混凝土面板堆石坝病害特点及其除险加固.pdf

第 4 7卷 第 1 3期 2 0 1 6 年 7 月 人 民 长 江 Ya n g t z e Ri v e r Vo 1 4 7 No 1 3 J u l y ， 2 0 1 6 文章编号 ： 1 0 0 1 4 1 7 9 ( 2 0 1 6 ) 1 3 0 0 0 1 0 5 混凝土面板堆石坝病害特点及其除险加固 钮 新 强 2， 谭 界 雄 2 ， 田 金 章 ( 1 长江勘测规划设计研 究院， 湖北 武汉 4 3 0 0 1 0； 2 国家大坝 安全 工程技术研 究 中心， 湖北 武汉 4 3 0 0 1 0 ) 摘要 ： 近年来 ， 我 国混凝土 面板堆石坝建设取得 显著成就 ， 但 3 0多年 来部 分面板坝也 出现 了各种各样的病 害， 主要 包括 面板挤 压破坏 、 面板 裂缝、 面板塌 陷、 止水 失效和地震震损 等 ， 有 的大坝渗 漏严 重， 危及大坝安全。根 据面板 堆石坝病 害特点 ， 通过总结湖 南白云和株树桥 面板 坝除险加 固经验 ， 提 出 了面板堆石坝 综合除 险加 固 的综合措 施 ， 主要 包括 疏松 垫层加密灌浆 、 面板脱空充填灌浆 、 破损 面板修 补、 面板 裂缝 处理 和止 水修 复等 ， 可 为 面板 堆 石 坝 除 险 加 固提 供 参 考 。 关键词 ： 病 害特 点 ；大坝渗 漏；除险加 固；面板堆石坝 中图法分类号 ： T V 6 4 1 4 文献标志码 ： A DOI ： 1 0 1 6 2 3 2 j c n k i 1 0 0 1 4 1 7 9 2 0 1 6 1 3 0 0 1 混 凝 土 面板 堆 石 坝 ( 简 称 “ 面 板 堆 石坝 ” ) 是 以碾 压堆石体为支撑结构 ， 以上游面混凝土面板 为防渗体 的挡水大坝 ， 具有抗 滑抗渗稳定性好、 施工简便、 经 济性突出的优点。我国现代意义上的面板堆石坝可追 溯至 1 9 8 5年修建 的西北 口大坝， 最大坝 高 9 5 m。近 年 来 我 国面板 堆石 坝 发 展 迅 速 ， 目前 已建 和 在建 的有 3 0 0余座 ， 坝高超 过 1 0 0 m的有 8 0余 座， 我 国面板堆 石坝 总数 和 1 0 0 m 以上 的高坝 的数 量均 已 占全世 界 的 一 半 以上 。水布垭 面板 堆石坝坝高 2 3 3 m， 居世 界 第一 ； 坝高 1 5 6 m的紫坪铺 面板堆石坝是世界上第一 座经受 9度强震考验 的面板堆石坝； 坝高 1 7 8 m的天 生桥一级面板堆石坝坝体填筑总量和面板面积均为世 界第 一 。 我 国面 板堆 石 坝在 取 得 显 著 成 就 的 同时 ， 也 有 许 多 不足 乃至 惨痛 教训 ， 如 沟后 面板 堆石 坝 的溃决 ， 这 是 国际坝工史上第一次同类 型大坝溃决 ； 还有相 当数量 面板堆石坝严重渗漏而不得不放空水库除险加固 ， 如 湖 南株 树 桥 和 白云 面 板 堆 石 坝 。 随着 筑 坝 技 术 的迅 速进 步 ， 目前 我 国正 在 或将 建 设 一 批 2 0 0 m 级 乃 至 3 0 0 m级的高面板堆石坝 ， 但面板堆石坝病害率较 高 ， 因此 ， 需要系统地研究除险加 固技术。本文总结 了 近年来病险面板堆石坝特点 ， 提 出了相应除险加 固技 术 ， 以供类似工程参考。 1 面板堆石坝主要病害型式及特点 面板堆石坝坝体为散粒料填筑体 ， 具有变形大且 持续变形时问长的特点 ， 而面板作 为薄板防渗结构依 托 在堆石 体 上部 ， 两者 物 理 性 能 的 巨大 差 异 决定 了其 病害特点的复杂性 。面板堆石坝 中堆石体与防渗体是 相互依存 的结构 ， 堆石体与防渗体变形不协调、 施工质 量参差不齐 、 不可控外力作用是导致以上各种病害发 生的主要原因 ， 而面板堆石坝各种病害破坏的临界表 现为大坝渗漏 ， 这也是面板堆石坝病害区别于其他 坝 型 的重 要特 点 。 总结 国 内外 面 板 堆 石 坝 的 主 要 病 害 及 破 坏 型式 为 ： 面板挤压破坏、 面板裂缝、 面板塌陷、 止水失效和地 震震损 ， 下文将分别展开阐述。 