第十一节　混凝土重力坝的运用管理

混凝土重力坝在运用过程中，由于设计、施工、运行管理及其他各种原因，所表现出的主要问题包括失稳、风化、磨损、剥蚀、裂缝、渗漏，甚至破坏。因此必须加强混凝土坝的养护和管理。

一、混凝土坝的检查和养护

混凝土坝的检查与养护分为运用前、运用中和特殊情况，其主要工作内容介绍如下。

（一）运用前的检查与养护

工程竣工验收期间，应了解工程设计施工情况，特别是水下部分和隐蔽工程的情况，在运用前，要根据设计资料和竣工验收规定，全面进行检查。对于施工中混凝土蜂窝、麻面、孔洞及裂缝、渗漏等缺陷，要根据严重程度分别进行表面处理、堵漏或补强处理。施工用的模板、排架及机械设备等应全部拆除收存，遗留在表面的螺栓及其他铁件，应进行割除，如在溢流面上，还应进行表面修整。泄流表面及泄流孔洞进口附近若有障碍物，如砂石、混凝土块铁件及其他杂物，均应清除干净。

（二）运用中的检查与养护

应经常检查坝面完整情况；保持排水系统的畅通；定期检查伸缩缝工作情况。防止杂物卡塞、填料流失或止水损坏；做好安全检查与防护；对各种观测设备要做好保护，如有损坏或失效，应及时进行修复或更换。

（三）特殊情况下的检查与养护

当遇到设计水位运行，低水位运行，地震、台风和寒冷冻害等特殊情况后，应立即对工程进行检查，如有缺陷，应及时养护修理；发现异常现象时，要加强观察，并记录发展情况，研究紧急处理措施。

二、混凝土坝裂缝的处理

裂缝的处理方法主要有表层涂抹、喷浆修补，表层粘补，凿槽嵌补和灌浆处理等五种，应当根据裂缝的性质和具体条件进行选择。其中，关于表面涂抹和喷浆修补的方法将在表面（层）破坏的处理部分讲述，这里仅介绍后三种方法。

（1）表面粘补。表面粘补就是运用粘胶剂把橡皮及其他材料粘贴在裂缝部位的混凝土面上，达到封闭裂缝的目的。常用的方法有橡皮粘补、玻璃丝布粘补、紫铜片和橡皮联合粘补等。

（2）凿槽嵌补。沿裂缝凿槽，槽内嵌填各种防水材料。嵌补材料有沥青砂浆、环氧砂浆、预缩砂浆，聚氯乙烯胶泥等。嵌补时，槽面必须修理平整、清洗干净，除预缩砂浆外，一般要求槽内干燥，否则应采取一定措施使槽内干燥后再嵌补。

（3）灌浆处理。通过钻孔对裂缝内部进行灌浆，以达到防渗堵漏或固结补强的作用。布孔方式分骑缝孔与斜孔两种。骑缝孔用于浅孔或仅需防渗堵漏的情况；斜孔与裂缝面交角大于30°，孔深超过缝面0.5m，用于深缝及骑缝孔浆液扩散范围不足的情况。常用的灌浆材料有水泥和各种化学材料，可按裂缝的性质、开度及施工条件等情况选定。对于开度超过0.3mm的裂缝一般可用水泥灌浆；开度小于0.3mm的裂缝宜用化学灌浆；对于渗透流速较大（大于600m/d）或受温度变化影响的裂缝（如伸缩缝等），不论其开度如何，均宜采用化学灌浆。

三、混凝土坝渗漏的处理

混凝土坝的渗漏按其发生的部位可分为坝体渗漏、坝基渗漏、接触渗漏和绕坝渗漏四种情况。造成渗漏的原因是多方面的，如坝基存在隐患，混凝土坝体的有些裂缝、防渗及止水结构的破坏，遭遇地震及其他自然条件破坏等，都容易导致发生渗漏。渗漏的危害很大，主要表现在：渗漏将增加坝体、坝基扬压力而影响大坝的稳定性；由于渗水的侵蚀作用，混凝土强度降低，缩短大坝寿命；严重的渗漏不但造成水量损失，影响水库蓄水，而且会导致大坝变形或破坏。因此，要认真分析设计、施工和运用情况，摸清渗漏部位原因及危害程度，以提出相应的处理措施。

