樱孜渡水电站拱坝新老坝体的衔接措施

沈鑫　熊鹭　张远坤

摘 要：樱孜渡水电站位于贵州省纳雍县新房乡，大坝为混凝土双曲拱坝，最大坝高58.1 m。2010年浇筑了28.6 m高的坝体后项目停工，并于2018年10月项目复工。在已浇筑8年多的坝体上继续筑坝，且该衔接部位正好在拱坝关键的腰部，因此新老坝体的衔接措施尤为重要。结合工程实际情况，从坝基衔接、混凝土衔接以及分缝衔接3个方面采取了相应措施。目前，大坝已施工完毕，衔接部位未发现开裂渗水等现象，外观质量良好。

关键词：拱坝续建;坝体衔接;坝基衔接;混凝土衔接;分缝衔接

中图分类号：TV543文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）11-0050-03

Analysis on the Connecting Measures of the New and Old Dam Body

of Yingzidu Hydropower Station Arch Dam

SHEN Xin1 XIONG Lu1 ZHANG Yuankun2

（1. Guizhou Zhongcheng Tianhe Water Conservancy Engineering Co.， Ltd.，Guiyang Guizhou 550003;2. Guizhou Water Conservancy Project Construction Quality and Safety Center，Guiyang Guizhou 550002）

Abstract： Yingzidu hydropower station is located in Xinfang Township， Nayong County， Guizhou Province. The dam is a concrete double curvature arch dam with the maximum dam height of 58.1 m. After the 28.6 m high dam body was poured in 2010， the project stopped and resumed in October 2018. It is very important to continue to build the dam on the dam which has been poured for more than 8 years， and the connecting part is just at the key waist of the arch dam. Combined with the actual situation of the project， the corresponding measures are taken from three aspects of concrete connection， joint connection and dam foundation connection. At present， the construction of the dam has been completed， and no cracks and water seepage have been found at the connecting parts， with good appearance quality.

Keywords： continued construction of arch dam;connection of dam body;connection of dam foundation;connection of concrete;connection of concrete joint

櫻孜渡水电站位于纳雍县西南部新房乡小骂仲村境内，距离纳雍县城45 km。电站属三岔河干流（黔中水利枢纽以上）规划电站的第五梯级，主要任务为发电。坝址以上集雨面积为2 534 km2，水库正常蓄水位为1 388.00 m，死水位为1 385.00 m，兴利库容为9.5×105 m3，校核洪水位为1 389.21 m，总库容为8.13×106 m3，为日调节水库。电站装机容量为2×8 000 kW，保证出力为1 496 kW，多年平均发电量为6.470×107 kW·h，设计引用流量为46.0 m3/s，设计水头为39.8 m。水库及发电工程均属小（1）型，工程等别为Ⅳ等。

1 大坝情况简述

大坝为混凝土双曲拱坝，最大坝高为58.1 m，坝顶高程为1 389.40 m，坝顶弧长为189.62 m，最大中心角为104.41°，坝顶宽为4 m，坝底宽为14.30 m，厚高比为0.25，属中厚拱坝。坝顶中部设置了表孔溢洪道，正常蓄水位为1 388.00 m，堰顶高程为1 381.70 m，溢流总净宽为50 m，设5扇10 m×6.7 m弧形工作闸门。非溢流坝段坝顶上游侧设C25钢筋砼防浪墙，高为1.2 m，厚为0.2 m。坝顶下游侧设不锈钢护栏，高为1.2 m。坝身填筑材料采用C15细石砼埋块石，河床段坝体底部设2.0 m厚的C15砼垫层，岸坡段坝体底部设0.5 m厚的C15砼垫层。坝内设城门洞形灌浆廊道，距大坝上游坝面4.5 m，断面尺寸为2.5 m×3 m，廊道总长为106.15 m。大坝于2010年浇筑了28.6 m高的坝体后停工，于2018年10月复工，目前已施工完毕。

2 衔接措施分析

在已浇筑8年多的坝体上继续筑坝，且该衔接部位正好在拱坝关键的腰部，因此新老坝体的衔接措施尤为重要。结合工程实际情况，从坝基衔接、混凝土衔接以及分缝衔接3个方面采取了相应措施。

