水电科普：水电施工技术的创新与方向-北极星水力发电网

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1、概述

随着水电建设项目的持续、大幅度地推进，水电施工技术在各个专业、各个层面均得到了长足的发展。当前，水电建设正处于整个项目全生命周期的时象并存时期，我们可以同时在不同的项目上找到前期准备、围堰填筑、基坑开挖、基础处理、混凝土浇筑、金结机电安装、机组安装、蓄水发电、运行监测、工程检修、病险排除、改建扩建、增建续建、老坝拆除、重建改转等施工状态，由此可见，这一时期将是施工技术创新领域最广、专业方向最全、关键难题最集中的时期。

水电施工技术的创新有其十分显著的特点：（1）触发敏锐性：当施工从项目规划和进场准备开始，所开展的每一项工作的每一个环节都有可能遇到需要解决的难题，成为技术创新的触发点，这些难题有的是眼下的、紧急的，也有的是后期的、缓慢的。由于施工处于水电开发利用产业链的末端，因此，这一触发敏锐性就成为施工技术倒逼创新的源头。（2）技术针对性：当施工技术难题一旦被触发，创新的需求即被发掘出来，随即的创新攻关即可紧紧围绕难题有针对性地展开，直到得出攻克路径、解决方案并破解难题，因此，从某种意义上讲，这一针对性同时决定了创新的适用性。（3）广泛伴随性：施工技术创新是在施工生产的实际中遇到并提出来的，这也是施工技术创新的具体性和客观性，当施工中遇到而未被及时提出来时，可能会积累或孕育一个更大的施工难题。因此，围绕施工难题及时开展技术创新、破解也是应该伴随工程施工而进行。（4）就地转化性：在伴随施工过程实施技术创新的同时，其创新成果在工程中应用，便随即得到就地转化，并能使创新成果得到检验。成果就地转化可省去大量的对接条件契合和复杂的准备工作量，使创新成果快速、直接地发挥效益。（5）应用推广性：将创新成果经应用检验，最后总结并加以固化，即可在类似施工中推广应用，以进一步产生施工创新成果的延伸效益。

正是由于水电施工所处的上述特殊时期和技术创新的上述特点，必将引发新一轮施工技术发展与创新的鼎盛时期。为此，本文拟就水电施工技术的创新与方向从理论研究、施工材料、施工工艺、施工装备以及施工建设模式等几个方面谈一些个人的观点。

2、创新与方向

2.1施工理论研究

在学术界和工程界，施工作为一门应用技术或者是经验技术，一直被认为是没有多少理论的含量，更谈不上体系化、系统的研究了，甚至更直接地提出：施工只要照图纸做好就行了，搞研究则是施工以外的事情。诚然我们并不能否认上述看法所具有的客观性，但是我们试想，如果施工人员连基本原理、作用机理都不知晓，只一味机械地照图施工，那又从何谈起把施工做好呢？事实上，许多重要的理论课题都是源自于最基础的施工环节，经过创新研究后得出理论成果，然后又反过来大幅度推动施工技术的进步。

随着我国科技创新机制改革的不断深化，水电施工企、事业单位已作为最早、最前沿的市场主体被确定，继而企业市场主体又被确定为创新主体，这一定位引导学术界、工程界对施工有了新的认识，对施工理论研究的看法有了新的改变，施工理论研究被逐步重视起来，理论研究的成果、体系也不断涌现出来。

施工理论研究的主要方向在于机理研究、标准研究、综合（群）效应研究等方面。

（1）机理研究

机理研究主要是针对施工中已出现或可能出现但未能得到根本解决的问题，从理论上深层次揭示其规律，并寻找高效技术路径，最终加以攻克。

如：特高（300m级）堆石坝坝体填筑施工过程中的填筑料各项性能变化的机理研究，以图研究随着坝体高度的量变，坝体材料的主要物理力学性能会引起怎样的较明显的改变，引起改变的原因是什么等。其结果将指导今后特高堆石坝坝体填筑施工材料、设备、工艺、方案的确定，以确保施工的顺利实施。

再如，混凝土裂缝成因机理研究，是一直以来施工理论研究的重要难题，由于混凝土材料的多相非均质特性，起裂机理变得错综复杂、判别准则难以得出通式。深化此项机理研究并得以突破，必将为跨越提升混凝土施工技术，建造无裂缝大坝提供坚强的理论支撑。

（2）标准研究

水电施工有其宽泛的工作范畴或工作域，在工作域内外客观地界定各种边界并定量地描述其特性，以便相应地开展其设计，提出施工要求和方案措施，这就需要开展标准研究，从理论上找出其分界线，科学地进行施工。

如：大坝等级划分的研究，是明晰地确定施工要求和对策措施的等级对前提。不同的大坝等级所对应的施工要求和对策措施有着明显的差异。以面板堆石坝的坝高划分为例，在大坝施工过程中，已直观反映出坝高变化所带来坝体性能特征变化的“拐点”，这即可构成坝高等级的分界点，实践表明，第一个“拐点”约在150m，第二个“拐点”约在250m，由此可大致划分：100m级（坝高在70-150m范围）为高坝，200m级（坝高在150-250m范围）为超高坝，300m级（坝高在250m以上）为特高坝。但是，应该选择怎样的主要性能参数来定量衡量并找到“拐点”？坝高的量变又是怎样引起主要性能突变的？这一标准就需要通过理论研究来证实了。

再如，弹塑性材料的标准研究可使施工有章可循。在水电施工中广泛地使用现场拌制的混合材料，其特性范围域宽且连续分布，使得其中一些材料的界限难以划定，比如象塑性混凝土、沥青混凝土一类的弹塑性材料，其特性处在弹性与塑性的过渡区间，具有双重性，在施工中若用某一单项标准来要求，或者采取多项标准穿插混合来要求，都是难以适从的，因此，必须通过理论研究，科学划分并相应制定出新的材料控制标准。

（3）综合（群）效应研究

水电施工中的群体作用工况不论是微观上还是宏观上，都非常普遍，既然存在群体，就必然会产生群效应，因此，有必要对这一效应加以理论研究。

作为细观的例子，水电工程中常采用如混凝土等多相非均质混合材料，其材料中的各个组分均有其相应特征，各组分的综合（群）效应则构成了混合材料的整体特性。实践表明，将每一个组分性能均优异的组合在一起，所得到的混合材料整体性能未必优异，反之亦然。这就需要开展系统优化的群效应理论研究。由此可见，研究将性能并不都是优异的组分加以组合而借助群效应得到性能优异的混合材料，对我们来说意义特别重大。

作为宏观的例子，随着水电工程建设步伐的不断加快，大坝（水库）群将在一定的条件下产生综合（群）效应。如我国西南地区，高坝大库布设密集，多个坝（库）同步建设和运行，是否存在一个布局优化的问题？是否有一个最优建设施工顺序的问题？等等这些，都需要通过建模仿真及理论计算等进行综合（群）效应研究。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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