白河堡水库枢纽工程溢洪道破坏机理分析（张胜利,王宗亮）

摘要：在对工程区基本条件、工程检测资料综合分析的基础上, 对溢洪道的破坏机制进行了探讨,并提出了相应的对策及建议, 为工程除险加固决策提供了合理、可行的依据。

关键词：冻融冲蚀裂缝

中图分类号TV61 文献标识码A 文章编号1673- 4637( 2007) 03- 0026- 03

Analysis on damage of spillway of water cont r ol pr oject in Baihepu Reser vior

ZHANG Sheng- li1 WANG Zong- Liang2

(1.China Water Resources Beifang Investigation Design and Research Co. Ltd., Tianjin,300222, China; 2.Yanqing District Water Authority, Beijing, 102100, China)

Abstract Based on the site condition examination of spillway building, origin of damage of the spillway was discussed. Finally some suggestion for the improvement of the building was given.

Key words Frost- thawing effect Erosion Crack

1 工程概况

白河堡水库枢纽工程由大坝、溢洪道、导流排砂泄洪洞、输水洞等建筑物组成, 具有调蓄、灌溉、养鱼及发电等多种功能。溢洪道长约200m, 宽55 ～60 m,最大挖深27 m, 由进水引渠、泄洪闸、泄水陡槽及挑鼻坎4 部分组成。该工程自1983 年6 月建成至今并经20 多年运行, 混凝土结构物出现冻融、冲蚀、裂缝等质量缺陷。经工程现场检测存在如下问题:

(1) 底板混凝土冻融破坏比较严重和普遍, 且都发生在分缝两侧。如混凝土剥离坑深达5 cm, 宽20 cm以上的破坏部分, 泄槽段部分就占设计总长44 %, 反弧段部分占设计总长34%。

(2) 反弧段混凝土横向裂缝9 条, 缝宽1 ～2 mm,缝长一般延长至底板分缝处, 最长的横向裂缝延伸至两端边墙, 贯穿性长度58m。

(3) 底板混凝土表面冲刷剥蚀, 混凝土剥落、钢筋及石子裸露, 个别剥落面达1m2, 深度达10 cm。

(4) 底板伸缩缝两侧脱空, 伸缩缝止水老化失效。

(5) 经观察4 孔闸门中有2 孔闸门止水效果不理想, 有漏水现象。

2 工程条件

溢洪道工程位于大坝左岸天然垭口处, 其表层为第四系坡洪积物, 组成为夹有少量碎石、卵石的黏性土层, 覆盖厚度为6 ～7 m; 下伏基岩主要为上侏罗系地层, 走向NE 10 °～15 °, 倾向NW ( 左岸) , 倾角15 °～25 °, 岩性主要有泥质粉砂岩, 凝灰质粉砂岩, 凝灰质砾岩。其中粉砂岩较软, 遇水崩解, 节理裂隙中等发育。溢洪道轴线走向NE 22 °, 进口与大坝间有厚约100m 山体相隔。轴线与岩层走向夹角约10 °。溢洪闸位于凝灰质角砾岩与粉砂岩之上, 其中发育夹泥层,地震烈度为7 度。

根据当地多年气象资料, 自11 月至次年3 月的平均最低气温在- 8 ℃以下, 1 月份平均最低气温- 17.6℃, 而工程所在地则比上述气温低2 ～3 ℃。

3 成因分析

(1) 经现场调查和检测, 结果表明溢洪道工程存在缺陷。由于原设计4 孔平板闸门, 只设工作闸门,未设检修闸门, 经过多年工程运行, 闸门止水老化失效, 虽在低水位时, 对闸门检修维护, 但在冬季高水位运行时, 闸门仍有漏水现象存在, 造成溢洪道底板积水存在, 闸门止水效果与下游破坏程度呈正相关关系。

(2) 通过现场测试及取样进行室内试验, 试验成果见表1。由表1 可以看出, 虽然混凝土平均抗压强度能满足设计要求, 但强度的离差系数较大, 达到Cv = 27.3 %, 故不排除个别部位的混凝土存在缺陷及隐患, 如泄槽地段不同程度存在裂缝、砂浆离析、石子钢筋裸露、混凝土破碎等。