1 1面板挤压破坏 面板堆 石 坝垂直 缝挤 压破 坏和水 平 向挤压 破坏 是 近年来高面板堆石坝面临的突出问题 ， 如巴西 的巴拉 格兰特和坎波斯诺沃斯面板堆石坝、 莱索托 的莫哈里 面板堆石坝以及我 国的天生桥一级、 三板溪、 紫坪铺 、 收稿 日期 ： 2 0 1 60 52 0 基金项 目： 国家大坝安全 工程技 术研 究 中心项 目“ 大坝混凝 土表 面保 护材料研 究” ( C Z 2 0 1 4 Z 0 5 ) 作者简介： 钮新强， 男， 院长， 教授级高级工程师， 中国工程院院士， 主要从事大型水利水电工程设计与科研工作。Em a i l ： n i u x i n q i a n g c j w s j y t o m c n 第 1 3期 钮 新强 ， 等： 混凝土面板堆石坝病害特 点及其 除险加 固 5 坏、 面板裂缝 、 面板塌陷、 止水失效等病害的发生 ， 并最 终表现为严重渗漏。通过总结湖南株树桥和 白云 2座 高面板堆石坝除险加 固的成功经验表明， 面板堆石坝 宜采用综合处理措施 ， 如加密垫层 ， 充填脱 空， 修补破 损面板和止水结构 ， 对裂缝进行表面封闭处理 ， 在上述 措施综合处理下 ， 大坝渗漏处理效果可令人满意。 参考 文 献 ： 1 C o o k e J B P r o g r e s s i n R o c k fi l l D a m s T h e E i g h t e e n t h T e r z a g h i L e e - t u r e ，J o u r n a l o fG e o t e c h n i c a l E n g i n e e r i n g A S C E 1 1 ( 1 0 ) 1 9 8 4 2 杨 泽艳 ， 周建 平， 蒋国澄 ， 等 混凝土 面板 堆石 坝的发展 J 水力 发 电， 2 0 1 1 ， 3 7 ( 2 ) ： 1 8 2 3 3 钮新 强， 徐麟祥 ， 廖仁 强， 等 株树 桥混凝 土面板堆 石坝渗 漏处理 设 计 J 人 民长 江 ， 2 0 0 2 ， 3 3 ( 1 ) ： 1 3 4 谭界雄 ， 高 大水 白云水 电站 混凝 土 面板 堆石 坝渗 漏处理 技 术 J 人民长江 ， 2 0 1 6 ， 4 7 ( 2 ) ： 6 2 6 6 5 熊海 华， 徐耀 ， 贾金生 ， 等 高混凝土 面板 堆石坝 面板 挤压破 坏分 析 J 水力发电 ， 2 0 1 5 ， 4 1 ( 1 ) ： 2 73 O 6 关志诚 面板 坝 的挤压破 坏 和渗 漏处理 J 水利 规划 与设 计 ， 2 0 1 2 ， ( 2 ) ： 2 3 2 7 7 郝 巨涛 高混凝土 面板堆石坝面板水平向挤压破坏研究 J 水力 发 电， 2 0 1 l ， 3 7 ( 3 ) ： 2 32 7 8 徐文 军， 郑 雷 混凝土面板堆 石坝的 面板 裂缝机理 与防治措施初 探 J 浙江水利科技 ， 2 0 0 8 ， ( 6 ) ： 4 0 4 1 9 长江勘测规划设计研究有限责任 公司 湖南省城步县 白云水电站 大坝渗 漏治理 _T - 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， 2 0 1 4 ( 编辑 ： 郑 毅) Ana l y s i s o n CFRD d e f e c t S c ha r a c t e r i s t i c s a n d i t s r e i n f o r c e me nt N I U Xi n q i a n g 一，T AN J i e x i o n g ，T I AN J i n z h a n g ， ( 1 C h a n g j i a n g I n s t i t u t e o f S u r v e y ， P l a n n i n g ， D e s i g n a n d R e s e a r c h ， Wu h a n 4 3 0 0 1 0 ，C h i n a ； 2 N a t i o n a l D a m S a f e t y E n g i n e e r i n g Re s e a r c h C e n t e r ，Wu h a n 4 3 0 0 1 0，C h i n a ) Ab s t r a c t ： I n r e c e n t y e a r s ，t h e CF RD c o n s t r u c t i o n i n C h i n a h a s o b t a i n e d o u t s t a n d i n g a c h