简要信息

【获奖类型】应用一等奖

【任务来源】水利部“948”计划技术创新与推广转化项目

【课题编号】

【课题起止时间】2002年7月～2010年7月

【完成单位】中国水利水电科学研究院  福建水利水电勘测设计研究院  首钢工学院  中国大坝协会

【主要完成人】贾金生、马锋玲、郑璀莹、徐  耀、冯  炜、何光同、陈祖坪、袁玉兰、李新宇、王晓强

立项背景

胶凝砂砾石筑坝技术是在碾压混凝土筑坝技术和面板堆石筑坝技术的基础上发展起来的一种新坝型，其特点是采用胶凝材料与砂砾石材料（包括砂、砾石、石等）拌合筑坝，使用高效率的土石方运输机械和压实机械施工。由于水泥的胶凝作用增大了材料的抗剪强度，与面板坝相比可以缩小坝体断面；由于简化了材料的配比和骨料的制作，与碾压混凝土坝相比可以简化施工、缩短工期和减少费用。胶凝砂砾石筑坝技术因施工快速、经济性和安全性好，以及环境友好，近年在日本、土耳其、希腊、法国、菲律宾等国的永久工程得到了应用，具有良好的发展前景。该新型筑坝技术的引进研究及推广应用对我国面广量大的中小型水库大坝工程、围堰工程建设，以及众多的病险水库除险加固工程具有重大意义。

详细科学技术内容

项目围绕胶凝砂砾石坝设计和施工，以工程应用为目标，对胶凝砂砾石坝新技术进行了系统研究。

1）对胶凝砂砾石筑坝材料的配合比及强度特性进行了系统的试验研究，在国内外首次进行了胶凝砂砾石材料渗透溶蚀试验，探讨了胶凝砂砾石的渗透溶蚀机理。

2）对胶凝砂砾石坝体稳定、变形和应力特性及其控制指标进行了系统地分析和研究，对坝体防渗结构型式进行了初步研究。以100m高的胶凝砂砾石坝为算例，采用随机有限元方法对其进行了静力分析，并研究了胶凝砂砾石坝对地基变形模量的响应，以及胶凝砂砾石材料与散粒体材料联合筑坝的强度、变形分析。基于研究成果，提出了胶凝砂砾石坝设计的基本原则和方法。

3）结合街面、洪口围堰工程，开展了胶凝砂砾石筑坝技术修建围堰工程的施工工法及关键技术的研究，提出了采用胶凝砂砾石修建围堰工程的施工技术要求和质量控制指标。

4）将研究成果应用于街面、洪口围堰工程。

发明及创新点

基于国际已建、在建胶凝砂砾石工程的资料调研，对胶凝砂砾石坝筑坝材料的物理力学性能、胶凝砂砾石坝设计原则和施工工法进行了系统研究，研究成果成功地应用于围堰工程，取得了良好的效果，取得的主要创新点包括：

1）系统研究了胶凝砂砾石筑坝材料的强度特性，在国内外首次进行了胶凝砂砾石材料渗透溶蚀试验。

2）对胶凝砂砾石坝体稳定、变形和应力特性及其控制指标进行了系统地分析和研究，对坝体防渗结构型式进行了初步研究。提出了胶凝砂砾石坝设计的基本原则和方法。

3）结合实际围堰工程，开展了胶凝砂砾石施工工法的研究，提出了胶凝砂砾石施工技术要求。

4）研究成果首次成功应用于街面水电站下游围堰和洪口水电站上游围堰工程建设。其中，街面水电站下游围堰实现了两面挡水；洪口水电站上游围堰经受了超标准洪水的考验。该成果还在澜沧江功果桥水电站大坝上游围堰与乌江沙沱水电站左岸大坝二期下游围堰等工程上得到应用。

与当前国内外同类研究、同类技术的综合比较

胶凝砂砾石筑坝技术在国外已有一定的发展，在日本、土耳其、希腊等国得到了应用，包括围堰、大坝、大坝加固等工程，取得了成功的经验。

我国对胶凝砂砾石筑坝的引进研究始于上世纪90年代。本研究团队经过多年的创新研究和工程实践，已系统研究了胶凝砂砾石材料的性能，初步提出了胶凝砂砾石坝设计的基本原则和方法，并结合实际围堰工程，开展了胶凝砂砾石施工工法的研究，提出了胶凝砂砾石施工技术要求。研究成果在国内首次成功应用于街面水电站下游围堰和洪口水电站上游围堰工程建设，建成的街面围堰成功实现了两面挡水、洪口围堰经受了超标洪水的考验，在国际处于领先水平。

成果应用情况及社会经济效益

研究成果首次成功应用于街面水电站下游围堰（坝高16.3m）和洪口水电站上游围堰（坝高35.5m）工程建设。

街面水电站下游围堰由于采用胶凝砂砾石筑坝技术加快了工程进度，加上胶凝材料用量大幅度减少，与原设计采用常态混凝土方案比较，工期缩短了约55%，节约造价约25%。街面下游胶凝砂砾石围堰成功实现了两面挡水，2004年12月投入运用至今状态良好，在国际处于领先水平。

洪口水电站上游胶凝砂砾石围堰采用全断面碾压，不设横缝和纵缝，与原设计采用碾压混凝土方案比较，缩短工期约51%，综合节省成本25%以上，取得了良好的社会经济效益。该围堰经受了超标准洪水的考验，堰顶最大水头8m，总过水时间44小时，围堰未发生裂缝，至大坝蓄水前一直运行良好，在国际上处于领先水平。

该成果后期还在澜沧江功果桥水电站大坝上游围堰（坝高56m）与乌江沙沱水电站左岸大坝二期下游围堰（坝高14m）等工程上得到应用。

胶凝砂砾石筑坝技术具有良好的经济性与安全性，且能充分利用当地材料，方便施工，对环境影响相对较小，在我国的中小型水库大坝工程、堤防工程及中小型病险水库除险加固工程等领域中具有广阔的应用前景，其推广具有良好的社会经济效益。

成果转化、推广或产业化方面还需帮助解决的问题

目前，胶凝砂砾石筑坝技术已成功用于福建街面和洪口、云南功果桥、贵州沙沱等工程围堰的修建，取得了不少工程经验，并结合工程实践，编写了针对具体工程的设计、施工技术要求，取得了良好的成果。但总体上来说，我国对胶凝砂砾石筑坝的引进研究尚处于起步阶段，还需通过创新研究，形成设计和施工导则，通过工程应用，形成配套的技术和设备。