塑性混凝土在水库除险加固工程中的应用.pdf

2 0 1 3年第 3期 ( 第 4 1卷) 黑龙江水利科技 H e i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y No 3 2 01 3 ( T o t a l N o 4 1 ) 文章编号 ： 1 0 0 7 7 5 9 6 ( 2 0 1 3 ) 0 3 0 0 9 5 0 3 塑性混凝土在水 库除 险加 固工程 中的应用 周会军 ( 新疆塔 里木河流域喀什管理局 ， 新疆 喀什 8 4 4 7 0 0 ) 摘 要： 水利工程建设关系着地域水资源调度利用的效率 ， 严格控制水利设施施工改造质量是 极为重要的。基于农 田灌溉及电站发 电工程的需要 ， 近年来水资源调度活动更加频 繁 ， 大量水资源同时调度利用也增加了水工建筑作业运行荷载 ， 不可避免的出现了多 种病害现象。水库是水利工程中最为关键的水工建筑物， 对其进行病害现象实施加固 改造是不可缺少的。分析了塑性混凝土在水库除险加固中的应用情况。 关键词： 塑性混凝土 ； 低弹性模量 ； 良好抗渗性； 水库消险； 技术应用 中图分类号 ： T V 4 3 1 文献标识码 ： B 水库是水利工 程 中多见 而又极为重要 的建筑 物 ， 特别是 在水 资源分配调 度 中的应用 价值显 著。 为发展农业， 我国投入大笔资金建造各种形式的水 工建筑物 ， 以此满足水资源调配工作的要求。 对以前建成 的水工 建筑物勘测发现 ， 水库在长 时间拦洪、 蓄水等作业 中承当了过大的荷载 ， 开始出 现不 同程度的结构性病害。 水利部门应及时安排施工单位对其进行检修处 理 ， 选配高性能混凝土材料实施加 固改造。 1 水库的功能价值 从总体结构上分析 ， 就使用情况来说 ， 水库的核 心功能价值体现在以下 3个方面 ： 1 1 蓄水 自然界水资源量庞大 ， 如何充分储存且利用水 资源是好好策划的问题。水库在雨季时候可以对水 资源进行蓄积处理 ， 利用不同的水工建筑围挡起来 蓄存以备用 ， 这就避免了大量水资源流失造成 的损 耗 。而遇到洪水时水库也可 以起到滞 洪的作用 ， 防 止洪水对附近农 田造成灾害性破坏 。 1 2 排水 除了蓄水功能之外 ， 排水是水 库的另一大功能 体现 ： 1 ) 近年来水力发电在电能生产行业 占有了重要 地位 ， 水库排水可用户水力发 电生产 ， 建成一个小型 发电站可产出较多的电能。 2 ) 周边农 田灌溉 ， 水库可根据季节种植需要 ， 为 农作物种植提供 良好的水资源 ， 保证作 物所 栽土壤 内的水分充足 。 1 3 配水 蓄水或排水是水库 防洪功能的主要表现 ， 除此 之外 ， 水库对任何区域的水源都有分配作用 ， 根据不 同水流区域的 自然条件实施分配 。 收稿 日期 2 0 1 21 21 9 作者简介 周会军( 1 9 7 8一) ， 男， 甘肃庆阳人 ， 工程师， 研究方向为水利运行管理。 一 9 5 2 0 1 3年第 3期 黑龙江水利科技 ( 第 4 1卷 )H e i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y No 3 2 01 3 ( T o t a l N o 4 1 ) 我国水源发达地区开始建 立了 自动配水系统 ， 用以辅助当地水源 的综合调控 。如 ： 水 电站配备 了 水库监测系统 ， 对蓄积水资源2 4 h 监测 ， 为水资源开 发提供了必要的参考 。 