雪山湖水库溢洪道右导墙裂缝分析与处理

赵性发

（吉林两江水力发电股份有限公司，吉林安图，133600）

1 工程概述

雪山湖水库位于第二松花江干流上，第二松花江源于美丽的长白山天池，海拔高程2660 m。总库容2.105亿m3，枢纽工程为二等大（2）型工程，主要水工建筑物有：大坝、溢洪道、泄洪洞、引水系统、发电厂房等。

溢洪道位于大坝左岸，为岸边开敞式溢洪道，轴线长233.27 m，自上而下由引渠、闸室段、陡槽、挑流段、尾渠组成。堰型为WES型实用堰，堰顶高程536.50 m。闸室为两孔，单孔净宽9.00 m，两扇弧门尺寸均为9.00 m×9.00 m。溢洪道右导墙长26.74 m，呈反弧形，反弧角25°40′，底部基础坐落于良好基岩上，其底高程为532.00 m。导墙高15.40 m，呈倒“T”字型设计。

2 导墙裂缝

2.1 导墙裂缝现状

为详细了解导墙裂缝情况及其产生的原因，对导墙进行了详细的调查分析，共有大小裂缝10条，比较大的裂缝有3条，其中竖向2条，为贯穿性裂缝；横向1条，从溢洪道0-000.45至导墙末端，首部近沿大坝混凝土面板与导墙接触部位的斜缝，紧接水平缝为施工缝，延伸一段后斜下与下一道施工缝相接。裂缝情况统计见表1。

表1 裂缝统计表Table 1 Statistics of the cracks

导墙一侧为迎水面（溢洪道侧墙面），一侧为背水面（邻坝侧），对每一条裂缝进行了标识，详见图1～图4。

图1 导墙迎水面裂缝示意Fig.1 Cracks on the upstream face of the guide wall

图2 导墙背水面裂缝示意Fig.2 Cracks on the downstream face of the guide wall

图3 导墙背水面照片Fig.3 Picture of the downstream face of the guide wall

图4 导墙迎水面照片Fig.4 Picture of the upstream face of the guide wall

1号缝是结构缝，缝内止水材料风化破坏严重。

2号裂缝在右侧墙面上，是表面裂缝。裂缝走向为向1号缝（结构缝）延伸，对整体混凝土结构影响较小，破坏形式为小面积混凝土剥离。

3号、4号、5号、6号、7号裂缝是在右侧墙面上一条相连的裂缝，为深层或贯穿性裂缝。裂缝表面开度较大，裸露的混凝土内部钢筋锈蚀严重，裂缝上部混凝土和下部混凝土不在同一竖直平面内。

8号裂缝在右侧墙面上，是浅层裂缝。

9号缝为结构缝，结构缝表面有混凝土剥落，裸露的混凝土内部钢筋锈蚀严重。

10号裂缝是贯穿性裂缝。此裂缝完全贯穿混凝土结构，左侧墙面裂缝位置与右侧墙面裂缝位置一致。

2.2 导墙变形情况

为了解导墙裂缝产生的变形情况，采用坐标测量（全站仪测量）和直接测量（铅垂吊线）两种方法测量，互相复核测量导墙顶部相对于墙底的变形。根据裂缝情况，共选取了9个断面测量其变形情况，断面间距在3 m左右，断面变形测量示意见图5。

图5 导墙测量示意图Fig.5 Measurement of the guide wall

从测量数据看，导墙横缝以上变形明显，相对于墙底533.00 m高程，墙顶最小偏移发生在L1断面，为6.7 cm，最大偏移发生在L2断面，为21.7 cm，从以上图对比可以看出，偏移起始位置与裂缝位置呈基本对应的关系。以墙底为基准，测量变形线多呈先左后右摆动的曲线，说明在原施工中存在“跑模”现象，所以墙顶的变形是由裂缝和“跑模”两部分变形之和引起的。以下是9个断面变形分析示意图。

