古田溪二级大坝补强加固

Ｂｙ　ＸＵ　Ｓｈｉ—ｙｕａｎ：Ｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｇｕｔｉａｎｘｉ　ｌ　ｌｄａｍ　古田溪二级大坝补强加固　徐世元　（福建省古田溪水力发电厂，福建古田３５２２５８）　摘要：古田溪二级大坝是１９６１年投入运行的轻型坝，结构单薄。经４０余年运行，存在混凝土老化严重、面板出现渗白浆　和裂缝，部分帷幕失效等缺陷。经复核，大坝面板的抗震能力和大坝抗裂强度不能满足现行规范要求。大坝定检专家组论　证认为应进行补强加固。本文介绍了对该坝进行全面补强加固的有关情况及其效果。　关键词：补强加固；混凝土；灌浆；支撑块；古田溪二级大坝　Ｔｉｔｌｅ：Ｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｇｕｔｉａｎｘｉ　ＩＩ　ｄａｍ／／ｂｙ　ＸＵ　Ｓｈｉ－ｙｕａｎ／／Ｇｕｔｉａｎｘｉ　Ｈｙｄｍｐｏｗｅｒ　Ｐｌａｎｔ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｇｕｔｉａｎｘｉ　ＩＩ　ｄａｍ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｒｅｓｕｌｔ　ｗｅｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎ；ｃｏｎｃｒｅｔｅ：ｇｒｏｕｔｉｎｇ；ｂｕｔｔｒｅｓｓｉｎｇ　ｍａｓｓ　Ｇｕｔｉａｎｘｉ　Ｉ１　ｄａｍ　中图分类号：ＴＶ６９８．２　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７１－１０９２（２００６）０３－００４４－０３　１工程概况　大坝坝基帷幕１９６８年完工，灌浆孔沿坝基上　游挡水面板底部中心线在面板齿墙内一排，各帷幕　古田溪二级大坝位于古田县龙亭。坝型为钢筋　孔孔距在左、右岸为８～１２　ｎｌ，河床中间部分为２－５　混凝土支墩平板坝，坝顶高程２６１．５　ｍ，最大坝高　ｍ，钻孔方向均为垂直，灌浆孔深度在左、右岸为６～　４３．５　ｍ，坝顶全长２０８．５　ｒｌｌ。由２７个７．５　ｒｌｌ长的平板　１５　ｍ，河床中间为１５～２８　ｍ，共６２孔，总长度　坝段和左右岸混凝土重力坝段组成，支墩垛墙厚度　２６２．４　ｍ（其中钻混凝土长度ｌ１４．９２　ｍ），总共灌进　为１．２～１．７５　ｍ，面板厚度顶部为６０　ｅｍ，往下逐步变　水泥量９　７５５．７８　ｋｇ，平均单位耗灰量３７．１８　ｋｇ／ｓ。各　厚，至基础处约２２０　ｅｍ。溢流坝段设在坝体中间，为　灌浆孔最终透水率小于１　Ｌｕ。　自由溢流式溢洪道，堰顶高程为２５４．０ｎｌ，宽８１＿３　ｎｌ，　表１大坝运行情况　最大泄洪能力为３　３００　ｍ３／ｓ。水库死水位２４５ｍ，正　Ｔａｂｌｅ　７　Ｄａｍｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　常蓄水位２５４　ｍ，设计洪水位２６０．７　ｍ，校核洪水位　最大洪水流量ｍ３／ｓ）　２ｌ５Ｏ　２６１．２　ｍ，总库容为１　８８５．６万ｍ　，为日调节水库。坝　最高水位（ｍ）　２５９．４９　基岩石为白垩纪流纹斑岩，岩石成分以长石、石英为　最低水位（ｍ１　２３６Ｉ３５　主，其次含有微量的绿泥石、黄铁矿，未发现有大的　平均气温（℃）　ｌ　８．