1.2 坝工技术的发展现状及发展趋势
1.2.1 我国坝工技术发展进程
根据1950年国际大坝委员会的统计资料，当时全世界5268座水库大坝中，中国仅有22座，说明当时我国坝工技术发展尚处于非常落后的阶段[3]。
1951—1977年，世界其他国家平均每年建坝335座，中国为420座。1982年国际大坝委员会统计，全世界15m以上大坝为34798座，中国为18595座，占总数的53.4%，居世界首位。1983—1986年，全世界建坝速度下降，每年只有209座建成，中国下降得更多，只有56座。1986年底统计，全世界大坝共有36226座，中国有18820座，占52%，仍居世界首位。从1990年开始，全世界在建大坝每年在1100～1700座之间，中国在250～310座之间，约占1/5～1/4。全世界每年完建的大坝为199～368座，中国为72～153座。1994年以后，情况稍有变化，即1994年前中国始终居第一位，土耳其和日本分别为第二、三位。此后1995年印度跃居第一位，有650座，中国 （280座）和土耳其 （145座）分列第二、三位[2]。
我国坝工技术的发展大致经历了以下四个阶段[2]：
第一阶段：1950—1957年发展初期，从治淮起步，根治海河、开始治黄。比较著名的大坝在北方有永定河的官厅土坝 （坝高46m），淮河北支流有白沙 （坝高47.82m）、薄山 （坝高48.4m）、南湾 （坝高35m）等土坝，淮河南支流有佛子岭 （坝高74.4m）、梅山连拱坝 （高88m），响洪甸重力拱坝 （高87.5m）和磨子潭支墩坝 （高82m）等。在海河流域各支流上也开始建设。1955年黄河流域开发规划完成，首批开工的有三门峡重力坝（坝高106m）。
第二阶段：1958—1966年进入高速发展时期，全国基本建设全面展开。特别是中小型坝建设，因各地积极投入，数量猛增，大型工程比较著名的有黄河刘家峡重力坝 （坝高147m）、新丰江支墩坝 （高105m）、新安江水电站重力坝 （坝高105m）、云峰重力坝 （高114m）、流溪河拱坝 （坝高78m）、以礼河一级水电站的毛家村土坝 （高82m）等。1963年8月海河特大洪水，许多水库工程经历了严重考验。
第三阶段：1967—1986年属十年动乱和拨乱反正时期，建坝速度降低，但重视工程质量，特别是后期实行了开放政策，技术上有明显提高。这一阶段兴建的大坝有：龙羊峡（坝高178m）、乌江渡拱形重力坝 （坝高165m）、白山重力拱坝 （坝高149m）、湖南镇支墩坝 （坝高129m）、龚嘴重力坝 （坝高86m）、凤滩重力拱坝 （坝高113m）、石头河土石坝 （坝高105m）、碧口土石坝 （坝高102m）等，最大的长江葛洲坝水电站 （坝高48m）也在此时完成，装机272万kW，此外，还完成了群英砌石重力坝 （坝高101m）。1975年8月，河南淮河上游特大洪水，造成了两座大型水库失事，取得了宝贵经验教训。
第四阶段：1987年至今属巩固和技术大发展时期。在改革开放国民经济高速发展阶段，大坝建设速度显著回升，新坝型出现而且迅速发展。一些达到世界先进水平的大坝工程陆续开工，完成了一大批高坝和大型水电站，包括安康重力坝 （坝高120m）、紧水滩拱坝 （坝高102m）、东江拱坝 （坝高155m）、东风拱坝 （坝高168m）、隔河岩拱坝 （坝高151m）、漫湾重力坝 （坝高132m）、鲁布革土石坝 （坝高101m）等。举世瞩目的三峡水利枢纽 （坝高181m，装机1820万kW），最高的二滩拱坝 （坝高240m，装机330万kW）和小浪底水利枢纽土石坝 （坝高154m，装机180万kW）等也都是在这一时期陆续开工建设的。
目前国内外工程界普遍认为，碾压混凝土坝和混凝土面板堆石坝是最有前途和富有竞争力的两种坝型。从20世纪80年代以来，这两种坝型在全世界范围内尤其是在我国得到了迅速发展。因本教材另有两章将详述这两种坝型的筑坝技术，故在此仅作一般性介绍。
（1）碾压混凝土坝筑坝技术[2，3，5]。碾压混凝土坝是从国外引进并在近20年内得到迅速发展的一种坝型。它具有水泥用量少、施工速度快、工期短、造价低等优点，在适合建设混凝土坝的坝址，基本上都研究和比较了碾压混凝土坝型。
