第十一節　混凝土重力壩的運用管理

混凝土重力壩在運用過程中，由于設計、施工、運行管理及其他各種原因，所表現出的主要問題包括失穩、風化、磨損、剝蝕、裂縫、滲漏，甚至破壞。因此必須加強混凝土壩的養護和管理。

一、混凝土壩的檢查和養護

混凝土壩的檢查與養護分為運用前、運用中和特殊情況，其主要工作內容介紹如下。

（一）運用前的檢查與養護

工程竣工驗收期間，應了解工程設計施工情況，特別是水下部分和隱蔽工程的情況，在運用前，要根據設計資料和竣工驗收規定，全面進行檢查。對于施工中混凝土蜂窩、麻面、孔洞及裂縫、滲漏等缺陷，要根據嚴重程度分別進行表面處理、堵漏或補強處理。施工用的模板、排架及機械設備等應全部拆除收存，遺留在表面的螺栓及其他鐵件，應進行割除，如在溢流面上，還應進行表面修整。泄流表面及泄流孔洞進口附近若有障礙物，如砂石、混凝土塊鐵件及其他雜物，均應清除干凈。

（二）運用中的檢查與養護

應經常檢查壩面完整情況；保持排水系統的暢通；定期檢查伸縮縫工作情況。防止雜物卡塞、填料流失或止水損壞；做好安全檢查與防護；對各種觀測設備要做好保護，如有損壞或失效，應及時進行修復或更換。

（三）特殊情況下的檢查與養護

當遇到設計水位運行，低水位運行，地震、臺風和寒冷凍害等特殊情況后，應立即對工程進行檢查，如有缺陷，應及時養護修理；發現異常現象時，要加強觀察，并記錄發展情況，研究緊急處理措施。

二、混凝土壩裂縫的處理

裂縫的處理方法主要有表層涂抹、噴漿修補，表層粘補，鑿槽嵌補和灌漿處理等五種，應當根據裂縫的性質和具體條件進行選擇。其中，關于表面涂抹和噴漿修補的方法將在表面（層）破壞的處理部分講述，這里僅介紹后三種方法。

（1）表面粘補。表面粘補就是運用粘膠劑把橡皮及其他材料粘貼在裂縫部位的混凝土面上，達到封閉裂縫的目的。常用的方法有橡皮粘補、玻璃絲布粘補、紫銅片和橡皮聯合粘補等。

（2）鑿槽嵌補。沿裂縫鑿槽，槽內嵌填各種防水材料。嵌補材料有瀝青砂漿、環氧砂漿、預縮砂漿，聚氯乙烯膠泥等。嵌補時，槽面必須修理平整、清洗干凈，除預縮砂漿外，一般要求槽內干燥，否則應采取一定措施使槽內干燥后再嵌補。

（3）灌漿處理。通過鉆孔對裂縫內部進行灌漿，以達到防滲堵漏或固結補強的作用。布孔方式分騎縫孔與斜孔兩種。騎縫孔用于淺孔或僅需防滲堵漏的情況；斜孔與裂縫面交角大于30°，孔深超過縫面0.5m，用于深縫及騎縫孔漿液擴散范圍不足的情況。常用的灌漿材料有水泥和各種化學材料，可按裂縫的性質、開度及施工條件等情況選定。對于開度超過0.3mm的裂縫一般可用水泥灌漿；開度小于0.3mm的裂縫宜用化學灌漿；對于滲透流速較大（大于600m/d）或受溫度變化影響的裂縫（如伸縮縫等），不論其開度如何，均宜采用化學灌漿。

三、混凝土壩滲漏的處理

混凝土壩的滲漏按其發生的部位可分為壩體滲漏、壩基滲漏、接觸滲漏和繞壩滲漏四種情況。造成滲漏的原因是多方面的，如壩基存在隱患，混凝土壩體的有些裂縫、防滲及止水結構的破壞，遭遇地震及其他自然條件破壞等，都容易導致發生滲漏。滲漏的危害很大，主要表現在：滲漏將增加壩體、壩基揚壓力而影響大壩的穩定性；由于滲水的侵蝕作用，混凝土強度降低，縮短大壩壽命；嚴重的滲漏不但造成水量損失，影響水庫蓄水，而且會導致大壩變形或破壞。因此，要認真分析設計、施工和運用情況，摸清滲漏部位原因及危害程度，以提出相應的處理措施。

