岗南水库防浪墙伸缩缝设置初探

岗南水库防浪墙伸缩缝设置初探

梁国香

(河北省岗南水库管理局,050000)

【摘要】在混凝土坝设计规范中,伸缩缝设置取10-20米。岗南水库坝顶浆砌石防浪墙按每隔20米设置一道伸缩缝,经过六年运行,防浪墙在五个转弯处均出现开裂、挤涨、错缝等现象,影响其整体稳定性。现结合工程实际情况对此现象进行了初步分析,并提出了相应建议。

一、工程概况

岗南水库位于海河流域子牙河系滹沱河中游,距省会石家庄市58公里,是滹沱河中下游重要的大(1)型水利枢纽工程,控制流域面积15900平方公里,水库总库容17.04亿立方米。岗南水库于1958年3月动工兴建,历经续建、扩建、更新改造和除险加固四个阶段,达到现状规模。水库校核防洪标准达到万年一遇。水库以防洪为主,融农业灌溉、发电、工业及省会石家庄城市生活、环境供水为一体,与下游黄壁庄水库联合运用,可基本控制滹沱河山区和岗黄区间的全部洪水,对保证下游21个市县、1000多万人民生命财产安全,保证省会石家庄乃至京津两市的防洪安全发挥着重要作用。水库枢纽建筑物主要有主坝、副坝、正常溢洪道、新增溢洪道、泄洪洞、输水洞、电站及二坝调节池组成。

岗南水库大坝为土石坝,除险加固工程于2003年开工,2008年完工,本次除险加固主坝加高设计为:主坝加高1.5m。根据现状坝顶结构布置,拆除防浪墙和路缘石,将坝顶路面及下部风化砂或砂砾石开挖清除至防浪墙底高程207.4m,上游由高程207.4m接高粘土斜墙至高程209.6m,粘土斜墙上游侧依次设砂砾保护料、反滤层和干砌石护坡,下游侧填筑砂砾石料,防浪墙基础坐落在209米高程的粘土上。

岗南水库主副坝共计17座,坝顶防浪墙总长7168米,防浪墙走向见岗南水库防浪墙挤裂平面位置图(附图1),结构形式见附图2,防浪墙由浆砌块石和浆砌料石组成,防浪墙高2.7米,厚0.5米,其中,防浪墙迎水面为浆砌块石,厚度为30cm,勾缝为凸缝;背水面为浆砌料石,厚度20cm,勾缝为凹缝,顶面为厚10cm、长宽各70cm的帽石。防浪墙每隔40米设有一个现浇混凝土灯杆基座,每隔20米设置一个伸缩缝。坝段之间根据现场情况设有防浪墙豁口,坝顶为混凝土路面。

二、防浪墙工程运行状况

岗南水库除险加固前,防浪墙结构尺寸、走向与现有防浪墙一样,只是防浪墙的建筑材料是浆砌块石,水库运行50年来,经受了大洪水、高水位、地震等自然灾害的危害,但防浪墙工程检查时从无出现裂缝、沉陷等异常情况。岗南水库除险加固时,坝顶加高了1.5米,原防浪墙拆除,新防浪墙随坝顶的加高而在高程位置有所变化,结构形式有单一的浆砌块石改变为浆砌块石与浆砌料石的组合体,防浪墙的走向依坝体的走向变化而变化,在顺直段防浪墙无裂缝、沉陷等异常情况,运行状况良好;在转弯段防浪墙背水面出现料石开裂、错位、挤碎现象,最大错位达7cm,开裂长度20余米,迎水面目测看不到浆砌块石的变形情况,但块石所勾凸缝出现裂纹、脱落现象。较严重的部位有五处,是主坝0+130桩号转弯段,左岸10#-9#副坝连接段(转弯段),9#-8#副坝连接段(转弯段)、7#副坝转弯段,4#-3#副坝连接段(转弯段)(见附图1)。在左岸10#-9#副坝连接段,防浪墙与坝顶混凝土路面错位距离约2-3cm,长度30余米,在转弯最凸处错位距离最大,在顺直段渐灭。

三、原因分析

1、右岸副坝防浪墙未出现裂缝、错位等现象,原因之一是,防浪墙走向都是顺直的,在坝段之间转弯处正好是防浪墙豁口,或是山体连接段。防浪墙豁口起到了伸缩缝的作用,有足够的空间满足浆砌石变形。防浪墙与山体的连接,有不可避免的施工缝,同样起到伸缩缝的作用,满足变形需要。

2、对于左岸副坝,在主坝-左岸10#、左岸8#-7#、左岸6#-5#副坝三个连接段(转弯段),未出现裂缝、错位现象,也是同右岸副坝防浪墙一样,在坝段之间转弯处正好是防浪墙豁口,或是灯杆混凝土基座。灯杆混凝土基座与防浪墙是分期施工的,有1cm的施工缝,施工缝同样能起到伸缩缝的作用。

3、转弯半径越大,裂缝、错位变形现象越小,相反,转弯半径越小,裂缝、错位变形现象越大。在弯度大于150度时,目测不到裂缝、错位现象,这在多处防浪墙转弯处得到了证实。

4、在9#-8#副坝连接段(转弯段),两根灯杆之间40米的防浪墙,在中间设置有伸缩缝1道,在距另一根灯杆12处设有1米宽的防浪墙豁口,但在长12米的防浪墙上出现了裂缝、错位现象,原因是此段弯曲率大;因另一段防浪墙长度20米,弯曲率小长度大,此段防浪墙未出现裂缝、错位现象。由此可见,弯曲率与产生裂缝密切相关。

5、浆砌石防浪墙产生裂缝原因很多,与地形、地质、温度、蓄水、施工质量及地震等密切相关,但从岗南水库防浪墙出现的这一情况分析,产生防浪墙开裂、错位、变形的主要原因是地形原因,裂缝变形均出现在转弯处。各坝段防浪墙均坐落在碾压的大坝粘土上,地质条件一样。各坝段施工都是同一个施工单位,施工条件一样,施工质量一样,温度、蓄水、地震等各坝段的其它外界影响因素情况一样,唯独就是防浪墙走向即地形不同,产生裂缝破坏的程度也不同。

四、建议:

根据混凝土坝设计规范,重力坝混凝土防渗面板应设伸缩缝,缝距宜为10-20米,浆砌石坝根据地形、地质、温度等因素可设置沉降或温度横缝,局部施工缝可根据需要设置。岗南水库防浪墙伸缩缝设置为20米一个,是符合规范要求的,是取的规定值上限,在顺直段无出现异常情况,只是在转弯段浆砌石防浪墙出现开裂、错位、挤碎等异常状况。建议在以后的同类工程设计中,在有转弯的防浪墙设计中,设置伸缩缝时,缝距宜取设计规范中的下限10米。

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