(3) 在施工过程中, 泄槽底板没有严格按照设计要求进行施工, 在坡度相对平缓段, 施工工艺及措施上不去, 底板混凝土表面平整度差, 形成局部积水凹坑, 一旦闸门漏水, 积水不能及时排出; 局部也存在施工缺陷, 造成蜂窝等隐患。

(4) 底板与基岩未发现脱空及渗水现象, 但在伸缩缝处存在大量剥离坑及脱空现象, 是分缝止水老化失效与冻害共同作用的结果。

4 对策及建议

针对泄槽和反弧段底板存在的问题, 伸缩缝及裂缝可以采用不同的处理方式, 诸如拆除重建、凿除混凝土加厚底板、环氧砂浆表面处理和聚合物砂浆处理[1]等方案。结合泄槽和反弧段底板伸缩缝处理、泄槽和反弧段底板结构等因素进行全面分析比较, 认为聚合物砂浆方案在国内工程修复中应用比较普遍, 技术成熟, 处理效果好。结合本工程的实际情况, 经技术经济比较, 采用聚合物砂浆处理方案具有更多的优越性。

(1) 裂缝化学灌浆: 溢洪道反弧段底板垂直水流方向有9 条明显裂缝, 为防止渗水沿裂缝对建筑物产生进一步危害, 采用化学灌浆以封闭裂缝。为防止在施工过程中难以寻找裂缝位置, 对裂缝化学灌浆应安排在混凝土凿除之前进行。灌浆布置, 沿裂缝长度,灌浆孔距0.5 m, 孔径37 mm, 灌浆孔应45 °角斜穿裂缝, 孔中心距裂缝表面以40 ～50 cm 为好。施灌前沿裂缝嵌缝封堵。灌浆材料技术指标, 粘接强度> 2.0MPa, 抗拉强度> 3.0 MPa。建议选用止水效果较好而价格比较经济的聚氨脂类浆液施灌。

(2) 凿除老混凝土: 将整个溢洪道混凝土表面凿除, 最小厚度≮3 cm; 局部有蜂窝质量缺陷的部位,凿除至露出新鲜混凝土; 在沿伸缩止水缝两侧凿除各宽15 cm、深15 cm1 条深槽。如发现新的隐藏裂缝或经检查灌浆效果欠佳的部位, 进行补充灌浆。按设计要求, 将原钢筋裸露部位除锈, 直至露出新鲜钢筋表面。

(3) 泄槽及反弧段底板伸缩缝两侧修复: 沿伸缩缝两侧各宽15 cm、深15 cm 深槽处, 各插入1 排间距1.0 m、深入老混凝土长度≮20 cm 的螺纹钢筋锚固筋;按设计要求在伸缩缝处设置以沥青木板为材料的伸缩缝, 沥青木板厚度建议≮2 cm; 在新老混凝土结合部位涂抹粘结材料, 将聚合物混凝土分层浇筑, 每层厚度≯6 cm, 每浇筑新的1 层前, 都要进行凿毛及涂抹粘结材料; 聚合物混凝土浇筑厚度12 cm, 聚合物乳液主要技术指标见表2。

(4) 整个泄槽及反弧段底板处理: 先涂抹粘结材料, 泄槽及反弧段底板分块儿浇筑聚合物砂浆( 伸缩缝处已浇筑的聚合物混凝土表面凿毛) , 浇筑厚度控制在3 cm, 1 次完成。在浇筑工程中注意分块大小( 施工缝) 、工艺、温度、湿度、养护的控制。聚合物砂浆主要技术指标见表3。

(5) 止水的设置: 为防止伸缩缝渗水, 在沥青木板伸缩缝顶部设双组份聚硫密封胶止水条。双组份聚硫密封胶止水条沿伸缩缝长度方向填塞, 填塞横断面宽2 cm、深3 cm, 填塞后的双组份聚硫密封胶应与竣工后的聚合物砂浆顶面齐平。

参考文献

[1] 白永年, 吴士宁, 王洪恩. 土石坝加固[M]. 水利电力出版社, 1991.

作者简介: 张胜利( 1952 — ) , 男, 高级工程师。

来源：《北京水务》2007.3