刘家峡水电站混凝土建筑物耐久性分析.pdf

第3 6卷第 3期 2 0 1 0年3 月 水 力 发 电 刘家峡水电站混凝土建筑物耐久性分析 邢 林 生 聂 广 明 ( 国家 电力 监管 委员会 大坝 安全监察 中心 ，浙江杭 州 3 1 0 0 1 4 ) 摘要 ：刘 家峡水 电站混凝 土主 、副坝和溢洪道 、泄水道 、泄洪洞 、排沙洞 已运行 4 O余年 ，对混凝 土裂缝 、表层 碳化、渗漏溶蚀 、冻融冻胀 、水质侵蚀 、混凝土强度 和冲磨空蚀等方面 的全面检测分析表 明，这些混凝土建筑物耐 久性较好 。指出封闭渗漏入 口以提 高坝体 防渗能力 ，是 防止或减缓渗漏溶蚀 、冻融冻胀破坏的有效措施 ，并应密切 关注坝前水沙动态变化趋势 ，对冲磨空蚀破坏及时进行修补处理 ，以增强耐久性 。 关键词 ：混凝土建筑物 ；耐久性 ：刘 家峡水 电站 C o n c r e t e S t r u c t u r e s D u r a b i l i t y A n a l y s i s o f L i u j i a x i a H y d r o p o w e r S t a t i o n Xi ng L i n s h e ng ，Ni e Gu a ng mi ng ( L a r g e D a m S a f e t y S u p e r v i s i o n C e n t e r o f S t a t e E l e c t r i c i t y R e g u l a t o r y C o m mi s s i o n o f C h i n a ， Ha n g z h o u Z h e j i a n g 3 1 0 0 1 4 ) Ab s t r a c t ：T h e ma i n a n d a u x i l i a r y d a m， s p i l l w a y ，d i s c h a r g e c o n d u i t a n d t u n n e l ， a n d d e s i h i n g t u n n e l o f L i u j i a x i a Hy d r o p o w e r St a t i o n ha v e o p e r a t e d f o r 40 y ea r s Th e a n a l y s i s o n c o nc r e t e c r a c ks ，s u r f a c e c a r bo n a t i o n，i n f i l t r at i o n di s s o l u t i o n，f r e e z e t ha w f r o s t h e a v e wa t e r e r o s i o n c o n c r e t e s t r e n g t h a n d c a v i t a t i o n s h o w t h a t t h e d u r a b i l i t y o f c o n c r e t e s t r u c t u r e s i S b e t t e r T h e c l o s u r e o f s e e pa g e e n t r a nc e t o i nc r ea s e da m a nt i -l e a ka g e c a p a c i t y i s an e ffe c t i v e me a s u r e t o pr e v en t o r s l o w t h e i n f i l t r a t i o n d i s s o l u t i o n a n d f r e e z e - t h a w f r o s t h e a v e ， a n d t h e t i me l y r e p a i r o f c a v i t a t i o n d a ma g e c a n