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河库治理 浅谈混凝土裂缝渗水缺陷修补处理 肖菊华 ( 新疆塔城 市水利局 新疆 塔城8 3 4 7 0 0 ) 摘 要 塔城市恰夏水库放水涵洞工程因年久失修， 混凝土出现老化， 涵洞多处存在裂缝出现渗水， 渗漏 比较严重。在除险加固时采用凯顿系列产品对涵洞混凝土渗水裂缝进行了防渗处理， 本文对采 用的防渗处理材料、 裂缝处理方法及处理效果进行了简要阐述。凯顿系列产品防渗处理效果显 著， 是一种理想的防渗处理材料。 关键词 混凝土； 裂缝成因； 渗漏处理 中图分类号 ： T V 6 9 8 2 + 3 1 文献标识码 ： B 塔城市恰夏水库除险加固工程放水涵洞混凝土裂缝渗漏 选用加拿大凯顿产品 K P速凝剂 、 K WI 止水剂、 K T 1 和 K T 2高 效表层防水剂进行了防渗处理。凯顿系列混凝土结晶材料是一 种可以带水施工 、 质量可靠 、 施工简单、 应用广泛 、 无毒环保的 防水止水材料， 可以提高混凝土的耐久性 、 防渗性， 可以防止混 凝土病害的继续扩大 ， 并能延长建筑物的使用寿命 ， 提供了一 种长久性的防水处理方法。 1工程概述 塔城市位于新疆维吾尔自治区西北部，塔城盆地西北边缘， 地理位置东经 8 2 4 1 O 1 ” 一 8 3 。1 4 1 1 ”， 北纬 4 6 2 1 0 0 现麻痹 ，认为本地区或本部门发生洪涝灾害的可能性不高， 从 而失去警惕和防范。具体表现在河道内乱采乱挖乱种乱建现象 严重 ， 汛期值班不负责任 ， 脱岗、 离岗现象较为严重。 3对策及建议 ( 1 ) 加快防洪工程建设。 2 0 1 1 年， 中央水利工作会议的召开 和 1 号文件的发布， 给全县水利事业发展带来了前所未有的机 遇。特别是渭河综合整治工程的实施， 将彻底解决渭河防洪的 问题。武功县要抢抓中省市加快水利改革发展机遇， 加大力度， 不失时机地加快推进渭河综合整治工程建设， 赶 8月底， 全面 完成堤防加宽工程任务，力争 1 0月底全面完成二期堤防建设 工程任务。另外 ， 加紧推进堤顶道路绿化硬化工作， 加快滩区整 治， 加快栽植芦苇等水生作物， 建设好亲水平台和滨河公园， 将 渭河建成一条观光绿化带， 一条安全屏。漆水河集镇防洪工程 也要严格按照规划和省市批复的设计施工， 进一步加强质量管 理 加快施工进度， 尽快完成一期工程， 力争早开工二期、 三期 工程， 彻底解决漆水河无防洪工程设施和度汛能力差的问题。 ( 2 ) 加快防汛非工程措施建设。 2 0 1 0年 9月， 陕西省水利厅 将武功县列入 2 0 1 1 年第三批全国山洪灾害防治县级非工程措 施建设县。目前， 该项 目建设内容已经批复。 计划对漆水河和漠 峪河流 域 5个 乡镇 ， 9 2个 行政村 ， 1 9 7个 自然村 ， 1 6 6 3万人 防 治区面积为 1 4 2 4 k m 的区域进行建设和治理。 主要是建设雨水 情监测系统、 县级预警系统、 乡村预警系统、 群测群防体系 、 防 洪预案编制等内容， 项 目全部实施后， 可以有效地避免山洪灾 害发生 ， 避免或减少人 口伤亡和财产损失 ， 对保证群众正常生 产生活和促进县域经济社会发展具有重要的作用。 ( 3 )加大对龙王沟水库和金塬水库的安全监测和防范工 作 。对龙王沟水库和金塬水库的防汛工作， 游凤镇和苏坊镇政 府要制定较为科学周密的防汛抢险预案， 成立组织防汛领导机 构和专门的抢险队伍 ， 落实水库安全责任人 ， 制定水库除险加 固措施 ， 多方筹措资金， 尽快消除水库安全隐患。 