小浪底水利枢纽建设中的重要技术创新

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在党中央、国务院的关怀下，在全国人民支持和广大水利同行的帮助下，我们坚持以工程建设为中心，以"建设一流工程，总结一流经验，培养一流人才"为总体目标，全面推行项目法人责任制、招标投标制和建设监理制，在建设管理模式上实现与国际惯例接轨；以合同为依据，充分调动设计、监理和承包商（包括外国承包商）的积极性和创造性，妥善处理进度、质量和投资三者关系；建立健全技术、质量管理规章制度，落实技术、质量管理责任制，明确了以项目业主总工程师为中心的技术管理体系——即项目业主总工程师代表业主进行工程技术问题决策，对水利部和国家负责，小浪底咨询公司对工程建设的质量、进度和投资进行全面控制，并向业主负责，黄委会设计院承担工程设计责任并向业主负责，承包商落实施工技术措施并保证工程质量；同时，建立了由国内知名专家组成的技术委员会，聘请了加拿大CIPM公司国际咨询专家组和世界银行大坝安全特别咨询专家组，与参建各方的技术机构相结合，形成了完善、高效、权威的小浪底工程建设技术保障体系；在项目实施过程中，严格管理，尊重科学，积极引进，大胆创新，积极采用新技术、新方法、新工艺、新材料和先进配套的大型施工设备，成功地解决了工程建设中一系列高难度课题，取得了一批重要技术成果创造了多项优质高产新记录。
    一、高土石坝联合机械化作业高强度施工
    小浪底大坝为壤土斜心墙堆石坝，设计坝高154m，右岸深槽实际施工最大坝高达160m，坝顶长度1667m，总填筑量5185万m3，填筑量位居全国同类坝型第一位，在世界上也名列前矛。坝体由防渗土料、反滤料、过渡料、堆石、护坡、压戗等多达十七种材料组成，每种材料按合同技术规范规定，都有严格的材质、级配、含水量、干密度、压实度等要求，结构复杂，质量要求高。
    大坝工程于1994年5月30日发布开工令，要求1997年11月1日截流，2001年12月31日竣工。根据施工进度安排，分为两个阶段施工：第一阶段为截流前，在纵向围堰保护下进行右岸滩地的施工，坝体填筑量约占20%；第二阶段为截流后大坝工程主要施工期，按计划要求完成80%的坝体填筑量和主坝混凝土防渗墙、上游围堰高压旋喷防渗墙工程。由于采用了高效率大型配套的联合机械化作业、计算机控制的反滤料加工系统，严格有序的料场开采和便捷的交通布置，科学合理的管理和冬季施工措施，并且经试验采用了堆石填筑中不加水技术、先进快捷的核子密度仪质量检测技术等，工程进度始终超前合同目标。大坝填筑较合同工期提前13个月，于今年6月下旬达到坝顶高程。工程质量良好。
    截流后从1997年11月到2000年6月共32个月的平均月填筑强度为105.5万m3。其中，在大坝主要填筑期，从1998年7月17日到2000年4月底21个月中，达到了平均月强度120.4万m3，平均月上升高度6.66m。1999年创造了坝体填筑的最高年、月、日强度记录，分别达到了1636.1万m3/年、158.0万m3/月（3月）、6.7万m3/日（元月22日）。大坝月上升最大高度，在截流前右岸填筑时为12.5m（1997年元月），截流后主填筑期为9.5m（1998年11、12月）。截流后大坝填筑月不均匀系数达到了1.31，截流前为1.44。以上指标表明，小浪底大坝施工水平位居全国同类坝型第一位，达到世界先进水平。
    二、大坝基础深复盖层防渗墙施工的技术创新
    考虑黄河多泥沙在坝前淤积后可形成天然铺盖的特殊条件，小浪底大坝采用带内铺盖的斜心墙堆石坝。