a l s o e n h a n c e t h e d u r a b i l i t y Ke y Wo r d s ： c o n c r e t e s t ruc t u r e ； d u r a b i l i t y ； L i u j i a x i a H y d r o p o w e r S t a t i o n 中图分 类号 ： T V 6 8 2 2 ( 2 4 2 ) 文献标 识码 ： B 文章编号 ： 0 5 5 9 9 3 4 2 ( 2 0 1 0 ) 0 3 0 0 3 9 0 4 刘 家 峡 水 电 站 位 于 甘 肃 省 境 内黄 河 干 流 上 是 我 国 第 一 座 装 机 容 量 超 过 百 万 千 瓦 的 大 型 水 电 站 代 表 着 我 国 2 0世 纪 6 0、7 0年 代 水 电 站 的 建 设 水 平 刘 家 峡 大 坝 自左 至 右 依 次 为 左 岸 混 凝 土 副 坝f 共 5 个 坝 段 ) 、混 凝 土 主 坝( 共 l 0个 坝 段 ) 、 右 岸 混 凝 土 副 坝( 共 2 1个 坝 段 ) 、混 凝 土 连接 副 坝( 共 5个 坝 段 ) 以及 黄土副坝 最 大坝高 1 4 7 I n 坝顶 高程 1 7 3 9 i n 泄 水 排 沙 建 筑 物 包 括 溢 洪 道 、 泄 水 道 、 泄 洪 洞 和 排 沙 洞 工 程 于 1 9 5 8年 9月 开 工 建 设 1 9 6 8年 下 闸 蓄 水 至 今 已 度 过 4 0 多 个 春 秋 本 文 从 混 凝 土 裂 缝 、 表 层 碳 化 、 渗 漏 溶 蚀 、冻 融 冻 胀 、水 质 侵 蚀 、 混 凝 土 强 度 和 冲磨 空 蚀 等 方 面 ，对 该 工 程 混 凝 土 主 、 副 坝 和 泄 水 排 沙 建 筑 物 的 耐 久 性 进 行 概 略 分 析 研 究 1 耐久性分析 1 1 混凝 土裂 缝 刘 家峡 大 坝 地处 西 北 高原 属 大陆 性气 候 干 燥 少 雨 ， 气 温 变 化 大 ，1月 、2月 和 1 2月 月 平 均 最 低 气 温 为 一 9 8 极 端 最 低 气 温 为 一 2 3 1 ，月 平 均 最 高气 温为 2 4 - 4 极端 最 高气 温为 3 9 1 气 温 最 大 日变 幅 为 3 0 2 2 ，春 季多 雨 ，最 大 风 速 达 1 4 3 m s 。 在 设 计 阶 段 为 了 防 止 混 凝 土 开 裂 ，对 水 泥 品 种 、 浇筑 时间 、浇 筑 层 厚度 、骨 料预 冷 、水 管 冷 却 、邻 块浇 筑 高差 限制 等提 出 了明确 要 求 实 际上采 用 的 水 泥 具 有 自生 体 积微 膨 胀 性 能 施 工工 艺 基本 上 达 到 了设 计 要 求 由于 混 凝 土 浇 筑 后 保 护 不 够 及 时 初 期 曾发生 了一 些缝 宽很小 、深度较 浅 的表 面裂缝 ， 及 时 作 了 处 理 大 坝 蓄 水 后 发 现 下 游 面 有 的 施 工 层 面 缝 存 在 渗 水 和 析 出 钙 质 现 象 运 行 2 O 年 后 1 9 8 9年 对裂缝 进 行 了全 面检 查 发 现 大坝 下游 面 有 裂 缝1 1 8条 廊 道 内 有 裂 缝 3 5条 最 大 缝 宽 1 0 ru： 下 游 面 的 竖 直 向 裂 缝 为 收稿 日期 ：2 0 0 9 0 9 1 5 作者简 介： 邢林 生( 1 9 4 2 一 ) ，男 ，江苏南京人，教授级高工 ，从 事水 T结构运行性态分析和大坝安全评价T作 W a t e r P o w e r V o 1 3 6 N o 3 回 ZU1 U 年|J 月 十 缝 ，部 分 施 T 层 面 缝 和 廊 道 内 的 部 分 裂 缝 渗 水 并 伴 有 白 色 析 出 物 ： 对 1 0条 典 型 裂 缝 进 行 丫 超 声 波 探 测 ， 9条 缝 深 在 6 6 1 6 5 c m 1条 缝 深 为 2 