源頭創(chuàng)新助推中國(guó)技術(shù)走向世界

文/龐貝 曹麗娟

采用賈金生團(tuán)隊(duì)發(fā)明的膠結(jié)壩技術(shù)建成的四川營(yíng)山縣金雞溝水庫(kù)大壩工程經(jīng)受住了洪水考驗(yàn)

這個(gè)領(lǐng)域不在風(fēng)口也不吸睛，卻一直在默默成長(zhǎng)至世界領(lǐng)先，巋然守護(hù)著萬民安然免受水患——新中國(guó)成立后，我國(guó)開展了大規(guī)模的水庫(kù)建設(shè)，成就令人矚目，目前已擁有水庫(kù)大壩數(shù)量達(dá)9.7萬多座，成為世界上水庫(kù)大壩最多的國(guó)家。

水庫(kù)大壩在保障國(guó)家防洪安全、供水安全、糧食安全、能源安全和生態(tài)安全等方面不可替代。以首位擔(dān)任國(guó)際大壩委員會(huì)主席（現(xiàn)為名譽(yù)主席）的中國(guó)科學(xué)家、國(guó)際大壩委員會(huì)膠結(jié)壩專委會(huì)主席、中國(guó)大壩工程學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)、流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任賈金生為代表的中國(guó)水利水電工程建設(shè)者，躬身前行，無悔付出，使中國(guó)大壩技術(shù)引領(lǐng)先河，成就了中國(guó)大壩技術(shù)不可小視的國(guó)際影響力。

新理論、新方法解決世界級(jí)工程建設(shè)難題

用堆石或砂礫分層碾壓填筑成壩體，用混凝土面板作防滲體的壩，簡(jiǎn)稱“面板壩”。面板壩因其安全性、經(jīng)濟(jì)性和良好的適應(yīng)性而在世界水利工程中被廣泛應(yīng)用，但200米以上高壩變形大、面板擠壓破壞、接縫止水破壞難題突出，困擾著行業(yè)發(fā)展。

賈金生圍繞關(guān)鍵技術(shù)難題，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)揭示了高面板壩擠壓破壞的機(jī)理在于大壩變形大、變形不協(xié)調(diào)；提出了止水結(jié)構(gòu)和材料一體化優(yōu)化方法，實(shí)現(xiàn)了高面板壩止水設(shè)計(jì)由定性到定量的跨越；提出了混凝土面板耐久性定量設(shè)計(jì)方法,解決了低溫、凍融循環(huán)、高壓水等嚴(yán)酷條件下面板抗裂和耐久性問題；形成了《高混凝土面板堆石壩關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新》成果，對(duì)我國(guó)面板壩技術(shù)由跟隨到引領(lǐng)的跨越貢獻(xiàn)突出，并為233米的世界最高壩水布埡面板壩、世界第二高壩馬來西亞巴貢面板壩等工程的成功建設(shè)及運(yùn)行作出了創(chuàng)造性貢獻(xiàn)。成果還應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外100多座水壩工程，其中紫坪鋪面板壩更是經(jīng)受住了汶川強(qiáng)震的考驗(yàn)。

該成果獲國(guó)際大壩委員會(huì)科技創(chuàng)新獎(jiǎng)、國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)2項(xiàng)，被納入國(guó)際大壩委員會(huì)技術(shù)公報(bào)，被國(guó)際大壩委員會(huì)原主席貝爾加評(píng)價(jià)為“居于國(guó)際引領(lǐng)地位”。

首創(chuàng)膠結(jié)壩新壩型引領(lǐng)世界筑壩技術(shù)新發(fā)展

我國(guó)有9.7萬多座水庫(kù)大壩，這驕人業(yè)績(jī)的背后也存在著安全隱憂：土石壩多、小型水庫(kù)多、老壩多，工程標(biāo)準(zhǔn)低、質(zhì)量差、病險(xiǎn)多。“先天不足”加上“后天失養(yǎng)”導(dǎo)致每到汛期便面臨潰壩風(fēng)險(xiǎn)。近年來，隨著極端天氣事件增加，土石壩漫頂速潰和連潰風(fēng)險(xiǎn)增大，小型水庫(kù)大壩潰決時(shí)有發(fā)生。

對(duì)于生于黃河邊也曾近距離領(lǐng)教水患危害的賈金生來說，自從選擇水工專業(yè)，便把確保水庫(kù)大壩安全作為責(zé)任和使命。1999年，剛剛走上中國(guó)水利水電科學(xué)研究院副院長(zhǎng)崗位，他即牽頭組建項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，開始了攻堅(jiān)克難、創(chuàng)新探索的不凡歷程。

解決問題，首先要找準(zhǔn)癥結(jié)所在。賈金生帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)對(duì)世界已有的土石壩和混凝土壩特性深入分析，認(rèn)為土石壩易潰是因?yàn)閴误w材料為散粒體，如何將其膠結(jié)起來并保證壩體質(zhì)量安全是解決問題的關(guān)鍵。

十年磨一劍。團(tuán)隊(duì)對(duì)以土石料為筑壩原材料的膠結(jié)材料進(jìn)行級(jí)配、抗壓、抗剪、抗?jié)B以及抗沖蝕等反復(fù)實(shí)驗(yàn)，并在水利水電圍堰工程應(yīng)用試驗(yàn)，2009年，正式提出膠結(jié)壩概念——利用少量水泥、粉煤灰、外加劑和當(dāng)?shù)夭缓Y分、不水洗的河床砂礫石、基礎(chǔ)開挖料、風(fēng)化料等廣源材料，拌合膠結(jié)筑壩。它是土石壩與混凝土壩之外的新壩型，吸收了兩種壩型的優(yōu)點(diǎn)并改進(jìn)了不足，通過膠結(jié)改變了土石壩材料散粒體特性，可實(shí)現(xiàn)漫頂不潰；與混凝土壩比，其放寬了對(duì)材料和壩基的要求，骨料與添加材料不需嚴(yán)格篩分和配比，壩基不必是巖基。