    坝基砂砾石层最大厚度超过80米，坝基深复盖层防渗处理是小浪底工程的一大难题。经过多年研究论证，并经现场试验，采用厚1.2m的砼防渗墙，其最大造孔深度81.9m，是目前中国最深的防渗墙。防渗墙轴线总长407.4m，总截渗面积21800m2。其中右岸台地部分，由中国水利水电基础工程局完成，左岸河床部分由黄河承包商（YRC）及其分包商法国地基建筑公司（BSG）承建。
    左岸河床部分防渗墙长151m，最大深度70.3m，成墙面积5086m2，共建造23个主槽孔和22个横向接头槽孔，采用HF4000履带自行式液压铣槽机（双轮铣），KL1200型机械抓斗等先进设备，在国内外首次采用"横向槽孔填充塑性砼保护下的平板式接头"新工艺。这是防渗墙施工技术的一项创新。该项创新技术的要点是：在一、二期槽孔接头处先开挖一个横向槽孔，在槽孔内回填塑性混凝土（1~2Mpa）；在开挖一期槽孔时伸入二期槽孔10cm；在一期槽孔浇筑完混凝土并将二期槽孔开挖完成后，用先进的"双轮铣"将一期槽孔伸入的10cm砼铣掉；最后浇筑二期槽孔砼。这样就在一、二期槽孔间形成了一个有波纹状铣刀痕迹的、紧密的竖直平面接缝，而开挖后留存的横向接头槽塑性混凝土包裹在接缝的上、下游端，起着附加防渗和保护的作用。
    施工完成后布设了12个检查孔，检查槽孔接缝质量。结果表明：大部分芯样的一、二期槽孔混凝土已融为一个整体，但可据不同颜色找出接缝位置；少量芯样在非常密合的缝面内，膨润土干粉末不足1mm（国内工程一般>1cm，有的达2~3cm），取芯率97%以上；接缝间压水试验共作了13段，透水率均小于规定的5Lu，最大仅2.42Lu，大于1Lu的5段，0Lu的5段。1999年10月25日下闸蓄水以来的观测资料表明，混凝土防渗墙防渗效果良好。
    三、在帷幕灌浆中采用GIN新型灌浆技术
    GIN法灌浆即"灌浆强度值法"，是目前国际上正在推广应用的一项新的灌浆技术。小浪底工程两岸山体帷幕灌浆中采用了GIN法灌浆技术。通过大量室内试验和678m的现场试验，经专家鉴定后，在工程中进行试验性生产和推广应用共28970m。这是在我国广泛使用的孔口封闭、自上而下孔内循环灌浆法基础上首次较大规模嫁接GIN法灌浆技术，是适合我国国情的一项创新。
    在大量试验基础上，筛选出用于施工的稳定浆液水灰比为0.7:1和0.75:1，其具有良好的稳定性和流动性，可满足小浪底GIN法灌浆施工和质量要求。同时根据不同的地质条件和上覆盖重情况，选定不同的灌浆强度值（GIN），一般控制为：孔深20m以内，50~150Mpa·1/m；20~40m，150~200Mpa·1/m；大于40m，200~250Mpa·1/m。另外，还在国内首次采用对多台（8台）灌浆机组实行远距离监控的计算机系统。该系统可实时输出多种灌浆过程曲线，提高了灌浆施工的科学性，便于GIN法灌浆的质量控制。
    这种新的、先进的GIN法灌浆方法，在小浪底帷幕灌浆试验性生产和推广应用中，与常规灌浆相比，具有优质、高效、低耗的显著优点。具有较高的实用价值和明显的经济效益。
    四、复杂地质条件下密集洞室群的设计与施工
    小浪底水利枢纽按千年一遇洪水设计，万年一遇洪水校核，要求在正常运用水位下的总泄流能力不小于17000m3/s，在正常蓄水位230m时，总泄流能力不小于8000m3/s。由于小浪底水利枢纽采用土石坝挡水，故只有采用以隧洞为主的泄流方式。同时，装机6′300MW的电站采用典型的岸边引水式三洞室布置地下厂房方案。又考虑到地质地形条件限制和水库调水调沙及进口防淤堵的要求，最终形成了小浪底枢纽进水口集中，出水口集中，泄洪、排沙、引水发电等洞室群集中布置的独特枢纽布置型式。