2 水库勘测 中发现 的常见病 害 目前 ， 收录资料显示 的水库病 险集 中于裂缝 、 沉 降 、 渗漏等 ， 在水库 的大坝、 溢洪道、 放水建筑物等中 比较常见。具体表现在 ： 2 1 裂缝 目前 ， 我国水利工程 多采用 了混凝 土框架结构 建造 ， 用以保护水库周边地质层 的稳定性 。混凝土 由不 同级配的砂砾材料混搭而成 ， 有优越 的黏合性 能 ， 使水库可抵制外在环 境造成的破坏。随着年代 的久远 ， 早期 的一批水库混凝土 的材质性能 略显落 后 ， 混凝土因水库蓄水量增加而产生了裂缝 ， 多数是 由水流挤压荷 载产生 的裂 缝现象。如 ： 横 向荷载加 重造成 了横 向裂缝 ， 沿着坝体水平方 向扩展等 。 2 2 渗漏 渗漏是一种长期性积 累的病 害现象 ， 水库是大 坝 、 溢洪道、 放水建筑等共 同建成 的组合体 。水库建 筑物渗漏病险的成 因： 1 ) 水库在蓄水、 排水阶段 ， 大水流对建筑物造成 了强烈的冲刷力 ， 水 资源不 断地 冲击混凝 土而使水 分渗入其中 J 。 2 ) 当大坝或溢洪道筑造体 内水分含量 超标 ， 混 凝土失去 了原 有的黏合性 ， 水泥 、 砂 、 石等粗细集料 的凝 固性能减弱 ， 进而造成了渗漏现象 。 2 3 沉降 蓄水过程 中易产生强大的重力荷载 ， 对坝体 、 溢 洪道等主要结构造成沉降现象 ， 这也是破坏 水工建 筑物的一大险情 。以大坝为例 ， 其在水 库 中用于水 源 的拦截控制 ， 犹如“ 围墙” 把水 围挡住 ， 需要放水时 再通过溢洪道排放。 一 96 一 蓄水 阶段 坝体不仅承受着钢筋 混凝土 的 自重 力 ， 也要承当水资源对坝体底部造成的垂直荷载 ， 持 续性的力学荷载作用便会造成沉降。此种病 害既会 造成整 个坝 体地 基小 幅度 下沉 ， 也 会 瞬 间性破 坏 结构。 3 塑性混凝土在 水库除险加 固中的应用 塑性混凝土是一种具有较低弹性模量和较低 的 模强 比( 一般低于1 0 0 0 MP a ) 的混凝土 ， 它具有较大 的极限应变 ， 受压极 限应 比大都超过 1 ， 比刚性混 凝土大数倍至几十倍 ， 且具有 良好 的抗渗性 和抗震 性 ， 具有 良好 的耐久性 ， 因而近年广泛应用 于水库大 坝消险中的抗渗墙。用其作为水库设施的基本结构 具有较强的支护功能。 如今 ， 施工单位在 原有混凝 土材料 的基础上 已 经研制出塑性混凝 土， 用其作为水库 除险加 固的技 术方案 ， 对改善建筑物结构及应用功能是很有 帮助 的。混凝土拌合物坍落度 为 1 09 0 m m的混凝 土， 应用于水库病害加固处理的措施 ： 3 1 大坝 病险水库渗流问题主要表现在土石坝坝体与坝 基渗漏， 针对该类问题， 配制塑性混凝土后可采取 “ 上堵下排” 加固措施 。常用具体措施包括 ： 坝体沿 轴线方向布置高压喷射灌浆 、 劈裂灌浆或 冲抓套井 回填黏土防渗墙 ， 墙体基层结构用混凝土加 固加宽 ； 上游坝坡填筑黏土斜墙或铺设防渗土工膜 ， 大坝整 体均使用新 型混凝土凝 固处理 ； 这样可 以起到较好 的抗震 、 抗裂功能 。 3 2 溢洪道 针对溢洪道存在 的病 险问题 ， 采取 以下加 固技 术 ： 对过流能力不满足设计要求的溢洪道 ， 结合塑性 混凝土进行适 当的拓宽处理 ； 经必要性论证 ， 对过流 面裸露的溢洪道 ， 进行清淤衬砌保护 ， 衬砌通常采用 现浇混凝土形式 ； 优化结构布置 ， 尽量避免陡槽段和 周会军： 塑性混凝土在水库除险加固工程中的应用 第 3期 消能段 出现弯道 ， 避免溢洪道坐落于不 良地质条件 地段 ； 根据水库运行需求 ， 在溢洪道周边用钢筋网及 混凝土共同加 固。 