中国水库大坝水下工程技术现状与进展

李伟　王秘学　刘小飞

摘要：中国各类水库大坝大多建于20世纪50～70年代，其中大量水库存在病险及不安全因素，且部分水下建筑物运行多年后，可能产生损伤甚至破坏，需进行修补处理。为保证工程安全、经济合理、生态环保的要求，也为了发展水下工程技术研究，对不同类型水库大坝所存在的主要工程问题进行了分析，总结了中国水库大坝水下工程的安全现状和水下工程检测、渗漏、缺陷等处理技术，并结合工程建设管理情况，探讨了水下工程技术发展研究方向及水平提升的途径。研究成果可为提高水库大坝水下工程修复、处置技术水平提供借鉴。

关键词：水库; 大坝; 水下工程; 检测技术; 缺陷处理

中图法分类号：TV698 文献标志码：A DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2022.07.014

文章编号：1006 - 0081（2022）07 - 0082 - 07

0 引 言

据有关资料统计，截至2020年底，中国共建有水库大坝9.85万余座[1]，居世界第一。这些水库大坝在调节利用水资源、除害兴利、促进国民经济发展、保障人民生命财产安全、改善生态环境中发挥了重要作用。2000年，中国坝高超过100 m的高坝有50座，到2020年已增至223座，占全球已建、在建100 m以上892座高坝的近25%;全世界200 m以上高坝有77座，其中中国有23座，约占30%;全国水电总装机3.75亿kW。目前中国已建成最高的混凝土面板坝为水布垭大坝，233 m（在建最高为大石峡大坝247 m）;最高的混凝土重力坝为三峡大坝，181 m;最高的混凝土拱坝为锦屏一级水电站大坝，305 m;最高的碾压混凝土重力坝为龙滩大坝，216.5 m;最高的碾压混凝土拱坝为万家口子拱坝，167.5 m;最高的土石坝为小浪底大坝，154 m（在建最高为双江口大坝314 m）;最高的沥青心墙坝为去学大坝，164.2 m。这些工程均代表了世界先进的筑坝技术和水平。高坝大库发展迅速，大坝工程安全受到更广泛关注，其缺陷检测与处理技术也面临更多难题。

由于水库大坝常年运行，水工建筑物自然老化，有些工程还经历了地震，出现了坝体渗漏、结構缺陷及金属结构锈蚀等问题，严重影响工程的正常运行。为排除工程安全隐患，中国实施了大范围、高强度的水库除险加固工作。据调查统计：病害严重的水库通常采取放空水库加固、水下一定深度作业加固等加固处理措施;然而，有些水库放空难度极大，有些在较深水域的水下工程处理难度极高，特别是对中国一大批高坝大库而言，放空水库干地施工的环境影响和经济代价很大，或者根本不具备放空水库条件。因此，水下工程技术将是坝工界必须面对和研究的重大技术课题[2]。

水下工程技术在其他行业尤其是海洋石油行业得到了广泛应用，中国水下检测、水下修补及施工工艺等技术水平也因此得到了较大提高，但是由于水库大坝工程具有影响面大、水环境复杂、系统性强、交通不便等特点，高坝大库的水下工程检测与施工难度很大。本文主要分析了高坝大库的水下工程安全现状与工程技术，对水下工程技术发展进行了探讨。

1 水库大坝面临的问题

中国水库工程具有水坝数量大、分布广、类型多、病险害问题复杂的特点，随着工程运行时间延长，病险水库还会不断出现，水库加固所遇到问题的广度、难度和复杂程度等都是空前的，其治理和安全管理将是长期的艰巨任务，主要体现在以下3个方面[3]。

（1） 土石坝。土石坝是中国采用最多的坝型之一，由于大多修建于20世纪60～70年代，多为“三边”工程，建设质量较差，隐患较多。运行多年后，部分工程出现了坝体与坝基渗漏、坝肩绕渗、坝体沉降变形明显、坝面翻砂涌水等问题。近几十年来，混凝土面板堆石坝、沥青心墙坝等新坝型在中国得到快速发展，但其中部分坝型出现了严重的安全问题，如面板破裂缺损、面板底部反滤及局部坝体缺失、周边止水失效、沥青心墙渗漏等，影响工程正常使用，具体包括湖南株树桥、湖南白云、四川布西、云南蒲西桥等面板堆石坝，以及内蒙古霍林河、重庆马家沟、广东阳堤等沥青心墙坝。

