小黑河水库溢洪道病害分析与除险加固施工设计

刘朝庹

（云南明通水电建设监理有限公司 云南 楚雄 675000）

1 工程概况

小黑河水库位于云南省曲靖市师宗县境内，属于小（二）型水库，水库任务兼顾供水及防洪。水库主体工程主要由拦河坝、溢洪道、输水洞三部分组成。水库溢洪道型式为宽顶堰，设计最大泄量为640m3/s。水库自建立至今，先后经受了多次较大洪水考验，起到了很好的工程实效。但溢洪道溢流堰面表层混凝土在水流的长时间冲刷及季节变化导致的温度改变等因素的影响下，多处出现裂缝，堰面表层存在碳化与蜂窝麻面的现象，需及时对溢洪道进行除险加固，以免出现安全事故。

2 溢洪道病害分析

2.1 裂隙发育现状

依据现场实测，工程存在的主要问题为裂隙较多，溢流面裂隙主要发育在溢洪道闸室段与泄槽段。其中闸室段主体为混凝土结构，在溢流面上共发现具有威胁性的裂隙6条，同时溢流面还有冲蚀与破损、止水老化、开裂等现象；泄槽段侧墙结构为浆砌石构成，用砂浆进行抹面作业，至今虽未出现明显的质量问题，但表面碳化、止水老化、开裂等现象严重。

2.2 裂隙成因分析

（1）依据《水库溢洪道设计规范》与《水工混凝土结构设计规范》等相关施工规范，对于有抗冲耐磨特性的水工施工，混凝土强度的等级不可小于C25[1]。而水库原溢流道所采用的混凝土设计强度为R250，即C20混凝土强度,明显低于国家相关标准，无法很好的满足实际使用需求。

表1 溢洪道堰面主体施工材料

表2 混凝土闸墩碳化情况

（2）溢流面混凝土表层厚度为100mm，在最初设计时未设置分块缝，这使得溢流面在较大的四季温差变化下，特别是冬季寒流的影响下，底部基岩与砌体对其产生约束效果而出现裂隙。

（3）依据国家现有“水利工程温度作用设计原则”的规定，当坝体底板遭受来自底部基岩的约束作用时，必须在其顶板面布设钢筋网，各个方向的配筋率以0.1%为佳，每1m距离上配置的钢筋数量不得超过五根，钢筋直径不得低于16mm。而原水库溢洪道溢流面表层钢筋网配置规格为φ12@30cm，各方向配筋率不足0.05%，无法达成温度裂隙扩张所需求的钢筋配置要求，为裂隙的出现提供了可能。

（4）根据实测数据显示，裂隙出现的位置多为施工缝所在，这说明对施工缝处理的不恰当是引起裂隙出现的主要原因之一。此外，最初混凝土施工时，未在其中掺入引气剂而使得固结后混凝土层含气量较低，抗冻性能不佳，亦是导致溢流面表土层出现问题的原因之一。

综上所述，溢流面裂隙出现的原因为溢流面混凝土层及其钢筋配置强度不足；溢流面最初设计时未设置分块缝；施工中施工缝处理不当和初期施工工艺存在缺陷等，从而使得溢流面在温度变化下受到温度应力的干扰而出现问题，需对其进行及时有效的除险加固。

3 溢洪道除险加固施工设计

3.1 溢洪道堰面加固方案

基于要求溢洪道加固后现有裂隙得到妥善修复且避免新裂隙出现的同时，溢洪道自身强度与抗冲刷能力及抗冻性有所增强的前提，溢洪道堰面加固方案分为两部分：其一，对水流速度较慢的区域，采取常规手段进行加固；其二，对水流速度较快的区域，不去除原有混凝土层，改用柔性抗冲磨的高分子材料（CW）对裂隙进行填充。充填时需注意应先对表层的碳化部分进行清除，待表面洁净后方可进行作业，溢洪道堰面主体施工材料如表1所示。