2 c m 1 9 9 8年 再 次 对 裂 缝 进 行 检 查 发 现 下游 面 新 增 较 多 细 小 裂 缝 直 向 裂 缝 仍 为 干 缝 ， 多 条 施 T 层 面 缝 渗 水 析 钙 现 象 比较 严 重 ， 、 2 0 0 7年 对 混 凝 土 主 、副 坝 坝 面 和 廊 道 以 及 溢 洪 道 闸 墩 上 的 裂 缝 作 了 伞 而 检 查 I I 总 汁发 现 裂 缝 5 2 4 条 检 查 结 果 表 明 ：裂 缝 宽 度 一 般 为 1 2 mm，最 宽 3 ml x l ：绝 大 多 数 裂 缝 缝 深 1 1 0 c m： 最 长 的 竖 直 向 裂 缝 长 2 5 I n 位 于 主 V坝 段 下 游 面 最 长 的 水 平 向 裂 缝 K 2 3 m横 贯 主 坝 段 下 游 最 长 的 施 T 层 面 缝 长 6 5 1T I 横 贯 主 I、 主 、主 3个 坝 段 下 游 面 ；个 圳 竖 直 向 裂 缝 有 渗 水 析 钙 现 象 多 条 施 T 层 而 缝 和 廊 道 内 的 多 数 裂 缝 渗 水 析 钙 明 I 与 前 几 次 检 查 结 果 相 比 这 一 次 检 查 裂 缝 的 数 量 、缝 K 、缝 宽 、缝 深 以 及 渗 水 析 钙 现 象 都 有 所 发 展 尤 其 是 大 坝 上 下 游 面 裂 缝 的 数 量 、规 模 和 渗 水 析 钙 有 显 著 发 展 说 明 由 于 该 T 程 位 于 温 差 变 化 剧 烈 地 区 随 着 岁 月 的 流 逝 受 温 度反 复 升降 影 响 表层 混 凝 土遭 受 拉压 应力 疲 劳作 用 裂 缝 不 断 增 加 和 扩 展 该 工 程 经 过 4 0年 的 运 行 日前 大 多 数 裂 缝 深 度 较 浅 ，属 表 层 裂 缝 尚 不 会 危 及 到 建 筑 物 的 整 体 性 和 稳 定 性 但 应 密 切 关 沣 裂 缝 的 发 展 变 化 情 况 定 期 进 行 检 查 对 日益 严 重 的渗 漏 析 钙 问 题 应 引 起 高 度 重 视 1 2表层碳 化 1 9 8 5年 全 国 水 工 混 凝 土 建 筑 物 耐 久 性 普 查 时 。 曾 对 刘 家 峡 水 电 站 厂 房 、 开 关 站 和 坝 顶 盖 板 等 部 位 进 行 混 凝 土 碳 化 检 测 结 果 发 现 厂 房 墙 壁 最 大 碳 化 深 度 为 4 9 ton i 开 关 站 立 柱 最 大 碳 化 深 度 为 1 9 2 I l a m 已 接 近 钢 筋 保 护 层 厚 度 坝 顶 盖 板 底 面 碳 化 深 度 超过保 护层 引起 钢筋 锈蚀 膨胀混凝 土崩 落 ，随 即对这 些部 位作 了防碳 化保护 处理 。 2 0 0 7年 对 大 坝 下 游 面 、廊 道 和 溢 洪 道 闸 墩 表 面 进 行 大 范 同 碳 化 深 度 检 测 ，共 计 5 8个 部 位 、 1 6 0个 测 点 检 测 结 果 表 明 平 均 碳 化 深 度 为 7 6 4 mm。 大 坝 下 游 面 碳 化 深 度 相 对 较 大 ，平 均 碳 化 深 度l 0 2 1 mm超 过 3 0 mm 的 有 5个 点 ，超 过 4 0 mm 的 只 有 1个 点 为 5 2 ton i 。 检 测 结 果 表 明 ， 目前 表 层 碳 化 损 害程 度 比较 轻 微 今 后需 重 点加 强 对钢 筋 混凝 土 梁 、墙 、板 、柱等构 件碳 化趋势 的检测 分析 。 