穆家水库溢流坝除险加固施工技术

彭震宇

（辽宁省观音阁水库管理局，辽宁 本溪 117110）

1 工程概况

穆家水库位于辽宁省新宾满族自治县苏子河干流上，总装机容量6700 kW，是一座以发电为主，兼有灌溉、防洪效益的水利枢纽工程，主要建筑物包括拦河坝、发电引水隧洞、电站厂房等。混合式拦河坝由浆砌石挡水坝段、溢流坝段、土坝段和连接段组成。

2 除险加固的原因

穆家水库始建于1978年，属于“三边”工程，受当时施工条件及环境因素制约，施工质量差，标准较低。1983年至2012年，水库已运行了24年，存在土坝沉降明显、无冲砂设施致淤积严重、无安全监测设施等诸多隐患、缺陷。其中溢流坝集中表现为表层混凝土（尤其是水位变化区）剥蚀、粗骨料外露、钢筋网大面积外露并锈蚀、剥蚀坑渗水、溢流面混凝土防渗面板开裂失效、渗漏严重等等。根据《水库大坝安全鉴定方法》第6条：安全分类标准，穆家水库大坝为Ⅲ类坝，属病险库，亟需加固除险。

考虑水库以下水能梯级开发各水电站的具体情况，以及水库一旦失事对下游大伙房输水工程出口造成的影响，水库管理处根据省厅《关于穆家水库除险加固工程初步设计报告的批复》（辽水计财[2008]231号文件），于 2009—2011年实施了穆家水库除险加固工程。

3 除险加固工程

将溢流坝右端8 m长一段改建为冲砂闸，安装闸门及启闭机。凿除堰面及水位变化区的混凝土，拆除裸露、锈蚀的钢筋。凿旧补新，重新浇筑抗冲耐磨混凝土堰面；上游防渗面板裂缝局部处理，表面凿除，补聚合物砂浆。坝体渗漏采用水泥灌浆处理。

4 除险加固施工

4.1 原混凝土凿除

根据设计要求，溢流坝堰面300 mm厚的老混凝土需凿除，重新浇筑二级配C25F300W4混凝土，为此共需凿除老混凝土2060 m3。凿除作业须严格控制凿除深度，避免超挖或欠挖，标准为超挖不大于3 cm，欠挖不大于1 cm。该项作业因施工部位高、工作面狭小等不利因素，成为加固工程中难度大、要求高、周期长的项目。

根据该工程的实际情况，曾拟定了3种拆除方案：

1）采用电动空压机和柴油空压机配合B87风镐、320D液压镐拆除。为了控制凿除深度控制在允许范围内，作业前垂直坝轴线布设控制断面，即沿堰面栽植锚筋，每20 m为一个断面，在锚筋上焊溢流面形状钢筋，凿除时挂上横线，测量出凿除深度，避免超挖或欠挖。考虑自然、天气、人员、设备等因素，采用此项方案共需62 d。

2）利用挖掘机破碎锤，机械拆除。此方案工效可大大提高，但存在极大的危险性——堰面混凝土仅0.5 m，如果因机械手操作不当，将破坏本欲保留的0.2 m老混凝土，甚至影响到内部的浆砌石填充体。

3）用静态破裂剂破裂混凝土。混凝土破裂剂系复合型高效静态爆破材料，俗称“无声炸药”。对混凝土、砖结构、石材有理想的切割和破裂效果，属非爆炸品，使用时无噪声，无震动、无飞石、不燃、不爆、无公害。贮存、运输及使用方便，安全快捷，省工省力，加快工程进度。破坏负荷：35～45 MPa。开裂时间：10～24 h ，气温高，开裂时间短，气温低，开裂时间延长。使用时辅以人工水准测量，按着破裂剂钻孔参数，实测各点位的绝对高程，计算出每个装药孔的深度。采用风钻钻孔，严格控制孔深。该方案安全可靠，多个作业面同时进行，一次性同时装药，同时破碎混凝土，为后续作业赢得了时间。最为关键的是，对剩余的0.2 m混凝土不会造成任何破坏。

经过比较，最后采用了方案三，工效及施工质量均得到了保证。

4.2 溢流面混凝土施工

4.2.1 滑模

溢流面采用滑模连续浇筑，滑模系两根[25 a槽钢，通过悬挂装置紧靠滑轨。为了减少滑模阻力和滑模质量，两根槽钢不连接，分次滑动。每节用两个手扳葫芦向上拉动滑模，每次滑模上升高度不大于100 mm。相邻两个滑模高差不大于150 mm。两个滑轨中间缝隙30～50 mm，滑模过后用抹子压实、抹平、压光。

4.2.2 滑轨

滑轨为在加工车间冷压、钻孔制作成型的20号B槽钢（开口向上），每节长4～5 m。滑轨腹板每100 cm钻一个φ22圆孔，穿过与预埋锚杆焊接的螺栓固定，螺栓长度200 mm。滑模最长段是溢流面第Ⅵ坝块，长度为23 m，故该段设6道滑轨，5节滑模，每节滑模长度为4.6 m。其它坝块和第Ⅵ坝块基本相同，根据坝块宽度的大小设置滑轨数量和间距。

4.2.3 混凝土浇筑

浇筑时严格控制混凝土坍落度不大于4～5 cm。初次下料高出滑模20～30 cm，附着式振捣器进行第一次振捣，溢出钢筋网以外的混凝土放回筋网内。滑模前第二次振捣，振捣后再进行滑模。为保证混凝土外观质量，滑模移动后粘结的水泥浆应及时刮除干净。

5 结语

1）除险加固工程必须结合工程实际，在确保不会造成保留部分结构破坏的原则下，选用安全可靠的施工技术。

2）堰面混凝土表面平整度，取决于滑轨的安装精度和滑轨的牢固度。该工程滑轨安装时用经纬仪、水准仪控制安装误差，按金属结构规范标准进行了验收。