加之交通洞、排水洞、灌浆洞、施工洞、吊物井、通风井、电缆井等，在大约一平方公里的左岸单薄山体内，就形成了在不同高程布置、平面上纵横交错的大小一百多条隧洞、斜井、竖井等组成的密集洞室群，实属水电工程中所罕见。部分洞室间距达不到规范的要求，如发电引水洞和泄水洞群在立面上斜交，交叉段围岩最小厚度仅8m，致使施工十分困难，施工安全问题突出。主厂房最大开挖尺寸为长251.5m，宽26.2m，高61.44m，三条导流洞洞身直径14.5m，最大开挖直径近20m；三条尾水洞最大开挖断面12.8′19.5m（宽′高）；还有主变室、明流洞等，均属大型洞室。加之岩层破碎，节理裂隙发育，四组结构面切割，层面又近于水平（倾角一般8~120），更增大了开挖难度。开挖施工中锚杆、挂网喷砼支护工作量巨大，超挖难以控制。据统计初期施工的导流洞平均超挖61cm，砼超填量达35%。以后施工的洞室超挖控制较好。另外，开挖爆破还要考虑对相邻洞室施工安全的影响，需合理安排施工程序。
    地下厂房是小浪底最大的地下洞室，上覆岩体厚70~110m，其中有四层泥化夹层，对顶拱稳定十分不利。但其边墙、顶拱全部采用柔性支护，特别是顶拱采用325根25m长的1500KN级预应力锚索配合锚杆、挂网喷砼作为永久衬砌，技术先进，大大节约了工期和投资。监测资料表明，运行安全可靠。
    为确保洞群围岩稳定、施工质量和合同工期，采用了如下方法：多臂钻钻孔，光面爆破，适时锚喷支护（局部地段锚喷加网或钢拱架支护）；加强地质予报、地质素描和围岩监测并及时调整支护参数；采用系列台车进行钢筋绑扎、砼衬砌和灌浆作业；P3软件制订网络进度计划等。
    据统计，小浪底地下工程石方洞挖高峰期平均强度达10万m3/月，1996年9月达12.65万m3/月，1996年全年洞挖石方100.6万m3。泄洪排沙系统砼工程在绝大部分为结构砼的条件下，从1996年11月至1997年8月，连续10个月实现浇筑砼超过10万m3，其中，1997年4月浇筑砼达13.08万m3。
    五、由导流洞改建的多级孔板消能泄洪洞
    为满足泄洪排沙的运用要求，小浪底工程9条泄洪隧洞分三层布置：高位布置的3条明流泄洪洞、位于发电引水口下面的3条排沙洞和由导流洞改建成的前压后明带中闸室的3条孔板消能泄洪洞。若按常规方法把导流洞改建为泄洪洞，水头达140m，洞内流速将达48m/s，且洞内水压力很高，为防止压力水渗入含有泥化夹层的单薄岩体，衬砌设计十分困难。因此，改建导流洞必须采用特殊的措施。
    经反复研究和论证，小浪底工程设计采用了孔板消能泄洪洞的改建方案。每洞在洞身上游压力段设置三道孔板环，孔板环内径分别为10m和10.5m，孔板处过水面积为78.5~86.5m2，为标准断面积的47.6%~52.4%。在洞中设置孔板环后，利用水流通过孔板环的孔口时产生突然收缩和突然扩散，形成强烈紊动的剪切流实现洞内消能。由于水流通过体形突变的孔板环发生水流分离，孔板下游压力突然降低，致使该部位成为易空化区。为解决这一关键技术问题，通过大量模型试验和在其他工程的模拟原形试验，一方面三级孔板环采用不同的孔径比和锐缘半径，另一方面在孔板下游隧洞中设置中闸室，布置两扇偏心铰弧形工作闸门，以缩小过流面积，闸门全开时两孔口总面积为52m2（1#洞）和46m2（2#、3#洞），从而减小了孔板段流速，保证各级孔板下游侧不发生空化。由于采用了洞内孔板消能技术，使中闸室下游明流段流速控制在30m/s，最大达35m/s左右，从而保证了利用导流洞改建泄洪洞方案的实现。
