混凝土重力坝老化病害检测与加固技术研究

期刊: 环球科学 DOI: PDF下载

赵永斌

灯塔市灌区服务中心,辽宁灯塔 111300

摘要

混凝土重力坝作为水利工程核心挡水结构,长期承受水压力、温度变化、水流冲刷及环境侵蚀,易产生老化病害,影响结构安全与运行功能。混凝土重力坝老化病害检测与加固技术,以“精准识别病害、科学制定方案、高效落实加固”为核心,可及时排查结构隐患,恢复并提升坝体承载能力。文章阐述混凝土重力坝老化病害的类型及成因,梳理病害检测的核心内容与关键方法,分析不同病害对应的加固技术路径,为混凝土重力坝安全运维与寿命延长提供参考。


关键词

混凝土重力坝;老化病害;病害检测;加固技术;结构安全

正文


引言

混凝土重力坝靠自身重量挡水,实现防洪、发电等功能,安全直接关系流域居民生命财产与经济稳定。长期运行中,坝体混凝土受自然环境和运行荷载影响,逐渐老化并产生病害。不及时检测加固,会发展成渗漏、开裂甚至失稳,威胁工程安全。传统检测靠人工,范围有限、识别不准;加固也常因判断偏差效果差。因此,明确老化病害类型与成因,掌握精准检测和适配加固技术,是保障混凝土重力坝长期安全运行的关键。

1混凝土重力坝老化病害的类型及成因

1.1老化病害的主要类型

核心有四类,常相互叠加:渗漏(坝体、坝基、坝肩渗水)、裂缝(坝面或内部,分纵、横、斜向)、混凝土碳化与剥蚀(表层变色疏松、剥落露筋)、结构性能退化(整体承载力下降、抗滑变差)。

1.2老化病害的主要成因

分三类:环境因素(温度变化致裂缝,水和有害物质致渗漏、碳化)、运行荷载(长期水压力、洪水冲刷、超水位运行加速病害)、材料与施工(原材料差、施工振捣养护不当,留隐患)。

2混凝土重力坝老化病害的检测核心内容与关键方法

2.1病害检测的核心内容

覆盖四类:坝体结构(查裂缝、测位移)、防渗系统(找渗漏点与通道,查防渗层完好性)、混凝土性能(测碳化、强度、钢筋锈蚀)、坝基与坝肩(查岩体完整、稳定与渗流)。

2.2病害检测的关键方法

2.2.1表面病害检测方法

适用于可见病害:目视+高清摄像排查,标记位置;裂缝用仪器测宽深;渗漏点测渗漏量,染色法查通道;剥蚀用激光测厚仪测深度与面积。

2.2.2内部病害检测方法

这类方法用来查坝体内部的裂缝、孔隙、钢筋锈蚀和内部渗水通道,解决表面检测看不到的问题。用超声波检测:在坝体表面装传感器,向里面发超声波,根据超声波传播速度和反射信号,判断内部有没有裂缝、孔隙,以及缺陷的位置和大小。用雷达检测:通过雷达天线向坝体发电磁波,根据电磁波反射情况,找到内部渗水通道、确定钢筋位置和锈蚀情况,特别适合检查内部防渗结构好不好。查钢筋锈蚀,还能用钢筋锈蚀检测仪:测一下混凝土表层的电阻率,就能间接知道里面钢筋有没有锈、锈得有多严重,避免钢筋锈蚀让裂缝更严重。

2.2.3结构性能与渗流检测方法

这类方法用来判断坝体整体安全和渗流情况,为病害风险评估提供依据。用变形监测:在坝顶、坝肩装全站仪、测斜仪等设备,长期监测水平和垂直位移,分析位移变化趋势,判断坝体有没有滑动、失稳的风险。用渗流监测:在坝基、坝肩装渗压计,测渗流压力;在下游排水孔装流量仪,测渗水量。结合这两组数据,分析渗流分布,找到渗漏通道,判断渗漏严重程度。用荷载试验与结构验算:根据之前检测的混凝土强度、坝体尺寸等数据,验算坝体抗滑稳定系数和承载能力,评估结构性能退化到了什么程度。

3混凝土重力坝老化病害的适配加固技术路径

3.1针对渗漏病害的加固技术

核心是“堵渗水通道+加强防渗系统”,按渗漏位置选方法。坝体表面渗漏:渗水量小、通道浅,就清理表面后涂防渗涂料或贴防渗卷材;渗水量大、通道深,就先在周边钻孔,注水泥浆或防渗浆液堵内部通道,再做表面封堵,形成双重防护。坝基与坝肩渗漏:用帷幕灌浆+固结灌浆。在坝基上游钻孔注浆,形成防渗帷幕挡渗水;在坝肩岩体裂缝多的地方钻孔注浆,填实裂缝、增强岩体抗渗性,同时修复原有防渗结构。

3.2针对裂缝与混凝土老化病害的加固技术

核心是“修裂缝+恢复混凝土性能+保护表层”,按病害严重程度选方法。裂缝修复:缝窄、浅,就清理干净后注低黏度封闭剂;缝宽、深或在内部,就先钻孔注环氧树脂或水泥浆液,凝固后再封表面,恢复坝体整体性。混凝土碳化、剥蚀:剥蚀轻,清理后涂界面剂,再浇修补混凝土或喷纤维混凝土;剥蚀严重、钢筋已锈,先除铁锈、涂防锈涂料,必要时加补筋,再喷纤维混凝土或贴碳纤维布,既修表层,又防钢筋再锈。

3.3针对结构性能退化的加固技术

核心是“提承载能力+增抗滑稳定性”,保障整体安全。抗滑稳定不足:对坝基软弱区域灌浆,增强岩体抗剪能力;在坝下游加混凝土配重,增加抗滑重量;坝基有深层软弱夹层,就打抗滑桩,嵌入深层稳定岩体,阻挡滑动。承载能力下降:在坝体上下游面浇加厚混凝土层,按要求加钢筋,增大整体刚度;坝踵、坝趾等关键部位,贴钢板或碳纤维布局部加固,避免局部受力过大出问题,全面恢复结构性能。加固完成后,需按规范开展效果验证,通过复查裂缝闭合情况、监测渗压与渗流量变化,验算抗滑稳定系数与承载能力,确保各项指标达标。同时,建立长期运维监测机制,定期检查加固部位状态,实时跟踪位移、渗流及混凝土性能数据,发现异常及时处理,避免病害复发。结合日常养护,做好坝体表层防护,减少环境与荷载对坝体的持续影响,实现混凝土重力坝长期安全稳定运行。

结语

混凝土重力坝老化病害检测与加固,是保障工程长期安全运行的核心环节,需以“精准检测为前提、适配加固为核心、安全恢复为目标”,既全面识别渗漏、裂缝、混凝土老化等各类病害,又针对不同病害类型与严重程度,选择科学的加固技术。通过表面与内部结合的检测方法排查隐患,依托封堵、灌浆、加固等适配技术修复病害,可有效遏制病害发展,恢复并提升坝体结构性能与运行功能,延长工程使用寿命。此类技术路径贴合混凝土重力坝老化病害的发展规律,为水利工程中同类挡水结构的安全运维提供可行方向,助力保障流域水利安全。

参考文献:

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