施了从混凝土配合比优化、拌制混凝土、运输过程保温，到浇筑仓面温控、冷却通水、长流水养护、保温及施工管理等一系列温控施工技术。

温控要从源头做起，三峡工程混凝土拌和系统首次采用了二次风冷骨料新工艺。

这种工艺利用0～5℃的冷风，先将骨料从自然温度28.4℃降至8～10℃，再送入拌和楼骨料储仓，以-13～-17℃冷风进行第二次冷却，将骨料冷至0～-6℃，并以冰代水拌制混凝土，使其达到出机口温度7℃的要求。

在冬季到来之前，对混凝土暴露面覆盖保温被，封堵孔洞，减少因温度骤降产生的表面温度裂缝。

仓面埋设冷却水管、仓面喷雾降温、流水水养护

冬天盖“防护被”

　　从1999年开始，国务院三峡工程质检专家组专家定期对三峡工程施工质量进行检查，对存在的质量隐患，及时提出指导性意见。

　　三峡工程混凝土施工中，制定了严格的温控标准，采取了多种温控措施，对防止大体积混凝土产生危害性裂缝起到了重要作用。

三峡工程三期碾压混凝土（RCC）是制约三峡工程实现蓄水、通航、发电三大目标的关键项目，设计要求在一个枯水期内完成，其施工强度之高、工期之紧、工序之复杂、质量要求之高，在世界水电施工史上罕见。

三峡工程质量检查专家组对混凝土施工质量进行检查

三峡工程二期碾压混凝土围堰施工

　　三峡建设者在连续3年改写混凝土浇筑最高世界记录之后，2003年4月16日，又顺利完成三期碾压混凝土围堰施工。

在4个月时间内，完成混凝土浇筑110万立方米，创造了小时浇筑1278立方米、班浇筑7250立方米、日浇筑21066立方米、月浇筑47.6万立方米和日上升1.2米等5项世界纪录，其高强度、不间断和优质快速的碾压混凝土施工的成功经验勘称世界水利水电施工杰作。

　　茅坪沥青混凝土心墙施工技术

　　茅坪溪防护工程包括茅坪溪泄水建筑物、茅坪溪土石坝两大部分组成。

自1993年以来，茅坪溪土石坝曾先后研究比较了混凝土防渗心墙、钢筋混凝土心墙、粘土心墙、钢筋混凝土上接粘土心墙方案及沥青混凝土心墙等多种方案。

最后，考虑到沥青混凝土具有极佳的防渗性能及较佳的适应变形能力，且在产生裂缝后有一定自愈能力，经专家推荐，中国三峡总公司领导决策，选用了沥青混凝土作为茅坪土石坝的防渗心墙。

　茅坪溪大坝沥青混凝土心墙施工

茅坪溪防护大坝

　　三峡工程茅坪坝全长1800多米，最大坝高104米，采用碾压式沥青混凝土心墙防渗，这在我国内陆百米以上的土石坝中属首创。

建设者经过大量试验论证，对沥青填充料的选择、沥青混凝土配合比试验、沥青混凝土心墙和坝壳料之间的过渡料的特性，以及对心墙应力应变的影响等技术进行了系统的实验研究，茅坪坝沥青混凝土心墙施工攻克了一系列施工难题，大大提高了我国沥青混凝土防渗技术水平。

大型压力钢管和蜗壳制作技术

　　三峡电站单机容量70万千瓦机组是世界上最大的机组，水电站压力钢管内径达12.4米,为同类世界水电站压力管道中最大的，制造安装难度也大。

三峡工程建设者探索出一整套制作、安装及质量监控办法，大型压力钢管和蜗壳施工质量得到了国务院三峡工程质量检查专家组的肯定。

　　三峡压力钢管制作过程中采用脉冲电源、实芯焊丝焊接方式为目前国际上领先地位的富氩自动保护焊，在全位置自动焊接纵缝、平缝、环缝等焊接技术上得到了突破，改写了我国水电建设行业没有全位置自动焊接的历史。

三峡机组蜗壳

三峡机组巨形压力钢管

　　由于三峡水轮机蜗壳尺寸大，钢板厚，且均为高强度调质钢，安装标准高，已超出国内已有的水轮机安装标准。

世界上规模最大的人工砂厂系统

　　三峡工程混凝土大坝以其浇筑量大、孔洞多、结构复杂和质量要求高而著称。

混凝土至今只有两百年的历史，三峡建设者利用多种科技手段，对混凝土耐久性使用条件的各项指标进行测试，优选出最佳方案，以确保大坝能永久运行。

　　经过反复试验，认为下岸溪料场岩石成砂性能好，其斑状花岗岩生产的人工砂颗粒、云母含量、混凝土力学性能、热学性能、冻融耐久性实验等各项指标满足三峡工程要求，用它生产人工砂可提高混凝土的强度。

一次破碎进口大型破碎机

下岸溪人工砂石系统工业电视监控系统

干净整洁的施工环境

　　三峡工程混凝土浇筑量大，强度高，且持续时间长，砂石骨料必须满足混凝土浇筑要求。

三峡工程主体建筑物及导流工程混凝土总量达2804万立方米，需净砂石骨料4582万立方米。

　　下岸溪人工砂石开采加工系统是目前世界最大的人工砂石料开采加工系统，是三峡工程混凝土所需砂石料的主要生产供应基地，有“大坝粮仓”之称。

　　下岸溪砂石系统占地165万平方米，设备1140多台套。

该系统具备处理砂石毛料2400吨，每小时生产成品砂782吨的能力，砂石成品生产设计月强度最高达45.2万立方米；工程总投资约20亿元，于1995年4月开工建设，1996年6月投产。

成品砂加工部筛系统

制砂系统

　　下岸溪人工砂生产改变了传统的棒磨机制砂工艺，引进国际先进的立式冲击破碎制砂机，并形成与棒磨机、筛分楼石屑混合制砂的新工艺，满足了三峡工程对人工砂成品的质量要求，减少系统石料排放，取得了良好的环保效益。

法国专家来现场考察

砂石成品

　　该系统由中国水利水电第八工程局三峡下岸溪砂石项目部承担设计、建设、运行管理及砂石成品运输任务。

中国水电八局下岸溪砂石项目部坚持以人为本的科学管理，坚持“三个一流”标准不断规范管理，取得了显著成效：

系统一期工程建设，比合同工期提前6天投产。

二期增容施工，创造了15天安装两台大型进口旋回破碎机的最新纪录。

从1999年到2001年的3年间，三峡二期主体工程混凝土3年三破世界纪录，下岸溪砂石系统作为三峡大坝人工砂石料的主要供应基地确保了砂石料供应满足混凝土浇筑的需要。

1999年12月创造了月供应砂石料83万吨的世界纪录，2000年创下了年供应砂石料656万吨的世界纪录。

2003年1月，在三峡三期工程RCC围堰施工中，砂石料日供应量屡创新高，最高达4.2万吨，月供应砂石料112万吨，超系统设计生产供应能力，再次创下了日供应和月供应新的世界纪录。

下岸溪砂石系统

采石场

砂石加工系统一角

（科技三峡专栏摄影/张爱忠　黄正平　李　刚）