    这种孔板环洞内消能方式，在国内属首次使用，缺乏经验。因此，自1985年以来，设计院会同国内外一些科研机构和大学就孔板泄洪洞在水力学、结构力学等领域的重大技术课题进行了反复试验和研究，提出了30余项重要成果。为了进一步验证理论计算和模型试验成果，1987年，在碧口水电站排沙洞内增建孔板进行原型中间试验，进一步证明孔板泄洪洞在技术上是安全可行的。
    导流洞改建孔板消能泄洪洞包括封堵导流洞前端，龙抬头部分开挖和衬砌，设置孔板环，缩小中闸室过流断面并且安装两扇偏心铰弧形钢闸门等，改建工作量大，工序多，结构复杂，技术要求高，工期紧。
    导流洞改建孔板消能泄洪洞的难度还集中体现在孔板环施工上：每条洞的三级孔板环分别安装三百余块抗磨白口铸铁孔板衬套，孔板的钢筋安装、孔板衬套的预组装及调整、固定孔板衬套的预埋件焊接定位、混凝土浇捣和环氧灌浆等工序都有是高难度作业。
    经过精心组织和严格管理，采用先进施工方法和工艺，3条孔板洞改建工作都在合同规定的一个枯水期（8个月）内保质保量的完成。1#孔板洞并于2000年4月顺利进行了过流原型观测试验，三条孔板洞2000年汛期可以投入正常运用，参与度汛泄洪。
    小浪底工程在国内首次将导流洞改建为龙抬头多级孔板消能泄洪洞，孔板尺寸是世界上最大的。孔板消能泄洪洞的总体设计、改建施工和原形观测试验都达到世界先进水平，为以高土石坝作为挡水建筑物的水利枢纽解决泄洪问题开辟了新的途径。
    六、排沙洞无粘结予应力砼衬砌
    小浪底三条排沙洞为有压隧洞，设计水头120m，洞径6.5m，位于发电引水进水口下方。进口设检修门和事故门，出口设弧形工作门。在运用中控制单洞泄量不超过500m3/s，使洞内平均流速不超过15m/s，担负着泄洪、排沙、减少过机含沙量、调节径流和保持进水口泥沙淤积漏斗的重要任务，在枢纽泄洪设施中运用机率最高。
    三条排沙洞的下游压力段即防渗帷幕后至出口闸室前的共2169m衬砌，由于内水压力高，为防止出现裂缝使高压水渗入岩体而影响山体的稳定，选用全预应力混凝土衬砌。招标设计采用有粘结预应力混凝土衬砌结构，在建设过程中，建管局会同设计、施工、监理等参建各方经过优化论证，并由承包商进行了1:1的模型对比试验，最终确定采用无粘结钢绞线双圈环绕预应力混凝土衬砌方案。该方案采用每束8根F15.7mm钢绞线（每根钢绞线由7F5高强钢丝组成，外包高强PE套管，内充防腐润滑酯），双圈环绕张拉给砼衬砌施加予应力。无粘结方案相对于有粘结方案来说有如下特点：在锚索张拉和隧洞正常运行时无粘结钢绞线受力较均匀，磨擦损失小，在混凝土衬砌中建立的有效应力比有粘结方案平均大29%；锚具槽在隧洞底拱中垂线两侧各450位置交错布置，相邻两束钢绞线间距为50cm，锚具槽数量减少一半，不仅材料省、易于进行张拉施工、混凝土回填质量易于保证，而且薄弱部位少，结构的整体性能好；施工工序相对简单，工作量小，张拉效率高；无粘结钢绞线本身具有防腐性能，在运输、施工中不易损坏，在正常运行中，其防腐性能也优于有粘结方案。
    在系统的工艺试验的基础上，确定了排沙洞无粘结予应力砼衬砌的施工程序。从施工准备到最终检查验收，共包含22道工序，每道工序都严格按规范操作，保证施工质量。
    小浪底3条排沙洞于1998年4月开工，1999年3月竣工。已经受了初期蓄水运行的考验，安全监测资料分析表明，运行正常，安全可靠。
    小浪底排沙洞无粘结予应力砼衬砌的规模在世界上是最大的，这一技术在我国水利水电行业中是首次应用，它将对促进我国水工予应力砼技术水平的提高产生积极作用。
    七、集中布置的进水塔群和出口消力塘
