從三峽大壩到白鶴灘 中國工程師打破“無壩不裂”魔咒

李文偉獲得杰出工程師獎。

文/圖 湖北日報全媒記者 戴文輝

通訊員 李洋 吳輝特 實習生 李杰鋒

把大壩想成一塊巨型蛋糕。蛋糕剛出爐時，外皮先冷、內芯還燙，一縮一脹就“咔”地裂開。大壩也一樣：水泥在水里“發燒”，表面被江風迅速吹涼，里外溫差一大，就會拉出一道道“皺紋”——這些皺紋就是溫度裂縫。裂縫雖小，卻能讓大壩漏風滲水，久而久之危及安全。這就是“無壩不裂”的魔咒。

三峽集團混凝土中心主任李文偉用了30多年打破這一魔咒。從長江到金沙江，從三峽大壩到向家壩、溪洛渡、白鶴灘、烏東德，他率領團隊溯流而上，破解了巨型大壩混凝土材料難題，創建高抗裂高耐久大壩混凝土技術體系，樹立起新的行業標桿。

9月24日，第六屆杰出工程師獎頒獎典禮在北京舉行。獲獎后，李文偉近日向湖北日報全媒記者講述了攻關無縫大壩的故事。

上百種配比試驗

選定最具耐久性的材料

建筑混凝土大壩的過程，有些像烘焙蛋糕——做好模具，將材料灌裝進去，等待冷卻成型。這個過程中，往往會產生溫度裂縫。

“大壩澆筑，更像是一場與自然環境的較量。”李文偉說，出現溫度裂縫后，需要再往裂縫里灌漿、填充裂縫，不僅耗時耗力，還留下了隱患。

1986年從武漢水利電力學院（現武漢大學水利水電學院）畢業后，李文偉去了宜昌，趕上葛洲壩工程建設的尾巴，緊接著又參與三峽工程的前期研究，“要讓大壩無縫，首先要提升混凝土質量。我接受任務組成了一個團隊，研究大壩開裂及耐久性問題。”

當時的主流設計理念以提高混凝土強度為主。李文偉則提出，應當綜合衡量混凝土的多個性能，特別是耐久性。從高強度到高耐久，隨著設計理念轉變，混凝土配制的技術路線、原材料選擇都發生明顯變化。

“我們從源頭入手，選擇抗裂性、抗凍耐久性更好的中熱硅酸鹽水泥。根據三峽大壩的特殊要求，對其進行改進，使它具有微膨脹特性，進一步提升其抗裂性，又在國家標準的基礎上，對性能指標提出更嚴格、更科學、更精細化的要求。”李文偉說。

他和團隊將實驗室建在三峽工程施工現場，除了材料測試、模擬試驗、現場應用研究，還和其他科研團隊同步開展平行驗證試驗。1997年，通過上百種配比試驗，李文偉團隊調試出適用于三峽大壩的中熱硅酸鹽水泥。2006年5月，三峽大壩澆筑到頂。經多次抽取混凝土芯樣驗證，大壩混凝土砂子、石子分布均勻，膠結優良。

李文偉團隊，初戰告捷。

發電量近4000億千瓦時

未出現一條溫度裂縫

2000年起，依托國家重大科技項目，李文偉團隊開始研究低熱水泥。此后6年，他們通過優化水泥礦物組成、重構礦物晶體結構、改變水化反應速率，攻克“高性能低熱硅酸鹽水泥”制備技術。之后在向家壩、溪洛渡兩座水電站均局部應用了低熱水泥，實際效果良好。

后續開發建設的烏東德、白鶴灘水電站，要不要全面使用低熱水泥混凝土技術？各方意見不一。

疑慮是客觀存在的：兩座大壩均位于干熱河谷，局地氣候惡劣，晝夜溫差大，大風天氣多；兩壩都是“瘦高型”的雙曲拱壩，猶如彎曲的、薄薄的雞蛋殼鑲嵌在峽谷之中，承受巨大的水壓力；最令人擔心的是，大規模低熱水泥混凝土技術應用沒有先例，風險不明。

李文偉斬釘截鐵：“有人說傳統技術成熟，即使微裂也不會出大問題，但我就是要追求一點都不裂。”

他的團隊提交了一份內容扎實的研究報告，并通過一系列實驗結果，最終說服了決策層，將低熱水泥混凝土技術推廣到烏東德、白鶴灘。大壩澆筑過程中，李文偉每天“如臨深淵、如履薄冰”，“只要電話鈴一響，我的心就一緊。”

2023年4月12日，白鶴灘大壩破紀錄地取出一根長度為36.74米的芯樣——大約13層樓那么高。如果層間結合不好，芯樣會很快斷開；芯樣越長，說明混凝土質量越高。

從中熱水泥到低熱水泥，雖僅一字之差，卻意味著無縫大壩技術在環境、氣候等方面的全面突破。如今，烏東德、白鶴灘已投產多年，累計發電量近4000億千瓦時。“各項監測數據正常，大壩運行狀態良好。截至目前，沒有出現一條溫度裂縫。”李文偉說。

“無縫大壩是中國水電

整體進步的體現”

“能建成無縫大壩，并不是我們一個團隊的成就，而是中國水電整體進步的體現。”李文偉說，大壩建設是一個系統工程，水泥只是解決材料問題，前期的勘察預判、施工期間的質量控制、建成后的運維等，都決定著大壩質量。

李文偉說，三峽集團有“追求完美極致”的基因。目前，他的團隊正策劃實施“百年混凝土工程計劃”——持續跟蹤研究服役大壩混凝土性能演變，并在已建成的大壩內安裝傳感器，實時監測混凝土的溫度、濕度、應力等關鍵參數，為大壩的全生命周期管理提供科學依據。團隊還積極引入AI技術，“以往做混凝土配比設計與試驗，必須做出樣品。將來可以用AI技術進行智能設計、數字試驗，效率更高。”李文偉說。

2006年，李文偉在美國科羅拉多州訪學，參加一個全美大壩建設論壇。嘉賓們發言完畢后，主持人僅僅出于禮貌地問了一句：來自中國的代表有什么要說的嗎？

李文偉“騰”地一下站起來，說：“我有新東西要介紹！”他講了半小時，全面介紹了三峽工程的技術水平、中國水電發展現狀以及中國工程師建設三峽工程的科學態度，引起強烈反響。事后，好幾家美國高校、研究機構請他去作報告。

近20年來，中國水電的飛速發展舉世矚目。李文偉參與建設長江干流上的5座巨型水電站，加上葛洲壩，構成世界最大清潔能源走廊。這條綠色走廊跨越1800多公里、水位落差超900米，總裝機容量7169.5萬千瓦，年均生產清潔電能約3000億千瓦時。