1958年3月,中央成都会议通过的《关于三峡水利枢纽和长江流域规划的意见》要求:“三峡工程的规划性设计应当于1959年交出,初步设计应当争取在1962年至1963年交出。”会后几天的4月,周总理又要国家科委、中科院成立三峡科研领导小组,负责组织三峡重要技术问题的全国科研大协作。从当年1月的中央南宁会议起,4个月里,中央如此重视三峡工程,对我触动很大。几年来,我向中央力荐三峡工程,中央此时又接连采取这些组织措施,用当时的话来说,真是形势逼人,自感工作压力大,责任更大。长办这支队伍此时除已做过荆江分洪工程、汉江杜家台分洪工程的设计外,还没有经过水利枢纽工程建设的全面实践,一旦三峡工程上马,是很难担此重任的。于是我想到了离武汉不远又在粤汉铁路边上的陆水蒲圻工程和鄂西清江长滩工程,可以作为三峡工程的试验坝(长滩工程后未开工)。
陆水是长江中游南岸一条不大的河流,长仅183公里,流域面积3950平方公里,发源于湘鄂赣三省边区的幕阜山北麓,流经湖北省的通城、崇阳、蒲圻、嘉鱼四县,在赤壁古战场下游注入长江。
试验的目的是什么?目的就是如何加快三峡大坝的施工速度,改变大坝施工周期长的状况。那么,如何提高施工速度呢?如果不假思索,一般来讲,则不外乎通过充实施工设备、加强施工管理、提高施工人员的工作积极性之类的办法。这自然是人们公认的办法。但是,这只不过是对传统的施工方法的改善,在施工速度三峡试验坝——陆水蒲圻水利枢纽,规模不大,收益有限,而起步早,起点高,为三峡工程奠定了第一块基石,得到了中央的特别关注
上决不会有突破性的进展。要想有重大突破,就必须从决定工期长短的施工项目上找到原因和解决的办法。这种长期影响大坝施工速度、决定大坝工期的项目是不难发现的,这就是大坝三大施工项目的围堰导流、坝址清基、坝体混凝土浇筑。围堰导流工程要快,唯有依靠先进的设计和施工设备。后两种施工的方法却大有文章可做。如河床覆盖层厚,清基工程量大,能否用高压水泥灌浆的方法,将有一些天然河床固结为坚硬而无渗漏的整体,直接作为大坝基础呢?大坝混凝土浇筑,因受制于温度控制的严格要求,不能连续作业,可否像砖石砌筑一样,事先制成一批大体积混凝土预制块,随时运往大坝现场连续安装砌筑?如果这两项试验可以分别在长滩、蒲圻两处坝工建设中达到预期的目的,就不仅可以用于三峡,还将在坝工建设中迅速普及开来,具有水工建筑技术革命的深远意义。我有此设想之后,就常与长办的技术人员探讨其可行性,他们都很有兴趣,也都认为我的思路新颖,方向可取,至少在理论上是成立的。这就更增加了我的信心。于是便有了向中央建议的想法。
恰好在1958年6月28日,总理来电话催问三峡工程是否可以提前拿出初步设计报告来?我便趁机向总理提出了长滩、蒲圻这两起试验工程的事。总理说:“你先写一个报告来吧。”我从电话上听得出来,中央批准的可能性很大。这样,我一天也不敢怠慢,马上就写报告,于当月29日以“总理并报水电部党组”的名衔用电报发出。这个报告由水电部副部长冯仲云签送国务院(并代国务院拟电报稿《国务院关于长滩、陆水两枢纽作混凝土预制块安装修建大坝的决定》发国家经委、技委,水利部、水电部)后,没想到受到如此重视,在冯仲云、陈毅同志先后两张批文便签上,签满了毛泽东、邓小平、李先念、陈云、李富春等七八个中央领导人的名字和意见:
陈毅批:“此系一较大的问题,应支持其推行。特送主席、小平同志审阅。”
邓小平批:“这件事以等富春、一波回后,约集有关单位共同研究一次,再作处理较好。”
毛泽东批:“此件待陈云、富春、一波回来看一下,叫林一山偕同中苏总工程师各一人、湖北水电局负责人一人,到北京过细研究一次,然(后)作出处理。”
在毛、邓批示后,陈毅同志又在批文签上写道:“陈云、富春、先念、一波各同志:主席批件交你们处理,小平亦有同样批语。我完全拥护。此事请先念阅存,待陈、李、薄各同志回来再照办。”