    小浪底泄洪、排沙、发电、灌溉隧洞共16条，其进口组合成"一"字型排列的十座进水塔，前缘总宽276.4m，最大高度113m，各洞进口在不同高程错开布置，形成高水泄洪排污，低水泄洪排沙，中间引水发电的总体格局，以降低洞内流速，减轻流道磨蚀，减小闸门工作水头，提高其运用可靠度。洞室和进口的集中布置，导致出口消能建筑物（消力塘）也集中布置。此项设计独特新颖，可谓水工引水、泄洪、消能建筑物设计的一项首创。
    进水塔是小浪底最复杂的建筑物，也是世界水利工程中所罕见的。塔上共布置各洞的检修门、事故门、工作门38扇，主副拦污栅26扇，固定卷扬机、液压启闭机26台，塔顶4000KN门机2台，致使塔体结构十分复杂。具体表现在塔身孔洞多、廊道多、埋件、止水、管道多，钢筋布设密集复杂，而且混凝土浇筑仓号约1000个，金结安装与土建施工干扰大，进口高流速流道还需用高强、抗磨环氧砂浆抹面等，施工复杂、质量要求高、干扰多、困难大。
    出口消力塘是九条泄洪洞和一条溢洪道的集中消能建筑物，其总宽度356m，总长210m（含护坦），最大深度28m，由两个中隔墙分成三个消力塘，每个塘又分成两级消力池。底部排水廊道纵横交错，底板、边坡、隔墙、尾堰、护坦等浇筑仓号多达3425个，其集中布置型式和规模为中国之首。
    进水塔后岩质开挖边坡高120m，受4组结构面切割，局部风化较严重，地质条件复杂。采用了系统砂浆锚杆、砼护面板、喷钢纤维砼（或挂钢筋网）、予应力锚索、排水、减载等综合加固措施。
    出口消力塘边坡稳定分析工作紧密结合施工过程揭露出的工程地质条件变化和监测资料反映的边坡稳定状况进行，采用减载、排水、封闭坡顶170m高程平台、系统砂浆锚杆、挂网喷砼、予应力锚索支护、抗滑桩和其他结构措施，综合加固。
    通过以上工程措施，确保进、出口高边坡岩体稳定。其设计计算方法先进，锚固措施科学合理。在进出口边坡加固中共采用予应力锚索1124根，其中1000~3000KN双重保护无粘结予应力锚索950根，在国内水电工程尚属首次大规模采用。
    在砼浇筑中，首次在国内采用先进的ROTEC塔带机和DoKa系列模板浇筑砼，实现了高效率高质量。结构极其复杂的进水塔高峰期平均月浇筑强度为2.54万m3，最高月浇筑砼4.7万m3。集中布置的小浪底工程进水塔和出口消力塘的设计和施工达到世界先进水平。
    八、水轮机抗磨蚀技术
    小浪底水电站共装设6台混流式水轮发电机组，总装机容量180万KW。主要技术参数：运行水头68~141m，转轮直径6.356m，额定转速107.1rpm，额定水头112m，额定出力306MW。
    小浪底水电站在电力系统中承担调峰、调频及负荷备用任务。基于黄河的水沙特点和水库运行要求，具有过机含沙量高和运行水头变幅大的特点，正常运用期汛期过机含沙量为68.6kg/m3，中值粒径d50为0.021mm。因而水轮机抗磨蚀问题成为小浪底水电站的关键性技术问题之一。
    通过总结黄河干流已建水电站运行经验教训和长期的汛期运行试验及科研设计论证，采取了以下综合性技术措施，以期增强水轮机的抗磨蚀性能，保证汛期发电机组安全运行。
    ① 优化水工布置，减少过机沙量。
    小浪底总库容126.5亿m3，其中予留拦沙库容75.5亿m3。水流中的粗粒径泥沙沉积库中，至坝前形成异重流。在发电引水洞下部布置了3条排沙洞，适时冲沙，可降低过机沙量30%~50%。在发电洞旁侧还布置了孔板泄洪洞，汛期可冲排进水口附近泥沙，从而大大改善水轮机汛期运行条件。
    ②　优化性能参数。
    流道含沙水流相对流速是形成泥沙磨蚀的重要因素，为适当降低比转速，选用107.1rpm较低的额定转速，从而把比转速降至161m.kw，这样可控制转轮内流速不超过38m/s。为有效限制空蚀，适当降低吸出高程，尽量做到流道中流速均匀。考虑到汛期平均水头为95~107m，确定设计水头为110m。