1 3渗漏 溶蚀 刘 家 峡水 电 站工 程 下 闸蓄 水运 行 后不 久 ，就发 现 大 坝 下 游 面 有 的 施 工 层 面 缝 在 高 水 位 时 存 在 渗 水 皿W a t e r P o w e r V o 1 3 6 N o 3 析 钙 现 象 随 后 渗 水 的 施 工 层 面 缝 逐 渐 增 多 并 带 出 较 多 白色 钙 质 1 9 8 6年 曾 用 水 泥 砂 浆 对 右 副 坝 及 主 坝 I、 坝 段 1 7 3 1 8 1 T I 高 程 的 施 工 层 面 缝 进 行 灌 浆 处 理 但 防 渗 效 果 不 佳 1 9 8 9年 和 1 9 9 8年 做 了两 次全 面 检查 发 现 大坝 下游 面 和廊 道 内的渗 水 析 钙 现象 随着 时 间的 推移 日益显 著 ，曾对 主 、副坝 和 连 接 副 坝 下 游 丽 l 7 2 6 l 7 3 2 m 高 程 之 间 的 施 工 层 面 缝 进 行 化 学 灌 浆 处 理 但 效 果 仍 不 佳 2 0 0 7年 全 面 检 查 结 果 为 大 坝 上 游 面 渗 水 析 钙 明 显 部 位 有 2 1处( 其 中 比较 严 重 的 2处 ) 下 游 面 有 7 2处( 其 中 比 较 严 重 的 1 4处 大 部 分 为 施 工 层 面 缝 ) 廊 道 内 有 1 4 3处( 其 中 比 较 严 重 的 2 3处 ， 呈 环 状 渗 水 析 钙 的 坝 段 结 构 缝 l 5处 有 钟 乳 石 倒 挂 现 象 的 2处 ) 对 廊 道 内 4 4个 点 样 析 出 物 取 样 进 行 X 莹 光 分 析 结 果 化 学 成 分 以 C 0 为 主 ，平 均 含 量 约 5 1 。 将 廊 道 内一 些 渗 水 析 钙 严 重 部 位 大 量 析 出 物 清 除 后 未 混 凝 土 表 面 有 微 小 孑 L 洞 和 疏 松 迹 象 敲 击 没 有 空 洞 声 用 回 弹 仪 检 测 混 凝 土 平 均 强 度 在 3 5 MP a 左 右 强 度 较 高 该 T 程 大 坝 下 游 面 和 廊 道 渗 漏 析 钙 现 象 日益 显 著 表 明 混 凝 土 遭 受 的 损 害 正 逐 步 加 重 今 后 需 对 渗 漏 析 钙 严 重 部 位 定 期 进 行 钙 质 析 H 物 量值 的检 测分 析 为 了遏 制 日益 显著 的渗漏 析 钙 趋 势 应 采 取 措 施 从 大 坝 上 游 面 封 闭 渗 漏 入 口 并 选 用 优 质 灌 浆 材 料 和 改 进 灌 浆 工 艺 以增 强 坝 体 的 抗 渗 能 力l 1 4冻融冻 胀 刘 家 峡 坝 址 区 一 般 在 1 1月 下 旬 开 始 降 雪 。积 雪 日期 一 般 为 l 1月 下 旬 至 次 年 3月 上 旬 土 壤 冻 结 厚 度 约 1 I T I 年 平 均 冻 融 循 环 次 数 约 5 0次 最 冷 月 平 均 气 温 一 9 8 c C 属 寒 冷 地 区 为 了 抗 御 冻 融 冻 胀 破 坏 坝 体混 凝 土 设 计 水位 变 动 区抗 冻标 号 为 F 1 5 0， 下 游面 为 F 1 o 0 大坝 蓄水 运 行后 ，下 游 面渗水 的施 工 层 面 缝 缝 口 在 冬 季 高 水 位 时 被 冰 冻 覆 盖 。 由 于 采 用水 泥 砂浆 和化 学 材料 灌 浆都 未 能 有效 止漏 ，下 游 面 冻 融 冻 胀 部 位 逐 渐 增 多 ， 破 坏 程 度 日益 明 显 。 2 0 0 7年 对 混 凝 土 主 、副 坝 下 游 面 冻 融 冻 胀 破 坏 情 况 做 了全 面榆 查 检 查 结果 表 明 破 坏 程度 与 渗水 严 重 程 度 密 切 相 关 ， 同 时 与 所 处 位 置 也 有 密 切 关 系 。 主 I、主 坝 段 坝 顶 下 游 面 1 7 2 0 1 7 3 1 8 m 高 程 范 围 内 不 仅 渗 漏 比较 严 重 而 且 处 于 坝 后 房 屋 建 筑 遮 挡 的 阴 面 冻 融 冻 胀 破 坏 比较 明 显 有 大 面 积 的 表 面 疏 松 麻 面 和 砂 浆 剥 落 ，有 5 0多 m 出现 骨 料 裸 露 。 主 坝 段 下 游 面 1 7 l 5 1 7 2 5 m 高 程 范 同 渗 漏 现 象 最 为 严 重 冻 融 冻 胀 也 最 为 显 著 骨 料 裸 露 面 积 达 3 0多 m 最 大 破 坏 深 度 4 e m。