渗漏处理的基本原则是“上堵下排”，主要方法有以下几种情况。

（一）坝体渗漏的处理

坝体渗漏的处理，通常在迎水面封堵。首先应降低上游库水位，使渗漏入口露出水面再考虑用混凝土表面损坏和裂缝处理的方法进行修补，对于裂缝宽度随温度变化的渗漏处理，要考虑既能适应裂缝开合，又能保证封堵止水。

当迎水面处理有困难，且渗漏裂缝不影响正常运用时，也可在漏水出口处理，如采用埋管导渗和钻孔导渗等集中导渗的方法，要在裂缝封闭结束后进行凿除并予以封堵。

对于裂缝漏水，还可以用内部灌浆的方法处理，以充填漏水通道，达到堵漏的目的。

（二）坝基（或接触）渗漏的处理

混凝土坝的坝基（或接触）渗漏的处理，根据其产生的原因不同，有以下几种相应的处理方法。

（1）加深加厚帷幕。由于帷幕深度不够时应加大原帷幕深度。如孔距过大，还要加密钻孔，进行补强灌浆。

（2）接触灌浆处理。一般钻至基岩以下2m处进行灌浆，主要是加强坝与基岩之间的接触，如该部位需要同时做帷幕补强灌浆时，应结合进行。

（3）固结灌浆处理。当原有顺河方向的断层破碎带贯穿坝基，造成渗漏时，除在该处加深加厚帷幕外，还应根据破碎带构造情况增设钻孔，进行固结灌浆。

（4）改善排水条件。当查明排水不畅时或排水堵塞时，应设法疏通，必要时增设排水孔以改善排水条件。

（三）绕坝渗漏的处理

绕坝渗漏的处理，一般是在上游面封堵，也可以进行灌浆处理。对于地下泉水引起的渗漏，如入口难以找到，可根据地形地质情况，采用铺设反滤层或打导洞等方法将水引出。

四、混凝土表面损坏的处理

混凝土表面损坏现象主要包括表面蜂窝、麻面、表层裂缝、松软、剥落、钢筋外露或锈蚀等。表面损坏如不及时处理，会继续扩大，缩短建筑物使用寿命，严重时会削弱结构强度，甚至使建筑物失效而破坏。因此，应及时处理进行修补，避免和减少损坏的扩大。混凝土表面常用的修补处理方法有以下几种。

1.水泥砂浆修补

首先要清除已损坏的混凝土，凿毛、清洗，在工作面湿润的情况下，将砂浆抹到修补部位，反复压光后进行养护。

2.预缩砂浆修补

预缩砂浆是一种干硬性砂浆，按一定配合比拌和好，放置30～90min，使其预缩后再使用。这种砂浆具有较高的强度，收缩性小，施工方便，用于高流速区混凝土表层修补和工作量不大的情况，铺填前，要凿毛、清洗，先刷一层水泥浆，然后将预缩砂浆分层铺填，分层厚为4～5cm，用木锤敲紧，直至表面出浆为止，刷毛后再铺填第二层，最后一层的表面要反复压实抹光，并进行专门养护。

3.喷浆修补

喷浆修补就是将水泥、砂和水的混合料通过喷头高压喷射到修补部位。喷浆修补分刚性喷浆、柔性喷浆和无筋素喷浆三种情况。刚性喷浆是喷浆层有承受结构中全部或部分应力的金属网；柔性喷浆是喷浆层中的金属网只起加固联结作用，不承担结构应力；无筋素喷浆多用于浅层缺陷部分的修补。