i e v e me n t s ；h o we v e r ， v a r i o u s d a m d e - f e c t s a p pe a r e d i n t he pa s s e d 3 0 y e a r s s u c h a s c o mp r e s s i on f a i l u r e o f s l a b，s l a b c r a c k， s l a b s u b s i d e nc e， wa t e r s e a l i n g f a i l u r e， e a r t h qu a ke d a ma g e，e t c，a nd s o me d a ms a r e i n s e r i o u s s e e p a g e c o nd i t i o n，whi c h t h r e a t e n t he d a m s a f e t y s i g n i fic a n t l yTh r o u g h t he t y p i c a l r e i n f o r c e me nt e ng i n e e r i n g p r a c t i c e s i n Ba i y u n da m a nd Zh us h uq i a o d a m i n Hu na n P r o v i n c e，we s u mma r i z e t h e c ha r a c t e r i s t i c s o f CFRD d e f e c t s，a nd p ut f o r wa r d c o mp r e h e ns i v r e i n f o r c eme n t mea s u r e s i nc l ud i ng de ns e g r o ut i n g f o r l o o s e l a y e r s ，fil l i n g g r o ut i n g for s l a b vo i d，p a t c hi n g for d a ma g e d s l a b，r e p a i r i n g wa t e r s e a l i n gTh e s e me a s u r e s c o u l d p r o v i de r e f e r e nc e for CFRD r e i n for c e me n t Ke y wor ds：d a m d e f e c t s ；d a m s e e p a g e；d a n g e r r e mo v a l a n d r e i n f o r c e me nt ；CFRD 简 讯 长 江 科 学 院 圆 满 完 成 2 01 6年 江 源 科 学 考 察 2 0 1 6年 5月 3 0日至 6月 6日， 长江科 学院对长 江北 源楚玛 尔河 、 正源沱沱河和 怒江 源开 展 了多 学科联 合科 学考 察 ， 这 是 自2 0 1 2年 以来长 江科学院对长 江、 澜沧江 、 怒江源 头地 区开 展 的第 5次科学考察 。考察 组 的队员来 自长江科 学 院、 青 海省 水 利厅、 青海省水文水资源勘 测局， 涵盖水 文、 河流泥 沙、 水 资源 、 水生态 、 水环境 、 水土保 持、 地 质、 空 间测绘等 多个专 业。 同时， 青海可可 西里国家级 自然保护 区管理局和 西藏 自治 区水利厅 、 水文局那 曲分 局， 那 曲地 区行政 公署 、 那 曲地 区水 利局 、 安 多县 政府等派 出领 导和技术人 员， 全 程协 同开展科考。 本次科考活动 ， 历时 8天 ， 行程 涉及长 江北源楚 玛尔 河、 正 源沱沱河源 头格拉 丹东姜 根迪 如冰 川 、 怒江 源 区， 共进 行 9个 断面( 点) 考察取样 ， 圆满完成 了考察 任务。通 过现场 考察、 样 品采集与初步整理 分析 、 与 当地政府 座谈 讨论 等 ， 科考 队员对 江源地 区的水 生 态环 境、 高 原 湖泊 与冰 川 、 河流 形 态、 地 质 地 貌、 人 类活动、 环境保护等有 了更加 全面真 实的认识 ， 对理 解青 藏高原江源地 区现状 、 演变趋势， 制 定保 护措施和对 策， 凝 练江 源地 区的科 学问题 ， 开展全流域的科 学研 究工作 具有均 重要作 用 。 (长 江 )