从上述批语看,此事备受关注,唯尚待研究处理。但此时上述“国务院关于长滩、陆水的决定”一文已经下发,且有抄送件给我,估计中央已有倾向性意见,所以我在这年7月初收国务院批文后迅即组织实施。蒲圻试验坝这件事,是我首先向总理提出,又是他要我写给他的报告,而批文签上却独缺了他。翻阅了中央文献研究室的《周恩来年谱》(1949-1976),才知道他在这个期间正在广东、上海、黄河花园口等地视察工作和汛情。但“年谱”的1958年7月28日一条下有“约李葆华等谈长江三峡问题。”这次约见我参加了。上述中央领导人的签批圈阅件,就是这次约见时周总理拿给我看的。到同年8月31日,周总理在北戴河召开的长江工作会议上,即正式批准蒲圻工程作为三峡工程的试验坝,由长办全面负责设计、施工与管理。
蒲圻工程,本来是湖北省孝感专区正在委托一所电力学校进行地形测量和地质勘测阶段工作,还未进行设计和施工准备。1958年7月在中央还在批阅我的报告时,长办即赶编初步设计要点报告,同时进行室内小型预制块胶结试验;到9月间由长办有关部门抽调人员在工地成立了长江水利水电科学院施工实验大队(不久改为长办施工实验总队),旋即于10月间开工。
任何一种为了达到设想目标的试验,这个试验过程既可以是直线的,也可以是曲折向前的,更有走不通而中止的。走直线一次顺利成功的试验很少,后两者是屡见不鲜的。我们的预制块筑坝试验的曲折性,不是像有些试验一样,曲折进退之间相隔的时间很长,而是一开始即在室内实验作业阶段,就发现这一试验成败的关键是预制块之间的接缝胶结的质量上。换言之,能否推行预制块安装施工,就看接缝胶结的强度能否与预制块的强度保持一致、融为一体。由于接缝胶结作业涉及接缝材料性能、浆砌胶结和灌浆胶结两种方式、水平缝与垂直缝、块体形状和尺寸、块体安装方法,以及预制块的储存、安装时的温度控制等许多方面,每个方面都要经过反复细致的试验研究,使长办施工总队在新老混凝胶结技术上获益良多,不仅解决了预制块安装筑坝的问题,对混凝土及其他胶结材料的性能、改进均有所发现与创造,也提出一套在水工建筑业中具有普遍应用价值的新成果。由此我联想到在地理学上有重大贡献的哥伦布。他从西班牙出海探险的目标,本来是寻求通往东方印度与中国的航线,中途却意外发现了当时欧洲人还不知道的美洲新大陆。我们在陆水进行试验的初衷,是想用预制块安装克服混凝土浇筑的温度控制的严格限制,事先并未想到如此复杂的接缝问题和因此而获得的接缝胶结新技术。这一技术嗣后已成功地运用于处理丹江口大坝裂缝和葛洲坝工程混凝土质量事故。
陆水工程的预制块安装试验,是在主坝和3号副坝部分坝段进行的。未在主、副坝全部采用预制块,是因为这项试验不是通常意义上的试验,可以允许新法筑坝失败,而是用于一个永久性建筑物上,所以只能谨慎从事,在主坝和三号副坝大约四分之一的部位上使用预制块。实践证明,这次采用的预制块筑坝方法,可以实现全年均衡生产,加快施工进度,也经受了历次洪水的考验。
陆水工程未能全部采用预制块安装,除去受制于该工程的施工进度和绝对安全这类要求外,预制块的运输、吊装设备不相适应,吊装方法更无经验,预制块上坝前也因缺少防护而造成的表层污染和风化,这都是影响坝体安装的速度和质量的重要原因。如果上述不利因素在更多的水坝工程中一一克服,并继续有所改进与创新,则预制块安装是有可能取代传统的现场浇筑的。
或谓:预制安装筑坝试验,本来是为了三峡大坝而进行的,何以未见用于三峡大坝呢?我认为,预制块安装筑坝技术既然从理论和实践上均可用于陆水坝的部分坝段,这种技术经完善就可以用于整个陆水大坝,以至于其他水坝和三峡大坝。但是,也应当指出,对于这一技术,起初只是一种设想,而对于付诸实验后所出现的所有问题,却是由一无所知到有所知,由知之甚少到知之较多,但已有所收获;如果循此以进,所知更多,则此一技术必将更臻完善而用之益广,以至于三峡。再说,从陆水试验初成到三峡开工相隔三四十年,这期间预制块安装筑坝技术既少继续深入研究,而欲求快速的各种施工技术则日新月异进展很快,三峡大坝在施工方法上已大有选择的余地。