2 0 0 7年 的 全 面 检 查 表 明 ， 弟lj O 面 舅5j朋 邢 仆r土。 守： 刈 颞 畎 小 目 前该 工 程 大 坝 下 游 面 遭 受 的 冻 融 冻 胀 破 坏 范 嗣 比 较 广 泛 但 破 坏 程 度 总 体 上 比 较 轻 微 。 为 了 遏 制 或 减 缓 冻 融 冻 胀 破 坏 进 一 步 加 重 应 设 法 防 止 或 减 少 施 工 层 面 缝 的 渗 漏 水 1 5水质侵 蚀 刘 家 峡 大 坝 建 坝 前 坝 址 区 地 下 水 硫 酸 根 离 子 ( s 0 一 ) 含 量 约 2 0 0 0 3 0 0 0 mg L，对 一 般 水 泥 有 结 晶类 硫 酸 盐 型 侵 蚀 破 坏 刘 家 峡 大 坝 基 础 混 凝 土 实 际 采 用 的 6 0 0号 硅 酸 盐 大 坝 纯 熟 料 水 泥 铝 酸 j 钙 ( C A) 含 量 为 4 4 2 ，具 有 一 定 的 抗 硫 酸 盐 侵 蚀 性 能 1 9 8 5年 全 曰水 工 混 凝 土 建筑 物 耐 久 性 普 查 时 存 该 T 程 地 下 厂 房 和 地 下 开 关 站 等 部 位 曾 发 现 混 凝 土 受 到 硫 酸 盐 侵 蚀 现 象 I I 。 l 9 8 9年 ，对 距 坝 轴 线 下 游 2 5 0 m 的 溢 洪 道 左 边 墙 钢 筋 混 凝 土 锈 蚀 崩 落 部 位 采 用 环 氧 砂 浆 作 了 修 补 ， 陔 部 位 的 破 坏 与 地 下 渗 水 侵 蚀 有 一 定 关 系 为 了查 清 地 下 水 和 库 水 是 否 对 坝 基 混 凝 土 具 有 侵 蚀 性 2 0 0 7年 从 大 坝 各 层 廊 道 对 来 自 各 个 方 向 的地下 水取样 ，结 合库 水进 行 了 S O ：、H C O 、侵蚀 性 C O， 含 量 和 D H 值 化 学 分 析 分 析结 果 表 明 ： 所 有 廊 道地 下 水 中 不 含侵 蚀 性 C O ，对 混 凝 土无 分 解 类 碳 酸 型侵 蚀 ； 所 有 廊 道 地 下 水 和 库 水 的 p H 值 均 大 于 6 5， 为 弱 碱 性 和 碱 性水 ，对 混凝 土无 分解 类 一般 酸性 型侵 蚀 ； 1 6 0 8 m高 程 基 础 廊 道 内 的 2个 水 样 HC O， 含 量 为 0 对 混 凝 土 具 有 强 腐 蚀 性 应 引 起 重 视 需 作 进 一 步 分 析 和 危 害 性 评 判 ，其 他 廊 道 地 下 水 和 库 水 HC O 含 量 最 小 为 2 0 8 5 mi l l o l L。 大 于 1 0 7 mmo l I J 对 混 凝 土 无 分解 类 溶 型 侵 蚀 ： 各 层 廊道 地 下 水 和库 水 的 S O：含 量 最 大 值 为 1 0 7 4 3 0 mg L对 由 普 通 水 泥 制 成 的 混 凝 土 具 有 强 腐 蚀 性 但 其 值 小 于 3 0 0 0 mg L 低 于 对 南抗 硫 酸 盐 水 泥 制 成 的 混 凝 土 具 有 弱 腐 蚀 性 的 起 始 判 别 标 准 这 与 现 场 全 面 检 查 未 见 遭 受 硫 酸 盐 侵 蚀 破 坏 现 象 是 相 吻 合 的 1 6混凝 土强度 刘 家 峡 大 坝 混 凝 土 设 计 强 度 标 号 内 部 为 R 2( ) ( 】 基 础 和 上 、 下 游 面 为 R 5 0 。 