２　结构断裂带。其大坝运行基本情况见表１。　最高气温（℃）　３９　２大坝存在的主要缺陷　最低气温（℃）　一６．２　淤积高程（ｍ）　２３１．８　２．１坝址环境水对混凝土具有分解类中等溶出型　最大水平位移（咖）　８＿３　腐蚀　最大垂直位移（ＨｌＩＩＩ）　１Ｏ．５　２０ｏ２年对坝址环境水质进行化验分析，共化验　为检查、评判帷幕经３０余年运行后的状况，　分析水样４批３８组。结果揭示：坝前和尾水水质类　２００２年选取４个坝段进行钻孔压水试验。检查结果　型属ＨＣＯ，一ＣａＮａ型，呈弱酸性，对混凝土具有分解　表明，在基础表面５　ｍ深范围内岩石较破碎，裂隙　类中等溶出型腐蚀；左右岸坡地下水具有复合型侵　发育，甚至无法进行压水试验，其余各段的透水率　蚀作用；坝基地下水多数存在弱～中等溶出型侵蚀　比竣工时的压水试验增大较多。说明帷幕墙经过长　作用。　期库水的渗透腐蚀，已不是很完整。透水率增大，甚　２．２坝基帷幕呈逐渐削弱趋势　至形成了渗漏通道。二级大坝帷幕检查情况成果汇　ＷＷＷ．ｄａｍ．ｃｏｍ．ｃｎ　维普资讯 http://www.cqvip.com

总见表２。　表２二级大坝帷幕检查情况　Ｔａｂｌｅ２：Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｄａｍｃｕｒｔａｉｎ　检查孔号　孔深ｍ　压水段数　压力（ＭＰａ）　透水率（Ｌｕ）　１　９．２　２　Ｏ．６　＞０＿８３　２　１６＿８　３　Ｏ＿８　＞０＿８７　３　１７＿８　３　Ｏ．８　＞Ｏ．６３　４　２１．７　４　Ｏ．８　１．０７－２．７６　２．３右岸重力坝段未按设计要求施工　大坝左、右岸为接头混凝土重力坝段，２Ｏ００年　８月检查发现大坝右岸接头重力坝段结构与设计图　纸不符，在离坝顶１　ｍ以下原应为混凝土的坝体有　近半为碎石、纸张、草皮填充。复核计算表明，在校　核洪水位水压力的作用下，面板拉应力值较高，上　游坝踵附近表面侧最大主拉应力达１．５　ＭＰａ，上、下　游面板中间及靠顶部范围均出现１．０　ＭＰａ的主拉应　力，强度不满足规范要求。　２．４垛墙侧向抗震能力不足　大坝支墩两垛墙间每隔７　ｍ设置一排加劲梁，　每排两根，加劲梁为尺寸３０ｘ５０　ｅｍ的钢筋混凝土　结构。２０ｏ２年原设计单位根据现行规范对垛墙和加　劲梁进行安全复核，结果表明位于最上端的加劲梁　存在较大的拉应力，且由于加劲梁配筋量不足，在　遭遇地震荷载作用时，将造成破坏，继而造成面板　等的变形破坏。　２．５面板病害严重　大坝面板背水面渗水、渗白浆处较多，面板局　部出现滴水，河床坝段的中下部有连续性的渗白浆　和沥青流出。同时在面板中部出现多条裂缝。　２０ｏ１年在面板背水面选取５个坝段８２个区域　进行混凝土碳化深度检测。结果表明，面板表面混　凝土碳化深度（单面）大部分在２２　ｍｍ以上，超过３０　Ｉ砌的有１２个区域，最大的碳化深度达４５　Ｉｎｎ３。经　分析，面板混凝土碳化速率为３．１—３．５　ｍｍ／年。使面　板有效截面逐渐减小，承载能力逐年降低。　２．６面板抗裂强度不足　２００２年，原设计单位根据新规范对大坝进行安　全复核，结果表明，碳化后面板大部分部位抗裂弯　矩低于设计规范要求。　２．７大坝溢流面冲刷严重　大坝溢洪道设在河床中间的１３—２４号坝垛，为　ＷＷＷ．ｄａｍ．