（2） 混凝土坝。混凝土坝主要包括混凝土重力坝、拱坝和支墩坝等形式，均为大体积混凝土结构。受混凝土水化热影响，当基础及内外温差较大且受到基岩约束和坝体结构约束时，坝体产生拉应力，容易导致坝体混凝土开裂。综合而言，该坝型的水下工程问题主要体现在坝体裂缝、不同坝段沉陷不协调导致结构缝错开、止排水失效等，尤其目前新建的碾压混凝土拱坝，采用了全断面通仓浇筑、连续上升的施工工艺，坝体温度裂缝问题十分突出，如云南万家口子水电站、贵州普定水电站、贵州园满贯水电站等工程，其碾压混凝土拱坝均出现了不同程度的坝体裂缝;新建冲乎尔碾压混凝土重力坝的层间结合面也存在较严重渗漏问题。

（3） 溢洪道及隧洞。溢洪道及隧洞均为泄水建筑物，具有过水流量大、流速快、运行条件复杂等特点，受水流影响，其主要存在混凝土表面裂缝与破损、洞身剥蚀、消能区护底淘刷及防护墙基础失稳等水下工程问题。此外，由于常年受到库水侵蚀，金属结构逐渐老化锈蚀，闸门挡水不严、止水失效，产生漏水现象，如花凉亭溢洪道与引水隧洞、溪洛渡导流洞等。

2 水下工程检测技术

水下检测是检查水下建筑物的破损情况，为分析缺陷产生的原因及危害、制定缺陷处理方案提供直观依据。随着科技发展，中国水下工程检测技术水平得到了较大提高，呈现出手段多样化、范围深水化、检测可视化、测量精确化等特点。

2.1 检测方法

根据不同原理，水下工程检测方法主要包括潜水员和水下电视结合检测法、水下机器人检测法、声波法、示踪法、电法、电磁法、流场法和水下磁粉探伤技术等。水利水电水下工程常用的检测方法包括以下几种[3]。

（1） 潜水员和水下电视结合检测法。通过潜水员水下录像或从水面下沉水下摄像头，可及时观察水下结构的运行情况，实现水下工程检测与施工作业的互动，具有精确度高、灵活性强等优点;缺点是潜水员一般潜水深度在60 m以内，劳动强度大，工作时间受限。该方法成功用于湖北丹江口水库、湖南株树桥水库等众多工程的水下质量检测。目前此方法仍为常规首选。

（2） 水下机器人检测法。由水面上的工作人员通过连接潜水器的脐带操纵和控制潜水器，并通过水下电视、声纳等专用设备进行观察，具有安全、经济、高效和作业深度大等突出特点，且可以深入体积狭小部位进行观测;缺点是在水下条件复杂的部位无法实施检测，如上游坝面存在大量模板、钢筋和树枝等情况时，可能存在脐带缠绕的危险。该方法成功用于三峡水利枢纽导流底孔封堵和围堰裂缝处理、贵州天生桥水电站大坝上游面板修补等工程。

（3） 声波法。通过发出一种高频超声波在水中传播，并用声纳仪检测遇到物体时反射回来的声波，从而实现对水下地形、混凝土裂缝与缺陷、岩体特性等物理量的测量。利用声波在不同水流流向传播时间不同的规律，该方法还可用于渗漏流速场的检测。由于水下环境特殊，水下检测的方法与手段受到一定限制，水下能见度低、视距短、图像模糊不清，而无线电波难于水中传播，光波的传播距离也比较短，此时声波检测具有独特优势。该方法成功用于四川武都水库、湖南白云水库等工程大坝的缺陷检测。

（4） 示踪法。采用高灵敏探测器跟踪示踪剂的流动路线以查清渗漏通道的方法，分为人工示踪法和天然示踪法。① 人工示踪法是指地下水中的示踪剂是采用人工方法在钻孔中或上游库底投入的，示踪剂可选用放射性同位素、可溶性盐、荧光素等;② 天然示踪法是指地下水中的示踪剂是采用天然水中存在的某些化学或物理特征作为示踪指示剂，例如环境同位素、温度场、电导率、pH值、各种离子等。如：湖南省白云水库在水下声纳检测覆盖层表面渗漏流速场的基础上，辅以高清水下摄像和喷墨示踪成功检测到混凝土面板堆石坝的渗漏通道，取得了非常显著的效果;青海龙羊峡水电站采用天然示踪法成功查明大坝左岸绕坝渗漏原因。