    ③ 改善部件结构，减轻泥沙损害。
    在设计中放大导叶分布圆直径和导叶高度以降低平均流速，装设筒阀以减少漏水冲磨等，从而尽可能减轻含沙水流对水轮机的磨损。
    ④ 采用优质材料。
    整体转轮，上、下抗磨板，导叶等均使用抗空蚀性能良好的不锈钢制造；转轮叶片采用钢板热压成型、数控机床加工、工地组装整件出厂的制造工艺，大大提高了转轮叶片与模型的相似性；在安装中采用座环现场加工工艺
    ⑤ 涂敷防护材料。
    在较低流速区，如座环和尾水锥管入口处，采用聚氨脂材料防护。表面硬度为90（肖氏硬度），表面光洁度为Ra3.2，材料耐磨指数2.27（不锈钢为1）。在高流速区，包括导叶、上下抗磨板、止漏环、转轮等部件，用碳化钨钴材料、高速火焰喷涂工艺（HVOF），在部件加工后进行，形成物理性结合。表面硬度70~75HRC，光洁度为Ra3.2~6.4，材料耐磨指数为5。
    采用上述措施，制造厂承诺在运行8000h的保证期内，水轮机转轮磨蚀可控制在50kg以下，大修间隔三年。目前，小浪底首台机组已投入运行，水轮机各项防磨蚀措施正在受到检验。
    九、金属结构设备新技术新材料的应用
    小浪底水利枢纽工程金属结构设备主要分布在进水塔、孔板洞中闸室、排沙洞出口闸室、地下厂房、尾闸室、防淤闸和溢洪道等处，总工程量约3.26万吨。
    小浪底工程金属结构设备数量大、品种多、承受水头高、结构型式多样、运行条件恶劣、操作程序复杂、质量要求严格，为满足枢纽安全运行的需要，在设计和制造上采用了很多国内国际领先的技术和新材料，部分设备的技术参数在国内处于领先地位。
    ① 孔板衬套材料
    作为安装在孔板泄洪洞孔板环内圆锐缘处的金属防护体---孔板衬套，其材质要求具有较强的抗高速含沙水流磨蚀性能、抗杂物冲击性能及长期在水和潮湿环境中的抗腐蚀性能，以保证孔板环孔口尺寸的长期稳定。此设计选用抗磨白口铸铁（又名高铬铸铁，牌号KmTBCr26，GB8263-87），其铸态硬度HRC=50~58，并要求有一定的强度和韧性，衬套的铸造和加工难度很大。
    ② 大吨位高扬程卷扬启闭机的折线绳槽卷筒
    孔板泄洪洞和明流洞事故闸门共安装了10台5000KN固定卷扬启闭机进行闸门的启闭。启闭机名义起升高度90米，单吊点，起升速度2米/秒，卷筒直径3.056米，是目前我国同类启闭机中卷筒容绳量、卷筒直径和启闭力均为最大的高扬程固定卷扬启闭机。
    由于受孔板泄洪洞一洞双孔的体形和水力学条件的限制，进水塔顶闸孔宽度较小（最小为3.5米），在启闭机的设计上采用了带有折线绳槽的同轴单联双卷筒双层缠绕的技术方案，并采用了阶梯型垫环代替传统的排绳机构。
    排沙洞事故闸门6台2500KN固定卷扬启闭机和塔顶2台4000KN门机的卷筒也采用了折线绳槽结构。在同一工程中如此大规模地应用折线绳槽结构在国内尚属首次。其中5000KN固定卷扬启闭机由于设计技术先进、布置合理，在98年8月河南省机械电子工业厅主持的新产品鉴定会上，确认为"该产品在同类启闭机中达到了国际先进水平"。
    ③ 低合金高强钢闸门
    小浪底工程共有三条导流洞，先后利用3扇平面闸门进行孔口的封堵。其中2#、3#导流洞封堵闸门孔口尺寸为12′14.5米，设计水头72.5米，门叶外形尺寸1.978′13.84′15.2米（厚′宽′高），闸门总重287.7吨，闸门总水压力128000KN，目前是国内平面闸门中承受总水压力最大的。
