專利名稱：一種老壩或病壩的再生方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種老壩或病壩的再生方法，屬水利水電工程領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
水利水電工程中的混凝土攔河大壩運(yùn)行一段時間后，在滲流作用下混凝土性能會逐漸降低，滲漏現(xiàn)象逐漸嚴(yán)重，壩體、壩基揚(yáng)壓力偏高；有些大壩由于混凝土質(zhì)量等原因滲流也比較嚴(yán)重，寒冷地區(qū)由于滲流還會造成大壩表層混凝土凍脹破壞；也有一部分大壩由于堿骨料反應(yīng)等原因混凝土質(zhì)量也在逐步衰變等等，這些情況使大壩整體性能變差，防洪抗震能力下降，穩(wěn)定性差，影響大壩的安全運(yùn)行，危害極大，對上述急需采取工程措施予以補(bǔ)救的大壩本發(fā)明統(tǒng)稱為老壩或病壩。
目前，對老壩或病壩采取工程措施予以加固或維修的方法，大致有以下幾種1、對大壩上游面水上部分的加固，主要采用澆筑普通鋼筋混凝土、瀝青防滲混凝土、土工膜防滲等方法，施工比較容易，但僅限于水上部分的維修；2、對大壩上游面水下部分的加固，采用土工膜防滲方法，利用潛水員和部分機(jī)械進(jìn)行施工，施工難度相當(dāng)大費(fèi)用高，且加固維修效果差；3、其它工程措施，如在壩體內(nèi)灌漿起到一定的防滲效果、采用壩體排水方法、為了降低壩體揚(yáng)壓力，開設(shè)壩體排水廊道、鉆設(shè)壩體排水孔等等，均屬局部維修，效果不佳；4、在上述措施無能為力時，也有考慮在大壩壽命到達(dá)之前，放棄對大壩的維修，在其上下游某位置重建大壩，重建新大壩后再拆除已有大壩，重建新壩投資可觀，拆除舊壩損失巨大，而且重建大壩期間下游防洪是非常難解決的問題，嚴(yán)重威脅下游廣大人民群眾的生命財產(chǎn)安全；5、放空水庫實(shí)施補(bǔ)救措施，但是有條件能放空水庫，在無水條件下實(shí)施補(bǔ)救的大壩是極少數(shù)的。
因此，目前還沒有更好的對老壩或病壩實(shí)施大面積的防滲加固修補(bǔ)技術(shù)，即沒有從治本上解決大壩老化和延長壽命的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述問題，提出一種對于正在運(yùn)行中的老壩或病壩，在大壩運(yùn)行的情況下，從治本上解決大壩老化、延長壽命使其再生的施工方法。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的一種老壩或病壩的再生方法是在需維修的老壩或病壩的原壩壩體中修筑與原壩壩體緊密相結(jié)合的防滲墻，修筑該防滲墻的方法包括下述步驟(1)開挖交通洞在大壩下游面向壩體內(nèi)開挖水平走向的隧道，作為施工用的交通洞，交通洞挖至準(zhǔn)備修筑的防滲墻的斷面處；(2)開挖工作井在交通洞中準(zhǔn)備修筑的防滲墻的斷面處開挖豎直的作為施工作業(yè)面的工作井，工作井的高度大于或等于準(zhǔn)備修筑的防滲墻的高度；(3)開挖防滲墻基礎(chǔ)隧道在工作井底部準(zhǔn)備修筑的防滲墻的最低位置，沿壩體軸線方向開挖長度為準(zhǔn)備修筑的防滲墻的長度的防滲墻基礎(chǔ)隧道；(4)澆筑防滲墻第一層在防滲墻基礎(chǔ)隧道內(nèi)澆筑防滲混凝土或其它防滲材料形成防滲墻第一層，澆筑的高度為防滲墻基礎(chǔ)隧道高度減去頂部預(yù)留的用于施工作業(yè)所需的振搗空間高度；(5)開挖防滲墻隧道在防滲墻第一層凝固具有一定強(qiáng)度后，在防滲墻基礎(chǔ)隧道上面再向上開挖一層防滲墻隧道；(6)澆筑防滲墻第二層在防滲墻第一層上面澆筑防滲混凝土或其它防滲材料形成防滲墻第二層，澆筑的高度仍保證在防滲墻隧道中留有用于施工作業(yè)所需的振搗空間高度；(7)繼續(xù)開挖防滲墻隧道并澆筑防滲墻第三層在防滲墻第二層凝固具有一定強(qiáng)度后，繼續(xù)向上開挖防滲墻隧道并澆筑防滲墻第三層，澆筑的高度仍保證在防滲墻隧道中留有施工作業(yè)作需的振搗空間高度；(8)繼續(xù)開挖防滲墻隧道并澆筑防滲墻反復(fù)重復(fù)(5)、(6)、(7)所述施工步驟，直至防滲墻達(dá)到所需高度。
