尼爾基水庫(kù)主壩與左副壩連接處變形分析及修復(fù)處理

劉 勇，劉 亮，張 龍

（嫩江尼爾基水利水電有限責(zé)任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

尼爾基水庫(kù)主壩與左副壩連接處變形分析及修復(fù)處理

劉 勇，劉 亮，張 龍

（嫩江尼爾基水利水電有限責(zé)任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

文章對(duì)尼爾基水利樞紐主壩與左副壩連接處變形問(wèn)題產(chǎn)生原因進(jìn)行簡(jiǎn)單分析，對(duì)其采取拆除壩體至心墻與防浪墻脫空處；對(duì)心墻進(jìn)行重新澆筑，再恢復(fù)防浪墻、壩體等措施進(jìn)行修復(fù)。工程完工后，尼爾基水利樞紐再遇較大洪水時(shí)，可以合理調(diào)度、調(diào)蓄洪水，不再受心墻脫空部分，安全隱患所困。希望相關(guān)部門在類似壩體施工過(guò)程中對(duì)壩體沉降問(wèn)題引起重視。

不均勻沉陷；變形修復(fù)；尼爾基水庫(kù)；黑龍江

1　工程概述

尼爾基水利樞紐主壩與左副壩連接段長(zhǎng)68.657m，樁號(hào)為1+478.833～1+547.490m。連接段內(nèi)設(shè)重力式混凝土連接墩，外形為四棱臺(tái)體，墩頂與主、副壩防滲體頂部同高，高程為218.50m?；炷吝B接墩頂部沿壩軸線方向長(zhǎng)2m，寬4m，建于弱風(fēng)化花崗閃長(zhǎng)巖中、上部，基礎(chǔ)防滲處理采用帷幕灌漿，并與主壩、左副壩基礎(chǔ)防滲帷幕連成整體。

2　存在問(wèn)題

2007年1月22日，尼爾基公司樞紐管理處技術(shù)人員巡視檢查發(fā)現(xiàn)，“主壩與左副壩連接處（樁號(hào)1+536.59m）防浪墻結(jié)構(gòu)縫出現(xiàn)裂縫，上部開(kāi)度75mm，下部開(kāi)度55mm，結(jié)構(gòu)縫左右兩邊沉降差28mm。”11月3日，“主壩壩面樁號(hào)1+536.59m處混凝土面板之間產(chǎn)生裂縫，最大裂縫寬度25 mm，沉降33mm?！?1月10日，“樁號(hào)1+536.59 m混凝土面板處再次出現(xiàn)裂縫，此處裂縫寬度18 mm，沉陷差35mm；此處防浪墻出現(xiàn)裂縫，寬75 mm，沉陷高差30mm，上下游發(fā)生錯(cuò)位20mm。”

2009年6月，巡視檢查發(fā)現(xiàn)，樁號(hào)：1+537.59 m處：壩頂公路上、下游側(cè)混凝土路面板均已沉陷斷裂；該處防浪墻已產(chǎn)生明顯的相對(duì)位移。汛期高水位期間，尼爾基公司相關(guān)技術(shù)人員加強(qiáng)了巡視、觀測(cè)，2009年10月6日庫(kù)水位達(dá)到215.84m（接近正常蓄水位216m）的當(dāng)時(shí)歷史最高蓄水位，2010年9月9日庫(kù)水位達(dá)到215.69m，該部位未發(fā)生滲漏破壞，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異常。

2012年9月，尼爾基公司委托南京水利科學(xué)研究院對(duì)主壩與左副壩連接處（樁號(hào)1+539.3m，心墻軸線下游側(cè)0.2m處，鉆孔孔徑25.40mm）采用便攜式淺層取樣鉆機(jī)進(jìn)行局部鉆孔檢測(cè)實(shí)驗(yàn)，重點(diǎn)檢測(cè)連接處防浪墻底板與下部心墻脫空可能性。檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，主壩混凝土防浪墻底座以下與瀝青混凝土心墻之間存在最大約10.7cm的脫空區(qū)。

2013年汛期，嫩江流域發(fā)生50年一遇大洪水，考慮到主壩與左副壩連接處存在安全隱患，水庫(kù)水位最高蓄至216.54m（設(shè)計(jì)洪水位218.15 m）。為了保障水庫(kù)合理調(diào)蓄洪水，有效利用來(lái)水，防止?jié)问录l(fā)生，排除安全隱患，修復(fù)變形，勢(shì)在必行。

3　變形分析

從壩體建設(shè)期施工情況看，左副壩壩體于2003年9月13日開(kāi)始填筑，2004年9月10日心墻及壩殼料填筑至218.70m高程；防浪墻施工于2005年6月11日施工，9月24日完工。可見(jiàn)防浪墻完工前，壩體約有一年的沉降時(shí)間，而這也是壩體沉降的主要時(shí)段。主壩導(dǎo)流明渠段（主壩與左副壩連接處主壩側(cè)）心墻為碾壓式瀝青混凝土，最后一層為振搗式瀝青混凝土。瀝青混凝土心墻的施工與主壩壩體填筑同步進(jìn)行。碾壓式瀝青混凝土心墻施工于2004年9月27日開(kāi)工（冬季停工），2005年6月20日完工。振搗式瀝青混凝土心墻（高程218.27～218.75m）于6月28日開(kāi)始，7月15日結(jié)束。2005年7月23日壩頂防浪墻開(kāi)始澆筑，至9月29日防浪墻施工完成?？梢?jiàn)，防浪墻澆筑完工前，并沒(méi)有給主壩心墻及壩體預(yù)留足夠的沉降時(shí)間。防浪墻下土體沒(méi)有預(yù)留施工沉降時(shí)間，壩體填筑結(jié)束后就直接澆筑防浪墻，使得本應(yīng)在施工期發(fā)生的沉降“推遲”至竣工后，故出現(xiàn)壩體沉降變形是必然的。

