——水源公司总工程师张小厅访谈录

水源公司总工程师张小厅（前左）和董事长徐尚阁在工地上

    丹江口大坝加高工程用老百姓的俗语来说就是“穿衣戴帽”，即在老坝的背后贴一块混凝土，在老坝的顶上加高一块混凝土。它是南水北调中线的标志性工程，也是控制工期、施工技术最为复杂的工程。

    近日，记者采访了水源公司总工程师张小厅，请他谈了丹江口大坝加高中遇到的最大技术难题，以及采取何种措施加以解决的。

　　张小厅说，建成于1973年的丹江口大坝，正常蓄水位157米，坝顶高程162米。要在30多年前兴建的大坝上加高加厚，达到坝顶高程176.6米，由于新老混凝土弹性模量的差异及新浇混凝土水化热温升产生的温度应力，在内外部温差的作用下，必将对结合面和坝体应力产生影响，这也是该项工程遭遇到的最大技术难题。

    为此，长江水利委员会与汉江集团经过多年科学试验，在丹江口大坝上做了三次新老混凝土结合试验，已经研究出旧坝体结构拆除的新技术和新工艺，掌握了新老混凝土结合面处理的关键技术和温控措施。施工技术具有高度的严密性和可操作性，完全可以确保丹江口大坝加高工程的质量和安全。

    记：丹江口大坝加高工程的工程量和施工期是多少？

    张：丹江口大坝加高工程由丹江口水利枢纽两岸土石坝、混凝土坝、升船机、电站等建筑物组成。丹江口大坝加高主要工程量包括混凝土浇筑125.45万立方米，混凝土拆除4.53万立方米，土石坝填筑542.39万立方米，土石方开挖77.31万立方米，钢筋制安0.91万吨，金属结构制安1.32万吨。核定的工程总投资为24.2525亿元，施工总工期为5.5年。虽然丹江口大坝加高工程浇筑混凝土的量不是很大，但是作为国内水电工程加高续建项目中规模和难度最大的工程，由于受到施工温度及大坝运行期防汛工作等限制，丹江口大坝加高工程总工期将长达66个月。

    记：既然新老混凝土结合是该项工程遭遇到的最大技术难题，又是采取什么措施来保证工程的质量呢？

　张：水泥的特性是遇水凝固，同时放出热量，这种化学变化称为水化热。工程施工中，少量的混凝土放出的热量影响不大，但大坝浇筑中大体积的混凝土积聚的热量影响就大。由于外界冬夏温差三四十度，混凝土受热胀冷缩的影响，容易收缩变形，产生裂缝。新浇的混凝土在凝固时前7天的水化热量比较大。但水泥的水化过程漫长，最长可达百年。即混凝土在一个相当长的时期内强度与弹性模量都在不断增长的。丹江口大坝老混凝土已有40年，弹性模量大。新混凝土是才浇筑的，弹性模量小于原有混凝土。要使新老混凝土结合在一起，必须采取一定的措施，使之整体联合受力。

    根据混凝土的特性，丹江口大坝加高工程中主要从三方面考虑新老混凝土的结合。一是控制混凝土热胀冷缩，变形尽量小；二是在老混凝土上切割键槽，使新老混凝土尽量咬合在一起；三是在老混凝土上打一些锚筋，加强新老混凝土的结合。这就要求新混凝土浇筑时，温度要低，控制在允许的范围内。尽可能选择低温时间浇筑混凝土，比如冬季；而丹江口地区满足设计要求可以浇筑混凝土的低温季节只有12月、1月、2月，每年三个月的施工时间是远远不够的，为了保证工期和质量，必须采取制冷混凝土进行施工。丹江口大坝加高工程施工中，降低混凝土温度的办法是采取二次风冷再加冰，生产出7摄氏度以下的混凝土。首先在地面料仓里用零下5度的冷风冷却骨料，称为一次风冷；骨料送至拌和楼料仓里再用零下10至15度的冷风冷却骨料，称为二次风冷；拌和混凝土时用部分冰代水搅拌，称为加冰，最后生产出温度不超过7度的混凝土。

    由于外界气温高于混凝土的温度，混凝土在浇筑过程中温度会回升。混凝土温度回升的越少，说明温度回升率越低。反之，说明温度回升率越高。温度回升率是体现管理水平的一个指标。温度回升率低则说明管理水平高。所以，施工单位在混凝土浇筑过程中，采取了一系列措施，比如给汽车喷水降温、车上搭棚防晒、浇筑仓内喷雾、新浇的混凝土上盖保温被等，来降低温度回升率。

    丹江口大坝加高按设计要求，为避免外部温差的影响，夏季高温季节停浇大坝主体部位的混凝土，从当年10月中下旬到来年的四五月份为施工期。在老坝上进行混凝土拆除、表面凿毛、键槽切割、裂缝检查等处理。注重新老混凝土结合面的处理。老混凝土表面凿毛，去掉老混凝土表面的碳化层，使新混凝土与没有碳化层的老混凝土浇筑在一起。切割键槽起到咬合的作用，采用锯缝与静态爆破相结合切割键槽是国内第一次采用的方法。键槽的角度是通过计算，按照主应力的方向进行布设，不同坝面上的键槽形式不一样。另外在老混凝土上打一些锚筋，与新浇的混凝土连接在一起，从而保证大坝加高工程的质量。严格控制混凝土温度。拌和楼系统采取二次风冷加冰生产混凝土，混凝土出机口温度控制在7度以下。混凝土浇筑后，采取水库深层20米以下的冷水经水管冷却混凝土15天，保持新浇混凝土温度变化最小。外部铺垫保温层。用聚苯乙烯板包住新浇混凝土，减小温度变化幅度。这都是避免混凝土产生裂缝的措施。在材料上，选用低热矿渣硅酸盐水泥。在保证混凝土强度要求下，尽量少用水泥，添加一定比例的粉煤灰和高效缓凝减水剂。这些措施都是为了降低水化热，保证新老混凝土联合受力。

    记：丹江口大坝加高工程完建后，丹江口水利枢纽的规模和作用将提升多少？

　张：丹江口大坝加高工程完建后，丹江口水利枢纽达到设计的最终规模，在水库库容和面积上居全国第二（三峡第一）。坝顶高程将由原来的162米升高到176.6米，坝顶长由2494米延长为3442米。水库面积达1045平方公里。正常蓄水位从157米提高至170米，表面坝段溢流堰顶由138米升高到152米，升船机规模由150吨提升到300吨，水库总库容达339亿立方米，正常蓄水位的相应库容由174.5亿立方米增加到290.5亿立方米，可相应增加库容116亿立方米。汉江中下游防洪标准将由20年一遇提高到100年一遇，通过优化调度，可提高中下游防洪能力、扩大防洪效益。枢纽的作用将由防洪、发电、灌溉、通航、养殖转变为防洪、调水、发电、灌溉、通航。一期工程多年平均调水量为95亿立方米，到2030年调水量达到120亿至130亿立方米，相当于为北方地区增加10个到13个密云水库的供水能力，可基本缓解华北用水的紧张局面。

    我相信，在国务院南水北调办公室的正确领导下，在地方各级政府和相关单位的大力支持下，通过参建各方的共同努力，水源公司全体职工有信心、有能力将丹江口大坝加高工程建成世界一的水利工程。