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沙牌电站
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沙牌电站 |
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科 技
进 步
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沙牌拱坝是目前世界上最高的碾压混凝土拱坝。九十年代中期，国内建成了75m高的普定碾压混凝土拱坝，沙牌拱坝更是迈向100m级以上碾压混凝土拱坝筑坝技术的新台阶，100m级以上的高碾压混凝土拱坝不仅在坝的高度上有了明显飞跃，而且在坝体布置、体型、材料、施工等方面技术难度上也有了质的变化。
为此，国家计委、科技部、国家电力公司、水电规划总院等各级领导和专家对此高度重视，在1994年，国家"八五"科技攻关项目即依托沙牌碾压混凝土拱坝立项开展了"100m级碾压混凝土拱坝结构设计和新材料研究"专题研究，重点在碾压混凝土拱坝的典型枢纽布置，坝体裂缝的开展机理，结构分缝的型式，温度应力仿真计算以及提高混凝土的抗裂性等方面取得了阶段成果。考虑到沙牌碾压混凝土的技术难度以及为促使我国碾压混凝土拱坝筑坝技术更上一个新台阶，当1996年沙牌拱坝工程正式启动以后，国家计委在"九五"国家重点科技项目计划中确定了"高碾压混凝土拱坝结构分缝及建坝材料特性研究（96-220-02-01）"、"高碾压混凝土拱坝原型观测研究（96-220-02-05）"、"高碾压混凝土拱坝快速施工研究（96-220-02-03）"等专题研究项目，紧密结合沙牌碾压混凝土拱坝的设计与施工，解决工程中面临的一系列关键技术问题，以保证工程优质、高速建成。
通过国家重点科技攻关取得了以下主要成果：
(1) 优化了沙牌碾压砼拱坝分缝的结构设计方案，首次提出并在沙牌拱坝成功应用了预制混凝土重力式模板的成缝技术和碾压砼坝预埋高密度聚乙烯冷却水管降温技术；
(2) 以断裂力学为基础，根据坝体的应力分布和缝断面的强度特性等研究选用合理的分缝型式和布置；
(3) 根据全过程三维非线性的仿真分析计算比较坝体结构在不同的分缝方式下，按不同的施工进度计划方案，研究了坝体的温度场和应力场；
(4) 采用整体模型和混凝土仿真模型试验研究，结合数值计算分析，对沙牌碾压混凝土高拱坝坝体的结构破坏形态和开裂破坏机制进行了研究；
(5) 结合试验，在国内首次研究成功结构缝的重复灌浆全套技术，实现碾压混凝土拱坝结构缝的多次灌浆；
(6) 水泥熟料中降低C3A与C3S，提高C4AF与C2S含量以及引入低碱性钢渣混合材的技术，研制开发出低脆性延迟微膨胀专用水泥；采用具有硅质界面胶结作用的花岗岩作为人工骨料，优化配制了具有低弹模、高极限拉伸及大徐变度等高抗裂性能的碾压混凝土。
(7) 在国内外首次研究出具有高精度（达0.02℃）的混凝土绝热温升自动控制仪，能够精确测试绝热温升全过程；
(8) 通过100m以上高差真空溜管入仓工艺研究，突破国内目前使用真空溜管仅限于50m的限值；
(9) 完善深槽高速皮带机系统，以适应拱坝快速上升，加快坝体施工进度；
(10) 通过改性混凝土性能、使用范围及施工工艺研究，达到全仓面碾压混凝土同时施工，加快坝体上升速度，达到100m以上水平；
(11) 编制碾压混凝土坝施工过程计算机模拟程序，指导工程施工。
(12)依据已建和在建的碾压混凝土坝，特别是碾压混凝土拱坝的安全监测设计现状的综合分析研究，提出了沙牌碾压混凝土拱坝安全监测设计优化方案。
(13)根据碾压混凝土拱坝施工快速的特点，进行了适合其施工方法的仪器选型和埋设技术的研究，提出并采用"护管悬挂法"
、"钻孔法"和"挖坑法"进行坝内仪器的埋设安装。
（14）研制出适合碾压混凝土的RCJ-1型埋入式测缝计，其主要性能已经达到或超过了国际上九十年代同类仪器的先进水平。
（15）在原型观测成果分析及其反馈分析应用研究方面，建立坝体温度场时空分布分析模型的理论和方法；提出了可变容差优化反演徐变参数的方法；提出了坝体渗流场和应力场耦合的粘弹性和粘弹塑性分析模型以及拟定变形监控指标的方法，并拟定了沙牌拱坝蓄水期、运行期的一级监控指标；提出了建立全坝位移场、梁挠曲线和水平拱的位移确定性模型的方法；提出了建立坝肩稳定分析确定性模型的方法，提出了用突变理论判别大坝坝肩稳定性的方法。
（16）提出了沙牌漩流竖井泄洪洞原形监测设计优化方案。
上述研究成果在沙牌工程中得到应用，成果转化率达90％以上，许多成果已推广应用到石门子、龙首、蔺河口等高碾压混凝土拱坝工程的设计和施工中，取得了较好的技术经济效益以及社会效益。
以上述成果为主的"沙牌碾压混凝土拱坝筑坝配套技术"荣获"九五"国家重点科技攻关计划优秀成果奖。
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