首页 . 工学 . 电气工程 . 发电技术 . 水力发电 . 水电站运营 . 水工建筑物维修

挡水建筑物维修

/maintenance of water retaining structure/
条目作者电佰

电佰

最后更新 2023-02-21
浏览 130
最后更新 2023-02-21
浏览 130
0 意见反馈 条目引用

通过日常维护、缺陷维修,保证水电站挡水建筑物安全运行和正常功能发挥所采取的工程措施。

英文名称
maintenance of water retaining structure
所属学科
电气工程

挡水建筑物的维修主要指对大坝的维修。大坝由土石方、混凝土、金属结构等构成,可分为土石坝、混凝土坝等。

根据水工建筑物运行维护规程,通过巡视检查和安全检测等手段发现问题,采取修补措施。维护内容包括清扫、表面缺陷处理等。

主要是对土石坝出现的滑坡、裂缝、渗漏等缺陷进行的维修。土工合成材料在土石坝缺陷维修中应用普遍,是一种新型的建筑材料,包括起防渗作用的土工膜,起反滤排水作用的土工织物,起加筋、排水、护面等作用的专门土工合成材料等。

运行期土石坝诱发滑坡的主要原因是孔隙压力升高致使土体抗剪强度降低,以及地震等附加载荷的作用。处理措施有抢险、减小滑动力和增大抗滑力、降低孔隙压力、防止砂土液化等。

①抢险。有滑坡预兆或已发生滑坡时,为防止事故进一步扩大采取的抢险措施包括:坡顶减载;在滑动坡脚处用砂石料压重;当上游库水位降低时,可停止或放缓水位降落速度;对高水位时发生的下游滑坡,可降低上游水位,在下游面采取导渗措施降低浸润线的位置等。

②减小滑动力和增大抗滑力。减载、压重和放缓边坡。压重及补坡材料应尽量采用透水材料。在坡脚设抗滑键槽切断软弱层是增大抗滑力的措施。

③降低孔隙压力。通过加强防渗系统及下游排水设施降低坝体浸润线,增加高水位时下游坡的稳定性。可采取下游坝趾设排水沟、减压井以及垂直于坝轴线方向的水平排水孔等措施。

④防止砂土液化。采用振冲、挤密砂桩等方法,使松砂加密;采取排水减压措施,使振动孔隙水压力更快消散;采取压重及围封措施,增加砂体约束应力,限制液化砂体的流动。

按成因可分为滑动、不均匀沉降、地震变形、水力劈裂、干缩等类型裂缝或多种因素的复合裂缝;按形态可分为纵缝、横缝、弧形缝、斜缝、水平缝和龟裂缝等类型,其中贯穿上下游方向的横缝、有滑坡先兆的弧形缝及水力劈裂形成的水平缝对大坝安全的影响最大。对尚未稳定的活动性裂缝,可能要反复处理或待变形稳定后再作处理。处理方法有开挖回填、灌浆、修建混凝土防渗墙等。

①开挖回填。对于浅表裂缝,可沿裂缝开挖沟槽后用黏性土料回填的方法处理;若是横缝,还需设置垂直于裂缝方向的结合槽。回填土料应与原防渗体土料相近,在最优含水量附近用人工或机械压实,干容重应比原坝体土略高。

②灌浆。按机理可分为充填灌浆和劈裂灌浆。灌浆材料多为纯黏土浆或掺入少量水泥的浆液。充填灌浆适用于走向明确、深度有限且有一定宽度的裂缝,一般采用自流或低压灌注,填满后因缝壁土料的吸水作用使泥浆固结。劈裂灌浆是利用水力劈裂原理,在一定灌浆压力下,使坝体内沿坝轴线方向(垂直于小主应力方向)产生一条连续竖向裂缝,对裂缝和与该裂缝连通的所有内部裂缝或孔洞进行浆液充填密实,从而在坝轴线方向形成一道连续的防渗泥墙。由于浆土间多次互压和坝体土的浸水压密,可改善坝体质量。

③修建混凝土防渗墙。对于裂缝、渗水及内部反滤层不良的土石坝,或对于重要工程,可在坝体内修建混凝土防渗墙进行加固处理,它还便于对坝基覆盖层一并处理。墙身材料常用黏土混凝土,此外还可采用塑性混凝土、固化灰浆、自凝灰浆等塑性材料,其变形性能对土石坝防渗体而言更为适应,技术效果好,但需用机械设备多,造价较高。而已有的薄防渗墙修建机具和技术,可以做到经济上合理。

