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第三节 水工建筑物

  50年代初,黑龙江省创造了轻、巧、薄型装配式结构的水工建筑物,省水利厅王文凯在 五常县建成装配式渡槽。这种结构形式在广东等省推广应用。随着科学技术的进步,水工建 筑物由单一的平底消力池消能,发展到低水头挑流式消能以及适合寒区低佛氏数水流特点的 栅网式消能。这种创新在吉林、辽宁、陕西等省推广应用。1959年,为解决在高寒地区由于 冬季土壤冻结,使土坝的防渗铺盖无法压实的施工问题,黑龙江省水利科学研究所徐绍新提 出利用冻土修筑防渗铺盖的方法。即利用冻土块浸水融化时强度骤减和迅速崩解的特性,使 浸入水中的冻土块在自重挤压和渗透压力的作用下,形成完整而密实的防渗铺盖。并在龙凤 山水库工地建筑(1.0米×1.0米×0.8米)的水池做了冻土块浸水融化的渗透试验,经过 24小时,冻土块融化后的渗透系数为4×10(-4)厘米/秒,干容重为1.37克/厘米3。19 60年为了进一步验证冻土铺盖的防渗性能,同时对已修筑的冻土铺盖做了取样检查,证明冻 土铺盖的干容重达到1.5~1.6克/厘米3,渗透系数K×10(-5)~(-6)6厘米/秒,冻 土铺盖的物理和力学性能经过室内外的试验,完全满足设计要求。
    采用这种方法修筑铺盖,不怕天寒地冻,土料不需压实,施工简单,便于推广。该项技 术在60~70年代开始应用于黑龙江省龙凤山、东方红、蛤蟆通和音河等大型水库,节省了大 量资金。并为国家高寒地区冬季土方填筑开辟了一条新的途径。1978年获全国科学大会奖。
    中国北方地区绝大多数水库坝址属于有限深度双层结构透水性地基。这种地基的基岩之 上是强透水层,最上是弱透水层。黑龙江省水利科学研究所徐尚璧和王观平两人根据多年的 水库勘测设计经验与检索国内外水库的地质资料,认真分析,提出了有关天然铺盖的利用问 题。其论点是:有限深度双层结构透水性地基在我国具有广泛的代表性,故命名为“天然铺 盖”;对坝上游的天然铺盖应考虑它的防渗作用;对坝下游的天然铺盖起阻碍排渗的作用则 需要采取措施。徐尚璧在天然铺盖、人工铺盖和组合式铺盖等方面进行了综合研究,取得重 要成果,为我国水库防渗的方案论证、设计、消险和运用管理起到重要的作用。该成果于19 78年获省科学大会奖。
    1962年,黑龙江省水利科学研究所隋咸志等为解决水利工程和建筑工程在高寒地区的冬 季施工问题,开始研究冷混凝土。利用掺加化学防冻剂,促使混凝土适当保温、降低冰点, 而且能够充分利用水泥的水化热,使混凝土在-20℃~-30℃的自然条件下硬化,施工简单 ,易于推广。经过10年的试验,先后完成“冷混凝土掺盐量的计算方法”、“掺氯盐混凝土 钢筋锈蚀规律及防治措施”和“水利工程应用冷混凝土的经验”等研究,这些成果已经转化 为生产力,在全省水利和建筑工程中推广应用。目前,冷混凝土在高寒地区冬季施工中已经 发挥了重要的作用,填补了国内空白,取得了良好的经济效益和社会效益。1978年获省科学 大会奖。
    1962~1968年,由绥化专署水利局齐魁元设计、省水利科研所进行河工模型试验、省水 利冲填工程处负责施工,完成了松花江黄土崖子江段截弯取直工程。黄土崖子位于肇源县城 西9公里,松花江经由马骡尾滩、骡马滩,急流冲向北岸后转向东流,全长15公里。每年要冲 毁大片土地,严重威胁着松花江北岸防洪大堤、八家子水库、公路交通(约100公里路段)、 300多个村镇、155万亩耕地和17万人口生命财产的安全。1963年6月,黄土崖子一次塌方3万 多立方米,平均塌方宽度40余米。这段江道属于壮年期河流,变化莫测,演变错综复杂。该 江段截弯取直后,引河经过多年的河床演变,分流比逐年增长,由1968年的9%到1976年已达 到80%以上,在引河逐年发展,老河道逐年淤浅的情况下,1970年引河开始通航。引河开挖成 功,使肇源县的堤防、水库、公路交通、村镇和人民生命财产的安全有了保障。本工程1978 年获省科学大会奖。
    80年代初,由黑龙江省水利科学研究所隋咸志主持,左力、隋铁岭参加,共同研制成功 季节冻土桩基抗冻技术。其原理是:在切向冻胀力的作用下,桩基桥涵的稳定性往往是由抗 冻拔条件控制的,所以必须通过室内模型、野外原型试验研究,确定不同冻胀力条件下的切 向冻胀力的设计给值(单位力值)以及抗冻拔稳定计算方法。如果桩基桥涵的埋深同时满足 常规设计承载稳定和抗冻拔稳定的要求,冻害即可以避免。通过试验,证明了桩基受约束的 土体在产生切向冻胀力的同时,向下卧土层产生冻胀反力,如将桩基础设计成扩大式基础型 式(如独立扩大式基础、锚固底梁基础、扩大一字墙基础、爆破桩基础等),便能够随一定 的冻胀反力,用以克服切向冻胀力(冻胀反力与切向冻胀力都作用在基础上,但是作用的方 向相反),满足稳定抗冻拔要求。本成果在国内首次提出了水工建筑物桩基切向冻胀力的分 级设计取值,对摩擦桩的抗冻拔设计具有实用价值。提出各种形式的扩大式基础作为桩基桥 涵结构的抗冻措施,对于面广、量大的各类中小型水利工程施工简单,经济效益显著。1984 年8月,由省科委和省水利厅主持通过技术鉴定。1985年起该成果列为黑龙江省政府重点推广 的新技术。水电部松辽委、黑龙江省水利厅在黑龙江、吉林、辽宁和内蒙古4省区举办过多次 抗冻技术培训班和现场会,并在这些省、区水利工程中普遍推广应用。此项成果在试验研究 和工程抗冻功能方面,具有国际水平,1985年获省科技进步二等奖。