混凝土大坝水下加固措施概评.pdf

2 0 1 2年第l 0 期 ( 第 4 0卷 ) 黑龙江水利科技 He 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 1 0 2 01 2 ( T o d a l N o 4 0 ) 文章编号： 1 0 0 7 7 5 9 6 ( 2 0 1 2 ) 1 0 0 1 9 7 0 3 混凝 土大 坝水下加 固措施概评 黄后银 ( 云 南 农 业 大 学 ， 昆明 6 5 0 2 0 1 ) 摘要： 在我国大力开发与利用清洁能源的背景下 ， 水利工程的建设数量逐年增多， 作为其重要 水工建筑物的混凝土大坝在灌溉 、 控制水流、 防止洪涝灾害、 水利发电等方面发挥了重要 的作用。在混凝土大坝的安全管理中， 除险加固是各项工作的重中之重 ， 由于水下加固 施工作业多需在水下进行， 所以， 加强对于水下加固措施的研究与应用是十分必要 的。 文章就混凝土大坝中灌浆治漏等加固措施进行探讨。 关键词： 水利工程 ； 混凝土大坝 ； 病害； 原因； 加固措施； 工程实例 中图分类号： T V 6 4 2 文献标识码 ： B 在水工建筑物 的使 用中 ， 与其他 工程结构物一 样 ， 混凝土大坝也存在失事 的可能性 ， 如果不能及时 排除各种安全隐患， 将严重影响到水利工程设施的 功能， 甚至可能造成重大 的安 全事故。在 混凝 土大 坝的长期使用过程中， 水利设施管理部门必须定期 对其安全性能进行 检测 ， 并且及时进行 除险加 固和 防渗处理， 切实做到防患于未然， 保障混凝土大坝的 安全运行。混凝土大坝 的除险加 固中， 很 多作业项 目需要在水下进行 ， 明显增加 了技 术难度 ， 所 以， 在 积极总结和运用各种施工工艺、 技术经验 的基础上， 必须加强对于水下加 固措施 的研 究 ， 从 而全面提高 混凝土大坝除险加固施工 的效率与质量。 l 混凝土大坝病害产生原因 目前 ， 在 国内已经建成 的水利工程 中， 土石坝约 占9 0 以上 ， 混凝土大坝相对较少。与土石坝相 比， 混凝土大坝在施工工艺、 技术 、 材料等方 面都具有明 显的优势， 但是由于受到各种主客观 因素 的影响 ， 国 内现有的混凝土大坝在使用 中也暴露 出了一系列的 质量问题 ， 如果不能及时对其病 害的产生原 因进 行 系统的分析 ， 必将严重影 响到混凝 土大坝的实际运 行效果。 1 1 结构不安全 即混凝土大坝的结构强度、 抗滑稳定性等不符 合相关规范与要求 ， 造 成此类病害 的主要原 因有 3 点： 混凝土大坝的坝体断面不足， 坝坡较为陡峭； 护坡的施工质量不符合标准， 出现裂缝 、 渗漏等质 量问题时未能及时进行维修 ， 导致 局部护坡严重破 损； 混凝土大坝施工过程中， 由于坝基清基不彻 底 ， 导致发生渗漏或产生不均匀沉隐， 使用寿命也有 所下降。 1 2 渗流不安全 即混凝土大坝的坝体、 坝基等处存在不同的渗 漏问题， 并出现溶滤破坏的现象， 造成此类病害的主 要原因为 ： 在混凝 土大坝施 工时 ， 清基 、 坝基的防 渗处理不彻底 ； 混凝土大坝的施工质量不达标 ， 渗 透系数低于设计标准 ， 出现局部裂缝 的现象。 2 混凝土大坝的水下加固措施 随着水利工程 的长 时间运 行 ， 混凝 土大坝会 出 收稿E t 期 2 0 1 2 0 3 一 O 1 作者简介 黄后银( 1 9 8 7一) ， 男， 贵州六盘水人， 本科。 一 1 9 7 2 0 1 2年第 1 0期 ( 第4 0卷) 黑龙江水利科技 He 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 1 0 201 2 ( T 0 d a l No 4 0) 现老化 、 自然侵蚀或人为破坏等现象 ， 将严重影响到 其安全运行 ， 所以 ， 应定期对混凝 土大坝的安全运行 状况进行排查 ， 对于发现的安全 隐患应及 时进行 处 理。在混凝土大坝的除险加 固中， 水下加固施 工所 占的比例较大 ， 必须采取相应的工艺与技术措施 ， 否 则难以保证施工的效 率与质量。 