所述的防滲墻基礎(chǔ)隧道、防滲墻隧道的橫斷面形狀及具體尺寸，應(yīng)根據(jù)不同的大壩結(jié)構(gòu)情況、施工能力以及現(xiàn)場的實(shí)際情況等參數(shù)設(shè)計計算后決定。一般橫斷面為等寬長方形，寬度約1-4米，每次的開挖高度約2-6米。防滲墻隧道的橫斷面也可為異形或其它幾何形狀，以增加防滲墻與原有壩體的結(jié)合強(qiáng)度。
為了提高大壩的防滲能力和改善壩體質(zhì)量使其徹底再生，根據(jù)所維修的大壩的具體情況防滲墻可并排連續(xù)或間隔修筑若干面。
為保證防滲墻與原有壩體的良好結(jié)合，防滲墻基礎(chǔ)隧道、防滲墻隧道形成后要根據(jù)實(shí)際情況對隧道的上下游二個側(cè)面分別作排水處理，特別要對上游面集中漏水點(diǎn)作專門處理。
為保證在防滲墻施工中的排水，工作井底部低于準(zhǔn)備修筑的防滲墻的最低位置，開挖有積水排水井。
為了提高防滲墻的施工速度和作業(yè)方便，可在準(zhǔn)備修筑的防滲墻的兩端分別開挖交通洞、工作井，交通洞也可利用原大壩中已有的廊道。
本發(fā)明的再生方法也適用于對其它類型壩體的維修。
本發(fā)明的再生方法可有效的使多年的老壩或病壩得到再生，繼續(xù)使用為民造福。與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有突出的有益效果1、本發(fā)明的再生方法可以從治本上解決老壩或病壩的大面積老化滲水問題，改善壩體質(zhì)量，增加壩體強(qiáng)度，真正使老壩或病壩再生；2、在本發(fā)明的再生方法中的各個施工步驟，均可采用現(xiàn)有的設(shè)備或技術(shù)實(shí)現(xiàn)，施工難度不大；3、本發(fā)明的再生方法施工投資相對較少，而產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益巨大；4、本發(fā)明的再生方法是在不影響大壩正常運(yùn)行的情況下完成的，節(jié)約了大量資金，保證了下游人民群眾的生命財產(chǎn)安全，具有廣泛的社會效益和安全效益；5、本發(fā)明的再生方法施工方案直觀，效果突出，有利于推廣應(yīng)用。


附圖1是本發(fā)明的再生方法的施工示意圖。
圖2(包括圖2-1——圖2-7)是圖1中壩體沿交通洞、工作井中心線的剖面施工步驟示意圖。
圖3是圖2-7中A-A向剖視圖。
圖4是本發(fā)明一個實(shí)施例的施工示意圖。
圖5是圖4中完成防滲墻施工后沿交通洞、工作井中心線的剖面示意圖。
圖6是本發(fā)明中防滲墻的幾種排列方式的壩體剖面示意圖。
圖中1壩體，2壩體上游面，3壩體下游面，4(F)防滲墻，5交通洞，6工作井，7防滲墻基礎(chǔ)隧道，8積水排水井，9水平排水孔，10防滲墻隧道。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和給出的實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但本發(fā)明不限于實(shí)施例，本專業(yè)普通技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際情況，對再生方法中的具體施工步驟作某些修改和調(diào)整均應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