在汛期( 6月 9月 ) 特别是遇到降雨量或长时间降雨天气 ， 要加强巡查监测 ， 落实 2 4小时值班制度，一旦水库水位超出警戒水位或出现严 重安全问题， 保证在第一时间发现情况， 第一时间投入抢险工 作， 第一时间组织群众撤离。 ( 4 ) l fl 强对县城铁路涵洞及农村下穿式公路涵洞的安全管 理工作。对县城涵洞的安全管理， 要明确划分归县住房和城乡 建设局负责。要确保责任到位， 指挥到位， 人员到位， 物资到位， 措施到位 ， 确保汛期涵洞安全管理正常无漏洞 ； 对农村铁路涵 洞和高速公路涵洞的安全责任落实到位， 给县交通局管理。将 1 O个铁路涵洞和 3 O个公路涵洞按属地管理的原则，把责任划 给各乡镇及三农服务中心 ， 水沟采取清淤疏通的方式， 采取购 置水库 、 水管、 电缆线等设施 ， 并与附近村民签订承包抽水合 同， 做到随用随抽， 责任到人 ， 确保行人， 车辆安全。另外， 加强 对城市排水设施的更新改造补发， 要吸取今年教训， 加大资金 投入 ， 完善城市排水管网系统， 尽快对县城西排水管网过小和 东火车站排水管径过小的部分进行更换 ， 对部分路段排水设施 予以重新完善， 以彻底改善排水泄水能力。 ( 5 ) 加大防汛组织体系及能力建设。乘借 2 0 1 1 年中央 1 号 文件和中省市水利工作会议的东风， 加快建设基层水利服务体 系， 尽快健全镇、 村两级管水组织， 加强人员教育培训， 最大限 度地减少防汛损失。另外， 强化充实县级防办力量， 加强防汛能 力建设， 以便更好地组织指挥全县防汛工作。 ( 6 ) 加强水法规执行监管， 依法严厉打击各种违反水法律 法规行为。认真贯彻执行 水法 、 防洪法 、 河道管理条例 等 各类法律法规 ，加强水法律法规和各类防汛预案的宣传普及， 严厉打击破坏各类水设施及防洪工程设施的违法犯罪行为， 确 保防汛抢险工作顺利进行。 4结语 近年来， 武功县极端天气多发频发， 洪涝灾害严重。但只要 通过持之以恒地努力，加快防汛工程和非工程措施建设进度， 加强防汛组织体系建设 ，加大物资储备和防汛抢险队伍建设， 并做好干部群众的教育训练工作 ， 防汛抢险工作一定会迈上新 的台阶， 最大限度地减轻洪涝灾害造成的损失。 一 91 陕西水利 己 口 1 3年科技专刊 4 7 。l 4 0 1 之间， 东与额敏县毗邻， 西与哈萨克斯坦接壤， 北 靠塔尔巴哈台山， 以山脊与苏联为界 ， 南至额敏河谷与裕民县相 连。南北长 9 8 k in， 东西最宽5 8 k m， 占地面积为6 5 3 0 4 万亩。 塔城市恰夏水库位于塔城市以东 3 8 k m的恰夏泉水河上， 水库以灌溉防洪为主， 兼顾养殖 、 旅游等功能， 控制灌溉总面积 达 3万亩。水库枢纽工程由大坝、 放水涵洞、 溢洪道组成。大坝 坝型是以粉质壤土为主要建筑材料的均质土坝，库区较平坦， 河床纵坡较小 ， 主要拦蓄冬闲泉水、 融雪水及集雨面积内的雨 水 ， 原设计总库容 3 6 2万 m， ， 设计正常蓄水位 6 9 0 0 0 m， 但实际 蓄水能力仅达到 2 0 0万 m ， 蓄水高程仅 6 8 7 0 0 m， 属于小( 1 ) 型 拦河式平原水库。坝顶长度 1 3 1 5 m， 坝顶宽度 4 6 m， 坝顶高程 6 9 1 2 0 m， 最大坝高 2 1 m。放 水涵洞位于主坝桩号 0 + 3 7 5处 ， 洞 轴线与主坝轴线正交 ， 放水涵洞由八字形进 口段、 上游洞身段、 闸井段 、 下游洞身段、 出口消能段组成， 涵洞进口底板高程为 6 7 7 0 8 n ， 洞身段纵坡为 1 ， 全长 1 1 0 5 m。