目前 ， 国 内在混凝 土大坝水下加固方 面已经积 累了较 多的技术 经验， 本文选取其中 3种常见的施工技术措施进行介绍。 2 1 灌浆治漏与加固技术 在混凝土大坝的水下加固中， 对于裂缝的修补 是主要 的施工项 目之一 ， 在保证其安全 、 可靠的基础 卜， 应加强对于施工条件与技术措施可行性 的研究 ， 力求施工作 业的简单 、 合 理 、 经济。 目前 ， 国内在混 凝土大坝水下加固中， 应用的灌 浆治漏与加 固技术 主要有以下 3种 ： 1 ) 表面处理法。主要适用于对于安全影响较小 的表面裂缝或深层裂缝 ， 以及对于结构承载力影 响 不大的裂缝。由于混凝土大坝 的局部处 于水中 ， 所 以， 在进行裂缝 的表面处理时 ， 要在 水泥砂浆 、 环氧 胶泥、 油漆 、 沥青等 防腐 材料中添加防水剂 ， 在施工 作业 中要保证材料的涂抹全面 、 细致 ， 进 而达到封闭 裂缝与防水 的作用。同时， 在进行混凝土 大坝裂缝 的表面处理时 ， 在裂缝表面还可 以采取黏贴玻璃纤 维布的方 式 ， 以防 止其在 各种 因素 的影 响下 继续 开裂。 2 ) 裂缝修复法。对于混凝土大坝已经出现的裂 缝 ， 要根据水下结构裂缝 的分 布情 况、 长度 、 开度与 走向等进行实时检测和观测。在混凝土大坝裂缝部 位设置相应的标准 ， 在裂缝 的开 口部位覆盖塑料布， 防止因水流侵蚀而造成裂缝现象的加剧。在混凝土 裂缝 的水下加 固中， 裂缝修复法 只是一种 l 临时性 的 处理措施 ， 后期仍需对于裂缝进行专门的处理 ， 以保 障大坝的安全 。 3 ) 灌浆法 。主要适用于对于结构整体安全造成 影响较大的水下裂缝 ， 经过必要 的修补处理后 ， 大坝 的结构使用功能与安全性能将大幅提升。在混凝土 大坝的水下加 固中， 灌浆法分 为 ： 水泥灌浆 、 化学灌 一 1 9 8 一 浆两类， 其中水泥灌浆适用于宽度在1 m m以上的裂 缝 ， 而化学灌浆则适 用于较窄 的裂缝 。但是 在国 内 的工程实践 中发现 ， 两种灌浆法适用 于较 为稳 定裂 缝的水下加固处理 ， 而对于水下活缝 、 伸缩缝 的处理 效果则不是十分理想。 2 2 大坝加高技术 在 昆 凝土大 坝的水下加 固中， 大坝加高技术 的 应用较为广泛 ， 其常见的方法主要有 2种方式 ： 在 原坝的顶部浇筑混凝土， 并且在扩大大坝上游面 、 下 游面的断面； 使用竖向预应力锚索将原坝体、 坝基 与上部新浇混凝土锚固成为整体。以下介绍上述 2 种方法在混凝土大坝水下加固工程 中的应用实例。 1 ) 扩大断面加高混凝土大坝。丹江 口水利枢纽 大坝是南水北调 中线 的主要水源工程 ， 由于大坝常 年受到气温变化 的影响 ， 以及受 到水流的侵蚀作用 ， 坝体局部结构的安全性受到严重的影响， 根据现场 勘测结果 ， 工程技术人员决定采 取扩大断面加高混 凝土大坝的措施 。即将加高键槽中的混凝土碳化层 完全凿 除， 凿除深度为 2 3 c m。对于未预留加高键 槽的部位则采取 人工切割补设键槽 的方式 ， 补设键 槽的长度为 4 0 6 5 c m， 宽度为3 0 c m。在新老混凝 土的结合面布置锚 杆 ， 以增加其连接部位 的黏接强 度和与整体受力性能。 2 ) 预应力锚索加高混凝土大坝。在需要加高混 凝土坝的上游布置竖 向预应力锚 索 ， 在提高大坝 的 抗滑、 稳定性能及抗弯能力的同时， 可以在不降低水 库运行水位 的条件下开展相关施 工作业 ， 从而提 高 水下加固措施的经济性和安全性 。我国的丰满水 电 站在混凝土大坝的水下加固中采用 了预应力锚索加 固方法 ， 不但解决 了混凝土大坝坝基稳定性不 足的 问题 ， 而且加高坝顶1 2 113 ， 提高了设计的防洪标准。 2 3 高压喷浆技术 在混凝土大坝的水下加固中， 高压喷浆技术作 为一项新技术得到了广泛 的应用。与传统的水下加 固措施相 比， 应用高压喷浆技术具有造价低 、 施工方 便 、 开挖量小 、 占地 少等特点 ， 对于邻 近的水工建 筑 影响也相对较小 。在高压喷浆技术 的应用 中， 需 要 黄后银： 混凝土大坝水下加固措施概评 第 1 0期 注意以下 3项 ： 钻孔 ， 由于是在水下作业 ， 为 了保 证钻孔的效果 ， 一 般是采用泥浆 固壁 回转钻孔 的方 式。