    在高水头作用下，该闸门如果采用普通钢材制造，体积和重量将相当庞大，根本无法满足工程实际要求。由于受闸孔尺寸限制，为减小闸门结构尺寸，提高闸门的整体刚度和稳定性，在国内大型水工闸门的制造上首次采用了WH60D低合金高强钢。
    ④ 闸门可控止水型式
    小浪底工程排沙洞和孔板洞事故闸门水头分别为100.17米和100米，高水头闸门的封水橡皮止水要求的压缩量很大，启闭过程中磨损也较大，加上小浪底水库多泥沙的影响，如采用一般的止水形式，目前国内止水材料的强度、弹性、耐磨性已不能满足工程运行要求。
    经过综合对比和研究，并借鉴其它水利工程的经验，设计采用了一种短压板无伸缩间隙的"山"字型上游止水，在低水头情况下靠自身的预压量进行止水，在高水头情况下利用进水塔顶部清水池、调节泵阀和输水软管等清水循环系统通过闸门上的柱塞式换向充水阀在止水橡皮的背面形成压力腔，通过控制止水橡皮的膨胀以达到止水的目的。这种结构型式的止水在国内水利水电工程中尚属首次应用，同时也为在多泥沙河流上平面闸门采用充压式止水装置进行了尝试。
    为了确保闸门在高水头下的止水效果，在进水塔顶还增加了一套全自动增压系统，以消除温度变化、橡胶性能差异和止水尺寸偏差的影响。
    ⑤ 单个轮压最大的事故闸门定轮
    小浪底工程所有事故闸门均采用了定轮式支承方式，共有定轮288套，定轮轮辋采用锻制合金钢材料42CRMo和34CrNi3Mo，经整体淬火后整体硬度HB390~HB410。定轮支承的最大特点是承载力大，阻力小，轨道受力均匀，符合小浪底工程多泥沙和高水头的特点，且结构简单，维修方便。其中2#明流洞事故闸门单个定轮单重3.4吨，直径1.00米，轮压为4130吨，是目前国内水利水电工程中采用的承载能力最大的定轮。
    十、地下厂房大型岩壁吊车梁及桥机负荷试验
  　地下厂房岩壁吊车梁长220m，宽1.85m，高2.53m，采用两排15m长，500KN予应力错杆锚固在上下游岩壁上，其下部没有其他支撑。岩壁吊车梁设计承受两台500t桥机的吊重荷载，是目前我国承载能力最大的岩壁吊车梁。按技术规范要求，应进行桥机负荷试验，通过试验，正好也可检验岩壁吊车梁的施工质量。
    试验于1998年12月中下旬进行。用予先制作的两个钢结构吊笼装钢锭作为荷载。试验包括空载、75%、100%、110%额定负荷的单、双机、静动载试验和其中一台机的125%额定负荷静载试验。最大双机静动荷载为1100t，最大单机静荷载为625t。是我国迄今为止对桥机进行的最大负荷试验。
  　试验测试结果如下：
    桥机主梁最大挠度：24mm（
    岩壁梁加载前后上下游收敛变形差值均<1mm（设计要求≤4mm）。
    岩壁梁加载前后下沉值均<1mm（设计无要求）。
    岩壁梁加载前后与岩面之间侧缝计读数之差，最大0.02mm（设计要求≤0.08mm）。
    岩壁梁予应力锚杆测力计和钢筋计读数都远小于设计限值。
    不仅测值均较小，且桥机离开监测断面后，测值均基本复原，呈弹性变形趋势。
    负荷试验有力地说明了小浪底地下厂房桥机性能良好，岩壁吊车梁施工质量优良，永久运行安全可靠。
    十一、其他新技术、新方法、新材料的应用
    除前面介绍的以外，小浪底工程施工中还采用了以下新技术、新方法、新材料：
    ① 隧洞裂缝及渗水处理中采用的新型灌浆材料和方法；
    ② 利用高压旋喷灌浆进行基础防渗和地基加固处理；
    ③ 利用GPS进行大坝变形测量；
    ④ 预埋FUKO灌浆管对压力钢管进行多次重复接触灌浆；
    ⑤ 中子无损检测技术检查压力钢管外侧回填混凝土脱空情况；
    ⑥ 70Mpa硅粉砼在泄洪排沙建筑物下游高流速区的普遍使用；