堆石混凝土在安徽大龙潭大坝加固中的应用

陈景富，王永海

（安徽省水利水电勘测设计院，合肥 230022）

堆石混凝土在安徽大龙潭大坝加固中的应用

陈景富，王永海

（安徽省水利水电勘测设计院，合肥 230022）

大龙潭水库大坝是一座浆砌石拱坝，由于施工时封拱温度偏高等原因，导致坝体应力超标，产生裂缝。为了改善坝体应力，采用堆石混凝土在坝下游侧进行贴厚加固。文中对大龙潭大坝使用堆石混凝土加固的情况进行了介绍。

大龙潭；堆石混凝土；拱坝；加固

1 工程概况

大龙潭水库位于安徽省岳西县境内潜水干流上游寨家河上，距县城天堂镇32km。水库坝址以上流域面积209km2，总库容1074万m3，电站装机容量10MW，是1座以防洪、发电为主，结合灌溉、养殖等综合利用的中型水库。水库枢纽由拦河坝、坝顶溢洪道、泄洪洞、引水隧洞和电站厂房等组成。

拦河坝为浆砌石抛物线型双曲拱坝，最大坝高64.5m，坝顶弧长185.49m，底厚13.0m，顶厚3.0m，坝底厚14.0m。坝顶溢洪道为开敞式，共10孔，单孔净宽6.64m，总净宽66.4m，堰顶高程322m；泄洪洞位于右岸山体内，洞长133.48m，进口为开敞式，设有弧形溢流堰，堰顶高程322m，弧长38.0m。引水隧洞进水口位于大坝左岸，为岸塔式，进口孔口尺寸3m×3m，启闭机台高程330.5m。

大龙潭水库工程于1991年10月开工建设，1995年元月竣工。

2 存在的主要问题

2.1 大坝裂缝

大龙潭大坝在其左右岸1/3～1/4拱座处均设有宽缝，缝宽1.0m。水库运行几年后，坝体在右岸宽缝中部和左岸宽缝左侧均产生1条裂缝，自基础裂至坝顶，上下游面贯通，且存在渗漏现象，渗漏量随季节变化，尤其是冬季低温季节，渗漏明显增大。

根据施工记录，施工时为了加快进度，宽缝回填基本上与坝体浇筑同期上升，仅滞后1个浇筑层（1.2～1.5m），未按设计要求在低温下进行，造成坝体封拱温度过高。在大坝6个计算封拱层中，有3层封拱温度超过20℃，最高达25℃，与设计要求的封拱温度14℃相差较大。坝体应力分析表明，坝体最大拉应力达2.65MPa，多数拱圈处于全断面受拉状态，产生坝体裂缝是必然的。

2.2 坝体应力超标

大龙潭水库拦河坝为抛物线砌石双曲拱坝，坝顶高程330.5m，防浪墙顶高程331.7m，最大坝高64.5m，坝顶弧长185.49m，加固前坝顶宽度3m，坝底最大宽度13.0m，厚高比0.202。

采用拱梁分载法进行坝体应力计算，各项物理力学指标如表1所示。

表1 物理力学指标

计算荷载包括上、下游水压力、淤砂压力、坝体自重和温度荷载。考虑的荷载组合有5组：①正常蓄水位322m的水压力+淤砂压力+自重+温降；②设计洪水位328.48m的水压力+淤砂压力+自重+温升；③死水位306.0m的水压力+淤砂压力+自重+温升；④死水位306.0m的水压力+淤砂压力+自重+温降；⑤校核洪水位330.45m的水压力+淤砂压力+自重+温升。

拉应力控制指标为，拱坝中央悬臂梁底不大于1.5MPa，其他部位不大于1.40MPa。

温度荷载考虑两种计算方法：①采用设计封拱温度，温度荷载按SL282—2003《混凝土拱坝设计规范》的要求和公式计算，多年平均气温为15.5℃，多年平均气温年变幅为13.8℃，计算封拱温度采用14.0℃；②采用实际封拱温度，计算封拱温度由各层实际封拱时的气温确定。