钻孔过程 中应注意做好 充填 堵漏 的准备 ， 以保 证孔内的泥浆正常循环及返出孔外； 墙体位置的 确定 ， 根据混凝土大坝的水下结构 ， 合理确定防水墙 的位置， 防止施工作业中出现局部渗水的现象； 喷 墙管理， 在混凝土大坝的水下加固中， 应用高压喷浆 技术要严格控制掘进速度、 灌浆压力、 提升速度与送 气量等， 灌浆阶段严防出现浆液离析、 断浆等现象， 以保证水下施工作业的连贯性 。 3 工程实例分析 3 1 工程概况 本文选取 云腾渡水 电站拦河 坝 的水下 加 固为 例， 该坝原为支墩面板坝， 坝高为6 m， 坝长为1 0 8 m， 坝底宽度为6 5 5 m。据当地水利设施管理技术人员 介绍 ， 由于受到施工条件的限制 ， 该坝在坝基处理 中 存在清基不彻底 的问题 ， 部分坝基 现已被淘空。坝 基淘空总计长度为9 1 m， 高度为 1 5 6 m， 回填混凝 土的工程量约为 1 5 0 0 m 。在 1 9 9 32 0 0 2年期 间 ， 已经多次对于拦河坝进行检查与加 固处理 ， 但是 由 于受到施工工艺、 技术问题的限制， 未能彻底消除混 凝土大坝的安全隐患。2 0 0 8年， 决定对该坝进行大 规模的水下加 固处理 ， 本文对其水 下加 固技术 方案 的选择进行介绍。 3 2 水下加固技术方案的选择 3 2 1 方案 1 ： 土石围堰的施工技术方案 利用混凝土大坝 的整体结构作 为上游 围堰 ， 在 大坝的下游填筑土石 围堰 ， 而加 固则采用 常态 的混 凝土施工技术方案 。本施工技术方案 的优点为 ： 尽 量创造了干地施工 的条件 ， 清基 与加 固处理更 为彻 底 ； 缺点为 ： 围堰施工技术方案 的投资较大， 工期 长， 施工工艺与技术难度大， 容易导致大坝出现倾覆的 现象 ， 存在较大的施工安全风险。 3 2 2 方 案 2： 水 下 混凝 土 填充 加 固的施 工技 术 方案 结合广西麻石电厂、 岩滩电厂等处的水下混凝 土施工技术经验 ， 获取 了相应 的技 术资料和参考数 据 。工程技术人员经过 研究发现 ， 水下混凝土填充 加 固施工技术方案主要具有投资少 、 工期短 、 受坝顶 少量过水的影响较小 ， 施工作业安全系数高， 以及施 工质量较为理想的有点。 经过对 2种施工技 术方案 的比较 ， 工程技术部 门决定采取水下混凝土填充加固的施工技术方案， 结合该坝所处的实际环境 ， 以及各 种施工条件 和技 术因素的限制， 技术人员建议在施工中采取以砂包 固模 、 铁笼装石 固模等替代 原设 计方案 中抛石 固模 的方式 ， 在混凝土浇筑作业完成后 ， 对 于大坝 的基础 和主体结构进行 固结灌浆处理 ， 以保 证水下加 固处 理的实际效果达到相关标准。 4 结语 综上所述 ， 在混凝土大坝的水下加 固处理 中， 必 须将除险加 固与防渗处理有机结合起来 ， 在各种工 艺、 技术措施的应用中也要坚持综合分析与全面考 虑 的原则 ， 特别是在水下加固技术方案的设计 中， 一 定要考虑到水下作业 的特殊环境 和各种不利 因素 ， 不断完善施工技术方案， 从而保障混凝土大坝水下 加 固处理符合相关要求。 参考文献 ： 1 陈世格 高压喷射防渗技术在三沙平原水库加固中的应 用 J 大坝与安全， 2 0 1 0 ( 4 ) ： 6 1 6 3 ， 6 6 2 邢朝阳无损伤检测水泥土防渗墙办法在岗陈水库加固 工程上的应用 J 中华建设科技， 2 0 1 0 ( 3 ) ： 4 6 3 刘有生， 陈香生 塑性混凝土防渗技术在五渡港水库加 固中的应用 J 科技资讯 ， 2 0 1 0 ( 5 ) ： 1 1 91 2 0 4 钮新强 水库大坝安全评价 M 北京： 水利水 电出版 社 ， 2 0 0 7 5 顾辉， 陈卫国 病险水库土石坝加固设计 3 0例 M 北 京： 水利水电出版社， 2 0 0 9 6 李汉涛 灌浆 自动记录仪在帷幕灌浆施工 中的应用 J 珠江现代建设 ， 2 0 0 7 ( 5 ) ： 1 61 9 7 田超 对深孔 帷幕灌 浆孔斜的成因分析与处理措施 田 J 陕西建筑， 2 0 0 8 ( 1 0 ) ： 6 7 6 9 一 1 9 9