设计流量 1 5 m 3 s ， 最 大过水流量 3 0 m 3 s 。2 0 0 2年 2 月， 经塔城地区水利局及水利部 大坝安全管理中心共同核查鉴定该水库为三类坝，因此于 2 0 0 5 年 2 0 0 6年对该水库进行了除险加固处理。恰夏水库除险加固 处理后，每年为下游恰夏乡五个队的 3 万亩农田提供 5 6 2 3 9万 m 灌溉用水量， 同时保证了下游人民生命财产的安全， 促进了灌 区的社会经济发展， 改善了当地的气候及生态环境， 使农牧民安 居乐业， 对巩固祖国边防具有十分重要和紧迫的现实意义。 2放水涵洞渗漏现状及成因 2 1 放水涵洞渗漏现状 恰夏水库始建于 1 9 7 5年， 是典型的边勘察 、 边设计、 边施 l： 的“ j边” 工程。当时由村民出工修建 ， 施工条件简陋及技术 力量比较薄弱， 因此坝体运行存在诸多隐患。如坝体施工质量 差， 未设排水设施， 放水涵洞年久失修渗漏严重等等。 放水涵洞洞身结构形式为城门洞式混凝土结构， 涵洞净宽 2 m， 净高 2 m， 拱顶净高 0 8 m。顶拱采用土胎模辅油毛毡现浇混 凝土， 混凝土采用人工振捣 ， 边墙与顶拱混凝土浇筑质量较差， 振捣不密实， 存在蜂窝空洞较多。边墙与顶拱施工缝存在渗漏， 拱圈部分靠近闸门端有两条贯穿缝漏水， 有九条缝由边墙向拱 顶不同长度内漏水或渗水， 渗水和漏水裂缝总长 7 9 6 m。 闸门上 端胸墙整个墙面漏水， 其中两处有压力水渗出， 胸墙与拱圈接 合处全部呈现压力水渗出， 渗水量约 2 L s 。 2放水涵洞发生裂缝渗漏的成因 涵洞发生渗漏主要由多种原因造成， 主要有以下几个方面： ( 1 ) 涵洞基础设在土基上， 基础施工时未加固处理 ， 洞身基 础产生不均匀沉降， 沉陷不均引起洞身开裂。 ( 2 ) 受当时设计施工技术水平、 材料资金限制 ， 涵洞选材不 当， 洞身衬砌单薄 、 施工质量不良。施工缝处理存在缺陷， 混凝 土振捣不密实， 涵洞顶板厚度尺寸偏小， 强度不足， 涵洞运行时 产生 _r 诸多裂缝。 ( 3 ) 水库运行时， 经常高水位运行 ， 流量控制不严。闸门启 闭不 使洞内出现充满水流或平满交替情况， 从而使涵洞震动 或无压涵洞有压运行 ， 造成混凝土开裂。 ( 4 ) 在潮湿的环境下二氧化碳与涵洞混凝土水泥中的氢氧 化钙、 硅酸三钙等相互作用转化成碳酸盐中和水泥碱性 ， 使混 凝土的碱度降低钢筋性能产生锈蚀 ， 导致混凝土结构破坏。 ( 5 ) 混凝土裂缝的存在 ， 使空气中的二氧化碳极易渗透到 混凝土内部与水泥的某些化合物相互作用形成碳酸钙使混凝 土产生碳化开裂。混凝土开裂主要降低混凝土三种类型的耐腐 蚀能力 ： 一是耐溶蚀性腐， 即水将一部分水泥的水化产物氢氧 化钙溶解并流失， 从而引起混凝土破坏； 二是耐酸盐腐蚀和镁 盐腐蚀即通过混凝土裂缝造成酸盐和镁盐腐蚀生成的产物并 不具有胶凝性且易被水溶解 ， 最终导致混凝土中的水泥遭到破 坏 ； 三是耐结晶膨胀型腐蚀 ， 混凝土受到硫酸盐作用在裂缝和 混凝土空隙中形成的物质累积产生巨大的应力， 使混凝土遭受 破坏 。 ( 6 ) 裂缝长期渗水使混凝土裂缝附近游离钙大量消失， 造 成了混凝土强度损失和钢筋锈蚀 ，加速了混凝土结构老化， 缩 短了建筑物的寿命 ， 因此应对裂缝进行及时处理， 增加裂缝的 粘聚力， 防止钢筋锈蚀， 杜绝事故发生。 以上多种原因导致了水库放水涵洞出现了贯穿性裂缝及 伸缩性裂缝等情况 ， 从而产生使洞身渗水严重 ， 危及到涵洞的 正常运行 3防渗处理主要措施 针对上述这些病害现象， 根据渗漏成因分析， 并结合实际 地质条件， 应用目前比较先进的混凝土裂缝处理技术和混凝土 防水处理产品进行处理。