关于拟共同申报2017年度国家科学技术奖项目的公示

项目名称

堆石混凝土坝

推荐专家1姓名

马洪琪

推荐专家1工作单位

华能澜沧江水电股份有限公司

推荐专家1职称

院士

推荐专家1学科专业

水工结构

推荐专家1意见：

（注意：多名专家联合推荐时，推荐意见内容可各有侧重，推荐等级应一致。）

堆石混凝土坝是清华大学水利水电工程系金峰教授及其团队勇于创新、团结协作、持之以恒、艰苦奋斗的成果，这个团队用十余年的时间，从提出全新概念、明确技术路线、合作开展室内验证试验、结合大坝工程开展现场试验、进行物理试验与数值模拟相结合的理论研究、再到实际工程应用、总结施工经验、开发配套设备、编写技术标准，完成了从概念突破、技术创新到工程实践的技术发明及其工业化全过程，是中国大坝工程界在坝工核心领域取得突破的标志性技术发明成果。

堆石混凝土坝作为一种新坝型，从无到有，从低坝到高坝，从国内到国外，逐步推广应用，得到了坝工界的广泛认可。我作为鉴定组长，参与了教育部组织该项目技术鉴定，经过与张超然院士、钟登华院士、钮新强院士、张勇传院士及其他鉴定组专家共同讨论，一致认为：“该项研究成果具有原创性自主知识产权，为水利水电工程筑坝技术开拓了一条新的途径，是混凝土筑坝方法的重大创新。该成果达到国际领先水平。”

我郑重推荐《堆石混凝土坝》参加国家技术发明一等奖的评选。

推荐专家2姓名

张超然

推荐专家2工作单位

中国长江三峡工程开发总公司

推荐专家2职称

院士

推荐专家2学科专业

水工结构

推荐专家2意见：

（注意：多名专家联合推荐时，推荐意见内容可各有侧重，推荐等级应一致。）

清华大学水利系金峰教授团队是我国大坝研究最为前沿的研究团队之一，他们的研究成果为我国的大坝建设提供了很多重要的技术支撑。堆石混凝土坝就是这个团队的重要研究成果之一。

我国的大坝建设已处于世界领先水平，心墙与面板堆石坝、常态混凝土拱坝和碾压混凝土坝是我国高坝建设的主力坝型，这些坝型的建设世界纪录都在中国，但这些坝型均来自西方发达国家。堆石混凝土坝是我国在新坝型领域取得突破的重要成果，已建成30余座大坝，在建20余座大坝，最大坝高已达90m，是一个具有很大发展潜力的新坝型。

堆石混凝土技术还在中国三峡集团公司开发的向家坝水电站的大型沉井群回填工程中发挥了关键作用，节约了成本，缩短了工期，取得了良好的社会和经济效益。

2011年，已故坝工大师潘家铮院士邀请我和其他10位院士一起，致信时任国家发改委副主任解振华同志，希望国家发改委对该项技术予以大力支持。潘总在信中指出：“清华大学水利水电工程系发明的堆石混凝土技术是一项具有自主知识产权的新型大体积混凝土解决方案，这项技术推广应用对国家经济建设和人民生活改善都很有意义”。

我推荐《堆石混凝土坝》参评国家技术发明一等奖。

推荐专家3姓名

钟登华

推荐专家3工作单位

天津大学

推荐专家3职称

院士

推荐专家3学科专业

水工结构

推荐专家3意见：

（注意：多名专家联合推荐时，推荐意见内容可各有侧重，推荐等级应一致。）

清华大学水利系发明的堆石混凝土坝是近年来得到工程界广泛关注并得到快速推广应用的一个新坝型，已建成或在建50余座大坝。水利部相关技术标准SL678-2014正式颁布，国家能源局水电行业标准《堆石混凝土筑坝技术导则》和《水电水利工程堆石混凝土施工规范》预计2017年颁布。

具有中国自主知识产权的堆石混凝土坝技术正逐步走向世界，日本工营公司（Nippon Koei Co. Ltd）设计的肯尼亚Mwache大坝枢纽工程正在按照世界银行国际专家组的建议进行堆石混凝土坝型比选；世界银行总部水能与大坝部正式委托金峰教授编写堆石混凝土技术简报（World Bank Technical Note on Rockfill Concrete Dam）；国际大坝委员会CMD技术委员会正组织金峰教授牵头的国际专家组编写技术公报（ICOLD Bulletin on Rockfill Concrete Dam）；日本高流动混凝土设计施工指南已将堆石混凝土列入资料性附录。