2.1 坝基衔接

经现场勘察核实：河床坝基开挖高程为1 331.30 m，较初步设计坝基高程1 329.70 m抬高了1.6 m，已建坝体左岸坝基较初步设计抬高了0.90～4.92 m，已建坝体右岸坝基较初步设计抬高了0.89～5.94 m;两坝肩开挖后裸露的坝基岩石存在欠挖、陡坎、尖角和局部风化现象。大坝基础为灰绿色玄武岩，拱坝建基面为弱风化岩体，基础岩体波速值为4 617～6 855 m/s，岩石饱和抗压强度为43.31～57.28 MPa。岩石坚硬，岩体较完整，属ⅡB类岩体，坝基岩体强度满足中等高度拱坝建基要求[1]。

结合工程实际，坝基存在的主要问题是欠挖。处理已建坝体坝基的欠挖需要拆除坝体，显然是不经济的。为确保拱坝安全，对大坝采用有限元方法进行仿真分析，复核坝体的稳定性和应力是否满足规范要求，并优选出安全经济的坝体体形。经仿真分析，在不处理已建坝体坝基欠挖的情况下，续建坝体与已建坝体平顺衔接的方案可行，其坝体稳定性和应力均满足规范要求。因此，此时坝基衔接待解决的问题是，两坝肩开挖后裸露的坝基岩石存在欠挖、陡坎、尖角和局部风化现象。

结合以往工程经验，续建坝体坝基的欠挖、陡坎、尖角和局部风化采用膨胀炸药和人工撬挖措施进行处理。紧贴坝体的坝基通过小型机械和人工撬挖将尖角陡坎清理平顺，尽量避免坝基突变造成的应力集中。对于无法消除的突变部位，采用Φ25@200网状钢筋铺于基岩与坝体结合部位（钢筋保护层厚度不小于5 cm）。铺设的钢筋网覆盖整个存在缺陷的建基面，并向四周外延铺设不小于1 m的范围。

2.2 混凝土衔接

现场检查结果表明，已建坝体外观质量总体较好，未见明显异常。经检测，已浇筑坝体混凝土抗压强度平均值为26.4 MPa，容重平均值为2 466 kg/m3，抗渗等级为W6。可见，混凝土抗压强度、容重及抗渗等级均满足原设计要求。已建坝体顶部每年都会溢洪，顶部混凝土局部存在冲蚀和风化现象，且左岸坝段尚有一仓混凝土浇筑中断（见图1和图2）。为了确保新老坝体混凝土的衔接安全，急需解决老坝体混凝土面和混凝土浇筑中断部位的衔接问题。

2.2.1 老坝体混凝土面处理措施。对于老坝体与新坝体衔接部位的混凝土面，主要采用凿毛与冲毛措施相结合的方式进行处理。先凿毛凿除已风化混凝土面层，再冲毛清洗混凝土面层。采用风镐或电镐进行人工凿毛作业，凿除已风化混凝土面层，原则上应凿到新鲜的混凝土面。凿毛应均匀细致，凿毛深度控制在10～30 mm，同时把混凝土表面的浮浆和松软层全部清除，使粗骨料外露达75%左右。注意不能把粗骨料剔松散，避免条状、点状或坑式凿毛。凿毛应沿垂直河流方向进行作业，严禁在混凝土面上留顺河流向的通槽。当把表面的浮浆和松软层去掉后，再采用冲喷枪进行冲毛作业，清除已建坝顶缝面上所有浮浆、松散物料及污染体，以微露出粗砂或小石、没有乳皮为准，注意不能将粗骨料冲松散。在新混凝土浇筑前，必须保证衔接面干净湿润，但不得有积水，直至新混凝土浇筑。为了降低新老坝体衔接面渗漏风险，在老坝体混凝土水平面距离上游坝面0.5 m处布设一道BW型遇水膨胀止水条。断面为矩形，断面尺寸为20 mm×30 mm。该膨胀止水与大坝上游止水翼板搭接，搭接长度为200 mm[2-3]。

2.2.2 混凝土浇筑中断部位处理措施。左岸冲沙兼放空底孔基座及周边部位混凝土浇筑中断，已浇筑的混凝土约占仓面的1/3。对于该部位混凝土，除应按要求冲毛外，还应凿除达不到设计强度的混凝土，将混凝土斜坡面凿成台阶状（阶高为1 m，阶宽为1 m），并在台阶面上设置三排Φ32 mm插筋（竖向造孔布置，长为2 m，间排距为1 m，邻排错孔布置）。为使新老坝体混凝土衔接紧密，先浇筑一层0.5 m厚的M15水泥砂浆在新老衔接面上，再浇筑新坝体混凝土。

