會員登錄
上期節(jié)目，我們說到三峽大壩的前期工程——混凝土圍堰順利完工，并成功抵擋住了長江上游的特大洪水，完美展現(xiàn)了我國三峽建設者的勤勞智慧。等到長江汛期過后，他們再次踏上了建設三峽大壩的征程。?
為了可以在圍堰里面澆筑大壩，他們還要抽干圍堰里的江水，清理江底風化松軟的巖石，甚至還需要用細棉布擦干基巖上的沙石和泥水，進而確?；炷僚c基巖可以緊密粘合在一起。這項工作聽起來很簡單，但由于面積大、范圍廣，所以直到1999年2月12號，江底才算完全清理完畢，這也就意味著三峽大壩可以開始正式澆筑，那么在這澆筑的過程中，又會出現(xiàn)哪些我們所不知道的故事呢？?
在三峽建設者清理完江底的泥沙之后，人們終于看到了在江底沉睡了不知多少年的花崗巖。不過在后續(xù)的工程上，他們卻遇到了一個棘手的問題——那就是按照施工的總體進度，三峽工程混凝土澆筑高峰時段是在1999年到2001年，每年必須澆筑超過300萬立方米，相當于平均每天要澆筑將近1萬立方米，才能保證施工計劃順利完成，否則就會延誤工期。?
如果使用傳統(tǒng)的澆筑方案，先用汽車運輸、再用起重機吊起每罐只有9立方米的混凝土進行澆筑，那么三峽大壩僅僅澆筑這一項就得用20年的時間。面對挑戰(zhàn)，當時已經(jīng)六十多歲的總工程師陸佑楣并沒有墨守成規(guī)，而是活躍著創(chuàng)新思維尋找新的辦法。?
后來他想起自己曾經(jīng)在美國考察時，看到過一段有關(guān)工程介紹的錄像，了解到了一臺名叫塔帶機的設備。塔帶機，其實就是一種快速澆筑設備。這種設備的工作原理是利用塔式起重機吊一個皮帶機進行連續(xù)澆筑，而不是用混凝土罐，一罐一罐地來澆到大壩上。?
由于當時這種設備在國內(nèi)還從來沒有人使用過，因此陸佑楣就開始琢磨是否可以利用塔帶機來加快三峽大壩的混凝土澆筑進度。于是，建設者們便開始共同討論如何在三峽大壩上使用這個設備、怎么布置、需要布置多少臺等一系列問題，直到施工方案完全成熟。?
隨著多臺塔帶機的投入使用，我國的三峽建設者只用了3年左右的時間，就順利完成了三峽左岸大壩的混凝土澆筑任務，在當時可以說是創(chuàng)造了筑壩史上的世界紀錄。?
不過，左岸大壩的澆筑速度雖然很快，但在建造大壩的領域有這么一句名言叫“無壩不裂”，意思就是說沒有大壩是不會產(chǎn)生裂縫的。所以在三峽工程的左岸大壩中也出現(xiàn)了一些表面和淺層裂縫，對此，三峽建造者對這些裂縫給予高度重視，進行詳細調(diào)查分析，并對每條裂縫做了認真的補強和保護，確保不會造成任何影響。等到了右岸大壩工程正式施工的時候，中國科學院、中國工程院兩院院士潘家錚對建設者們提出了一個似乎是不近情理的要求：那就是三期工程右岸大壩要做到不出現(xiàn)一條裂縫。?
澆筑的大壩之所以會出現(xiàn)裂縫，主要是由于混凝土中的水泥和水結(jié)合以后，會產(chǎn)生大量熱能，進而使大壩體積膨脹，但是澆筑后的混凝土則會遇冷收縮，大壩表面就會形成裂縫。這樣的裂縫哪怕不足一毫米，也會給大壩帶來致命的傷害。?
因為如果存在這樣一條很小的縫，那么在江水滲入裂縫之后，水的壓力會很大，從而就像上寬下窄的楔子一樣，慢慢楔進大壩，甚至有可能把這個裂縫裂穿。?
既然知道了裂縫的出現(xiàn)是溫度的緣故，那么想要消除裂縫，就必須對混凝土實行預冷操作，常規(guī)的技術(shù)是用冷水浸泡砂石料，然后加冰攪拌。但是三峽工程的混凝土澆筑量非常大，既沒有足夠的場地來浸泡砂石，又難以處理因此而產(chǎn)生的大量廢水。?
另外，三峽地區(qū)的高溫季節(jié)長達5個月左右，每年從3月到11月都需要對混凝土進行預冷。尤其在夏季，地表砂石料的溫度高達攝氏50攝氏度，這些都對混凝土的預冷工藝提出了更高的要求。?
為了解決這個裂縫問題，當時長江水利委員會設計院的龍慧文和她的科研小組，開始尋找一種既可行又簡單的辦法。經(jīng)過不斷試驗，他們突發(fā)奇想，決定把傳統(tǒng)的水冷技術(shù)改為風冷，進入攪拌混凝土的拌合樓以后，再次進行冷風降溫，然后再往混凝土里添加冰塊。這樣的話，混凝土的平均溫度可以降到6.8攝氏度左右，完全符合工程的需要。要知道，在這之前國內(nèi)外同行的定論都是混凝土在出機口時的溫度很難達到7攝氏度以下。?