（5） 水下磁粉探伤技术（MPI技术）。工作原理是在焊缝表面产生磁场，在有裂纹处磁粉产生堆积（漏磁现象），主要用于水下金属结构焊缝缺陷的检测。

2.2 检测设备

常用水下工程检测设备包括以下几种。

（1） 水下摄像设备。手持式摄像设备用于潜水员对水下结构检测时进行摄像。该设备主要由摄像头、照明灯、控制箱、监视器、电缆等组成，最大特点是：水下摄像实况在水面上的监视器里及时显示，过程可以录制，结果直观。该设备一般最大工作深度为100 m。

（2） 水下机器人，即无人遥控潜水器（ROV）。该仪器主要用于大深度或大面积范围的潜水搜索，由控制台、脐带电缆、水下电缆（摄像头光圈遥控）及推进装置等组成，工作深度为60～150 m。

（3） 声纳探测仪。按用途主要分为图像声纳探测、剖面声纳探测和渗漏声纳探测3种：① 图像声纳探测主要用于水下目标识别与追踪、水下成像、水下结构裂缝与缺陷检测等领域;② 剖面声纳探测可用于水下地形与地层分布等测量工作，葛洲坝水电站消力池即采用该仪器成功探测到消力池的淤泥分布范围及厚度;③ 渗漏声纳探测主要利用声波在不同水流流向传播时间不同的特征，探测渗漏流速场的分布情况。该设备在湖南白云、新疆JLBLK、云南普西桥等十余座水库大坝检测中发挥了很大作用。

（4） 堤坝管涌渗漏检测仪。该仪器由中南大学等研制，通过测量水体中人工电流信号的强度和方向获得渗漏流场的分布，以判断堤坝渗漏入水口。该系统在江西、湖北、湖南等十多个省的堤防查险和淮河洪泽湖大堤渗漏检测中得到成功应用。

（5） 水下磁粉探伤仪。该仪器专用于对水下金属结构材料进行裂缝探伤检测，但其工作深度通常在40 m左右，对水能见度要求高、需彻底清理焊缝表面;此外，其难以测量裂纹深度，磁粉也容易被冲走，影响检测效果。目前已开发出改进型的磁膜探伤仪。

3 水下工程处理技术

水库大坝常见的水下工程缺陷有：坝体渗漏、结构裂缝、混凝土结构冲坑破损、水下透水事故和金属结构锈蚀老化等。

3.1 坝体渗漏处理技术

3.1.1 混凝土表面及深层裂缝处理

水下混凝土裂缝修补主要面临修补材料在水下与原混凝土结构的粘结问题和水下修补作业操作困难等难题。根据裂缝分布情况，混凝土裂缝修补技术分为两大类：① 表面封闭技术，根据封闭的机理，分“嵌、堵、涂、贴”4种方法，以实现封闭缝隙、裂缝;② 深入裂缝修补技术，主要指通过各种途径填充混凝土缝隙以达到修补目的，常用灌浆和自修复两种技术。如在丹江口水库大坝裂缝处理中，经水下检测与录像，发现上游坝面水下36 m处出现一条长达上百米的裂缝，在廊道竖井内发现裂缝有渗水現象，冬天增大呈射流状;经分析，该裂缝是由于施工间断引起的水平缝。对该裂缝灌注LW和HW水溶性聚氨酯进行处理，再沿裂缝粘贴橡皮板进行封闭。处理后，渗漏量减少为处理前的0.3%，效果显著[4]。

3.1.2 混凝土面板缺陷修补

面板堆石坝运行多年，受坝体沉降变形、反滤料缺失、渗透压力等影响，一些面板坝的混凝土面板出现明显裂缝及破损现象，导致坝体严重渗漏。① 对混凝土面板破损情况，可通过先对坝体缺失部位进行填充密实作为临时处理，破损面板铺设防渗材料如土工膜，膜周边锚固并进行密封处理，条件具备时再进行永久处理;② 对混凝土面板裂缝，可沿裂缝破损处切槽，采用柔性止水材料填充，最后在面板上浇筑一层混凝土板;③ 针对混凝土面板伸缩缝漏水问题，可采用水下柔性止水材料修补或SR防渗模块密封处理。