2.3 分缝衔接

初设阶段，大坝坝身共设横缝10条，将坝体分成11个坝段。施工图阶段，复核发现已建坝体横缝未严格按初步设计施工，若按现状将分缝延续到坝顶溢洪道后，会存在切割溢洪道闸墩的情况。此外，已浇筑坝体顶部（横缝上下游侧）外露的铁片止水和不锈钢止水均破损变形严重，已建坝体横缝未设置接缝灌浆系统。结合本工程实际，分缝衔接主要解决两个问题，即与上部溢洪道结构的冲突问题和新老接缝灌浆系统的衔接问题。

为了不和坝顶溢洪道结构冲突，续建坝段横缝调整措施主要采用延续初设横缝方案、并缝方案进行对比论证。若采用延续初设横缝方案，则需要将已建坝体的横缝和初设的横缝平顺衔接。这要将横缝面在空间上进行渐变调整，续建坝体维持初步设计的10条横缝。若采用并缝方案，则将河床部位的5#和6#两条横缝在高程为1 361.00 m处进行终止，在高程1 361.00 m以上拱坝中心线处增设1条横缝（见图3）。结合《混凝土拱坝设计规范》（SL 282—2018）10.2节中“横缝间距（沿上游坝面弧长）宜为15～25 m”的要求[4]，并缝后河床坝段横缝间距为23.38 m，满足规范要求。经对比论证后，在确保安全的前提下，并缝方案的分缝衔接措施施工难度较低，且节省了接缝灌浆工程量，减少了坝体浇筑仓面，有利于缩短工期，最终采用并缝方案开展施工。为防范并缝坝段异常开裂，在横缝终止和开始部位设置加强区。加强区为横缝两侧各1.5 m的范围，加强区高为0.5 m，区内设置Φ25 mm双层双向钢筋网，缝端设置Φ200 mm半圆钢管。

对于新老接缝灌浆系统的衔接，已建坝体横缝未设置接缝灌浆系统，横缝已张开2 mm左右。考虑到已建坝体横缝已充分张开，为了减少后期不可控因素，决定在浇筑新坝体前将老坝体接缝灌浆全部完成。经论证后，老坝体的接缝灌浆采用造孔灌浆方式进行[5-6]。接缝灌浆系统的衔接主要解决的是老坝体的接缝灌浆系统封闭问题，在高程为1 357.90～1 361.00 m设置过渡区。过渡区重点解决的是止水片与止浆片的衔接问题。老坝体止水片为不锈钢止水，新坝体止水片采用退火紫铜止水（T2）。不锈钢与铜片异种材料焊接方法采用钎焊，搭接长度不小于20 mm，采用WE46焊丝进行双面焊接。老坝体止浆片为镀锌铁片，新坝体止浆片采用651型400-（10-20）橡胶止水，镀锌铁片与橡胶止水的衔接采用专用的密封胶及工艺。衔接作业前，必须将破损、锈蚀的止水片或止浆片进行修补及清洗，确保其止水或止浆效果。

3 结论

针對拱坝的新老坝体衔接问题，从坝基衔接、混凝土衔接和分缝衔接3个方面提出了相应的处理措施。坝基衔接主要是结合大坝的实际建基面情况复核大坝的安全稳定和应力指标，尽量避免坝基突变造成的应力集中。混凝土衔接主要是结合混凝土衔接面的实际情况，采用凿毛、冲毛、预埋插筋以及布设膨胀止水等措施，确保新老混凝土衔接紧密。分缝衔接主要是分析已建坝体分缝存在的问题，在不影响结构安全的前提下，优化坝体分缝，并完善坝体的接缝灌浆系统。目前，大坝已施工完毕，衔接部位未发现开裂渗水等异常现象，外观质量良好，为解决拱坝续建过程中新老坝体的衔接问题提供了参考。

参考文献：

[1]中华人民共和国水利部.水工建筑物岩石地基开挖施工技术规范：SL 47—2020[S].北京：中国水利水电出版社，2020.

[2]中华人民共和国水利部.水工混凝土施工规范：SL 677—2014[S].北京：中国水利水电出版社，2014.

[3]刘勇，李怀斌.盘县楼下河水电站拱坝续建加高缺陷处理设计[J].黑龙江水利科技，2014（6）：105-106.

[4]中华人民共和国水利部.混凝土拱坝设计规范：SL 282—2018[S].北京：中国水利水电出版社，2018.

[5]国家能源局.水电水利工程接缝灌浆施工技术规范：DL/T 5712—2014[S].北京：中国电力出版社，2014.

[6]胡杰安.混凝土拱坝及重力坝坝体接缝设计与构造[M].北京：水利电力出版社，1986：53-69.