2.3 裂缝产生原因分析

通过认真研究分析，引起本工程裂缝的主要原因为混凝土收缩和荷载作用。

图6 断面变形示意图Fig.6 Deformation of the cross section

（1）混凝土收缩：在原施工中存在薄弱环节，如混凝土坍落度偏大，搅拌不均，振捣不实，养护不好，层面处理不良等原因，导致混凝土收缩、干缩值偏大，产生施工缝。由于导墙断面较薄，混凝土收缩变形影响较为明显，表现主要是竖向缝，如10号裂缝；其次施工过程产生的施工冷缝处理不当，产生了水平裂缝。

（2）荷载作用：由于该工程地处高寒地区，水库水面结冰较厚，水位无法观测。为了观测水位，冬季溢洪道弧形工作闸门采用潜水泵射流法运行，以保证闸门前不结冰。由于潜水泵位置靠前，设在靠右导墙侧的前部标尺处，造成溢洪道内较大范围无冰，使右导墙一侧有冰（墙背、大坝侧）、一侧无冰运行。由于冰荷载较大，使导墙向迎水侧（溢洪道方向）变形较大，超过其承载能力，在受力最大处或结构薄弱部位拉开，表现主要是水平缝，沿施工缝处（如4号、6号缝）和截面突变部位（如3号缝）产生裂缝。这是导墙产生水平裂缝的主要原因。

3 裂缝处理

3.1 裂缝处理必要性

裂缝的存在会造成裂缝内进水，进而引起混凝土冻融破坏、钢筋锈蚀及裂缝进一步扩展（加宽、加深及延长），并威胁裂缝以上墙体稳定。溢洪道泄洪时，导墙可能折断倾覆，造成运行事故，进而可能对相邻混凝土面板坝造成不利影响，需对导墙进行处理。

3.2 裂缝处理方案

对导墙裂缝以上部分进行拆除重建，拆除高程535.90 m。然后按照原剖面尺寸和配筋重新浇筑，新浇混凝土标号采用C25F300。为不破坏导墙与溢洪道边墩间止水连接，与边墩相邻部位下游侧保留2 m范围，并对保留范围内的2号裂缝进行化灌处理。

为了防止开挖对相关结构造成破坏，对相关结构必须采取有效的保护措施。导墙顶部至裂缝以上1 m部分采用静态破碎剂辅助以人工开挖等静态拆除方法；裂缝上部1 m范围采用风镐及人工撬挖等人工拆除方法，并保留此部位的配筋。为保证新老混凝土连接牢固及配筋要求，减小对保留结构的损害，采用化学植筋的方式进行加固和连接，化学植筋采用直径25 mm的二级钢筋。

裂缝以上拆除重建方案见图7。

图7 裂缝以上拆除开挖图Fig.7 Demolishment and excavation above the cracks

图8 裂缝以上拆除导墙配筋断面图Fig.8 Demolishment of the steel bars above the cracks

4 结语

混凝土产生裂缝是一个普遍性问题，但在溢洪道导墙产生如此严重的裂缝并不多见。本工程经复核，在各种工况下导墙的整体抗滑、抗倾稳定均满足现行规范要求。产生裂缝的主原因是当右导墙一侧有冰，一侧无冰情况下运行，导墙应力超标。由于观测水位、闸门防结冰的潜水泵位置靠前，设在靠右导墙侧的前部标尺处，造成溢洪道内较大范围无冰，使右导墙一侧有冰、一侧无冰运行，形成较大的冰推荷载，使导墙向溢洪道侧变形较大，同时超过导墙允许应力及配筋，故在受力最大处及结构薄弱部位形成裂缝及变形。为确保运行安全，进行了拆除重建。

在以后的冬季运行中，应将潜水泵尽量靠近弧门放置，不允许出现导墙单侧出现冰荷载情况，应保持导墙两侧冰荷载平衡，确保导墙运行安全。■