“二次風冷技術(shù)”的運用，成功解決了高溫季節(jié)不宜大規(guī)模澆筑混凝土的工程難題，三峽右岸大壩的澆筑也因此得以迅速進行下去。值得一提的是，這項研究成果為我國乃至世界的混凝土預冷工程提供了一項先進可靠的新技術(shù)，具有工藝簡單、能耗低、占地面積小、投資省、利于環(huán)保等優(yōu)點，并在2007年獲得了國家技術(shù)發(fā)明二等獎。?
對于溫度裂縫，國際通行的標準是平均一萬立方米混凝土澆筑不得超過1條裂縫，而整個三峽大壩1600多萬立方米的澆筑，溫度裂縫平均每一萬立方米不超過0.2條。當時，中國科學院、中國工程院兩院院士潘家錚在查勘了右岸大壩后表示，三峽右岸混凝土大壩創(chuàng)造了世界奇跡。?
到了2006年5月20號下午2點，隨著右岸大壩的澆筑建設順利完工，壩體總長為2309米的三峽大壩正式建成。不過想要大壩開始全線擋水，還需要對前期工程建造的混凝土圍堰進行爆破拆除。?
這次爆破項目計劃用192噸的炸藥，在13秒內(nèi)掀掉近20萬立方米的混凝土。無論裝藥量還是爆破的混凝土量，都堪稱“天下第一爆”。但存在一個問題是圍堰距離大壩不足100米，如此巨大的爆破量必然產(chǎn)生強大的沖擊波，波及到大壩和左岸14臺正在發(fā)電的機組。因此如何確保大壩和發(fā)電機組不傷分毫，成了爆破成功與否的關(guān)鍵。?
經(jīng)過爆破指揮部長時間的模擬實驗，最終設計出了最穩(wěn)妥的爆破方案——水下延時爆破。這也就要求炸藥能夠在40米深的水下浸泡7天，而爆破效果不發(fā)生改變。?
對于爆破炸藥的研制，爆破項目組很早就已經(jīng)開始進行了。這種炸藥爆破力高，抗水性能好，但為了保護大壩，需要降低炸藥在爆破時產(chǎn)生的沖擊波。通過反復試驗，他們發(fā)現(xiàn)加入粗粒的鋁粉，可有效做到這一點，很快實驗樣品就被送入國家炸藥檢測中心，并順利通過檢驗。?
伴隨著震耳的爆炸聲，圍堰在波浪式的爆破中被成功拆除，這也就意味著剛剛建成17天的三峽大壩開始全面承擔擋水、航運等功能。?
說到擋水，三峽大壩抵擋洪水的能力可以說是非常強悍的。即便上游洪水達到了百年一遇的情況，經(jīng)過三峽水庫的調(diào)蓄，可以不動用中、下游的分蓄洪區(qū)，就能使洪水平穩(wěn)下泄。?
2010年7月20日，三峽大壩遭遇了最大洪峰達到每秒7萬立方米的大洪水，但這場洪水在經(jīng)過三峽水庫的科學調(diào)度后，使荊江河段、江漢平原和洞庭湖區(qū)安然無恙，避免了嚴重的人身和財產(chǎn)損傷。?
另外，三峽大壩在航運方面也有著非常重要的作用。當三峽工程試驗性蓄水后，長江中許多道彎、水淺、灘險多的航道大都成為了高峽平湖，使長江成為了名副其實的“黃金水道”，開啟了長江航運新篇章。?
截至2017年，三峽雙線五級船閘安全高效運行14年之久。過閘貨物量也從2004年的3430萬噸，增長到了2011年的1億多噸。此后，每年貨物通過量全都超過1億噸。每年到了枯水期，還會增加宜昌到武漢航道的水深，萬噸級船隊或者是5000噸級單船可以從上海直達重慶，水路運輸廉價、安全、綠色、低碳的優(yōu)勢十分明顯。?
這樣說來，三峽大壩的成功建造，不僅開啟了一個充滿活力的長江新時代，還提升了我國重大工程方面的科技水平，而且在施工過程中，我國的三峽建設者依靠自身的聰明才智、自主創(chuàng)新的科技能力獲取了很多重大科學突破，為我國進一步的科學發(fā)展提供了強大的前進動力。?
關(guān)注【深圳科普】微信公眾號，在對話框：
回復【最新活動】，了解近期科普活動
回復【科普行】，了解最新深圳科普行活動
回復【研學營】，了解最新科普研學營
回復【科普課堂】，了解最新科普課堂
回復【科普書籍】，了解最新科普書籍
回復【團體定制】，了解最新團體定制活動
回復【科普基地】，了解深圳科普基地詳情
回復【觀鳥知識】，學習觀鳥相關(guān)科普知識
- 參加最新科普活動
- 認識科普小朋友
- 成為科學小記者
