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摘要：水電站建壩運行以來，水工建筑物容易一些質量欠缺，文中結合二灘水電站，探討和分析水電站水工建筑出現質量缺陷時，如何進行加固補強技術處理，可供相關專業技術人員參考。

關鍵詞：水電站、維修工程、加固補強措施、施工管理

1工程簡介

二灘水電站位于中國四川省攀枝花市境內的雅礱江干流上，電站總裝機容量為3300mw，混凝土雙曲拱壩最大壩高240m，是二十世紀中國建成的最大水電站。二灘水電站是以發電為主，水庫正常蓄水位為1200m，發電最低運行水位1155m,總庫容58億m3，調節庫容33.7億m3，水庫具有季調節能力。電站總裝機3300MW（6臺550MW混流式水輪發電機組），多年平均發電量170億kW·h，保證出力1000MW，年利用小時5162h。電站樞紐建筑物由攔河壩、泄洪建筑物、消能建筑物、地下廠房、引水和尾水建筑物及過木機道等組成。

二灘水電站擋水建筑物（即攔河大壩）為混凝土拋物線型雙曲拱壩，建基于正長巖、玄武巖基礎，最大壩高240m，拱冠頂部寬度11m，拱冠底部寬度55.74m，拱端最大寬度58.51m，壩頂弧長774.69m，為我國建成的第一座200m級高拱壩。

大壩由39個壩段組成，不設縱縫。橫縫近似按壩頂拱圈徑向布置，間距一般為20m。橫縫上游面設一道止水銅片，其下游側及下游壩面分別設橡膠止漿片。

為泄洪和降低庫水位的需要，壩體分3層開孔，共設7個表孔、6個中孔和4個底孔。

為了盡量減少壩體施工的復雜性，在壩內設置了4層廊道，以滿足大壩監測、灌漿、排水、交通等需要。分別是3層水平廊道（EL.1169.25上檢查廊道、EL.1091.25下檢查廊道和EL.1040.25交通廊道）、1條基礎廊道（最低高程EL.980.25）及支廊道。基礎廊道底板到巖石表面的距離一般大于3.0m。廊道斷面為3.0m×3.5m（寬×高）。

2廠房排沙廊道的維護

2.1排沙廊道的布置

雅礱江是一條泥沙含量較大的河流，汛期(5月~9月)約占年輸沙量90％以上。為防止汛期下閘停機時泥沙淤堵廠房進水口，減少有害顆粒的泥沙進入水輪機以減輕其磨損，在廠房進水口前緣設置排沙廊道。

排沙廊道前段為寬2.0m，高5.0m的矩形斷面，底高程112.5m。為了縮短廠房長度，廊道后段以“臺二為一”的型式排向下游，即1號、2號排沙廊道由中墩分隔，平面轉彎至安裝間底板下合并成5.0m×5.0m的右廊道排至尾水渠；3號、4號排沙廊道平面轉彎至廠房左端墻合并成左廊道排向下游河床。

2.2排沙廊道鋼村板損壞及處理

廠房排沙廊道在電站施工期作為二期工程導流建筑物一部分。2003年抽干水后檢查發現4號排柏沙廊道彎段及門槽襯板破壞嚴重，其中彎段鋼襯板僅剩50.51m2，脫落了124.3m2，占全部鋼襯板面積的71.1％；鋼襯板從上游側拉開，反卷至工作閘門槽中，致使閘門無法關閉；4號排沙廊道彎段進口處，廊道頂板伸縮縫處有深70cm，寬70cm的洞，鋼筋外露；1號排沙廊道彎段右側有一長約3.5m鋼板發生鼓脹，凸出30cm，左右排沙廊道底板普遍磨損嚴重。

處理方法：4號排沙廊道鋼板破壞的地方，將殘留的鋼板、錨筋頭全部割掉，將混凝土面打毛、沖洗、吹烘干，然后涂環氧基液，600號水泥砂漿抹面；1號排沙廊道鋼板鼓脹部位，鑿除鼓脹的鋼板及水泥砂漿，在可保留鋼板周邊鑿深8cm，寬5cm的槽，并在槽內設置Φ25mm錨筋焊牢，最后涂環氧基液，600號水泥砂漿抹面；對于混凝土表面磨損的部位，均鑿毛2cm~3cm，沖洗、烘干、涂環氧基液，600號水泥砂漿抹面。