以湖南省浏阳市株树桥水库大坝渗漏处理为例。该大坝最大坝高78 m，为混凝土面板堆石坝。水库自1990年下闸蓄水时大坝即出现渗漏，1999年7月测得漏水量已达2 500 L/s以上。通过详查，大坝上游面板多处折断，下部塌陷形成孔洞，大坝防渗体系已发生严重破坏。2000年至2002年5月，对大坝上游坝面进行了修补及水下加固，主要措施包括：坝顶钻超长斜孔对大坝垫层料进行加密灌浆;对面板L12～L14灌筑水下速凝柔性混凝土，抛投粉煤灰、砂和黏土，形成表面铺盖，大坝渗漏量降至10 L/s以内，至2021年仍保持稳定，大坝渗漏处理取得了显著效果[5]。此外，在位于湖南省城步县的白云水库大坝渗漏处理中，主要采用了大坝破损面板修复、表止水更换、面板脱空灌浆、垫层料加密灌浆以及面板裂缝处理、帷幕补强的措施，2020年大坝渗漏量约60 L/s，基本稳定，大坝渗漏处理效果明显[6]。

3.1.3 结构缝止水失效渗漏处理

上游坝面防渗体结构缝均布置止水材料，工程运行多年后止水材料逐渐老化、破损，导致渗漏，通常采取更换止水材料、填充水下快速密封剂或粘贴SR防渗模块等处理措施。河南省长洲河水库浆砌石重力坝通过采取坝体充填灌浆、上游混凝土面板结构缝粘贴SR防渗模块等措施后，消除了廊道涌水。此外，面板堆石坝周边缝可抛填粉煤灰或粉细砂进行淤堵，或灌注水下柔性混凝土进行封堵。如安奇卡亚面板坝（哥伦比亚）、格里拉斯面板坝（哥伦比亚）、谢罗罗面板坝（尼日利亚）、阿瓜密尔帕面板坝（墨西哥）等，通过抛填粉煤灰或粉细砂淤堵，渗漏量均明显减小。

3.1.4 水下修补材料

混凝土坝体水下渗漏修补材料须满足水下不分散、变形协调性强、与结构粘结牢固等要求。常用的修补材料有以下几种。① 水下快速密封剂：具有水下不分散、固化快、与水下混凝土粘结力强、无毒、使用方便等特点，可用于水下混凝土裂缝的密封、孔洞修补，或用于大坝混凝土伸缩缝、裂缝在进行水下灌浆时的灌浆管埋设及缝面止封处理等。② 双组分水溶性聚氨酯化学灌浆材料：为防渗堵漏化学灌浆材料，具有良好的亲水性能，遇水后凝结固化、膨胀止水。③ 改性环氧涂料：以环氧树脂为主，通过添加一系列助剂制成，在水中具有较好的涂刷性能，对混凝土、柔性止水材料等有着很强的粘结力。④ 遇水膨胀橡胶：为新型的嵌缝止水材料，在保持橡胶弹性的同时具有遇水膨胀的特性。⑤ 复合土工膜：其防渗系统由不透水的土工膜与防刺穿的土工布构成，可将其沿着坝基直到上游面的顶部、用防水不锈钢压条锚固周边，阻止水从水库侵入;限于使用寿命，其在国内一般用于临时工程。

3.2 结构缺陷处理技术

3.2.1 缺陷处理技术

过水面结构缺陷大多由水流冲蚀产生，通常包括：上游流道的冲蚀破损，如进水口底板、闸门槽等;下游泄洪引起的冲刷或气蚀破坏，如消力池、水垫塘或冲沙闸等的破损。

对于此类缺陷的处理，首先应凿除破损部位混凝土，凿毛基面，再采用一定强度的抗冲磨水下混凝土进行修复。为利于修补材料与原结构之间的良好粘接，两者强度、弹性模量不能相差悬殊，否则会引起新老结构变形不协调。

3.2.2 水下修补材料

水下冲坑破损修补材料关键是要解决好修补材料在水中与原混凝土结构的粘结，同时应满足抗压、抗劈裂及抗冲磨等要求;材料选择要考虑工作环境、与原结构结合、结构对材料的要求、骨料强度特性以及费用控制等因素。常用的水下修补材料包括以下3种。