清华大学水利系团队从技术概念突破，发明堆石混凝土坝，开展了技术原理、新型结构型式、工艺参数、质量控制标准、配套施工设备与方法等诸多方面的系统研究，形成了堆石混凝土坝设计施工成套技术，取得了创新性的系统成果。

我正式推荐《堆石混凝土坝》评选国家技术发明一等奖。

项目简介：

该项目属于水利工程领域的水工结构学科。

该项目发明了堆石混凝土坝（Rockfill Concrete Dam，简称RFCD）新坝型，实现坝工核心技术的突破。堆石混凝土坝与碾压混凝土坝和常态混凝土坝相比，具有施工速度快，综合造价低，环境友好等诸多优势，已有80个工程单位共支付堆石混凝土坝技术专利转让费1539.6万元，是工程界对堆石混凝土坝创造性、先进性和经济性的直接认可。

该项目首创“大块石+自密实混凝土”结合的大体积混凝土施工技术路线，取消振捣/碾压和冷却水管温控，简化了大体积混凝土施工核心工序，节约材料设备人工成本、加快施工进度、降低综合造价、实现环境友好。通过新结构与构造、配套施工方法与设备的发明和设计分析与质量控制方法的完善，实现了新坝型的突破，主要发明点包括：

①    通过堆石混凝土宏细观性能研究，完善结构设计与分析方法，提出系列新结构与新构造，发明堆石混凝土坝新坝型。

②    发明“堆石入仓+高自密实混凝土浇筑”新工艺，简化核心工序，显著提高工效。

③    研究自密实混凝土在堆石体空隙中流动规律及堵塞机理，发现堆石混凝土工艺控制核心要素；发明并不断改进配套施工工艺；建立质量控制方法和标准体系。

④    在堆石混凝土施工原理研究基础上，发明水下自护混凝土等一系列衍生技术，推动堆石混凝土技术应用范围不断扩大。

该项目研究已获国家发明专利授权19项，国际发明专利授权1项，软件著作权授权12项，还有10项发明专利实质审查。还在混凝土领域国际顶级期刊发表多篇堆石混凝土的论文。

截止到2016年底，已建成堆石混凝土大坝34座，在建20座，正在设计超过50座。堆石混凝土技术还应用于8座大坝的除险加固及39个堤防等其他工程。坝高90m的松林堆石混凝土重力坝是正在建设的首座百米级堆石混凝土坝。经初步测算，堆石混凝土技术应用已累计节能4.15万吨标准煤，减排12.45万吨二氧化碳；技术服务单位新增营业额9626.09万元，新增税收662.48万元，创汇733.8万美元；仅松林等9个工程，就节约投资7169万元，取得了显著经济、社会和环境效益。2011年，潘家铮先生组织11位院士给国家发改委解振华副主任推荐：“堆石混凝土技术是一项具有自主知识产权的新型大体积混凝土解决方案，采用该技术能够大幅减度减少工期，节省成本。……对国家经济建设和人民生活改善都很有意义。”

堆石混凝土坝已纳入国家行业标准体系：水利部行业标准SL678-2014已颁布，国家能源行业标准《堆石混凝土筑坝技术导则》已完成送审稿初审，水电行业标准《水电水利堆石混凝土施工规范》已完成初稿。

堆石混凝土新坝型也得到了国际坝工界的认可：国际大坝委员会技术公报《ICOLD Bulletin on Rockfill Concrete Dam》初稿完成；世界银行《Technical Note on Rockfill Concrete Technology for Dams》大纲编写完成；肯尼亚Mwache大坝（坝高86m）国际大坝专家组已建议设计方Nippon Koei Co. Ltd进行堆石混凝土坝型比选。

教育部组织马洪琪、钟登华、张超然、张勇传、钮新强5位院士及其他专家组成鉴定专家组，鉴定认为“该项研究成果具有原创性自主知识产权，为水利水电工程筑坝技术开拓了一条新的途径，是混凝土筑坝方法的重大创新。该成果达到国际领先水平。”