混凝土面板堆石坝的面板和趾板混凝土裂缝处理原则与混凝土坝裂缝处理相同。

对工程可能有3个方面的影响:渗漏量过大影响工程效益,甚至使水库不能蓄水;渗水压力和比降过大,造成管涌和流土等渗透变形或破坏,影响工程安全;抬高坝体浸润线,影响坝坡稳定。如果渗水通过反滤排水设施可有控排放,不会引起坝体或地基土的渗透破坏,而渗水量又不致影响工程效益,则属于正常渗流情况,不必进行处理;反之,可判断为异常渗流情况,应根据坝基地质情况、工程原有防渗排水系统、渗漏原因及工程要求,采取相应的防渗、排水或两者相结合的处理措施。

①坝体防渗。采用开挖回填、灌浆、混凝土防渗墙等处理措施,与土石坝裂缝处理基本相同。对坝内反滤层质量不能满足要求、防渗体与基岩接触不良等情况,宜补做不冲刷材料组成的防渗体,如混凝土防渗墙等。

②沙砾石坝基防渗。

③导渗措施。

④喀斯特及岩基渗漏的处理。

⑤集中渗流的防治。在土石坝下游坡面及地基有成股水流或泉眼型渗水,表明有集中渗漏通道存在,严重时往往出现浑水、坍坑、内部冲刷等险情,必须及时降低上游水位,并采取抢险措施。可采取的措施有:判断上游渗水入口,用砂石料或袋装土石料堵塞,再抛填黏土料闭气。在下游渗水出口处,先铺反滤料,再填砂石料阻止土料继续流失。如遇流速大、砂石料受冲刷的情况,可以修筑围井抬高下游水位,降低流速,然后在井中填反滤料及砂石料封堵,并将围井中渗水导出。险情排除后,应查清原因,进行彻底处理。

对混凝土坝出现的裂缝、渗漏、滑动和混凝土老化等缺陷进行的维修。

混凝土在体积收缩受到约束、不均匀变形、温度、外载荷等因素作用下,拉应力超过抗拉强度就会产生裂缝。混凝土裂缝按其发展情况可以分为:稳定缝,由于外因消失或拉应力解除而不再发展;张缩缝,裂缝可因环境因素的变化(如冷热、干湿、外力的周期性变化等)而在一定范围内扩张和收缩;发展缝,由于外力作用而仍在发展之中,尚未趋于稳定状态。裂缝还可按其结构效应分为导致渗漏的缝、破坏结构或构件整体性的缝和起伸缩缝作用的缝等。对不同成因、形态及结构效应的裂缝,应采取不同的维修措施。一般情况下,稳定缝可以用刚性材料处理;张缩缝要用延伸率高的柔性材料处理,以适应其扩张和收缩,或在裂缝开度最大时作灌浆等处理;发展缝需在消除引起裂缝的外因或待裂缝稳定后再作处理,以免处理后又被拉开,必要时也可采取临时性的处理措施。对只引起渗漏问题的裂缝,可以用表面覆盖、镶嵌或灌注防渗性能好而强度要求不高的材料;对要求恢复结构整体性的情况,可灌注高强度材料及采取锚固等结构补强措施;对需要保留其伸缩性能的情况,可灌注弹性材料等。同时还需注意已有裂缝处理后,是否会在其他薄弱部位引起新的断裂。

表面覆盖。包括:①喷涂。用水泥浆、水泥砂浆、沥青砂浆、环氧砂浆以及各种防水材料的浆液喷射或涂抹在混凝土表面,必要时还可采取挂钢丝网或钢筋网再喷浆的措施处理。②粘贴或锚压。将表面凿毛或凿宽浅槽,清理干净后用胶黏剂将土工薄膜、橡胶布等防渗薄膜粘贴或锚压在裂缝部位的表面,起封闭作用。③镶嵌。在裂缝表部凿成V形或梯形槽,在槽内嵌入能与混凝土黏结而又具有良好延伸性的柔性材料,如沥青油膏、聚氯乙烯胶泥、非硫化橡胶及其他高分子材料,表面再用水泥或环氧砂浆抹平保护。水下环氧技术使某些混凝土缺陷可以在水下用潜水技术处理。