根据SL25—91《浆砌石坝设计规范》的规定，对于150#胶结材料砌粗料石、块石砌体，计算拉应力在拱坝中央悬臂梁底不大于1.5MPa，其他部位不大于1.40MPa。

经计算，设计封拱温度下的坝体应力成果如表2所示。结果表明，设计封拱温度下坝体应力均小于控制值。

表2 设计封拱温度下大坝应力分析成果

大坝各层实际封拱期温度如表3所示。按照实际封拱温度计算的坝体应力成果如表4所示。从计算成果看，坝体最大拉应力达2.65MPa，拉应力区大，多数拱圈处于全断面受拉状态，因此，出现裂缝是必然的。

表3 实际封拱温度值

表4 实际封拱温度下拱坝应力计算成果

3 大坝堆石混凝土贴厚加固

大坝应力超标是坝体裂缝的主要原因。因此，大坝加固主要围绕改善大坝应力状况拟定处理措施。经方案比较，决定采用在大坝下游侧采用堆石混凝土贴厚加固的处理方案。

具体加固措施为：在大坝下游侧采用堆石混凝土加厚坝体，下游面采用预制混凝土块砌体兼做模板，堆石混凝土胶结材料采用C15自密实混凝土。加固厚度由高程267.0m处的5.0m，线性变化至坝顶（高程322.0m）的1.0m。新、老坝体间采用锚筋连接，间距为2.0m，长2.0m。结合面凿毛并冲洗，并按规范要求，分区布置灌浆系统，后期对新、老坝体接触面进行灌浆。

对加固后的大坝应力进行验算，计算结果得出最大拉应力为1.1MPa，出现在荷载组合④工况，远小于控制应力，其余组合最大拉应力均小于1.0MPa，加固效果明显。

大坝堆石混凝土施工前，在现场进行了生产性试验。从试验结果看，混凝土密实性和强度均能满足要求。

对大坝左右宽缝处已出现的裂缝，采用上游缝口封堵，中间灌浆的方法进行处理。

4 结语

（1）大龙潭大坝加固实践表明，采用堆石混凝土加厚坝体，施工工艺简单，进度快，节省人力。堆石混凝土是一种值得发展推广的新型工程材料。

（2）堆石混凝土应尽量避免使用片石，如必须使用时，不能平放，否则会造成片石底部脱空，形成内部空腔；风化程度高的岩石或因吸水性强等原因，与自密实混凝土结合性较差，应禁止使用。

［1］SL25—2006，砌石坝设计规范［S］.

［2］SL282—2003，混凝土拱坝设计规范［S］.

［3］石建军，张志恒，金锋，等.自密实混凝土充填堆石体的试验［J］.南华大学学报（自然科学版），2005，19（1）.

［4］金锋，安雪晖，石建军，等.堆石混凝土与堆石混凝土大坝［J］.水利学报，2005，36（11）.

［5］黄锦松，周虎，安雪晖.堆石混凝土综合性能的试验研究［J］.建筑材料学报，2008，11（2）.

Application of Rock-fill Concrete in the Reinforcement of Dalongtan Reservoir Dam

CHEN Jing-fu，WANG Yong-hai
（Water Conservancy and Hydropower Investigation and Design Institute of Anhui Province，Hefei 230022，China）

The Dalongtan reservoir dam is an arch dam of masonry.Due to the higher gemel arch temperature during construction and other reasons，the dam stress exceeds the standard limit and cracks appear on the surface of the dam.In order to improve the stress of dam body，rock-fill concrete is applied in the dam body reinforcement on the downstream side. And this application is introduced.

Dalongtan reservoir；rock-fill concrete；arch dam；reinforcement

TV5；TV64

A

1672-9900（2013）01-0057-03

2012-10-29

陈景富（1962-），男（汉族），福建上杭人，正高级工程师，主要从事水工结构设计与研究，（Tel）0551-65738095。