客观评价：

经过10余年的研发及工程应用，堆石混凝土坝已逐步完善，形成了完整的技术体系。

1.    2016年，《堆石混凝土筑坝技术及其工程应用》获得教育部技术发明一等奖。

2.    堆石混凝土坝技术已颁布或正在编写的国家行业技术标准有：

（1）2014年，水利部颁布水利行业技术标准SL678-2014《胶结颗粒料筑坝技术导则》，对胶凝砂砾石坝与堆石混凝土坝技术进行了总结梳理。（参见总则）。

（2）2016年，水电水利规划总院对能源行业技术标准NB/T ****-201*《堆石混凝土技术筑坝技术导则》在广泛征求意见的基础上进行了初审，预计2017年初完成最终审查。

（3）2016年，电力行业标准DL/T****-201*《水电水利工程堆石混凝土施工规范》初稿编写完成。

3.    堆石混凝土技术得到了国家多个部委的肯定和支持：

（1）2012年，发改委等四部委联合公布《国家鼓励的循环经济技术、工艺和设备名录》，堆石混凝土成为第一批42项之一。

（2）2008年起，堆石混凝土技术多次被水利部列入《水利先进实用技术重点推广指导目录》。

（3）2014年，该技术被交通运输部纳入《水运工程建设新技术推广项目（第一批）》

4.    堆石混凝土坝作为一个新坝型，已得到国际大坝委员会及世界银行等国际组织的重视，正在编写的国际技术文件有：

（1）2016年，国际大坝委员会技术公报《ICOLD Bulletin on Rockfill Concrete Dam》已完成第二稿，预计2017年在捷克布拉格举行的ICOLD年会期间，由Technical Committee on CMD进行评审。

（2）2016年12月，世界银行技术简报《Technical Note on Rockfill Concrete Technology for Dams》完成了编写大纲。

5.    堆石混凝土技术得到了国际工程界的关注，已有多个国际著名杂志以封面故事或者配封面照片的方式报道堆石混凝土坝：

（1）日本土木学会会刊《土木工程（言志）》（Journal of Japanese Society of Civil Engineer）2006年6月刊封面报道堆石混凝土在宝泉抽水蓄能工程中的应用。

（2）英国著名刊物《International Water Power & Dam Construction》2008年4月刊配发封面照片的方式发表论文，介绍堆石混凝土在中国的研究与应用。

6.    堆石混凝土技术也得到了国际学术界的关注，已有美国西北大学、美国内布拉斯加大学林肯分校的知名教授与清华大学开始密切的技术合作，共同发表了一批高水平的学术论文。项目组共发表论文80篇，被302篇其他研究者的论文引用。

（1）Yuetao Xie; Corr, D.J.; Feng Jin; Hu Zhou; Shah, S.P. Experimental study of the interfacial transition zone (ITZ) of model rock-filled concrete (RFC) . Cement and Concrete Composites，Vol: 55: 223-31，DOI: 10.1016/j.cemconcomp.2014.09.002 

（2）Xie, YT; Corr, DJ; Chaouche, M; Jin, F; Shah, SP，Experimental study of filling capacity of self-compacting concrete and its influence on the properties of rock-filled concrete. CEMENT AND CONCRETE RESEARCH, Vol: 56: 121-128,DOI: 10.1016/j.cemconres.2013.11.010

（3）Chunna Liu; Ahn, C.R.; Xuehui An; SangHyun Lee，Life-Cycle Assessment of Concrete Dam Construction: Comparison of Environmental Impact of Rock-Filled and Conventional Concrete. Journal of Construction Engineering and Management, Vol: 139: 12, DOI: 10.1061/(ASCE)CO.1943-7862.0000752

7.    美国工程院院士、中国工程院外籍院士，美国西北大学Shah教授在Fifth North American Conference on the Design and Use of Self-Consolidating Concrete的大会总结报告“Future Research Needs in SCC”上，将堆石混凝土技术列为自密实混凝土未来7个主要的研究方向之一

8.    7. 2016年12月，埃及国家水研究中心（National Water Research Center， Egypt）邀请金峰教授赴开罗，并支付国际旅费及住宿等全部费用，在Research & Technology Development for Sustainable Water Resources Management (REDWARM 2016)国际会议上做Keynote演讲: Rockfill Concrete, an Innovative Technology for Mass Concrete。埃及国家水研究中心正与清华大学水利系洽谈合作，就堆石混凝土的合作研究、技术交流和培训展开进一步合作。