根 据 出 机 L _I 混 凝 土 试 验 主 坝 混 凝 土 2 8 d龄 期 的 强 度 保 证 率 达 9 4 9 9 ， 离 差 系 数 为 0 1 0 8 0 1 3 8 质 量 优 良 为 了 检 测 大 坝 运 行 4 0年 后 混 凝 土 强 度 变 化 情 况 2 0 0 7年 采 用 无 损 回 弹 检 测 方 法 对 混 凝 土 主 、 副 坝 下 游 面 和 廊 道 壁 面 共 4 8个 部 位 进 行 表 层 混 凝 土 强 度 检 测 另 外 ，在 主 I、主 坝 段 下 游 面 采 用 钻 孔 取 芯 方 法 ， 检 测 接 近 表 面 的 内 部 混 凝 土 强 度 以 了 解 两 者 之 间 的 差 异 情 况 无 损 回弹检 测结 果表 明 ：廊道 壁 面 的 3 2个 检 测 部 位 中 3 0个 部 位 强 度 超 过 2 0 MP a ， 最 高 为 5 2 9 MP a 只 有 两 个 部 位 强 度 低 于 2 0 MP a，分 别 为 1 9 7 MP a和 1 7 5 MP a：下 游 面 1 6个 检 测 部 位 中 ，7个 部 位 强 度 超 过 2 5 MP a 最 高 为 4 0 6 MP a 低 于 2 5 MP a的 部 位 有 9个 ，最 低 为 1 0 MP a 。 无 损 回 弹 法 换 算 推 定 的 表 层 混 凝 土 强 度 带 有 一 定 的 近 似 性 ， 但 从 较 多 的 检 测 数 据 中 大 致 可 以 得 出 以 下 规 律 性 的 认 识 ：廊 道 内 【 大 相 对 比较 湿 润 ，较 少 受 到 冻 融 冻 胀 、 风 化 剥 蚀 等 不 利 因 素 的 影 响 表 层 混 凝 土 强 度 随 着 时 间 的 推 移 逐 渐 增 大 最 高 强 度 已 约 为 原 设 计 标 号 的 2 5倍 ： 大 坝 下 游 面 因 受 到 裂 缝 、碳 化 、 渗 漏 溶 蚀 、 冻 融 冻 胀 、风 化 剥 蚀 等 不 利 冈 素 的 影 响 ， 虽 有 约 一 半 部 位 表 层 混 凝 土 强 度 随 着 时 间 的 推 移 而 增 大 但 增 长幅 度 较 低 而 约 一 半 部 位 表 层 混 凝 土 经 过 4 0 年 的 风 风 雨 雨 其 强 度 比 原 设 计 标 号 有 所 降 低 个 别部 位 下 降 幅度 较 大 这是 需 要 引 起 重视 的混 凝土 老 化 现 象 主 I、 主 坝 段 下 游 面 1 7 2 0 1 7 2 2 m 高 程 附近 渗 漏溶 蚀 、冻 融 冻胀 破 坏 比较 严 重 回弹 法 检 测 表 层 混 凝 土 强 度 最 低 在 该 部 位 钻 取 一 组 3 孑 L 芯 样 检 测 混 凝 土 强 度 时 将 表 面 已 经 碳 化 或 冻 融 冻 胀 破 坏 的 1 0 5 0 mm 芯 样 先 行 截 去 然 后 制 成 标 准 试 件 进 行 混 凝 土 强 度 检 测 其 强 度 为 2 4 2 2 9 2 MP a ， 接 近 或 超 过 原 设 计 标 号 明 显 高 于 表 层 混 凝 土 强 度 。 两 种 方 法 检 测 结 果 表 明 该 坝 目前 混 凝 土 强 度 不 能 满 足设 计 要求 的仅 局 限 于表 层 混 凝 土 为 了防 止 接 近 表 面 的 内 部 混 凝 土 进 一 步 遭 受 损 害 需 尽 早 采 取措 施 ，防 止或 减 少 施 工层 面 缝 的 渗漏 水 并 对 下 游 面 已 遭 受 破 坏 的 部 位 加 以 修 补 保 护 处 理 1 7冲磨 空蚀 黄 河 是 多 泥 沙 河 流 ，刘 家 峡 大 坝 设 计 阶 段 坝 址 多 年 平 均 输 沙 量 约 8 7 0 0万 t 泥 沙 主 要 成 分 为 硬 度 高 的石 英砂 ，约 占 4 0 ，溢 洪 道 、泄 水 道 、泄 洪 洞 和 排 沙 洞 的 设 计 最 大 流 速 分 别 为 3 0、3 5、4 5、2 9 5 m s 。对 于 主要 泄水 排 沙建 筑 物泄 水道 考 虑 到高 速 夹 沙 水 流 的 冲 磨 空 蚀 作 用 ， 设 计 采 用 R 5 0高 标 号 、低 流 态( 水 灰 比不 大 于 0 4 0 4 5) 、 小 骨 料 二 级 配 混 凝 土 ， 其 他 泄 水 排 沙 建 筑 物 的 衬 砌 混 凝 土 标 号 不 低 于 R 5 0。