ｃｏｍ．ｃｒｌ　徐世元：古田溪二级大坝补强加固　开敞自由溢流式溢洪道，总宽度８１＿３　ｍ，溢流面厚　度约１　ｍ，架设在各坝垛支墩上方。运行以来，经过　多次泄洪水流的冲刷，溢流面混凝土有较严重的淘　蚀，造成大面积碎石骨料外露、表面凹凸不平。在堰　顶附近有一条大致平行于坝轴线方向的裂缝，缝宽　１－３　ｍｍ，在溢流面中间部分也有４条长约１—３　ｍ的　裂缝。　３大坝补强加固　３．１大坝帷幕加固和固结灌浆　大坝面板底部帷幕补强孔置于坝垛间的空腔　内，钻孑Ｌ向上游倾斜，倾角成４５。左右，底部延伸至原　帷幕中心线３　ｍ，每个补强孑Ｌ分上、中、下三层，上层　离面板底部约１．５￣２　ｍ，中部在原帷幕的中点，下部　在原帷幕上方约２　ｍ。灌浆材料采用５２５号普通硅　酸盐水泥；共完成２２个坝腔的１２６个帷幕补强孔、　３个检查孑Ｌ。完成灌浆孑Ｌ总长度２　７３８．８１　ｍ，总耗灰　量１９　５ｌｌ　ｋｇ，平均单位耗灰量为４．５４　ｋｇ／ｍ。　大坝固结灌浆针对河床中间的ｌ２个坝腔，共　完成１７０孑Ｌ，总长度１　３４６．２ｍ，总耗灰量６　８５１．３９　，平均单位耗灰量５．０９　ｋ　ｍ。帷幕和固结灌浆补　强结束后，经过压水试验检查，单位透水率均小于　１Ｌｕ。　３．２右岸重力坝段回填混凝土　针对右岸重力坝段内填有大量的碎石、纸张、　草皮等杂物，使面板上游坝踵附近拉应力值较高，　强度不满足规范要求问题。２００１年将内部碎石和泥　土全部挖出并回填Ｃ１５混凝土，在重力坝上游侧增　设一排帷幕。完成混凝土置换４２０　ｍ　，新增帷幕总　长度１２０　ｍ。　３．３面板后加浇混凝土支撑块　由于面板大部分部位的抗裂弯矩不满足规范　要求，在面板后面的坝腔内填筑Ｃ１５混凝土支撑　块。支撑块混凝土与基础和垛墙之间采用锚筋联接，　支撑块混凝土与面板间自由接触。支撑块混凝土在　溢流坝段浇至２５０ｍ高程，挡水坝段浇至２５３　ｍ高　程。共浇筑混凝土３７　２８４　ｍ　。　３．４垛墙间加浇抗震隔墙　为解决加劲梁配筋量不足造成垛墙侧向抗震　能力不足问题，保证大坝侧向稳定，在大坝每个坝　腔坝轴线略偏下游位置加浇一道１　ｍ厚的钢筋混　维普资讯 http://www.cqvip.com

Ｂｙ　ＸＵ　Ｓｈｉ－ｙｕａｎ：Ｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｇｕｔｉａｎｘｉ　ｌＩ　ｄａｍ　凝土防震隔墙，隔墙在溢流坝段浇至２４７　ｍ高程，　挡水坝段浇至２５４　ｍ高程。防震隔墙与垛墙采用锚　固钢筋连接。共浇筑钢筋混凝土２　５５３　ｍ　。　３．５大坝面板防渗、防腐处理　３．５．１面板裂缝、渗水点、渗浆点处理　对面板背水面出现的裂缝、渗水点、渗白浆点　采用４：１的ＬＷ、ＨＷ混合浆液进行封闭灌浆，为使　其既能达到封闭效果又不破坏面板结构，灌浆压力　控制在０．１—０．１５　ＭＰａ。完成灌浆长度３２８　ｍ。　对溢流面上的裂缝在裂缝处凿一条上宽６　ｃｍ，　深４　ｃｍ的“Ｖ”型槽，再对“Ｖ”型槽用环氧聚合物砂　浆填充。在堰顶处１６号垛墙部位有空鼓深坑（１．２×　３．７ｘ０．１５　ｍ和１．１ｘ２．５ｘ０．１８　ｍ），对两个深坑进行空　鼓凿除，并打磨清洗干净后用环氧砂浆填充。　３．５．２面板迎水面及背水面２５０ｍ高程以上防渗处理　面板迎水面和背水面２５０ｍ高程以上的处理主　要方式是在其表面涂抹一层密封性能好的材料，以　阻隔库水向面板渗透途径。