砌石坝老化病害成因及治理加固技术研究.pdf

水电 2006 国际研讨会 砌石坝老化病害成因及治理加固技术 郑灿堂，刘建生 山东省水利科学研究院，济南市历山路 125 号，250013，zhengcantang@ 摘要：据不完全统计，截至 1999 年底，我国已建大中小型砌石坝水库 2684 座，是世界上砌石 坝数量最多的国家。这些砌石坝水库在防洪、发电、灌溉以及工业与民用供水等方面，发挥了 巨大的作用。随着砌石坝长时间的运行，工程老化病害问题就越来越普遍，越来越严重。根据 对大量砌石坝实地考察及国内外相关资料评析，将砌石坝老化病害归纳为应力超强和稳定性差、 裂缝和断裂、渗水和漏水、溶蚀和潜蚀、冻融和剥蚀、松石和脱皮、水质侵蚀以及强度衰减和 刚度降低等类型。上述病害有的是自然老化或环境因素变化所致；有的是因设计安排不周、或 施工掌握不严、或砌筑材料质量差、或使用功能改变遭受超设计荷载等原因造成的。无论是正 常老化还是未老先衰，其总的危害都是影响工程安全，逐渐发展会使正常坝变成病坝，病坝变 成险坝，甚至导致溃坝失事，须及时治理加固。文中简要介绍了坝体灌浆、培厚加固、铺镶卷 材、换面嵌缝以及喷涂防渗面层等行之有效的砌石坝病害治理加固技术。上述技术已在山东省 的工程实践中取得了显著的经济效益、社会效益和环境效益。 关键词：砌石坝；老化病害；正常坝；病坝；险坝；治理加固 1 前言 据不完全统计，截至 1999 年底，我国已建大、中、小型砌石坝水库 2684 座，是世界上砌 石坝数量最多的国家。这些砌石坝水库在防洪、发电、灌溉以及工业与民用供水等方面，发挥 了巨大的作用。随着砌石坝长时间的运行，工程老化病害问题越来越普遍，越来越严重。 由于砌石坝所建年代、所处环境、坝体的布置形式、筑坝材料以及建筑质量等因素的不同， 所以其老化病害的种类和程度亦有很大的差异，因此，砌石坝建成运行后须做好观测检查管理 工作。观测检查的目的之一是详细了解结构发生的变化，及时发现病害现象。砌石坝结构病害 有发生和发展阶段，因此观测检查工作必须细致认真定期经常，观测检查资料必须积累整理分 析比较，从而才能掌握病害的发生和发展趋向，找出病害产生的原因，采取有效整治措施。 砌石坝结构病害种类繁多，原因复杂。分析病害记录，轻者是使结构达到或接近正常使用 极限状态，重者是超正常使用极限状态或接近承载能力极限状态。病害原因有的是因设计考虑 不周全或施工质量有缺陷，先天不足留下的隐患；有的是因运行环境变化或自然老化，后天营 造产生的。病害不仅影响着工程效益，影响着工程外观形象，而且还加速工程结构老化，使正 常坝变成病坝，病坝变成险坝，甚至导致溃坝失事，所以须及时治理加固。 2 老化病害类型与成因 砌石坝结构老化病害是指几何参数、物理力学性能、水力要素、热力学指标及其他工程特 性，随着时间推移而产生结构抗力衰损，对结构可靠性和安全性都有不良影响。科学地确定病 害类型，以便进行合理有效地治理，是砌石坝技术进步的重要组成部分。 586 水电 2006 国际研讨会 根据对大量砌石坝实地考察及国内外相关资料分析，将砌石坝老化病害归纳为应力超强和 稳定性差、裂缝和断裂、渗水和漏水、溶蚀和潜蚀、冻融和冲磨、松石和脱皮、水质侵蚀以及 强度衰减和刚度降低八种类型。 2.1 应力超强和稳定性差 砌石坝工程中局部结构或构件抵抗破坏的能力称为强度。局部结构或构件所能承受的最大 内力亦称为承载能力。当局部结构或构件受力时保持原来状态的能力称为稳定性。按极限状态 设计法