实际除险加固中采用凯顿系列产品对 放水涵洞混凝土渗水裂缝进行了防渗处理和加固。 4防渗处理主要施工方法 对涵洞所有漏水或渗水部位进行防渗处理。对渗水和漏水 的混凝土裂缝采用切割机切除 3 c m宽、 3 c m深的燕尾槽，并除 去表面松动物 、 灰尘等杂物。首先采用凯顿速凝剂( K P ) 灰浆进 行堵漏 ， 压浆厚 1 5 c m左右 ； 然后用凯顿止水剂( K WT ) 填满燕 尾槽， 表层再涂水泥渗透结晶型高效表层防水剂 K T 1 和 K T I 两 遍 ； 待初凝后开始养护， 保持处理面湿润 4 8 小时以上。处理工 艺如下 ： 4 1 基层处理 为了使新旧混凝土结合紧密， 必须对原基层表面进行彻底 进行清污处理， 除去旧层的蓬松结构 、 水生物、 浮尘等表面附着 物 ， 并用水冲洗干净。 4 2堵漏施工 运用燕尾切或方角切的方式将待处理的裂缝或孔洞进行 切割 ，对 水 泥砂 浆可 用 人 工凿 除 的方 式 ，深 度 3 c m、宽 度 2 5 c m3 c m。冲去所有的碎片 、 残渣和尘土， 并保持表面清洁、 湿润， 干燥的待处理表面用清水进行预浸湿。 漏水缝隙采用 K P粉末加入清水 ( 4单位粉末兑 1单位 水) ， 搅拌至可以用手拿起的油灰浓度。K P油灰经适当揉捏至 均匀质地后，迅速以最大压力将其紧密的填压到缝隙和裂缝 中， 再以适当力量进行来回涂抹。 注意每次 K P油灰的混合量必 须在 1 分钟内使用完毕， 填入厚度约为开槽深度的 l 3 。然后用 K WT止水剂填满与原混凝土表面保持平整 ， K WT止水剂的施 工气温在 5 C2 0 范围内， 不宜超过 6 O分钟内用完； 当气温 在 2 0 3 5 时， 不宜超过4 0分钟内用完。当K WT止水剂因 未及时使用而出现干硬现象时 ， 绝不能在加水重新拌合 ， 应舍 弃不用。气温及基层温度不低于 5 C， 也不得高于 3 5 或夏季 烈 日照下施工 。 河库治理 韦家沟水库溢洪道设计水力计算分析 庞 恒 ( 周至县水利局 陕西 周至7 1 0 4 0 0 ) 摘 要 介绍了韦家沟水库的工程布置情况， 分析了韦家沟水库溢洪道设计中过渡段水力计算、 溢洪道 陡槽段水面线的计算、 溢洪道陡槽段考虑弯道影响后边墙高度的确定及溢洪道陡槽段挑流鼻坎 相关的水利计算， 对类似水利工程中溢洪道设计提供启示和参考。 关键词 韦家沟水库； 溢洪道设计； 水力计算 中图分类号 ： 1 V 6 5 1 1 文献标识码 ： B 拟建的韦家沟水库位于信阳市狮河区李家寨镇韦家沟， 位 于狮河的支流韦家沟上游 ， 坝址距离 1 0 7国道约 3 k m， 有水泥 路通向 1 0 7国道。坝址位于两条雨源冲沟交汇处， 控制流域面 积约 3 5 k m 2 ， 地表水资源丰富， 多年平均来水量达 2 1 0万 m 。 由 于流域地处山区， 洪水陡涨陡落， 极易引起较大洪水过程 ， 因此 兴建韦家沟水库不仅可以充分利用优质地表水资源， 增加管理 区供水量 ， 有效缓解水资源供需求矛盾 ， 促进当地经济发展 ， 而 且能够提高保护下游重要交通枢纽以及乡镇居民生命财产安 全的防洪能力， 还有利于保护地下水资源和生态环境。 1工 程概述 韦家沟水库属于小( 1 ) 型水库 ， 工程等级为等， 主要建筑 物级别为 4级。主要工程任务是城镇供水及防洪。水库死水位 1 9 2 0 m， 正常蓄水位 2 1 3 0 0 m， 兴利库容为 1 0 4 3 0万 m ， ， 采用 5 0年一遇设计洪水位和 5 0 0年一遇校核洪水位， 相应高程分别 为 2 1 4 8 6 m和 2 1 5 4 7 m， 相应库容分别为 1 2 4 0万 m 和 1 3 0万 m ， 相应的下泄流量分别为 1 1 2 9 4 m 3 s 和 1 7 3 3 4 m3 s 。