9.    2016年12月，世界银行邀请金峰教授赴肯尼亚内罗毕就肯尼亚Mwache大坝枢纽的堆石混凝土坝应用与世界银行大坝安全专家组DSPE及设计方Nippon Koei Co. Ltd进行技术交流。技术交流以后，DSPE的咨询意见明确建议Nippon Koei应该进行堆石混凝土RFC坝等坝型的比选工作。世界银行还组织视频会议，与世界银行总部Water GP，Energy & Extractive GP以及Environmental & Natural Resources GP的技术专家就堆石混凝土坝进行专题技术研讨。

10.    2014年，教育部组织马洪琪、钟登华、张超然、张勇传、钮新强5位院士及武警水电部队前总工梅锦煜少将、中国水科院结构所张国新所长、中电建宗敦峰总工、中能建周厚贵总工组成鉴定专家组，鉴定认为“该项研究成果具有原创性自主知识产权，为水利水电工程筑坝技术开拓了一条新的途径，是混凝土筑坝方法的重大创新。该成果达到国际领先水平。”

11.    查新结论： “最早的专利是本查新项目委托单位提出的；国内外发表的公开文献中，绝大多数是本查新项目委托单位、合作单位及施工单位成员发表的，其余相关文献也在其文中提及是在本查新项目委托单位提出的概念和技术基础上开展的研究。”

12.    2009年6月24日，中央电视台CCTV10“科技之光”栏目以《悬库》为专题，报道使用堆石混凝土技术加固恒山水库大坝。

推广应用情况：

从2005年开始进入实际工程建设，到2016年12月，堆石混凝土施工总方量超150万立方米，已建成34座堆石混凝土大坝，包括佰佳双曲拱坝（坝高69m）；沙坪二级河床坝段（坝高63m）、围滩重力坝（坝高59m）等；20座堆石混凝土大坝，包括松林重力坝（坝高90m）、打鼓台重力坝（坝高41m）；黄沙坑重力坝（坝高44m）等正在进行大坝浇筑，另有坪坑（坝高79m）、石沟（坝高61m）等3座堆石混凝土坝正在基础开挖；还有8个大坝除险加固全面采用堆石混凝土技术，包括恒山拱坝加固（坝高69m）、石河重力坝加固（坝高42m）等；还有卸甲峪、麻柳湾、溪源等堆石混凝土高坝（坝高分别为83m、80m、77m）已通过设计审查，即将开工建设。

堆石混凝土工程已应用于我国20个省市自治区，这些工程施工运行情况良好，证明堆石混凝土工艺简单、施工快速、节能环保、质量优良。

堆石混凝土坝正走向国际：老挝南塔河哈勐堆石混凝土坝已开始基坑开挖，即将进行堆石混凝土浇筑；日本Nippon Koei公司在肯尼亚Mwache大坝（坝高86m）的设计中正根据世界银行大坝专家组DSPE的意见进行堆石混凝土坝型比选；越南长升集团的罗中水电站正在进行堆石混凝土坝型比选；肯尼亚Grand Fall水电站（坝高120m）开始进行堆石混凝土坝初步设计。

截止到2016年4月底，堆石混凝土发明专利费收入1539.6万元；技术服务单位新增营业额9626.09万元，新增税收662.48万元，创汇733.8万美元；仅在沙坪二级、长坑、迷牛、向家坝、黄骅港、普腊、恒山、潭江大桥、山口等9个工程应用中，实际节省工程投资7169万元；经初步测算，堆石混凝土累计节约能耗约4.15万吨标准煤，减排约12.45万吨二氧化碳，取得了显著的经济、社会和环境效益。

主要知识产权证明目录：

主要完成人情况：（摘自“主要完成人情况表”中的部分内容，公示姓名、排名、行政职务、技术职称、工作单位、完成单位、对本项目技术创造性贡献）

金峰，第1完成人，教授，工作单位：清华大学，完成单位：清华大学，曾获国家科技进步二等奖3项，国家自然科学三等奖1项。项目负责人、主要完成者，对1-4发明点均有贡献。（1）发明“大块石+自密实混凝土”核心工艺原理；发明堆石混凝土坝（RFCD）及其主要构造；（2）《胶结颗粒料筑坝技术导则》（SL678-2014）副主编和《堆石混凝土筑坝技术导则》和《水电水利工程堆石混凝土施工规范》的主要起草人之一；牵头国际团队编写《ICOLD Bulletin on Rockfill Concrete Dam》；受世界银行总部水能与大坝部委托编写《Technical Note on Rockfill Concrete Dam》。（3）是本项目15项发明专利的发明人。