滲漏處理的基本原則是“上堵下排”，主要方法有以下幾種情況。

（一）壩體滲漏的處理

壩體滲漏的處理，通常在迎水面封堵。首先應降低上游庫水位，使滲漏入口露出水面再考慮用混凝土表面損壞和裂縫處理的方法進行修補，對于裂縫寬度隨溫度變化的滲漏處理，要考慮既能適應裂縫開合，又能保證封堵止水。

當迎水面處理有困難，且滲漏裂縫不影響正常運用時，也可在漏水出口處理，如采用埋管導滲和鉆孔導滲等集中導滲的方法，要在裂縫封閉結束后進行鑿除并予以封堵。

對于裂縫漏水，還可以用內部灌漿的方法處理，以充填漏水通道，達到堵漏的目的。

（二）壩基（或接觸）滲漏的處理

混凝土壩的壩基（或接觸）滲漏的處理，根據其產生的原因不同，有以下幾種相應的處理方法。

（1）加深加厚帷幕。由于帷幕深度不夠時應加大原帷幕深度。如孔距過大，還要加密鉆孔，進行補強灌漿。

（2）接觸灌漿處理。一般鉆至基巖以下2m處進行灌漿，主要是加強壩與基巖之間的接觸，如該部位需要同時做帷幕補強灌漿時，應結合進行。

（3）固結灌漿處理。當原有順河方向的斷層破碎帶貫穿壩基，造成滲漏時，除在該處加深加厚帷幕外，還應根據破碎帶構造情況增設鉆孔，進行固結灌漿。

（4）改善排水條件。當查明排水不暢時或排水堵塞時，應設法疏通，必要時增設排水孔以改善排水條件。

（三）繞壩滲漏的處理

繞壩滲漏的處理，一般是在上游面封堵，也可以進行灌漿處理。對于地下泉水引起的滲漏，如入口難以找到，可根據地形地質情況，采用鋪設反濾層或打導洞等方法將水引出。

四、混凝土表面損壞的處理

混凝土表面損壞現象主要包括表面蜂窩、麻面、表層裂縫、松軟、剝落、鋼筋外露或銹蝕等。表面損壞如不及時處理，會繼續擴大，縮短建筑物使用壽命，嚴重時會削弱結構強度，甚至使建筑物失效而破壞。因此，應及時處理進行修補，避免和減少損壞的擴大。混凝土表面常用的修補處理方法有以下幾種。

1.水泥砂漿修補

首先要清除已損壞的混凝土，鑿毛、清洗，在工作面濕潤的情況下，將砂漿抹到修補部位，反復壓光后進行養護。

2.預縮砂漿修補

預縮砂漿是一種干硬性砂漿，按一定配合比拌和好，放置30～90min，使其預縮后再使用。這種砂漿具有較高的強度，收縮性小，施工方便，用于高流速區混凝土表層修補和工作量不大的情況，鋪填前，要鑿毛、清洗，先刷一層水泥漿，然后將預縮砂漿分層鋪填，分層厚為4～5cm，用木錘敲緊，直至表面出漿為止，刷毛后再鋪填第二層，最后一層的表面要反復壓實抹光，并進行專門養護。

3.噴漿修補

噴漿修補就是將水泥、砂和水的混合料通過噴頭高壓噴射到修補部位。噴漿修補分剛性噴漿、柔性噴漿和無筋素噴漿三種情況。剛性噴漿是噴漿層有承受結構中全部或部分應力的金屬網；柔性噴漿是噴漿層中的金屬網只起加固聯結作用，不承擔結構應力；無筋素噴漿多用于淺層缺陷部分的修補。