膠結(jié)壩一經(jīng)提出，就得到了水利部、科技部的高度重視，將其納入水利行業(yè)重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家“973”計(jì)劃、國(guó)家科技支撐計(jì)劃等項(xiàng)目，從而加快了研究實(shí)踐進(jìn)程。針對(duì)同一壩體不同部位安全要求的不同，賈金生帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性提出膠結(jié)壩“宜構(gòu)適材、宜材適構(gòu)”的筑壩理念；發(fā)明專用施工設(shè)備和質(zhì)量快速測(cè)定儀器，解決了200毫米大粒徑、高離散、用水量大、波動(dòng)的非連續(xù)骨料高效拌和難題；研發(fā)了智能加漿振搗設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了防滲層加漿量的精準(zhǔn)控制；開發(fā)了專用外加劑和阻泥劑；研發(fā)了基于超寬帶定位的數(shù)字化質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了施工質(zhì)量全過程數(shù)字化監(jiān)控、動(dòng)態(tài)調(diào)整和實(shí)時(shí)預(yù)警；編制了水利部膠結(jié)壩技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)計(jì)、施工等團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)。

新型膠結(jié)壩的提出，一改過去大壩建設(shè)主要壩型均由西方國(guó)家提出的歷史，是世界筑壩理論的一項(xiàng)重大創(chuàng)新。2011年，水利部認(rèn)定該技術(shù)為“水利先進(jìn)實(shí)用技術(shù)”，并將其列入《2021年度水利先進(jìn)實(shí)用技術(shù)重點(diǎn)推廣指導(dǎo)目錄》。

膠結(jié)壩技術(shù)成果獲省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)2項(xiàng)，授權(quán)國(guó)內(nèi)外發(fā)明專利12項(xiàng)。成果應(yīng)用于我國(guó)西江水庫(kù)、金雞溝水庫(kù)和突尼斯梅萊格水庫(kù)等國(guó)內(nèi)外40多座水利水電工程，多座工程經(jīng)受住了超標(biāo)過洪考驗(yàn)，且比混凝土壩節(jié)省投資10%～20%。

2013年8月，在國(guó)際大壩委員會(huì)第81屆執(zhí)行會(huì)議上，膠結(jié)壩筑壩技術(shù)得到高度認(rèn)可，被譽(yù)為“大壩發(fā)展史上的重要新進(jìn)展，是中國(guó)專家的發(fā)明，具有里程碑意義”。大會(huì)表決通過成立膠結(jié)壩專業(yè)委員會(huì)，由賈金生擔(dān)任主席，負(fù)責(zé)組織世界范圍內(nèi)的研究和推廣。同時(shí)，他還牽頭負(fù)責(zé)編制國(guó)際大壩委員會(huì)技術(shù)公報(bào)。團(tuán)隊(duì)已與國(guó)際專家合作編制完成了《膠結(jié)土壩》技術(shù)公報(bào)，正在編制《膠結(jié)砂礫石壩》技術(shù)公報(bào)。這是國(guó)際大壩委員會(huì)的核心產(chǎn)出，是世界各國(guó)水利水電工程招投標(biāo)的技術(shù)參考文件，標(biāo)志著由中國(guó)專家首創(chuàng)發(fā)明的膠結(jié)壩筑壩技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系已開始成為世界各國(guó)建設(shè)膠結(jié)壩的重要依據(jù)和準(zhǔn)則。

2018年 賈金生（左）在突尼斯梅萊格工程工地與林諾（右）討論膠結(jié)壩問題

推動(dòng)中國(guó)壩工走向世界不斷擴(kuò)大國(guó)際影響

多年來，無論是擔(dān)任國(guó)際大壩委員會(huì)主席還是名譽(yù)主席，賈金生始終把推動(dòng)中國(guó)壩工事業(yè)走出國(guó)門、登上國(guó)際舞臺(tái)作為重要職責(zé)，積極嘗試，創(chuàng)新探索，廣泛聯(lián)合。他主持推動(dòng)了《堆石混凝土壩》技術(shù)公報(bào)的編制，提升了中國(guó)壩工新技術(shù)的世界影響力；倡議并推動(dòng)設(shè)立大壩國(guó)際里程碑工程獎(jiǎng)和國(guó)際大壩杰出工程師獎(jiǎng)，先后為三峽混凝土重力壩、龍灘碾壓混凝土壩、向家壩混凝土重力壩、小浪底斜心墻堆石壩、水布埡面板壩等工程頒發(fā)此獎(jiǎng)，先后有21個(gè)國(guó)家的40多座大壩工程獲獎(jiǎng)，影響甚廣。在擔(dān)任中國(guó)大壩工程學(xué)會(huì)秘書長(zhǎng)期間，他與學(xué)會(huì)團(tuán)隊(duì)一起，積極搭建中外學(xué)術(shù)交流平臺(tái)，主動(dòng)承辦各類國(guó)際會(huì)議，還先后推薦多位中國(guó)專家任國(guó)際大壩委員會(huì)專委會(huì)主席。

大壩有形，創(chuàng)新無限。賈金生團(tuán)隊(duì)不斷創(chuàng)新突破，探索前行，不僅使中國(guó)水庫(kù)大壩“安全閥門”不斷擰緊，為水庫(kù)大壩高質(zhì)量發(fā)展插上了騰飛的智慧翅膀，而且為推動(dòng)我國(guó)壩工事業(yè)不斷走向世界，提升國(guó)際話語權(quán)和影響力作出了巨大的貢獻(xiàn)。