安雪晖，第2完成人，教授，工作单位：清华大学，完成单位：清华大学，曾获日本The Nihino Prize，日本JCI awards等奖项。对技术发明点1-4有贡献。（1）对自流控制灌浆、水下施工工艺、潮汐施工工艺等衍生技术的发明与工程实践开展了大量的研究工作，在堆石混凝土坝材料性能、结构形式、施工工艺等方面有创造性贡献；（2）在成果应用方面发挥主导作用，是水利行业标准《胶结颗粒料筑坝技术导则》（SL678-2014）和能源行业标准《堆石混凝土筑坝技术导则》（送审稿）主要起草人；（3）是本项目13项发明专利的发明人。

周虎，第3完成人，助理研究员，工作单位：清华大学，完成单位：清华大学，曾获黄河勘测规划设计有限公司科技进步二等奖。对技术发明点1-4有贡献。（1）在堆石混凝土筑坝技术的发明和完善过程中对自密实混凝土配合比设计方法，堆石混凝土材料性能、试验方法、堆石混凝土工艺流程和施工管控等方面做出了创造性贡献；（2）在成果应用方面发挥了很大作用，是水利行业标准《胶结颗粒料筑坝技术导则》（SL678-2014）和能源行业标准《堆石混凝土筑坝技术导则》（送审稿）和《水电水利工程堆石混凝土施工规范》主要起草人；（3）是本项目8项发明专利的发明人。

刘宁，第4完成人，教授（双聘），工作单位：清华大学，完成单位：清华大学，曾获国家优秀设计金奖3项，国家科技进步二等奖2项，省部级科技进步特等奖2项、一等奖1项。对本项目技术创造性贡献：对堆石混凝土坝型的发展提出建设性意见；参与堆石混凝土环境影响效应与环保技术的研究；指导博士生完成堆石材料本构模型与堆石混凝土筑坝新工艺的研究；作为水利部《胶结颗粒料筑坝技术导则》（SL678-2014）主编，系统总结了堆石混凝土筑坝技术的质量控制标准。

李风亮，第5完成人，工程师，工作单位：北京华石纳固科技有限公司，完成单位：北京华石纳固科技有限公司。对本项目有重要贡献：在堆石混凝土坝的新构造、施工工艺与质量控制方法和技术体系的建立中发挥了重要作用，发明了若干配套设备和新工艺。

石建军，第6完成人，教授，工作单位：南华大学，完成单位：南华大学。对本项目有重要贡献：参与堆石混凝土可行性验证试验，开展了堆石混凝土密实性及其力学性能系统试验研究，是堆石混凝土领域第一篇学术论文《堆石混凝土与堆石混凝土大坝》的第三作者。

完成人合作关系说明：

本项目由清华大学水利水电工程系联合北京华石纳固科技有限公司和南华大学共同完成。

堆石混凝土坝的发明，包括核心工艺、新型结构与构造、设计方法、配套技术体系、衍生技术等研究主要由清华大学团队研发，其核心成员包括：金峰、安雪晖、周虎、刘宁及若干教师与研究生。核心团队围绕堆石混凝土技术开展了十余年的持续研究，不仅共同申报了二十多项专利，发表了数十篇论文，还共同承担了水利水电相关行业技术标准及国际大坝委员会和世界银行相关技术文件的编写工作。

北京华石纳固科技有限公司出资1100万元与清华大学水利系成立了“堆石混凝土联合研究中心”，共同开展堆石混凝土技术的工艺优化与质量控制体系研究。北京华石纳固公司还承担了数十座堆石混凝土坝的技术服务工作，开展现场试验，与清华大学团队合作，结合工程实践发明了若干施工设备与工艺。李风亮作为华石纳固公司技术负责人在现场试验、工艺研究和技术服务工作中做出了重要贡献。

南华大学在清华大学团队的支持下，实际完成了堆石混凝土的论证性试验及工艺参数大型室内试验，为堆石混凝土核心工艺参数提供了主要试验依据。石建军作为论证性试验及工艺参数试验的组织者和主要负责人，为堆石混凝土技术的完善做出了重要贡献，也是堆石混凝土领域首篇学术论文《堆石混凝土及堆石混凝土大坝》的第三作者。