（1） 水下不分散混凝土。一种应用较为普遍的水中浇筑混凝土，其原理是在普通混凝土拌合物中加入特殊的絮凝剂，使水下混凝土硬化前具有一定程度的抗分散性。该混凝土较多用在水下大体积混凝土的浇筑和修补处理，在汉江黄龙滩水电站尾水渠挡墙水下修复工程、葛洲坝大江电站尾水冲坑修复工程、武强溪电站冲坑修复工程均得到应用。

（2） 聚合物混凝土。以高分子树脂为粘结剂，与骨料固结而形成的混凝土;其同时具有高分子和无机材料的综合性能，可在水中快速固化。一般常用的有PBM水下混凝土和HK系列环氧混凝土，均有较高强度。该混凝土成功应用于葛洲坝大江电厂排砂底孔冲坑处理、湖南柘溪电站大坝劈头缝表面处理、云南漫湾电站水垫塘冲坑处理、青铜峡泄水孔底板淘空水下处理等工程。

（3） 水下环氧涂料。以环氧树脂为主，通过添加增韧剂、活化剂、固化剂等制成，以适应不同工程需要的材料;广泛用于水下工程的缺陷修补、表面保护等。

3.3 水下透水通道封堵技术

与坝体渗漏、结构缺陷等情况不同，水下透水通道主要分布在水库周边山体深处，具有极强的隐蔽性。透水通道封堵往往会遇到渗漏通道难以确认、封堵难度大、时间紧迫、社会影响强烈等问题，难度很大。近年来，水利水电工程出现了一些透水事故，通过采用现有的水下工程技术，基本达到了封堵透水通道、减少工程损失的目的。

3.3.1 漳河水库透水事故处理

该水库位于湖北省荆门市漳河镇，为大（1）型水库，其东南岸为李家洲煤矿开采区。2008年5月，煤矿采煤时打穿与水库连通的老矿道，发生透水事故，透水流量达2.56 m/s，透水礦道距地面深约100～150 m。通过采用水下电视、多普勒流速仪及钻孔流速仪等新型探测技术，准确查找并定位了主要透水巷道，研究出了“膏状稳定浆液灌注采空区帷幕”、“深孔灌浆模袋地下堵水”和“气动抛投砂卵石”等新型堵水技术。经过两个多月的艰苦努力，透水巷道漏水流量减小到0.07 m/s，并一直保持稳定，效果良好[7]。

3.3.2 构皮滩岩溶通道封堵

构皮滩水电站施工导流采取围堰全年挡水、隧洞导流的方案，其中左岸布置1号和2号导流洞，右岸布置3号导流洞。3条导流洞前半段均穿过灰岩地层，岩溶非常发育。在1号导流洞施工期间，为了防止地下暗河和江水倒灌淹没洞身，采取了“堵排结合”的方法，即先设置5号排水洞引排暗河水，后封堵1号导流洞两侧岩溶通道，取得了非常理想的效果。

该电站于2008年11月下闸蓄水，12月3日库水位至高程490 m时，1号导流洞透水。经分析，透水是库水经5号排水洞渗入，对5号排水洞洞口封堵采用“钢筋石笼+石渣+复合土工膜”分阶段实施的方案，达到了缩小洞口透水通道面积、减小透水量的目的。

3.4 水下防腐技术

水工程的金属结构常年处于水下，逐渐锈蚀，影响其正常运行，如闸门及埋件锈蚀导致闸门关闭时发生漏水、衬砌钢板锈蚀导致强度降低等。

水下涂装防腐包括水下无损检测、水下钢结构表面处理和水下涂装3个步骤。根据无损检测的数值掌握结构的腐蚀程度和厚度，以便选用合适的除锈方法。目前水下除绣方法主要包括水下喷砂、水下电动滚刷、水下打磨机或钢丝刷等。

水下钢结构表面处理后，应及时进行水下涂装防腐作业，通常采用手工涂装和机械涂装。由于潜水员水工涂装工作效率低、涂料损耗大，应尽量选用水下喷涂机械作业，涂料应具备不易被水溶解、与钢结构表面有较强粘结力、防腐性能优越等特点。