2004年、2005年曾兩次對排沙廊道抽干水檢查，原缺陷已消除，補強部位完好無損，說明處理方法是成功的。

3溢流壩下游護坦的維護

3.1二道壩的設置

根據二灘水電站的壩基地質條件和當時施工的實際情況，溢流壩段抗滑穩定加固，采用在壩上游加設深齒槽加強防滲措施；壩下加固抗力體(包括加厚護坦)，增設二道壩等綜合措施方案。因此，最后在護坦下游增設二道壩，并考慮在護坦和二道壩之間設置混凝土護底，以保護壩下尾巖抗力體及其下游不受沖刷，確保溢流壩的穩定安全運行。

3.2護坦磨損及處理

大壩運行初期，由于壩下游洄流、橫向水流攜帶大量石塊、鋼筋籠等進入二道壩內，造成護坦磨損，磨損凹坑深達15cm~20cm，局部露出鋼筋。電站施工單位四川水電工程局曾于2005年、2006年枯水期進行檢查處理，分別清除了石碴及鋼筋頭等739m3和588m3，并對8號、10號、12號、29號~36號護坦以及9號、11號部分護坦進行補強處理；修補辦法是：在磨損混凝土表面鑿毛、沖洗吹干后，表面涂0.5mm~1.0mm環氧基液，再用高標號水泥砂漿抹面，共修補面積2386.54m2。

2004年初，我廠也對二道壩內護坦進行了檢查，共清除石碴及鋼筋籠等286m3，原修補部位完好無損，當年對其它未修補遭磨損的部位繼續進行修補，共修補面積1557m2。

2005年按新的閘門運行程序運行后，壩下水流條件改善，護坦磨損情況有所減緩。2006年、2007年我廠又兩次對護坦進行了檢查，二道壩內已沒有堆積物，同時，對2004年未修補完的小部分護擔進行了處理，共處理面積522m2。

4溢流壩閘墩加固

4.1溢流壩布置

溢流壩采用堰中分縫，13孔溢流壩設l4個閘墩，其中邊墩2個，邊墩厚4m；其墩12個，厚3.2m。1號邊墩長43.5m，4號、5號、7號、8號墩長50.1m，6號墩長56.5m，其它閘墩長均為42.1m，最大墩高52.5m。5號~7號墩在下0+23m樁號處分別設有施工縫，從壩面通過墩頂，將閘墩分成上、下游兩段。

4.2溢流壩閘墩振動及加固

溢流壩投入運行后，每當汛期宣泄4000m3/s~10000m3/s流量時，閘墩振動較大。2006年曾委托北京水科院抗震防護所進行現場測試，測試結果，其中有4個墩墩頂位移已接近3.0mm。水工建筑物允許振幅按十萬分之一建筑物高度考慮，則二灘閘墩的允許振幅為1.0mm，實測最大振幅值已超過了一般水工建筑物允許的振動范圍。

在原型觀測的基礎上，北京水科院抗震所對閘墩進行了水彈性模型試驗，通過試驗了解產生振動的主要原因，量測閘墩面上的脈動壓力，并對閘墩動應力及位移作進一步分析研究。

根據水彈性模型試驗和閘墩及橋面布置實際情況，采取了減振抗振加周措施。加固方案為：在閘墩頂設現澆混凝土連系梁，現澆混凝土梁與閘墩之間采用插筋聯系，使墩粱形成框架結構，增加剛度，達到減振抗振之目的。現澆梁的布置是：在4號、7號孔閘墩頂部下0+25．75m至0+42.5m各增加8條現澆梁；在5號、6號孔閘墩頂部下0+25.75m至0+42.5m樁號增加5條現澆梁；在3號、8號孔閘墩頂部下0+32.25m樁號各增加1條現澆粱，共28條現澆連系梁。

加固結束后，2008年我廠委托北京水科院抗震所在4號~10號閘墩頂安裝了10臺強振儀，用以監測溢流壩泄洪時閘墩橫向振動情況。根據訊期實測數據表明，當下泄流量達6800m3/s時，各閘墩振動頻率一致，閘墩的振動幅值大大減少；當下泄量大于或等于8700m3/s時，閘墩振動頻率開始離散上升，振動幅值出現最大值，最大振動位移已控制在0.3mm以內，遠小于允許值．并與水彈性模型試驗基本相符，說明所采取的減振抗振加固措施是很有效的。新晨