3 3 输水涵管 小型水库坝下涵 管往 往构成土坝安全 隐患 ， 过 去涵管结构差异很大 ， 浆砌石管 、 钢筋混凝土预制管 等形式 不 一 ， 坝 体、 坝 基 埋 设 方 式 各 异 且 一 般 管 径 小 。 针对输水涵管潜在 的病 害问题 ， 可根据 坝体高 度参数进行必要 的加 固改造 ， 以增强涵管在病 害抵 抗方面的性能 ， 以免水库出现异常状况对水 资源调 度造成不利 的影响。如 ： 若坝不高 ， 一般可采用开挖 重建的改造方式。 3 4 综合改造 防洪安全加 固原则是增大水库 的泄洪能力 ， 提 高建筑物抗洪抗害的能力。为了从根本上解决水库 病险问题 ， 使 用塑性混凝 土还需 注重多方面 的改造 处理 ， 为水库 提供 安全有 当坝顶 实际高程稍低于计 算高程时 ， 可结合坝顶路面改造 ， 上游侧增设 高度小 于1 2 m的混凝土 防浪墙 ； 当大坝欠高不大 ， 经坝体 安全论证 ， 可选择坝顶戴帽加高 ， 一般坝顶戴 帽加高 控制在 2 3 i n 以内； 当坝顶实际高程远低于计算高 程时， 可采取坝坡培厚加高 J 。 4 加 固施工期 间的材料控 制 落实科学发展观对水利行业提供了先进 的指导 思想 ， 确保水利设施功能正常发挥是水资 源调度 的 基本要求。回顾过去水库功 能的改造历程 ， 其在水 资源调度方面的价值得到了肯定。 考虑到长远性的发展规划 ， 近年来 国家对水工 建筑物的勘测工作更加全 面， 旧水库勘测 中发现 了 不同的病害现象 ， 从 而给水库 造成 了较大 的病 险隐 患。材料是筑造水工建筑物的基本要 素， 材料质量 对水库结构性能发挥具有很大的影响。 水利工程建设行业快 速发展之后 ， 新 材料工艺 技术开始推广于水库建筑物的改造施工 ， 不 仅解决 了过去旧式工艺遗 留的质量问题 ， 对现有打包 、 溢洪 道等建筑物也起到了全面性的加 固作用。 选定塑性混凝土作 为水 库加 固处理 的新材料 ， 施工人员要注 重混凝土材料控制 的控制 ， 从原料选 取到现场配制都要层层把关。 5 结论 总之 ， 水资源是维持人类长期生存的主要资源 ， 合理地分配水源可提高其有效利用价值 ， 为社会经 济发展创造诸多有利的条件。 水资源利用价值的实现， 依赖于水利工程设施 作用 的发挥 ， 政府必须引导施工单位积极 完善水工 建筑设施 。 采用塑性混凝土处理水 库病险状态 ， 既简化 了 现场作业的工艺流程 ， 也使坝体 、 溢洪道 、 输水 管道 等水工设施 得到了加 固保 护 ， 增强 了各个结构 的抗 病害性能。 参考文献 ： 1 朱明友 我国水利工程结构病害的调查分析 J 大坝与 安全 ， 2 0 1 1 ， 1 6 ( 1 0 ) ： 2 2 2 5 2 朱德江土石坝渗流计算原理及防渗加固措施 J 山西 建筑 ， 2 0 0 9， 3 0 ( 1 8 ) ： 7 67 8 3 黄永平 水库大坝安全检查 中常见病害问题的检修处理 J 吉林水利， 2 0 1 1 ， 1 7 ( 1 3 ) ： 1 21 4 4 郑小霞 分析塑性混凝土在水工建筑物改造中的有效利 用 J 中国城市经济， 2 0 1 1 ， 1 1 ( 5 ) ： 5 6 5 8 - 97 -