采用新型裂缝加固处理技术，该技术不但操作较为简便且已经过实际检验，技术具有可行性。此外，进行有效施工需提前进行一定的培训，并且该新型材料可能存在抗老化性能的问题，需在后期实际中进行检验。

3.2 堰面除险加固施工

加固作业起始于堰面直线段，整个表面采用柔性抗冲磨的高分子材料（CW）进行刷涂。施工时需注意因裂缝中多存在水渗出的现象而会对柔性抗冲磨的高分子材料（CW）的刷涂造成干扰，需先对裂缝进行封闭的防渗处理。具体施工为先沿裂缝发育方向开槽，随后在槽底充填堵漏材料和柔性防水材料并回填丙乳砂浆，最后用柔性抗冲磨的高分子材料（CW）进行刷涂。各施工步骤具体操作如下：

（1）开槽。沿裂缝发育方向开设燕尾槽，并用钢丝对槽内表面的杂物进行清除。若槽内存在渗水现象则在槽底再开设2cm×2cm的方形槽一个，并在其内充填堵漏材料，确保不再出现渗水后，将燕尾槽吹干等待使用。

（2）止水材料填充。使用SR—2型止水材料，充填厚度为2cm，充填时必须确保燕尾槽内干燥整洁，止水材料须一层一层刷涂，且必须为前一层自然干燥后才可刷涂下一层。

（3）充填丙乳砂浆。进行充填时需先在槽底与两侧槽壁涂刷一层丙乳砂浆后方可进行。

（4）表层防护。溢洪道堰面上部裂隙处于非水流冲刷区内，对其的防护只需在裂缝两侧50m范围内刷涂柔性抗冲磨的高分子材料（CW），其余处于水流冲刷区内的裂缝，需对整个坝体表层涂抹防护材料。

4 溢洪道侧墙及闸墩加固

4.1 侧墙加固

溢洪道侧墙采用浆砌石结构，表层砂浆抹面，多年使用中碳化现象极为显著，鉴于其处于水流较快的区域，对其的加固采用柔性抗冲磨的高分子材料（CW）进行刷涂，涂层厚度为4mm，总涂抹范围覆盖整个溢洪道侧墙。

4.2 闸墩加固

对水库闸墩混凝土的碳化情况进行调查分析，其结果见表2。

根据调查结果以及工程安全运行的要求，对闸墩表层混凝土碳化的加固处理采用丙乳砂浆进行。相较于传统加固方法，丙乳砂浆的防渗、防腐等性能更加优越，且抗拉强度相比于普通的水泥砂浆提升一倍，粘结性则提升了两倍以上。同时，丙乳砂浆无毒、生产成本低廉、施工工艺简单，提升经济效益的同时对于施工安全性亦有显著提升。具体施工时应对碳化的混凝土表层进行打毛处理，待表层整洁后方可刷涂丙乳砂浆，涂层厚度以4mm～6mm为佳。

5 结语

小型水库在进行除险加固施工设计时要在有限的资金投入上保证其设计施工质量，除险加固施工设计的合理性是保证工程加固效果的重要前提。文章结合工程实际，确定了溢洪道裂隙治理方案，并经过实践检验有效的消除了堰面中存在的裂缝；同时，在一定程度上增强了溢洪道的强度与抗寒性等性能，在消除原有安全隐患的同时，很好地保证了溢洪道原有功能的正常发挥。陕西水利

[1]崔华存.小型病险水库溢洪道设计中的问题及解决方案 [J].水利规划与设计,2014,03：62-64.

[2]汪德祥.关于小型水库除险的加固设计探讨[J].中国新技术新产品,2013,01：88-89.

[3]张建平.小型水库除险加固工程设计问题的探讨 [J].水利规划与设计,2013,04：81-82.

[4]何善国.病险中小型水库的工程质量缺陷及病态特征探析[J].中国农村水利水电,2010,01：96-100.