灌浆。对有一定深度的裂缝以及内部裂缝,可用灌浆处理。一般宽度大于0.3毫米的裂缝,可用水泥灌浆处理;宽度小于0.3毫米的裂缝,可用化学灌浆处理。化学浆液可灌注0.1毫米甚至更细的缝,超细水泥灌浆也可用于细缝处理。化学灌浆材料品种很多,适用于各种情况。防渗堵漏可用丙凝、丙烯酸盐、聚氨酯等;需适应裂缝张缩时可用弹性聚氨酯、水溶性聚氨酯等弹性材料;需恢复结构整体性时可采用改性环氧树脂、甲凝、聚氨酯等高强材料。酸性水玻璃浆液稳定性较碱性水玻璃好,可以在永久性工程中试用。灌浆处理后的裂缝表面常作覆盖处理。

结构补强措施。对影响结构整体性和承载能力的裂缝,或受力较大部位的裂缝,除灌浆处理外,还可采用锚筋、预应力锚索、骑缝钢板锚固、挂钢筋网喷混凝土等结构补强措施。

坝体渗漏的主要通道是裂缝及混凝土的质量缺陷,其封堵方法主要是表面处理和灌浆。对大面积渗漏,可在上游面补做沥青混凝土、钢筋混凝土、土工薄膜的防渗层。坝基及绕坝渗漏除有喀斯特等集中渗流通道的情况外,主要是引起扬压力升高而使抗滑安全度降低,甚至失稳。其原因大都是原有灌浆帷幕质量不好或者年久失效,下游排水系统不足或堵塞失效。可根据观测结果的分析,采取相应措施:灌浆帷幕失效时需进行补强,防渗要求较高时可采用两排水泥灌浆中夹一排丙凝或聚氨酯灌浆处理,用水泥灌浆封堵大裂隙,再用化学灌浆堵塞细微裂隙,既可收到更好效果,也可节省昂贵的化学浆材;下游排水系统对降低扬压力十分有效,如原有排水孔洞堵塞失效,可设法疏通,也可增设排水孔、排水洞组成排水帷幕,以改善排水条件;遇泥化夹层等可冲刷材料时,可在排水孔内设反滤材料。

主要有沿混凝土与基岩接触面滑动和沿基岩内的软弱结构面滑动两类。滑动原因有超载、高扬压力、基岩内软弱夹层软化、下游抗力体被冲刷掉等,要按其原因而采取相应的处理措施。出现潜在滑动危险时,要采取降低上游水位、排水降低扬压力等临时应急措施,然后再研究处理。处理方法主要是增加有效应力和增加潜在滑动面上的抗剪力,包括加大坝的断面、加强帷幕和排水甚至抽排以降低扬压力、混凝土与基岩面的接触灌浆、预应力锚索、加固下游抗力体以提高其抗力、切断软弱结构面的钢筋混凝土键、大型抗滑桩等措施。

混凝土受到冷热、冻融、干湿、溶蚀、碱骨料反应、炭化等作用,在长期运行过程中丧失或降低其强度和抗冲抗渗能力的现象。一般老化现象以表浅部位为主,常以表层处理作为补强措施,以恢复混凝土表层的完整、平整和提高其耐久性。采取的措施包括挖补、喷砂浆或喷混凝土、压浆混凝土、表面加设防渗层和灌浆等。

①挖补。将表面风化剥蚀层及蜂窝麻面等凿除后,用水泥砂浆或混凝土填补抹平。必要时可采用环氧砂浆、环氧混凝土、硅粉混凝土等高强耐蚀材料。

②喷砂浆或喷混凝土。可采用无筋的,也可挂钢筋网或钢丝网,适用于较大面积的修补。

③压浆混凝土。预先将混凝土骨料填于需修补部位的模板内,通过预埋的灌浆管,将水泥砂浆注入骨料空隙,填塞密实而成高质量的混凝土,适用于不便浇捣的部位。

④表面加设防渗层。

⑤灌浆。整体混凝土老化一般用灌浆方法处理。

相关条目

阅读历史

    意见反馈

    提 交

    感谢您的反馈

    我们会尽快处理您的反馈!
    您可以进入个人中心的反馈栏目查看反馈详情。
    谢谢!