拱坝开裂及处理.docxVIP

1 前言拱坝是对温度十分敏感的坝型，尤其是在温降工况，温度应力的危害十分显著。以下试举因温降导致坝身开裂的数个工程实例。2 下会坑拱坝2.1 工程背景下会坑水库位于江西省上饶县信江二级支流花厅水上，是一座以发电为主，兼顾灌溉、防洪、养殖等综合利用的中型水利工程。下会坑水库的枢纽主要有大坝、发电引水隧洞、厂房及升压站。大坝为浆砌石双曲拱坝，设计最大坝高100.5m；发电引水隧洞全长5150m，引用发电流量为11.64m3/s；厂房装机2×8MW。2.2 大坝基本情况下会坑大坝的坝型为浆砌石双曲拱坝，水平拱圈的线型为统一二次曲线。大坝坝顶设有3孔每孔净宽为10m的溢洪道，大坝下部的河床段设有直径为1.0m的放空孔。大坝坝顶高程为423.5m，设计基坑底部高程为323m，设计的最大坝高为100.5m，顶拱弧长为247.4m，大坝坝顶宽4.5m，拱冠梁底宽20.5m，左拱底宽21.063m，右拱底宽20.720m，坝顶防浪墙顶高程为424.5m。大坝体型方程如下：（1）、拱圈中心线方程：X2+AY2+BY=0（2）、左A插值曲线方程：A=4.505503-0.1955265×Z+2.936503×10-3×Z2-1.258928×10-5×Z3（3）、左B插值曲线方程：B=606.548-14.18655×Z+0.1454444×Z2-4.956148×10-4×Z3（4）、右A插值曲线方程：A=1.14505+2.085647×10-2×Z-9.909631×10-4×Z2-9.355528×10-6×Z3（5）、右B插值曲线方程：B=425.1844-7.400963×Z+7.476814×10-2×Z2-2.987732×10-4×Z3（6）、拱冠梁中心线方程：Yc=0-0.137490081×10-2×Z2-0.157067552×10-4×Z3（7）、拱冠梁厚度方程：Tc=4.514137+0.197614474×Z-0.399306937×10-2×Z2+0.359206272×10-4×Z3（8）、右拱端厚度TAR=4.584009+0.222391541×Z-0.493004857×10-3×Z2-0.121666488×10-5×Z3（9）、左拱端厚度方程：TAL=4.578191+0.143662498×Z+0.254402081×10-2×Z2-0.232977747×10-4×Z3（10）、厚度变化方程：Ts=Tc+(Tα-Tc)(S/Sα)22.3 开裂过程、原因分析及修补此次发生裂缝处于大坝尚未蓄水的施工期。1999年冬季，气温较低（最低气温达零下10℃），在2000年2月发现大坝上下游均发生了铅直向的裂缝，其中下游有2条，分别位于拱冠以右的0.6m处和9.3m处，高程位于348m以下；上游有裂缝3条，分别位于拱冠以右15m、25m和55m处，高程位于369m以下。此时坝体宽缝已封拱到约370m高程左右（窄缝只封拱至339m高程），由于拱的作用，温降时在上游拱端和下游拱冠处均会产生较大的拉应力，按实际情况进行拱坝应力分析，在下游拱冠的最大拉应力的1.49Mpa,上游拱端的最大拉应力为0.86Mpa,可见下游裂缝是由温度骤降引起的，而上游裂缝仍是砼本身温降收缩产生的温度裂缝。对该裂缝专门作了斜向钻孔压水检查裂缝深度的工作，从检查结果看，裂缝深度均在0.4m以内，属表层裂缝。裂缝最后都进行了灌浆处理。3 高店拱坝3.1 工程背景高店水库位于江西省铅山县信江中上游的主要支流—铅山河的主支（石塘水）上游，是一座具有防洪、发电、灌溉、供水及水产养殖的综合利用的中型水利工程。高店水库的枢纽主要有大坝、发电引水隧洞、厂房及升压站。大坝为砌石双曲薄拱坝，设计的最大坝高为81.5m。发电引水隧洞长约2.6Km。厂房装机2×8MW。事故隧洞为临时工程导流洞（见图中洋红线洞段）。3.2 大坝基本情况高店大坝的坝型为砌石双曲拱坝，水平拱圈的线型为统一二次曲线。大坝坝顶设有3孔每孔净宽为10m的溢洪道，大坝下部的河床段设有直径为1.0m的放空孔。大坝坝顶高程为388.5m，设计基坑底部高程为307m，设计的最大坝高为81.5m，大坝坝顶中心弧长290m，大坝坝顶宽4.0m，拱冠梁底宽15m，左拱底宽19.5m，右拱底宽19.0m，坝顶防浪墙顶高程为389.5m。大坝体型方程如下：（1）、拱圈中心线方程：X2+AY2+BY=0（2）、左岸A插值方程：AL=0.9960364-6.348452×10-4×Z+4.172698×10-6×Z2-2.834664×10-8×Z3；（3）、右岸A插值方程：AR=0.779277-2.111119×10-3×Z-8.838455×10-6×Z2-1.89219