中国工程院院士张超然：攻克白鹤滩水电站世界级难题是科技积累和进步的结果

白鹤滩水电站大坝为混凝土双曲拱坝，最大坝高289 m，为300 m级特高拱坝。由于工程规模巨大，所处地质、地形条件复杂，有许多难题需要攻克。

自19世纪50年代以来，水利部长江水利委员会等单位就对金沙江开发进行了大量的勘查、普查和规划。1981年，提出了金沙江渡口（现在的攀枝花市）到宜宾段的规划报告；2003年《长江流域综合利用规划报告》确定了该河段按乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝4个梯级开发方案；2006年5月，国家通过了预可行性研究报告。

在可行性研究阶段，华东勘测设计研究院有限公司进行了大量的勘测、试验和设计工作，40多家国内外科研院所和专业机构参与了研究，开展了150多项专题研究和技术领域的攻关，并成立了白鹤滩水电站院士顾问组，对白鹤滩工程进行技术咨询。

在工程建设阶段，中国长江三峡集团有限公司组织参建各方协同攻关，并进行了大量的现场生产性试验研究和技术创新，攻克了一系列技术难题。主要有：

大坝建基面开挖和保护。白鹤滩大坝坝基工程地质条件异常复杂，大坝基础整体安全风险等级高，坝基开挖面临柱状节理玄武岩卸荷松弛、层间层内错动带回弹剪切变形和河床薄层角砾熔岩保护等技术难题。而这一难题的解决超出了现有工程经验和规范要求。

通过在坝址区类似岩体地下洞室和地面边坡模拟爆破开挖试验研究和跟踪原型监测，最终确定采用预留5 m保护层、建基岩体预锚、精细化固结灌浆、保护层精准控制开挖，以及预留后期引管补强固结灌浆的技术方案。已开挖的建基岩体，经现场声波监测和压水检查，满足特高拱坝的质量要求，在特高拱坝筑坝技术上取得了重大突破。

大坝全坝采用低热水泥混凝土。白鹤滩水电站为300 m级特高拱坝，水荷载达1600万t，坝体应力水平高，坝址属干热河谷，大风天数多，大坝温控防裂难度面临严峻的挑战。三峡集团在三峡、溪洛渡、向家坝水电站部分使用低热水泥混凝土取得经验和科研成果的基础上，并经白鹤滩和乌东德导流洞等工程使用低热水泥混凝土的实践验证，在白鹤滩大坝全坝采用低热水泥混凝土，并高掺粉煤灰，这在国际上尚属首例。

通过白鹤滩大坝两年多的施工实践，已摸清低热水泥混凝土热学、力学等变形特性，并形成了与低热水泥混凝土相适应的温控防裂策略和配套的施工工艺。截至2019年6月底已浇筑大坝混凝土430多万m3，混凝土各项性能指标满足设计要求，未发现混凝土温度裂缝，创造了特高拱坝无裂缝的新业绩。

拱坝智能建造技术。在溪洛渡拱坝“智能建造1.0版”的基础上，开发了白鹤滩拱坝“智能建造2.0版”技术。建立了大坝、坝基的三维数字模型，研发了模拟坝基开挖过程和卸荷松弛、大坝混凝土浇筑和蓄水运行全过程的大坝—坝基整体计算模型，搭建了系统化的智能建设控制平台。

在智能通水、智能振捣、智能灌浆和智能监测等核心技术上取得了新的进展和突破。借助先进的智能分析和控制技术，确保了整个建造活动处于持续稳定可控状态，并实时分析现场情况、预测变化趋势，进而采取相应措施进行调控，实现对整个工程建造过程的全方位把控。

已浇筑的430多万m3大坝混凝土的出机口温度、浇筑温度和最高温度的合格率均接近100%，创造了世界特高拱坝建设的新纪录。白鹤滩大坝智能建造，为保证大坝工程安全、优质、高效建成和大坝长期安全运行提供了技术保障。

地下厂房群的开挖支护。白鹤滩水电站地下工程规模巨大，洞挖量达1300万m3，位居世界水电工程第一。地下主厂房开挖跨度达40 m、尾水调压井最大开挖直径48 m、直墙最大开挖高度93 m，都为水电工程世界之首。

由于地下厂房洞室群洞室开挖断面尺寸大、埋深大、地应力高、围岩地质条件复杂、岩性多变等，使施工过程中易发生岩体变形过大、松弛掉块、片帮和垮塌现象。

在施工过程中建立了地下洞室群三维地质模型，强化全时程的原型监测和仿真反馈分析，及时调整、优化开挖程序和支护方案与参数，科学指导地下工程的开挖支护、混凝土浇筑和机组埋件安装，确保地下洞室的变形稳定和工程一流质量。

能建设白鹤滩这样高技术高难度的水电工程是我国科技积累和技术进步的结果，也是无数水利水电工作者和科技人员不断努力的结果。特高拱坝复杂坝基开挖与处理关键技术、全坝采用低热水泥混凝土技术、巨型地下厂房洞室群岩石力学关键问题及防控技术、泄洪洞“镜面”混凝土浇筑系列技术和大坡度环境下常态混凝土浇筑技术，以及百万千瓦级水轮发电机组的制造安装等自主创新成果，是对我国乃至世界水利水电技术进步的贡献，同时也推动了世界水利水电技术的发展。