5溢流壩工作閘門槽氣蝕處理

溢流壩段溢流孔閘墩設有工作和檢修門槽各一道，其寬度分別為1.9m和1.5m，深度均為0.75m。由于門槽的寬深比值較大，經斷面水工模型試驗發現門槽部位及附近壩面有負壓，故在工作門槽下游壁二期混凝土中設Φ@100cm鋼管的通氣孔，以利補氣。

溢流壩經十幾年的運行，工作門槽底部均出現不同程度的氣蝕現象，中孔由于開啟泄流較頻繁，氣蝕情況較為嚴重，氣蝕深度最深達20cm，氣蝕面積1m2~3m2不等。

從2005年開始，我廠逐年安排資金對氣蝕的門槽進行了修補處理。根據門槽的氣蝕情況，我們與四川水電科研所合作進行了門槽氣蝕問題的研究，取得了一定的成果。通過對不同材料不同配合比選擇及性能的室內對比試驗，最后確定采用環氧砂漿對門槽進行修補。

修補方法是：對氣蝕部位鑿毛、沖洗、烘干，然后涂抹環氧基液，涂抹厚度一般不大于3mm，以完全浸潤被粘接表面即可，然后澆筑環氧砂漿。經每年汛后檢查結果表明，修補是成功的。

6右岸重力壩3號壩裂縫處理

2007年進行第一次大壩安全定期檢查現場檢查時發現，右岸3號重力壩段廊道底板、拱頂及上游面均出現了裂縫，用超聲波探測，厚度為3.0m的廊道底板上的裂縫伸展最深為1.6m，裂縫沿壩軸線方向延伸，幾乎貫穿整個壩段，縫寬為0.1mm～0.5mm不等；廊道拱頂也有一條類似裂縫(寬度0.3mm～0.5mm)，與上游壩面起坡處的一些間斷的水平裂縫在位置上相對應。這些裂縫發生于壩體折坡處的較薄弱部位，使壩體整體性受到削弱。

2008年初，設計院對3號壩段進行應力計算分析，確定了對裂縫處理方案措施，對有可能發展為基礎貫穿裂縫的底板加厚0.5m混凝土，并按廊道底截面拉應力圖形配兩層抗裂鋼筋，以限制廊道底板和廊道拱頂裂縫的發展，保持壩體的整體性。配筋量為每米10Φ28．鋼筋兩端分別伸進廊道壁內100cm(采用鉆孔回填砂漿錨固)；在壩上游折坡處加一層混凝土以加強受到削弱的部分。在采取結構措施的同時，對所有裂縫作縫面嵌堵及鉆孔化學灌漿處理。

3號壩段加固處理后經一個汛期運行，2008年底對處理的裂縫進行檢查，新老混凝土膠結良好，沒有發現新的裂縫，原裂縫也未出現滲水等現象，證明加固處理是成功的。

7護岸工程的維護管理

二灘水電站溢流壩下游消能型式為面流消能，從水工模型試驗結果看，樞紐下泄大中流量時，洄流流速最大值達4.57m/s，順流流速最大值達4.14m/s，因此下游岸坡護岸工程較大；左右岸漿砌石護坡l772萬m3，另左右岸土壩有干砌石護坡2.39萬。如此大的護岸工程給我們的管理及維護工作帶來很大的難度。汛期我們除了加強大壩安全監測工作外，還加強對護岸的巡查、定期檢查等工作，堅持進行下游流態觀測，同時進行流態對邊坡影響的分析工作。根據每年護坡的坍塌情況，1988年、1996年我們兩次與科研單位合作對溢流壩工作閘門開度進行了研究，調整閘門開啟程序，從而減少了下泄水流對下游河床及岸坡的沖刷；每年汛后廠部還安排維護資金對坍塌的護坡進行維修，以確保下一汛期護岸工程的正常運行。

8結束語

水電站大壩的安全，不僅直接影響到水電站自身的發電效益，并與下游人民的生命財產、國家經濟建設命脈乃至生態環境密切相關。由于設計和施工技術條件的限制，以及運行中各種不利因素的干擾損壞，每座大壩都存在著一定的風險。

總結過去展望未來，要加深持續開展維修加固工程必要性的認識，集中科研、設計、施工和管理各方面的力量，解決一些重大技術難題，將工程治理與預防產生大壩缺陷的措施結合起來，保證大壩的安全運行，使水電站在發揮出更加巨大的作用。

今后電廠仍需加強和規范大壩管理工作，提高職工的專業技術水平，進一步完善大壩自動化監測系統，加強水工建筑物、水工設備檢查和維護，提高水情預報精度，把大壩安全管理納入制度化、規范化的軌道上來。