例如:传统的混凝土浇筑,在拌和、制冷、温控、输送、吊装、振捣等作业的大型机械化程度,仓容,以及混凝土的质量、浇筑工艺等方面都远非昔比的条件下,显然同样可以达到快速筑坝的目的。又如近期在国外先采用而在我国得到很快发展的碾压混凝土筑坝技术对浇筑工程的部分取代,也大大提高了筑坝的速度。显然,包括预制块安装筑坝技术在内,这些近三四十年来出现的一切新的设备、材料和方法,都是一个目的——加快筑坝速度。由此看来,即是三峡大坝未能采用预制块安装筑坝技术,其勇于探索的方向和意义,也是无可置疑的。
再者,预制块安装筑坝技术虽未用于三四十年后的三峡,它一问世却已作为一种新技术为我国水利科技界所接受。前些年出版的《中国水利百科全书》就在《装配式坝》的词条中,以陆水大坝为例介绍了预制块安装筑坝的新技术;同一词条还介绍了苏联、阿尔及利亚两国也是在五六十年代建成的装配式坝。装配式坝不知在国外大型工程中是否有所推广,也可能像我国一样许多工程,仍然采用浇筑法,而依靠大规模高效率的施工设备,达到快速筑坝的目的。至于预制块安装筑坝试验与国外孰先孰后倒勿庸计较,至少是殊途同归,代表了一种共同探索的方向。
关于陆水试验坝原计划中的砂基固结灌浆试验,初试即止未能成功的原因,首先是施工进度不允许继续试验,更不允许反复试验。在室内试验时发现,如果水泥颗粒较细,灌浆固结陆水基坑是可行的。但与现场地基情况出入较大,在围堰砂基灌浆时发现,有的孔不进浆,有的孔却吞进十几吨水泥。基坑的问题是基础很不均匀,砾石大小悬殊,堆积形式不一,有些裂隙的深浅不明,所灌浆材的深浅、稀密和有无都难以控制,要灌浆固结比通常的清基反而费工,遂暂时作罢。我提出此项试验不光为了三峡工程,更出于长江上游普遍存在的卵砾石河床上的建坝。由崩坍滑坡造成的巨型岩石、卵石、砂砾石形成的河床覆盖层,金沙江最为普遍,三四十米、上百米厚者屡见不鲜。在1965年春,查勘虎跳峡和七八十年代多次去雅砻江、大渡河一带考察西线调水线路时,就对上游河床的覆盖层有了深刻的印象。因此在陆水进行砂基固结灌浆试验未成而三峡大坝又有防空要求后,我又设想利用定向爆破技术和大型挖运机械等条件提出过介于混凝土坝和土石坝之间的胶结堆石坝,并于1975年形成《从预制安装到胶结堆石坝》一文。
总之,既属实验,则任何一种试验都不可能一蹴而就,凡初试或试验次数有限者,倒是未达试验目标者居多,问题在于试验方向是否正确或基本正确。应该看到,我们所做的这两项试验都有别于一般的科学试验,而从属于正规的工程建设,是在施工进度统一安排下进行的一种只能成功不能失败而近乎一次性的试验。即是如此,砂基固结灌浆试验也没有方向性的问题,而是如何进行试验的具体方法问题。我们的预制块安装筑坝试验,除在陆水得到部分使用外,由此而派生的接缝胶结技术则更具普遍意义。
陆水大坝的接缝胶结技术,对于处理丹江口工程初期浇筑的坝体裂缝有参考价值。丹江口大坝发生严重的坝体混凝土裂缝,如果毁掉重建,浪费很大。总理和李先念副总理在一次丹江口大坝裂缝处理问题的会议上,问我有无补救措施。我当时能够立即作出肯定的回答就因为在陆水预制块安装接缝胶结的摸索中,我们对混凝土及胶结材料作过大量试验,研制出了一批新材料和新工艺,而不是全无经验的信口应承。这一经验后来又同样应用于葛洲坝工程混凝土质量事故的处理和同类问题的处理。
陆水试验坝不仅上述两项试验,在建设期还进行了水电机组操作自动化的晶体管自动控制、垂直升船机、水库拦鱼设施的试验研究;完工后又为葛洲坝进行了从水轮机机组辅助设备到控制装制的一系列试验,以及水文自动测报系统、大坝监测、机电、泄洪闸门启闭的微机监控系统等方面的试验和研制。可见也不光是为了三峡工程,而是逐渐成为承担各种水利水电技术和设备试验的基地。
广义言之,陆水工程对于50年代长办的规划、设计、科研以至施工组织、工程管理等各项工作,不妨说也是一次最全面的试验,从此这支队伍才走向更为广阔的水利天地。