4.噴混凝土修補

噴混凝土修補的部位，密度及抗滲能力比一般混凝土大，強度高、黏著力大，而且具有快速、高效，不用模板等優點。為防止噴射混凝土脫落，可摻用適量速凝劑。為防止發生裂縫可在噴混凝土中摻入用冷拔鋼絲或鍍鋅鐵絲制成的鋼纖維。

5.壓漿混凝土修補

將有一定級配的潔凈粗骨料預先埋入模板中，并埋入灌漿管，然后通過灌漿管用泵把水泥砂漿壓入粗骨料間的空隙中膠結而成為密實的混凝土。壓漿混凝土的收縮率小，而且減少了拌和工作量，主要用于鋼筋稠密、埋件復雜、不易振搗的部位以及水下修補等，但對模板要求較高，應防止發生質量事故。

6.環氧材料修補

環氧材料具有強度高，粘結力大，收縮率小，抗沖耐磨，抗蝕、抗滲和化學穩定性好的優點。用于混凝土表面修補的有環氧基液、環氧石英膏、環氧砂漿和環氧混凝土等。環氧材料有毒易燃，種類和配方較多，因此，根據工程具體結合當地條件選用，并嚴格按照一定的工藝過程進行。

五、混凝土重力壩的安全監測

1.變形監測

（1）水平位移監測。壩體表面的水平位移可用視準線法或三角網法施測，前者適用于壩軸線為直線、頂長不超過600m的壩。后者可用于任何壩型。

視準線法是在兩岸穩固岸坡上便于監測處設置工作基點，在壩頂和壩坡上布置測點，利用工作基點間的視準線來測量各測點的水平位移。

三角網法是利用2個或3個已知坐標的點作為工作基點，通過對測點交會算出其坐標變化，從而確定其位移值。

較高混凝土壩壩體內部的水平位移可用正垂線法、倒垂線法或引張線法量測。

1）正垂線法是在壩內觀測豎井或空腔的頂部一個固定點上懸掛一條帶有重錘的不銹鋼絲，當壩體變形時，鋼絲仍保持鉛直，可用以測量壩內不同高程測點間的相對位移。正垂線通常布置在最大壩高、地質條件較差以及設計計算的壩段內，一般大型工程不少于3條，中型工程不少于2條。

2）倒垂線法是將不銹鋼絲錨固在壩體基巖深處，頂端自由，借液體對浮子的浮力將鋼絲拉緊。因底部固定，故可測定各測點的絕對水平位移。

3）引張線法是在壩內不同高程的廊道內，通過設在壩體外兩岸穩固巖體上的工作基點，將不銹鋼絲拉緊，以其作為基準線來測量各點的水平位移。

（2）鉛直位移（沉降）監測。對混凝土壩壩內的鉛直位移，可采用精密水準儀和精密連通管法量測。

2.裂縫監測

混凝土建筑物的裂縫是隨荷載環境的變化而開合的。監測方法是在測點處埋設金屬標點或用測縫計進行。需要監測空間變化時，也可埋設“三向標點”。裂縫長度、寬度、深度的測量可根據不同情況采用測縫計、設標點、千分表、探傷儀以至坑探、槽探或鉆孔等方法。

3.應力及溫度監測

在混凝土建筑物內設置應力、應變和溫度監測點能及時了解局部范圍內的應力、溫度及其變化情況。

應力（或應變）的離差比位移要小得多，作為安全監控指標比較容易把握，故常以此作為分級報警指標。應力屬建筑物的微觀性態，是建筑物的微觀反映或局部現象的反映。變位或變形則屬于綜合現象的反映。我國大壩安全監測經驗表明：應力、應變監測比位移監測更易于發現大壩異常的先兆。

應力、應變測量埋件有應力或應變計，鋼筋、鋼板應力計，錨索測力器等都需要在施工期埋設在大壩內部，對施工干擾較大，且易損壞，更難進行維修與拆換，故應認真埋置。

4.滲流監測

壩基揚壓力監測多用測壓管，也可采用差動電阻式滲壓計。測點沿建筑物與地基接觸面布置。壩體內部滲透壓力可在分層施工縫上布置差動電阻式滲壓計。