浅议大坝工程建设中病害及安全检测

娄 钦

（中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，贵州贵阳550081）

浅议大坝工程建设中病害及安全检测

娄 钦

（中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，贵州贵阳550081）

自20世纪50年代，我国开始大量建设水利水电工程，但由于当时的施工技术水平和条件所限，相当数量的工程质量得不到很好的控制，工程缺乏科学的养护和管理，造成严重的老化失修现象，表现为较高的水库病害率。本文通过实际案例分析了大坝病害对水利水电工程的影响，阐述其病害特点以及安全检测的方法，并提出了相应的防治措施。

水利水电工程；大坝病害；安全检测

大坝失事事故可造成巨大的经济损失和人员伤亡，给社会带来不利的影响，影响社会的和谐发展。据相关资料统计，我国每年平均会出现70多座水库溃坝失事，失事水库中小型水库约占96%［1］。究其原因，一方面是安全管理工作不到位，一方面是病险水库的加固措施不到位。我国已有水库中约有36%属于病险水库，为保证水利水电工程的安全运行，必须加强水利水电工程的安全检测，不断完善安全评价标准，并采取一系列的风险防治措施。

1 案例分析

我国病险水库坝型多以土石坝为主，其次为浆砌石坝和混凝土坝。病险水库多为中小型水库。根据我国《水库大坝安全评价导则》的相关内容来判定其工程质量、安全管理、防洪抗震标准以及结构的安全性［2］，大部分病险水库存在着结构安全问题、渗流安全问题、金属结构问题以及防洪安全问题。

某水库的洪水位按200年一遇标准设计为272.36m，按30年一遇标准设计为270.00m；大坝为细石硂砌毛石重力坝，拦河坝按四级建筑物设计。坝顶高程273.50m，最大坝高48.50m，坝顶总长132.50m；正常蓄水位270.00mm，死水位260.00mm；坝址以上控制流域面积428.40km2，总库容699.00万m3。该水库建于1999年，并于2002年完成安全验收。

1.1 结构安全问题

本案例水利水电工程属于土石重力坝，此类坝型容易引发拦坝结构裂缝、变形等问题。主要是因为土石坝具有较陡的坝坡，坝体填筑质量也不高，因此抗滑系数偏低。同时，坝体的深层基础结构面不够稳定。这对整体大坝的稳定性造成了极大的影响。

1.2 渗流安全问题

该坝长期存在的问题为坝体、坝基等结构的渗漏、流土、散禁、管涌、沼泽化等，这类问题对大坝的安全运行造成了极大的隐患，同时也会浪费大量的水资源。该坝体采用细石硂砌毛石为基础材料，砌体密实度不够稳定，其渗透系数未能达到一定的标准，导致上游防渗面板常发生裂缝等危害［3］。同时，在设计初期坝基基岩的防渗措施不够完善，并未完成彻底的清基处理，这也对坝体的整体稳定性有一定的影响。

1.3 金属结构问题

金属结构的病害容易引发止水失效以及运行困难的严重问题。这类问题不仅会给水利水电工程的主体带来巨大的经济损失，还会给居民的安全、正常用电带来影响。金属结构主要是指水利工程中的机电设备，机电设备的保养、维修不到位，容易引发设备的腐蚀、老化等问题［4］。这类问题在溢洪道和泄水洞的机电设备中具有较高的发生率，若不能及时的检测并处理，则会造成止水失效、运行困难等问题。该工程溢流堰顶高程260.00m，最大下泄流量为2630m3/s，采用坝顶溢流，闸门控制泄洪。该闸门采用钢材料，长期的腐蚀问题容易对其密闭性造成一定的影响。

1.4 防洪安全问题

防洪安全问题主要表现在坝型设计标准的不规范，导致泄洪能力不足或未能正常泄洪。该大坝水库水位的校核洪水位为272.36m，尾水位的校核洪水位为171.10m。该水位的设计是根据以往20～30年的水文资料的统计结果而设计，但随着经济发展以及社会的不断改变，该洪水位已经无法应对洪水发生的较大变数。同时，泄洪建筑结构系数不够稳定，或因淤塞等问题，常会影响正常的泄洪能力，导致泄洪能力不足或无法泄洪［5］。

2 安全检测

为了进一步探测该水库的病害诱因及表现形式，提出针对性的防治措施和应急预案，本文对该工程进行了安全检测，并进行安全评估。

2.1 外观检测

首先对该坝体进行基础性的全面检查，再详细检查坝基、坝肩、溢流坝等重要部位，查看是否存在裂缝、破损等问题。经调查可见，该坝上游面共有357处较大裂缝，下游面共有186处，溢流面共有65处，廊道内共有134处。统计所有裂缝的具体位置、长度、宽度等，并将其描绘在大坝展示图中。

2.2 内部缺陷检测

内部缺陷的检测常通过工程钻机对混凝土结构进行钻孔取样，然后利用Nm-4A型非金属超声波监测仪来进行测定。于该大坝上游面钻取直径为75mm的两个孔，孔距为1500mm，孔深1500mm。将两孔作为声测管，通过声波透射法对其内部混凝土结构进行检测。检测结果依据《超声法检测混凝土缺陷技术规程》进行判定，本次检测发现: 189.0m、214.5m、256.4m的高程处声时变长、声速变低，并出现折射或绕射现象，说明此处内部结构存在空洞问题［6］。