1978年以来，我国就开始进行碾压混凝土施工工艺的研究，吸取了美国、日本等国的经验，在福建沙溪口，厦门机场、葛洲坝船闸等工程做了试块，1984年在福建坑口开始全碾压混凝土重力坝建设，该坝高58m，上游面用沥青砂浆防渗，于1986年建成，随后在国内逐渐铺开，铜街子、岩滩、水口等10余项工程相继用碾压混凝土筑坝[2]。经过各方面共同努力攻关，在贵州75m高的普定拱坝设计和施工中，初步建立了有我国特色的碾压混凝土筑坝技术。该坝工程质量优良，自1993年建成后，至今基本无渗漏。此后，经过江垭、汾河二库、棉花滩、大朝山、沙牌、百色等工程的进一步实践、探索和创新，我国的碾压混凝土筑坝技术已日趋成熟，在不少方面已位于国际前列。到目前，已建和在建碾压混凝土坝约有150余座。已建的红水河龙滩碾压混凝土重力坝，坝高216.5m，坝体混凝土总量达700万m3，其中碾压混凝土约占65%，是目前世界上最高和体积最大的碾压混凝土重力坝。龙滩碾压混凝土重力坝工程2007年作为中国代表荣获国际碾压混凝土工程里程碑奖。沙牌碾压混凝土拱坝 （坝高132m），是目前世界已建的最高碾压混凝土拱坝，它经受住了2008年5月12日汶川地震的严峻考验，在国际坝工界具有里程碑意义，作为碾压混凝土高拱坝的代表，为碾压混凝土筑坝技术的进一步推广应用起到了新的推动作用[3]。
（2）混凝土面板堆石坝筑坝技术[2，3，6]。这种坝型早在19世纪末即已出现，20世纪30年代越建越多，但由于碾压设备限制，沉陷量难于控制，至50年代即处于停滞状态。后由于振动碾的出现，解决了压实和大沉陷量等问题，至70年代又得以迅速发展[2]。
与传统黏土心墙堆石坝相比，混凝土面板堆石坝具有投资省、工期短、安全可靠、就地取材、施工方便、导流简易、适应性广等优点，具有很强的竞争力和生命力，应用范围甚广。
我国以现代技术修建混凝土面板堆石坝始于1985年。最早开工建设的是西北口水库大坝，坝高95m，1990年建成；而第一座完工的是辽宁关门山水库大坝，坝高58.5m。基于在设计与施工技术、抗震安全、软岩筑坝、超硬岩筑坝、狭窄河谷高陡边坡条件下筑坝、深厚覆盖层上筑坝、高寒与高海拔地区筑坝等方面的关键技术研究和工程实践，混凝土面板堆石坝在我国得到了快速发展，目前我国混凝土面板堆石坝技术已跻身世界先进水平行列，积累了较丰富的设计、施工和运行监测经验[3]。
到目前，我国已建和在建的混凝土面板堆石坝已达200余座，其中坝高在100m以上的有50余座。代表性工程有水布垭 （坝高233m）、江坪河 （坝高221m）、三板溪 （坝高186m）、洪家渡 （坝高179.5m）、天生桥一级 （坝高178m）、滩坑 （坝高162m）、紫坪铺（坝高156m）等。紫坪铺面板坝经受住了2008年5月12日汶川地震的严峻考验，在国际坝工界具有里程碑意义[3]。
水布垭混凝土面板堆石坝为目前世界上最高的混凝土面板堆石坝。水布垭水利枢纽工程位于清江中游的巴东县水布垭镇，上游距恩施市117km，下游距清江第二梯级隔河岩电站92km，距清江入长江口153km，是以发电为主，并兼顾防洪、航运等功能的清江干流三级开发的龙头水利枢纽。水库正常蓄水位400m，相应库容43.12亿 m3 ，总库容45.8亿m3 ，装机容量1840M W。坝顶高程409m，坝轴线长670m，最大坝高233m，坝顶宽12m。大坝填筑量包括上游铺盖在内共计1526万m3。面板厚0.3～1.1m，受压区面板宽16.0m，受拉区宽8.0m，面板面积共计13.84万m2。
1.2.2 坝工技术发展现状
三峡重力坝、二滩拱坝、水布垭面板堆石坝等一批高坝的成功建设，标志我国在以下关键筑坝技术方面取得了突破性进展[7]：
（1）大体积混凝土坝及土石坝结构仿真分析、材料选择、施工技术等取得突破性进展。
（2）坝型比较研究取得新进展，混凝土面板堆石坝和碾压混凝土坝两种新坝型得到重点推广应用，可使大坝建设更安全、更经济、施工进度更快。
（3）在各种复杂条件 （地质、气候等）下建设了大批高坝工程，筑坝技术日益成熟，如小湾高拱坝、溪洛渡高拱坝、紫坪铺高面板坝等都建在高地震烈度区，新疆克孜尔大坝则建在活断层上，这些大坝都取得成功。
（4）各类坝型的地质勘探技术、导截流技术、地下工程施工技术、筑坝材料、安全监测、泥沙管理等关键技术研究方面也取得了丰硕成果。