坝型采用 均质土石坝， 坝顶高程 2 1 5 5 0 m， 坝顶宽 5 m， 防浪墙高 1 1 m， 最 大坝高 3 3 0 0 m， 坝顶长 2 3 7 m， 上下游坝坡坡度均为 1 ： 2 5 ， 上游 马道高程 2 0 2 0 m， 下游马道高程 2 0 9 0 m， 均宽 2 m。 溢洪道布置在大坝右岸， 采用开敞式宽顶堰泄洪 ， 溢洪道 溢流宽度为 3 0 m， 为了减少工程开挖土方量， 陡槽段采用宽度 为 1 5 m， 中间以过渡段连接， 进 口段 、 控制段 、 过渡段 、 陡槽段长 度分别为 1 3 m、 1 8 m、 3 0 m、 9 0 6 m， 溢洪道总长 1 5 1 8 m； 下游消能 采用挑流消能。溢洪道平面布置如图 1 。 2溢洪道水利计算 溢洪道设计中， 主要涉及的水利计算包括 ： 溢洪道过渡段 水力计算 、 溢洪道陡槽段水面线推算 、 溢洪道陡槽段考虑弯道 影响后的边墙高度确定 、 下游挑流鼻坎相关的水利计算。 2 1 溢洪道过渡段水力计算 为减少溢洪道开挖量，将溢洪道陡槽段宽度设置为 1 5 m， 控制段宽 3 0 m， 需要在之间加过渡段， 过渡段始端接控制端 ， 末 端接陡槽段。根据溢洪道设计规范( S L 2 5 3 2 0 0 0 ) 要求： c o t O = 2 5 3 5 ， 取 c o t O - 3 0 ， 1 2 2 ； 1 1 = ! ； 蔓 c o f ； d = J 一 0 2 ) h ； 式中： 0过渡段收缩角， 。； l 、 1 厂一 过渡段缓坡段及水平段长度 ， m； I ) _ 渡段水平段与陡槽段高程差， m。 = =V 3 2 = 0 m V = V3 2 = 2 3 8 m h ( 蔓 L ) ， I = 0 2 - 0 3 ， 取 = 0 2 5 ， g 式中， 、 h ： 一过渡段上、 下断面相应的临界水深， m； v 、 v 。 过渡段上、 下断面相应的临界流速， m， s ； h 过渡段水头损失， m； 设计流量， m3 s ； 4 3表层防水剂的涂刷 和养护 用 K T 1和 K T 2防水剂表面进行涂刷 ， 涂刷 2 遍 ， 涂刷完后 所有施工部位进行 4 8小时的湿润养护。在 1 2小时内防止雨淋 并避免轻度踩压， 表面固化前避免重度踩压。 5完工效果 放水涵洞防渗处理共堵漏点 3 6 ( 条 ) 处 ， 总长度 7 9 6 m。完 工后 ， 经压水试验检查和检测， 处理面与老混凝土结合强度高， 堵漏严密， 防水效果显著， 完全达到设计要求。2 0 0 6年至今 ， 经 过多次放水考验，凡是经过防渗处理的地方未出现渗漏现象， 防渗效果相当好， 已消除了老放水洞的质量隐患， 确保了工程 效益 的发挥 。 6结语 凯顿系列混凝土基结晶型防水材料具有质量可靠 、 价格低 廉、 施工简便( 可以带水施工) 的特点， 可广泛应用于水利工程 的漏水和渗水处理， 对于有承压水涌出的漏水处理相比其他材 料有很多优点， 克服了一般防水材料处理过程需要基面干燥的 要求， 特别适合带水施工， 对于微小裂缝还有 自行修复功能， 是 一 种无毒环保的防水止水材料。采用该系列产品时， 应根据当 地的气候条件 ， 工程特点及施工进度合理组织施工， 并按照产 品使用说明书或技术资料正确使用。总之凯顿系列混凝土基结 晶型防水材料为我们提供了一种先进的永久性的防水处理方 法， 在水利工程建设中值得采用。 一 93