目前，金属结构的水下涂装防腐技术在新建工程中普遍采用。对已建的水电工程，主要采取阳极保护的方法;有些已建工程，如安徽莲花水电站，虽然采用聚氨脂涂料進行水下金属结构防腐处理，但这种方法还未得到广泛应用。因此，水下防腐涂料与施工工艺是我国水下工程领域的重要研究方向。

3.5 水下焊接技术

水下焊接技术作为水下工程结构的安装、维修施工中重要的工艺手段，常被用于海上救捞、海洋采矿等海洋工程中。

除了常用的湿法水下焊接、局部干法水下焊接和干法水下焊接以外，水下焊接技术还包括水下螺柱焊接、水下爆炸焊接、水下电子束焊接、水下激光焊接和水下铝热剂焊接等新方法。其中，水下爆炸焊接具有省时、成本低、焊接质量高等特点，是一种具有发展前景的焊接技术。比如要求管道内壁具有耐磨或者防腐蚀功能时，可以采用爆炸焊接技术进行复合板材的焊接，但该法应用尚不普遍，目前仍以水下湿法焊接和局部干法焊接为主。此外，水下焊接“氢脆”问题一直未得到有效解决，因此加强这方面的研究具有重要意义。

3.6 水下爆破技术

水下爆破是指被爆对象位于水面以下、爆破作业级别和爆破效果受到水环境影响的特殊控制爆破。成功的水下爆破作业应考虑以下因素：① 特殊的作业方法和钻孔设备;② 不同的装药结构和方法;③ 使用的炸药在水中应具有较好的抗水性能;④ 使用安全可靠的起爆系统;⑤ 使用恰当的延时方法，控制振动和水击波对水工结构物的伤害。

水下爆破施工比较复杂，多由潜水员在水下进行钻孔和装药等作业，工作范围受水深的限制。由于水作为介质的阻力远比空气大，因此计算装药量时必须考虑水的深度和阻力，才能保证爆破效果;同时，水介质传播冲击波的能力也远大于空气，附近若有其他建筑物时，多采取气泡帷幕方法进行防护，以减弱水击波的影响。水下爆破常用的方法有水下钻孔爆破、潜水钻孔爆破、水下岩塞爆破、水下拆除爆破、水下聚能爆破、水下挤压爆破和水下裸露爆破等[8]。在水利水电行业中，除了应用较多的水下岩石爆破和拆除爆破外，岩塞爆破也是一种重要手段，是解决引水隧洞与水库贯通的关键;丰满水电站泄水洞、响洪甸水库引水隧洞[6]、塘寨电厂取水隧洞等工程进水口，以及白云水库加固放空时原导流洞的临时堵头拆除[6]均采用了这种爆破方式。

4 水下工程技术发展探讨

水下工程技术的核心是水下检测仪器、潜水技术和水下作业技术等。自20世纪90年代以来，各国水下工程技术的研究重点已从常规的有人潜水技术向大深度无人遥控潜水方向发展，并初步形成以智能化、高效率、遥控化为特征的现代水下工程技术。尽管近年来中国水下工程技术已广泛用于国民建设各领域，但总体技术发展水平较国外发达国家还有较大差距。综合国内工程建设和工程管理情况，尚需从以下几方面发展水库大坝水下工程技术。

4.1 检测仪器研究

近年来，水下检测技术和检测仪器不断改进，但水库大坝水下工程检测有其特殊性：① 缺陷部位未知而带来的检测工作量大;② 检测目标清晰度要求高，比如裂缝宽度往往不到1 mm;③ 库水环境复杂，如在浑水、泥沙环境下进行水下检测等。因此，研发自动高效、精确度高、环境适应性强的检测仪器是提高中国水库大坝水下工程技术水平的重要课题。目前国内水下检测仪器的研发还处于初级阶段，除了水下超声波测量（声纳）外，对于覆盖层底部或岩体的渗漏检测、坝体深层裂缝的检测还缺乏专门的仪器和手段。

4.2 水下修补材料研究

目前，中国开发了一系列聚氨酯类和环氧树脂类的水下修补材料并得到广泛应用。受水体流动和结构变化的影响，修补材料不可避免会发生老化、磨损及脱落等现象，修补材料的有效性和耐久性还难以准确度量。因此，研发抗老化、抗冲磨、粘结力强、施工简单且无毒的水下修补材料在很长一段时间内仍是水下工程的工作重点。