為了保證主壩與左副壩防滲結(jié)構(gòu)的連續(xù)性，在兩壩防滲體間設(shè)有混凝土連接墩。該墩座落巖基上，墩頂沿壩軸線方向?qū)?.0m。主壩樁號(hào)1+ 535.59～1+549.59m段長(zhǎng)為14m的防浪墻有2m坐落在該混凝土連接墩頂部，連接墩建基于基巖，該部位的防浪墻基本上沒(méi)有沉降，其余12m長(zhǎng)坐落在主壩壩體上，根據(jù)前文所述，該部位的防浪墻必然會(huì)發(fā)生一定的沉降變形，因此，該14m長(zhǎng)的防浪墻底板與心墻頂部脫空及樁號(hào)1+535.59m端部抬高的現(xiàn)象是可以理解的。

4　修復(fù)處理

壩體脫空部位高程為218.5m（設(shè)計(jì)洪水位為218.15m），當(dāng)來(lái)較大洪水時(shí)，為充分發(fā)揮尼爾基水利樞紐的調(diào)蓄洪水作用，最大限度的攔蓄洪水，保障下游人民生命財(cái)產(chǎn)安全，也保障壩體本身的安全，公司決定，對(duì)主壩與左副壩連接處變形問(wèn)題進(jìn)行修復(fù)處理。

主壩與左副壩連接處壩體變形問(wèn)題的修復(fù)主要分兩部分：一是拆除壩體至心墻與防浪墻脫空處；二是對(duì)心墻進(jìn)行重新澆筑，再恢復(fù)防浪墻、壩體等。

1）壩體拆除

壩體拆除采用機(jī)械配合人工拆除的方式，利用破碎錘破碎混凝土路面，挖掘機(jī)挖出壩殼料，開(kāi)挖至防浪墻底板時(shí)，為避免機(jī)械設(shè)備對(duì)瀝青心墻造成破壞采用人工配合風(fēng)鎬拆除。防浪墻拆除后現(xiàn)場(chǎng)揭示：脫空區(qū)域呈三角形，最大脫空位于主壩防浪墻與連接墩搭接處，最大脫空12cm，瀝青心墻與防浪墻連接的“z”型銅片止水被拉伸，但未脫離心墻。脫空長(zhǎng)度約12m（不到一節(jié)防浪墻的距離）。左副壩防浪墻并無(wú)明顯脫空。

2）瀝青混凝土心墻重新澆筑

原瀝青混凝土心墻上部高程218.50m以下為高度60cm兩側(cè)帶砌塊的振搗式瀝青混凝土，預(yù)制塊有3層，砌塊高度20cm。此次瀝青混凝土心墻開(kāi)挖深度為20cm，至脫空為0及底部無(wú)破損時(shí)結(jié)束，開(kāi)挖時(shí)將松動(dòng)、開(kāi)裂、破損的瀝青混凝土一并拆除。施工過(guò)程中，利用風(fēng)鎬人工鑿除心墻30 cm，表面鑿毛處理。表面處理達(dá)到平順、清掃干凈、無(wú)灰塵、無(wú)松動(dòng)瀝青混凝土。結(jié)合面清掃完成后，使用噴槍對(duì)瀝青心墻混凝土加溫。至瀝青混凝土表面出油，均勻涂刷一層稀釋瀝青。涂刷后，表面平整光滑，無(wú)流淌、鼓包現(xiàn)象，貼服牢靠。

澆筑前對(duì)瀝青混凝土心墻結(jié)合面進(jìn)行加溫處理，表面溫度不小于70℃。瀝青混凝土入倉(cāng)溫度控制在140℃～150℃之間，人工平倉(cāng)，先利用刀式振搗器振搗，然后使用手扶振動(dòng)夯進(jìn)行表面夯實(shí)。碾壓后，表面平整，有返油。

3）防浪墻、下游擋墻及壩殼料、壩頂路面恢復(fù)

混凝土澆筑：綁筋、支模后，采用商混凝土泵送跳倉(cāng)澆筑，Φ50軟軸振搗捧振搗。成型后，由專業(yè)瓦工對(duì)混凝土表面進(jìn)行抹平、壓光處理。

壩殼料回填：使用振動(dòng)碾，分層碾壓，每層40 cm，碾壓完成后，采用核子密度儀檢測(cè)，每層合格后進(jìn)行下一層碾壓，直至壩頂高程220.7m。

4）按原貌恢復(fù)其它原有設(shè)施。

5　結(jié)語(yǔ)

尼爾基水利樞紐主壩與左副壩連接處變形修復(fù)處理施工設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)采用建設(shè)期時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)，工程歷時(shí)3個(gè)月完工。工程完工后，尼爾基水利樞紐再遇較大洪水時(shí)，可以合理調(diào)度、調(diào)蓄洪水，不再受心墻脫空部分（218.5m）安全隱患所困。希望在今后壩體施工過(guò)程中，引以為戒，對(duì)壩體沉降加以重視。

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2014-11-21