4.喷混凝土修补

喷混凝土修补的部位，密度及抗渗能力比一般混凝土大，强度高、黏着力大，而且具有快速、高效，不用模板等优点。为防止喷射混凝土脱落，可掺用适量速凝剂。为防止发生裂缝可在喷混凝土中掺入用冷拔钢丝或镀锌铁丝制成的钢纤维。

5.压浆混凝土修补

将有一定级配的洁净粗骨料预先埋入模板中，并埋入灌浆管，然后通过灌浆管用泵把水泥砂浆压入粗骨料间的空隙中胶结而成为密实的混凝土。压浆混凝土的收缩率小，而且减少了拌和工作量，主要用于钢筋稠密、埋件复杂、不易振捣的部位以及水下修补等，但对模板要求较高，应防止发生质量事故。

6.环氧材料修补

环氧材料具有强度高，粘结力大，收缩率小，抗冲耐磨，抗蚀、抗渗和化学稳定性好的优点。用于混凝土表面修补的有环氧基液、环氧石英膏、环氧砂浆和环氧混凝土等。环氧材料有毒易燃，种类和配方较多，因此，根据工程具体结合当地条件选用，并严格按照一定的工艺过程进行。

五、混凝土重力坝的安全监测

1.变形监测

（1）水平位移监测。坝体表面的水平位移可用视准线法或三角网法施测，前者适用于坝轴线为直线、顶长不超过600m的坝。后者可用于任何坝型。

视准线法是在两岸稳固岸坡上便于监测处设置工作基点，在坝顶和坝坡上布置测点，利用工作基点间的视准线来测量各测点的水平位移。

三角网法是利用2个或3个已知坐标的点作为工作基点，通过对测点交会算出其坐标变化，从而确定其位移值。

较高混凝土坝坝体内部的水平位移可用正垂线法、倒垂线法或引张线法量测。

1）正垂线法是在坝内观测竖井或空腔的顶部一个固定点上悬挂一条带有重锤的不锈钢丝，当坝体变形时，钢丝仍保持铅直，可用以测量坝内不同高程测点间的相对位移。正垂线通常布置在最大坝高、地质条件较差以及设计计算的坝段内，一般大型工程不少于3条，中型工程不少于2条。

2）倒垂线法是将不锈钢丝锚固在坝体基岩深处，顶端自由，借液体对浮子的浮力将钢丝拉紧。因底部固定，故可测定各测点的绝对水平位移。

3）引张线法是在坝内不同高程的廊道内，通过设在坝体外两岸稳固岩体上的工作基点，将不锈钢丝拉紧，以其作为基准线来测量各点的水平位移。

（2）铅直位移（沉降）监测。对混凝土坝坝内的铅直位移，可采用精密水准仪和精密连通管法量测。

2.裂缝监测

混凝土建筑物的裂缝是随荷载环境的变化而开合的。监测方法是在测点处埋设金属标点或用测缝计进行。需要监测空间变化时，也可埋设“三向标点”。裂缝长度、宽度、深度的测量可根据不同情况采用测缝计、设标点、千分表、探伤仪以至坑探、槽探或钻孔等方法。

3.应力及温度监测

在混凝土建筑物内设置应力、应变和温度监测点能及时了解局部范围内的应力、温度及其变化情况。

应力（或应变）的离差比位移要小得多，作为安全监控指标比较容易把握，故常以此作为分级报警指标。应力属建筑物的微观性态，是建筑物的微观反映或局部现象的反映。变位或变形则属于综合现象的反映。我国大坝安全监测经验表明：应力、应变监测比位移监测更易于发现大坝异常的先兆。

应力、应变测量埋件有应力或应变计，钢筋、钢板应力计，锚索测力器等都需要在施工期埋设在大坝内部，对施工干扰较大，且易损坏，更难进行维修与拆换，故应认真埋置。

4.渗流监测

坝基扬压力监测多用测压管，也可采用差动电阻式渗压计。测点沿建筑物与地基接触面布置。坝体内部渗透压力可在分层施工缝上布置差动电阻式渗压计。