4.3 水下施工设备研究

水库大坝水下修补工程包括检测、钻孔、打磨、涂刷、焊接、吊装等多种工序。为了满足施工质量及精度要求，施工设备应具有灵活性和高效性。由于国内高坝大库工程条件各异，水下施工设备需要满足深水及复杂环境的作业要求。结合国内水下工程施工技术现状，在开发多功能集成化施工设备的同时，可从以下两方面展开研究。

（1） 深度潜水作业技术研究：如氦氧（混合气）潜水、饱和潜水及空气巡潜等技术。充分吸取海洋工程经验，实现水库大坝领域的深度潜水施工作业。

（2） 水下机器人研发。由于国内现有的水下机器人只适用于视野开阔、水质较好的海域环境检测，而在环境复杂或空间狭小区域还难以实施有效检测与修补作业。随着国家重点研发计划的实施，目前已研制出小型化、以检测为主、具备简单作业功能的水下载人机器人。

4.4 专业队伍的建设与培养

建设与加强培养水下工程技术专业队伍，有利于技术水平、技术力量的整合与提高和减少作业事故的发生。要开展好这项工作，应重点抓好国内潜水及水下工程技术人才市场需求的研究与预测，同时吸收国外经验及教训，分类建立培养计划，以适应未来市场的需求。

5 结 语

几十年来，中国水利水电建设成就巨大，但其安全管理仍面临巨大压力，同时经济发展、社会环境变化、极端气候频发，对大坝安全提出了更高要求。已建、在建的高坝大库，在经过若干年的运行后，均可能出现不同程度的水下结构渗漏、老化、破损等问题，其大深度水下结构的保养维护及应急事件的处置均会面临新的难题。提高水库大坝水下工程检测、维修及施工质量和技术创新水平，对于应对水库大坝日常管养维护和可能出现的意外事件以及保证大坝安全具有重大的现实意义。

参考文献：

[1] 中华人民共和国水利部. 2020年全国水利发展统计公报[M]. 北京：
中国水利水电出版社， 2021.

[2] 钮新强， 杨启贵， 谭界雄， 等. 水库大坝安全评价[M]. 北京：中国水利水电出版社， 2007.

[3] 谭界雄，王秘學，蔡伟，等. 水库大坝水下加固技术[M]. 武汉：长江出版社， 2015.

[4] 谢长江， 夏青. 丹江口水库挡水坝面裂缝水下检修工程实践[C]//中国航海学会.中国航海学会"98年度学术交流会论文集， 北京：中国航海学会，2001.

[5] 钮新强，谭界雄. 湖南省浏阳市株树桥水库渗漏处理初步设计报告[R].武汉：长江勘测规划设计研究院，2000.

[6] 谭界雄，王秘学. 湖南省城步县白云水电站大坝渗漏治理工程可行性研究报告[R].武汉：长江勘测规划设计研究有限责任公司，2014.

[7] 杨启贵，高大水. 湖北省荆门市李家洲煤矿透水事故堵水抢险工程设计报告[R]. 武汉：长江勘测规划设计研究院，2008.

[8] 陈文. 响洪甸抽水蓄能电站水下岩塞爆破新技术的研究与应用[C]//中国水力发电工程学会.抽水蓄能电站工程建设文集——纪念抽水蓄能专业委员会成立十周年， 北京：中国电力出版社，2015.

（编辑：高小雲）

Current situation and progress of underwater engineering technology of reservoir dams in China

LI Wei WANG Mixue LIU Xiaofei

（1. CISPDR Corporation， Wuhan 430010， China; 2. National Research Center of Dam Safety Engineering Technology， Wuhan 430010， China）

Abstract：The various reservoir dams in China were mostly built in 50～70 s of the 20th century. A large number of reservoirs are in danger and have unsafe factors， and after operation for many years， some underwater structures may be damaged and need to be repaired. In order to ensure the requirements of engineering safety， economic rationality， ecological environmental safety， and develop underwater engineering technology， the main engineering problems of different types of reservoir dams are analyzed， the safety status， as well as detection， leakage and defects of underwater engineering， and other treatment technologies for underwater engineering of reservoir dam in China are summarized. Combined with the management of engineering construction in China， the research direction of underwater engineering technology development and the improvement approaches are discussed. The research results can provide some references for improving the techniques of underwater repair and disposal of reservoir dam.

Key words：reservoir; dam; underwater engineering; detection technology; defect treatment

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