在 第 一 次 泄水 排 沙 运 行 时 溢 洪 道 因底 板 分 缝 止 水 取 消 和 排 水 管 堵 塞 以 及 表 面 平 整 度 不 符 合 要 求 南 右 岸 导 流 洞 改 建 的 泄 洪 洞 尚 未 全 部 完 工 即 被 迫 过 水 ， 排 沙 洞 因 衬 砌 铸 石 板 粘 结 强 度 和 平 整 度 不 符 合 要 求 等 ，这 3个 建 筑 物 都 曾 发 生 过 较 为 严 重 的 冲 磨 空 蚀 破 坏 ， 随 后 作 了 针 对 性 修 复 处 W a t e r P o w e r V o 1 3 6 N o 3硼 U1 U q F二 ，月 理 。 1 9 8 9年 以 前 各 建 筑 物 都 曾 多 次 发 生 冲 磨 空 蚀 破 坏 ， 比较 严 重 的 部 位 多 集 中在 工 作 门 槽 和 渠 身 局 部 不 平 整 有 较 大 错 台 部 位 ： 1 9 7 5 年 1 9 8 9年 的 1 4年 中 ， 四 大 建 筑 物 共 计 检 修 2 7次 累 计 修 补 面 积 1 8 5 0 2 m2 其 中泄 水 道 和 溢 洪 道 各 检 修 1 2次 和 l 1次 修 补 面 积 分 别 为 7 6 9 9 m2和 1 0 0 5 9 m2 ： 修 补材 料 由最 初 的焦 油 环 氧砂 浆 到 采用 干 硬性 水 泥 砂浆 、乳 胶 砂 浆 、双 组分 环 氧砂 浆 、硅 粉 砂 浆等 材 料 逐步 形 成 了无 毒 和具 有 高抗 冲磨 空蚀 能力 的 材 料 系 列 1 9 8 9年 龙 羊 峡 、刘 家 峡 两 库 联 合 调 度 后 ， 四 大 泄 水 排 沙 建 筑 物 运 用 时 间 大 幅 度 减 少 1 9 8 9年 1 9 9 8年 溢 洪 道 和 泄 洪 洞 各 检 修 4次 排 沙 洞 检 修 5次 在 这 期 间 右 侧 2号 泄 水 道 遭 受 的 冲 磨 空 蚀 破 坏 仍 比较 严 重 每 年 都 需 进 行 检 修 维 护 ，其 原 因 一 是 2号 泄 水 道 靠 近 机 组 进 水 口 为 了 减 少 过 机 沙 量 而 开 启 频 繁 。 1 0年 中 共 运 行 1 3 2 2 1 h ，排 沙 量 5 9 91 8 7万 t 分 别 为 左 侧 1号 泄 水 道 的 6 2倍 和 8 4倍 ：二 是 随着 库 区淤 积 高程 抬 高 过 流 泥沙 含 量 不 断 增 多 最 大 含 量 达 4 9 9 k g ms ， 泥 沙 颗 粒 逐 渐 粗化 据 1 9 7 5年 1 9 8 8年 过机 泥沙 颗粒 资料 ，D 由 0 0 1 4 mm 粗 化 为 0 0 2 4 mlT 1 粒 径 大 于 0 0 5 mm 的 泥 沙 所 占 比 例 由 8 2 上 升 为 2 2 2 。 由 于 2号 泄 水 道事 故检修 门槽 附近及 门前 喇 叭 口部位 修补 困难 ， 成 为 多年 没有修 补 过 的“ 死角 ” 1 9 9 8年 1 1月 水 下 检 查 发 现 事 故检 修 门槽 钢 衬 磨蚀 深 度普 遍 达 l 1 6 mm门槽 上 游 底 板 上 形 成 星 罗 棋 布 的 大 d , -f L 洞 ，深 达 5 0 7 0 mm定 型 工 字 钢 外 露 粗 骨 料 裸 露 成 悬 浮 状 左 侧 中 墩 钢 筋 外 露 深 达 1 1 0 mm， 后 采 用 浮 体 门 在深 约 6 0 m 的水下 封 门 形成 旱地施 工条 件 ，成功 进 行 修 复 为 大 坝 深 水 下 过 流 孔 洞 进 口部 位 冲 磨 空 蚀 破 坏 修 补 积 累 了 宝 贵 经 验 其 技 术 思 路 属 国 内 首 创 达 到 国 际 领 先 水 平 I 5 l 。 近 几年 由于 黄河 来水 量 连 续偏 枯 和 龙 、刘 两库 联调 四大建 筑 物很 少 运 行 。 