采取先用聚合物水泥砂　浆修补表面的蜂窝、麻面，再在混凝土基面喷涂厚　度为２　ｍｍ的９０３净浆，最后涂抹一层厚度为８　ｍｍ　的９０３聚合物水泥砂浆。完成迎水面防渗处理４　１５５　ｍ　，背水面２５０　ｍ高程以上防渗处理８２８　ｍ　。　３．５．３面板背水面支撑块顶高程以下防腐处理　面板背水面混凝土支撑块高程以下的防腐目　的主要是防止空气、水汽与混凝土直接接触，保护　混凝土不受侵蚀。先清除老混凝土面上的浮渣、苔　藓、油污、碎屑等杂物，凿除混凝土表面碳化混凝　土，再涂刷一层０．８￣１．０　ｍｍ增厚型环氧砂浆涂料。　共完成３　３３０　ｍ２。　３．６溢流面修补　溢流面的修补是在表面浇筑一层厚１　ｃｍ左右　的抗冲蚀聚合物水泥砂浆，再在抗冲蚀聚合物水泥　砂浆表面涂刷二道抗冲磨涂料，以达到溢流面抗冲　磨和防渗的要求。修补工序共六道，即：（１）对混凝　土面进行打磨及老混凝土缺陷处理，清除基面上的　浮渣、苔藓、油污、碎屑及表面翘起的杂物，铲除砂　浆疙瘩等异物和空鼓。（２）用环氧聚合物砂浆将溢　流面上的蜂窝、冲坑、孔洞、露筋凹槽等部位分２～４　次进行了浇筑、填抹，使溢流面达到相对平顺。　（３）涂刷环氧基液两遍。（４）刮抹环氧聚合物砂　浆。（５）涂刷增厚型环氧抗冲磨涂料。共完成修补　面积３　４２１　ｍ２。　４加固效果评价　古田溪二级大坝补强加固自２０００年陆续开　始，２００３年全面开展，２００５年４月竣工，工程完成　后，坝基整体性及帷幕得到了加强，大坝的整体稳　定性、面板防渗能力和抗老化性能得到提高，有效　地改善了大坝运行状况。　（１）坝基固结灌浆和帷幕补强后，坝基渗水量　明显减少。根据观察，加固后坝体坝基的漏水量明　显减少，大坝下游的漏水量比加固前有大幅度的减　少，坝腔内的积水也有一定的下降。　（２）面板的防渗性能得到加强，减缓了面板混　凝土碳化速度。通过对面板裂缝、渗水点、渗白浆点　的灌浆和封闭以及对面板上下游面的防渗和防腐　蚀处理，大大提高了面板的防渗性能，减缓了面板　混凝土碳化、库水的溶蚀破坏和面板混凝土的老化　趋势。２００４年１Ｏ月工程完工以来，经历次检查，面　板背水面渗水、渗白浆的现象已全部消失。　（３）坝体受力结构得到改善，大坝的整体稳定　性提高。通过将右岸接头重力坝内部碎石掏出并回　填混凝土，改善了上游面板受力不利的状况；各垛　墙间加浇钢筋混凝土防震隔墙提高了大坝侧向稳　定和整体抗震能力；在面板后浇筑混凝土支撑块增　强大坝的整体稳定性，根据分析，即使在面板失效　的情况下，依靠支撑块的重量也能在一定程度上保　证大坝的安全稳定。　（４）溢流面修补后从廊道观察，从溢流面裂缝　的漏水已大大减少，原来在溢流面过流时，廊道可　见大规模的漏水，人都走不过去，修补后廊道内的　漏水只有局部坝段的分缝处有漏水。２００５年、２００６　年在分别遭遇５年、１Ｏ年一遇的洪水时，溢流面表　面未发生任何冲蚀等现象。　加固完工一年多来，运行最高库水位２５８Ａ３　ｉｎ，　高出正常蓄水位４ｍ多。根据观测和现场检查，大坝的　各项观测数据均在历史值范围内变动。未出现任何异　常现象。　■　收稿日期：２００５一ｌ１—２０　作者简介：徐世元（１９６３一），男，福建莆田人，高级工程师，现任　古田溪水力发电厂副总工程师，从事水电厂水库调度和水工　建筑物运行管理技术工作。　ＷＷＷ．ｄａｍ．ｃｏｍ．ｏｎ