2.3 强度检测

将内部缺陷检测时的钻孔取样用于混凝土抗压强度的检测，检测结果如表1所示。运用中型回弹仪对混凝土强度进行检测，检测结果如表2。

表1 混凝土抗压强度的取芯法检测表

表2 混凝土强度的回弹法检测表

2.4 碳化深度检测

碳化深度检测主要是针对混凝土结构进行抽样检查，对该坝主要的六个部位进行取样调查，将结构表面凿开后喷洒化学试剂，取不变色的混凝土厚度值作为检测结果。如表3所示。

表3 混凝土碳化深度检测结果

3 大坝病害对水利水电工程的影响及应对措施

3.1 大坝病害对水利水电工程的影响

（1）降低大坝的安全性能

根据此次安全检测结果可知，坝体存在多处程度不等的裂缝，且以水平施工裂缝为主。混凝土内部结构存在空洞等问题，主要功能结构部位的抗压强度有待提高。这些问题的存在均对大坝的安全稳定系数造成了一定的影响。当水库蓄水后，坝体的各处裂缝会在上游水压力的作用下产生渗流，若水位不断抬高，则坝体承受的压力则越大。然而当坝体结构的密实度不够时，则可能产生透水层，抬高坝体浸润线，使坝体结构遭到破坏［7］。坝体一旦出现裂缝渗水现象，则裂缝所处断面会因渗透水的压力作用而促使其强度降低，引起坝体或坝基滑动，从而造成大坝溃决。这类安全隐患可引起较大的生命安全及经济财产的损失。

（2）影响大坝的运行功能

大坝存在的主要病害对水利水电工程的运行功能存在着不同程度的影响，主要可导致泄洪量、发电量、工程引水量的调节和控制功能遭到破坏或不能发挥正常水平。

（3）降低大坝的耐久性

大坝的病害是长期存在于坝体的危险因素，若不能在管理和修护中加以足够的重视，则可能降低大坝的使用寿命。例如坝体的裂缝在渗水的溶蚀作用下导致混凝土结构疏松崩落，促使碳酸钙大量析出，从而降低了混凝土的质量，引发严重的渗流，加速安全事故的频发。

3.2 大坝的病害防治措施

（1）建立隐患病害检测系统

采用新型的信息科技技术对大坝进行监测管理，例如利用地震C T、瑞利波法、超声波法等方式检测大坝的结构性缺陷；利用水质分析法、示踪法、水下数字摄像等方式获取渗流溶蚀等参数。最终将检测数据导入到数据管理系统进行分析［8］。

（2）建立病害预警系统

将病害检测系统录入的参数进行图形分析，根据图形走向趋势对其进行管理。若发现任何异常现象，则可及时通过监控中心将信号传导至人机管理中心，进而对其采取针对性的修护措施。

（3）坝体的加固措施

当预警系统发出警报后，可根据隐患事故位置采取适当的加固措施。一般的加固技术为防洪加固、防渗加固、抗震加固、坝体结构加固、裂缝补强处理、金属结构加固等。

4 结语

综上所述，通过本次案例分析可知，该坝体存在的主要病害为结构安全问题、渗流安全问题、金属结构问题以及防洪安全问题。通过一系列的安全检测可知，坝体的裂缝问题较为突出，混凝土强度有待提高，碳化程度问题也值得重视。最后对大坝病害的不利影响进行分析，建议采用新型的信息技术进行管理，建立完善的病害检测系统以及预警措施，进一步加强安全管理工作的实施，及时采取相应的加固措施，保障大坝的安全运行。

［1］周克发，袁辉.基于病害指数的大坝溃决可能性评价研究［J］.长江科学院院报，2011，28（02）:10-15.

［2］谭界雄，位敏.我国水库大坝病害特点及除险加固技术概述［J］.中国水利，2010（18）:17-20.

［3］岳玲娟，吴朗.浅谈石屏县王横塘水库大坝病害防治［J］.城市建设理论研究（电子版），2013，12（01）:23-25.

［4］赵国军.水库大坝病害分析及整治设计［J］.黑龙江科技信息，2014，21（04）:134-134.

［5］潘亨禹.水工大体积混凝土施工中的常见病害及预防措施［J］.黑龙江水利科技，2013，41（03）:226-228.

［6］赵素桥，牛淑金，包日新，等.潘家口水库大坝安全检测工程质量分析与评价［J］.大坝与安全，2010，13（04）:46-48.

［7］闫亚宁.浅谈大坝安全监测设计及施工的经验［J］.中小企业管理与科技，2013，31（22）:125-126.

［8］李桂同.浅谈我国大坝工程安全监测［J］.科技创新与应用，2012，22（05）:103.

TV61

A

1672-2469（2015）10-0073-02

10.3969/j.issn.1672-2469.2015.10.22

娄 钦（1981年—），男，工程师。