冲磨空 蚀 是影 响 四 大 建 筑物耐 久性 的主要 病 害 ，其 破坏程 度 与水流 流速 、 含 沙 量 、沙 粒 粒 径 、沙 粒 硬 度 、 过 水 时 间 、混 凝 土 及 修 补 材 料 的 抗 冲 蚀 强 度 等 因 素 有 关 ， 由 于 经 验 的 不断 累积 和 客观 条 件 的变 化 四大 建筑 物 遭受 的 冲 磨 空 蚀 破 坏 经 历 了 一 个 从 比较 严 重 到 逐 渐 趋 缓 的 过 程 而 随 着 来 自上 游 1 5 k m 黄 河 支 流 洮 河 的 泥 沙 从 大 坝 左岸 新 开 隧 洞 直 接 排送 到 大 坝下 游 河 道 中 ， 这 种 破 坏 趋 势 将 会 进 一 步 减 缓 。 2 结论 刘 家 峡 水 电 站 混 凝 土 主 、 副 坝 和 四 大 泄 水 排 沙 固W a t e r P o w e r V o 1 3 6 N o 3 建 筑 物 已 运 行 4 0年 目前 坝 面 和 廊 道 内 裂 缝 较 多 但 多为 表 面浅 层裂 缝 不影 响 坝体 的整体 性 和稳 定 性 ；下 游 面 、廊道 内壁 和溢 洪道 闸墩 混凝 土 表层 碳 化深 度 普遍 较 浅 碳 化 速率 较低 ：下 游面 和廊 道 内 渗 水 析钙 现 象 显 著 但 混凝 土 尚未 遭 受 严 重 损 害 ： 下 游面 遭受 到 的 冻融 冻 胀破 坏 比较普 遍 但破 坏程 度 比较 轻 微 ：地 下 水 和 库 水 对 基 础 混 凝 土 无 硫 酸 盐 等 水 质 侵 蚀 现 象 ：下 游 面 约 一 半 部 位 表 层 混 凝 土 强 度 有 所 下 降 而 接 近 表 面 的 内 部 混 凝 土 强 度 满 足 设 计 要 求 ： 四 大 泄 水 排 沙 建 筑 物 运 行 前 期 冲 磨 空 蚀 破 坏 比 较 严 重 后 期 破 坏 程 度 逐 渐 减 缓 。 全 面 检 测 分 析 表 明 该 工 程 混 凝 土 建 筑 物 耐 久 性 较 好 反 馈 说 明 原 设 计 施 工 和 运 行 中 采 取 的 一 系 列 措 施 基 本 达 到 预 期 目的 为 了 防 止 或 减 少 渗 水 引 起 的 渗 漏 溶 蚀 和 冻 融 冻 胀 破 坏 应 研 究 和 采 取 措 施 从 上 游 面 封堵 渗 水 入 口 以增 强 坝体 防 渗 能力 对 下 游 面 损 坏 部 位 应 尽 早 进 行 修 补 保 护 鉴 于 高 速 挟 沙 水 流 冲 磨 空 蚀 的 复 杂 性 和 重 要 性 今 后 仍 需 密 切关 注 坝前 水 沙 动态 变化 趋 势 发现 冲磨 空蚀 破 坏 及 时 作 针 对 性 处 理 参考文献 ： 1 1 甘肃 电力科学研究院刘家峡水 电厂 大坝混凝土老化检测报告 R 兰州： 甘肃电力科学研究院 ， 2 0 0 7 2 1 邢林生 混凝土坝表层碳化及其危害性分析 J_ 水力发 电学报 ， 2 0 03 ( 4)：6 7 73 f 3 邢林生 ， 聂广明 混凝土坝坝体溶蚀病害及治理 J 水力发 电， 2 0 0 3 ，2 9( 1 1 ) ：6 0 6 3 4 李金玉 ，曹建 国 水 混凝土耐久性的研究和应用 M 北京 ： 中 国 电 力出 版 社 2 0 0 4 5 吕祖珩 刘家 峡水电站泄水道 2号孔磨蚀 破坏的修复 J 西北 水 电 2 0 0 1 ( 3 ) ：6 1 6 5 ( 责 任编辑焦 雪梅 ) 溪洛渡水 电站河床坝段 固结灌浆基本结束 溪洛渡水 电站河 床部位建基 面高程为 3 2 4 5 m2 0 0 9年 2月 2 5日大坝基坑开挖完成3月 1 5日通过大坝建基面专项 验 收 3月 2 7日开始大 坝主体混凝 土浇筑 ，2 0 0 9年底河床 l 3号 1 9号坝段混凝 土最低浇筑 至高程 3 4 1 O 0 m，最高浇筑 至 高 程 3 5 9 O 0 m 河床坝段玄武岩地基在混凝 土盖重 达 7 m后开始进行 固 结灌浆施工 与坝体混凝 土浇筑交替进行 ，截止 2 0 0 9年底 ， 1 3号 1 9号坝段 主体 部位固结灌浆 已结束 共计完成 9 2万 m经检查灌浆质 量满足要求 下游结 构延长段 的固结灌浆 稍 后 进 行 。 ( 成都勘测设计研究院)