源頭創新助推中國技術走向世界

文/龐貝 曹麗娟

采用賈金生團隊發明的膠結壩技術建成的四川營山縣金雞溝水庫大壩工程經受住了洪水考驗

這個領域不在風口也不吸睛，卻一直在默默成長至世界領先，巋然守護著萬民安然免受水患——新中國成立后，我國開展了大規模的水庫建設，成就令人矚目，目前已擁有水庫大壩數量達9.7萬多座，成為世界上水庫大壩最多的國家。

水庫大壩在保障國家防洪安全、供水安全、糧食安全、能源安全和生態安全等方面不可替代。以首位擔任國際大壩委員會主席（現為名譽主席）的中國科學家、國際大壩委員會膠結壩專委會主席、中國大壩工程學會副理事長、流域水循環模擬與調控國家重點實驗室副主任賈金生為代表的中國水利水電工程建設者，躬身前行，無悔付出，使中國大壩技術引領先河，成就了中國大壩技術不可小視的國際影響力。

新理論、新方法解決世界級工程建設難題

用堆石或砂礫分層碾壓填筑成壩體，用混凝土面板作防滲體的壩，簡稱“面板壩”。面板壩因其安全性、經濟性和良好的適應性而在世界水利工程中被廣泛應用，但200米以上高壩變形大、面板擠壓破壞、接縫止水破壞難題突出，困擾著行業發展。

賈金生圍繞關鍵技術難題，帶領團隊揭示了高面板壩擠壓破壞的機理在于大壩變形大、變形不協調；提出了止水結構和材料一體化優化方法，實現了高面板壩止水設計由定性到定量的跨越；提出了混凝土面板耐久性定量設計方法,解決了低溫、凍融循環、高壓水等嚴酷條件下面板抗裂和耐久性問題；形成了《高混凝土面板堆石壩關鍵技術創新》成果，對我國面板壩技術由跟隨到引領的跨越貢獻突出，并為233米的世界最高壩水布埡面板壩、世界第二高壩馬來西亞巴貢面板壩等工程的成功建設及運行作出了創造性貢獻。成果還應用于國內外100多座水壩工程，其中紫坪鋪面板壩更是經受住了汶川強震的考驗。

該成果獲國際大壩委員會科技創新獎、國家科技進步獎二等獎2項，被納入國際大壩委員會技術公報，被國際大壩委員會原主席貝爾加評價為“居于國際引領地位”。

首創膠結壩新壩型引領世界筑壩技術新發展

我國有9.7萬多座水庫大壩，這驕人業績的背后也存在著安全隱憂：土石壩多、小型水庫多、老壩多，工程標準低、質量差、病險多。“先天不足”加上“后天失養”導致每到汛期便面臨潰壩風險。近年來，隨著極端天氣事件增加，土石壩漫頂速潰和連潰風險增大，小型水庫大壩潰決時有發生。

對于生于黃河邊也曾近距離領教水患危害的賈金生來說，自從選擇水工專業，便把確保水庫大壩安全作為責任和使命。1999年，剛剛走上中國水利水電科學研究院副院長崗位，他即牽頭組建項目團隊，開始了攻堅克難、創新探索的不凡歷程。

解決問題，首先要找準癥結所在。賈金生帶領團隊對世界已有的土石壩和混凝土壩特性深入分析，認為土石壩易潰是因為壩體材料為散粒體，如何將其膠結起來并保證壩體質量安全是解決問題的關鍵。

十年磨一劍。團隊對以土石料為筑壩原材料的膠結材料進行級配、抗壓、抗剪、抗滲以及抗沖蝕等反復實驗，并在水利水電圍堰工程應用試驗，2009年，正式提出膠結壩概念——利用少量水泥、粉煤灰、外加劑和當地不篩分、不水洗的河床砂礫石、基礎開挖料、風化料等廣源材料，拌合膠結筑壩。它是土石壩與混凝土壩之外的新壩型，吸收了兩種壩型的優點并改進了不足，通過膠結改變了土石壩材料散粒體特性，可實現漫頂不潰；與混凝土壩比，其放寬了對材料和壩基的要求，骨料與添加材料不需嚴格篩分和配比，壩基不必是巖基。

膠結壩一經提出，就得到了水利部、科技部的高度重視，將其納入水利行業重點研發計劃、國家“973”計劃、國家科技支撐計劃等項目，從而加快了研究實踐進程。針對同一壩體不同部位安全要求的不同，賈金生帶領團隊創新性提出膠結壩“宜構適材、宜材適構”的筑壩理念；發明專用施工設備和質量快速測定儀器，解決了200毫米大粒徑、高離散、用水量大、波動的非連續骨料高效拌和難題；研發了智能加漿振搗設備，實現了防滲層加漿量的精準控制；開發了專用外加劑和阻泥劑；研發了基于超寬帶定位的數字化質量監控系統，實現了施工質量全過程數字化監控、動態調整和實時預警；編制了水利部膠結壩技術標準與設計、施工等團體標準。

新型膠結壩的提出，一改過去大壩建設主要壩型均由西方國家提出的歷史，是世界筑壩理論的一項重大創新。2011年，水利部認定該技術為“水利先進實用技術”，并將其列入《2021年度水利先進實用技術重點推廣指導目錄》。

膠結壩技術成果獲省部級科技進步獎一等獎2項，授權國內外發明專利12項。成果應用于我國西江水庫、金雞溝水庫和突尼斯梅萊格水庫等國內外40多座水利水電工程，多座工程經受住了超標過洪考驗，且比混凝土壩節省投資10%～20%。

2013年8月，在國際大壩委員會第81屆執行會議上，膠結壩筑壩技術得到高度認可，被譽為“大壩發展史上的重要新進展，是中國專家的發明，具有里程碑意義”。大會表決通過成立膠結壩專業委員會，由賈金生擔任主席，負責組織世界范圍內的研究和推廣。同時，他還牽頭負責編制國際大壩委員會技術公報。團隊已與國際專家合作編制完成了《膠結土壩》技術公報，正在編制《膠結砂礫石壩》技術公報。這是國際大壩委員會的核心產出，是世界各國水利水電工程招投標的技術參考文件，標志著由中國專家首創發明的膠結壩筑壩技術標準體系已開始成為世界各國建設膠結壩的重要依據和準則。

2018年 賈金生（左）在突尼斯梅萊格工程工地與林諾（右）討論膠結壩問題

推動中國壩工走向世界不斷擴大國際影響

多年來，無論是擔任國際大壩委員會主席還是名譽主席，賈金生始終把推動中國壩工事業走出國門、登上國際舞臺作為重要職責，積極嘗試，創新探索，廣泛聯合。他主持推動了《堆石混凝土壩》技術公報的編制，提升了中國壩工新技術的世界影響力；倡議并推動設立大壩國際里程碑工程獎和國際大壩杰出工程師獎，先后為三峽混凝土重力壩、龍灘碾壓混凝土壩、向家壩混凝土重力壩、小浪底斜心墻堆石壩、水布埡面板壩等工程頒發此獎，先后有21個國家的40多座大壩工程獲獎，影響甚廣。在擔任中國大壩工程學會秘書長期間，他與學會團隊一起，積極搭建中外學術交流平臺，主動承辦各類國際會議，還先后推薦多位中國專家任國際大壩委員會專委會主席。

大壩有形，創新無限。賈金生團隊不斷創新突破，探索前行，不僅使中國水庫大壩“安全閥門”不斷擰緊，為水庫大壩高質量發展插上了騰飛的智慧翅膀，而且為推動我國壩工事業不斷走向世界，提升國際話語權和影響力作出了巨大的貢獻。