具体来说，坝工技术发展的成就主要体现在以下几个方面[8]：
（1）在工程地质勘测方面，最新开发了以查明岩体中软弱结构面为核心的工程地质勘测技术。物探、钻孔电视和摄像摄影技术在工程勘测中得到越来越广泛的应用，减少了重型勘探工程量、提高了地质预测的准确性。在收集和分析国、内外岩土工程试验资料的基础上，建立了完善的岩土工程分类标准和强度、变形参数等数据库并在工程设计中推广应用。
（2）在坝工建设方面，根据地形地质和水文气象等自然条件，因地制宜，修建了各种类型的高坝。在这些高坝的建设中，研究和解决了复杂地基的处理问题，泄洪消能和防冲保护问题、大坝结构应力应变分析问题，施工机械化和高强度连续施工的问题。在坝工设计和施工中，计算机辅助设计系统和管理系统得到愈来愈广泛的应用。
（3）在筑坝材料的选择上，优先分析论证坝区天然建筑材料和建筑物开挖料的可利用性，同时，研究并开发了适用于各种环境条件和结构需要的新型建材，如特种混凝土、碾压混凝土、氧化镁混凝土、碎石混凝土和混凝土外加剂等新型建筑材料、使得坝型选择和结构设计更加多样化，适应性更好，因而也更加经济合理和安全可靠。
（4）施工技术在实践中也不断创新和发展。大流量、高落差条件下的抛石立堵截流技术、深厚覆盖层地基混凝土截水墙施工技术、高压旋喷灌浆防渗技术、岩体及混凝土裂缝化学灌浆技术、滑模连续浇筑混凝土技术、混凝土温度控制技术、岩石开挖控制爆破技术、边坡及地下工程喷锚支护技术、大吨位长锚索施工技术、重大构件吊装技术等在大、中型工程建设中得到应用。随着生产和科技的发展，施工机械化程度也得到了普遍的提高。近20年来，在大、中型水力发电工程中，土石方开挖、土石方填筑、混凝土浇筑都采用了综合性机械化作业，大大减少了工日投入，减轻了工人的劳动强度。
（5）到目前，我国混凝土面板堆石坝技术，已跻身世界先进水平行列。积累了较丰富的设计、施工和运行监测经验。设计、科研和施工人员根据各工程的具体条件，较为成功地解决了各种复杂条件下的枢纽布置、坝体体型、趾板结构、接缝止水、堆石体材料、应力及变形、面板混凝土施工工艺、混凝土配合比、泄洪和导流等关键技术难题；并且通过总结，逐步提高了勘测设计、科研和施工技术水平，为迎接更多和更大规模的混凝土面板堆石坝建设打下了坚实的基础。尤其值得提到的是，近10年间，我们积极探索在软岩地基或深厚覆盖层地基上直接修建混凝土面板堆石坝，进行了大量的科学研究并在云南柴石滩、湖北小溪口以及浙江的珊溪等工程中取得了初步经验。可以相信，随着此项关键技术问题的研究和解决，混凝土面板堆石坝必将取得更加广阔的应用前景。
（6）我国的碾压混凝土筑坝技术，在吸收国外先进技术的基础上，有所进步、有所发展、有所创新，形成了具有中国特色的碾压混凝土筑坝技术。这就是从枢纽布置和坝体结构设计上尽量扩大坝体采用碾压混凝土的范围；选择适合坝址地形、地质条件的坝型，将碾压混凝土筑坝技术不仅应用到重力坝和重力拱坝，而且应用到拱坝和薄拱坝，并有所改进和发展；坝体碾压混凝土配合比采用少水泥、高掺和料和复合型外加剂，改善了碾压混凝土工作性能和耐久性；用改性混凝土替代坝体中部分常态混凝土，避免了两类混凝土施工上的矛盾，使结合部位的质量更有保证；碾压混凝土采用大仓面、短间歇、薄层连续浇筑工艺，层面处理工艺成熟，加快了施工速度。除此之外，碾压混凝土坝中分缝和设孔技术，斜层平摊铺筑技术，施工质量控制技术等在工程实践中均得到成功应用。这些成熟和宝贵的经验对21世纪的中国乃至全球继续发展碾压混凝土筑坝技术将起到十分重要的指导和推进作用。
1.2.3 坝工技术发展趋势
大坝将越建越高，工程规模将越来越大，建设条件将越来越复杂，这是坝工发展的基本趋势。与此相应，坝工技术发展的主要趋势包括[8]：
（1）以常规混凝土坝和土石坝的设计思想为基础，根据坝址水文、气象、地形、地质、当地建筑材料和施工条件，借助日益先进的结构设计计算手段和物理模型试验，进一步研究、开发能适应复杂条件的新的枢纽布置方案、新的坝型和新的结构型式。其中，混凝土面板堆石坝和碾压混凝土坝筑坝技术将得到日益广泛地推广应用，技术水平将不断提高。
（2）新材料、新技术将被更广泛地应用，以适应建设条件 （地形、地质、水文、施工等）逐渐恶化、环境保护及移民安置等的新要求。