本發(fā)明的再生方法是在需要維修的老壩或病壩的原壩壩體中修筑與原壩壩體緊密相結(jié)合的防滲墻，以防滲墻的新材料置換老壩或病壩中的原有材料，增強(qiáng)老壩或病壩的防滲性，改善壩體質(zhì)量，增加壩體強(qiáng)度，使老壩或病壩再生，從根本上延長大壩的壽命。
具體施工步驟結(jié)合圖1、圖2、圖3詳細(xì)說明如下(1)在大壩下游面3的底部向壩體1內(nèi)開挖水平走向的隧道，作為施工用的交通洞5，交通洞挖至準(zhǔn)備修筑的防滲墻4的斷面處；(2)在交通洞中準(zhǔn)備修筑的防滲墻的斷面處開挖豎直的作為施工作業(yè)面的工作井6，工作井的高度大于或等于準(zhǔn)備修筑的防滲墻的高度，在工作井的底部低于準(zhǔn)備修筑的防滲墻的最低位置，開挖有積水排水井8；(3)在工作井底部準(zhǔn)備修筑的防滲墻的最低位置，沿壩體軸線方向開挖防滲墻基礎(chǔ)隧道7(參照圖2-1)，防滲墻基礎(chǔ)隧道的長度等于準(zhǔn)備修筑的防滲墻的長度L(參照圖2-7)，在防滲墻基礎(chǔ)隧道的另一端還可再開挖交通洞、工作井，以提高施工效率；(4)在防滲墻基礎(chǔ)隧道內(nèi)澆筑防滲混凝土或其它防滲材料形成防滲墻第一層F1，澆筑的最高高度h2為防滲墻基礎(chǔ)隧道高度h減去頂部預(yù)留的用于施工作業(yè)所需的振搗空間高度h1(參照圖2-2)；(5)在防滲墻第一層F1凝固具有一定強(qiáng)度后，在防滲墻基礎(chǔ)隧道上面再向上開挖一層防滲墻隧道10(參照圖2-3)；(6)在防滲墻第一層F1上面澆筑防滲混凝土或其它防滲材料形成防滲墻第二層F2，澆筑的高度仍保證在防滲墻隧道中留有用于施工作業(yè)所需的振搗空間高度h1(參照圖2-4)；(7)在防滲墻第二層F2凝固具有一定強(qiáng)度后，繼續(xù)向上開挖防滲墻隧道10并澆筑防滲墻第三層F3，澆筑的高度仍保證在防滲墻隧道中留有施工作業(yè)所需的振搗空間高度h1(參照圖2-5、圖2-6)；(8)依此類推，反復(fù)重復(fù)上述(5)、(6)、(7)所述施工步驟，直至防滲墻達(dá)到所需高度(參照圖2-7)。
實(shí)施例對吉林地區(qū)某水力發(fā)電廠混凝土重力壩11個溢流壩段(從左岸至右岸數(shù)9-19壩段)實(shí)施防滲墻的施工步驟。
參照圖4、圖5，首先在與溢流壩段19壩段(圖中用19#表示)相鄰的20壩段下游面，以海拔200米為底高程向上游面垂直壩體軸線方向水平開挖2米寬、3米高的交通洞5，交通洞開挖至距上游面11米A處；在A處開挖豎直的斷面尺寸4米×4米的工作井6，工作井底高程186米，頂部高程252米，工作井190米以下部分為積水排水井8；在工作井中以190米高程為基礎(chǔ)沿壩體軸線方向橫穿11個溢流壩段，采用挖掘機(jī)開挖一條2米寬、3米高的防滲墻基礎(chǔ)隧道7；然后在防滲墻基礎(chǔ)隧道中一次性澆筑2米高的防滲混凝土形成防滲墻第一層，防滲墻基礎(chǔ)隧道上部留有1米高的施工作業(yè)所需的振搗空間用于對混凝土的振搗作業(yè)，同時對各壩段之間的橫縫采用銅板止水技術(shù)；待混凝土經(jīng)過7天左右初凝后，將防滲墻基礎(chǔ)隧道再向上開挖2米高，形成一條2米寬、3米高的防滲墻隧道，然后再澆筑一層2米高的混凝土形成防滲墻第二層，同時對各壩段之間的橫縫采用銅板止水技術(shù)；重復(fù)上述做法，再向上開挖2米，再澆筑2米高的防滲墻，以此類推直至防滲墻高度達(dá)到252米高程。這樣便筑成一面2米寬、62米高、橫跨11個壩段總長198米(每個壩段18米)的防滲墻。
為了檢驗(yàn)防滲墻加固效果，在新老混凝土之間埋設(shè)了一定數(shù)量的滲壓計和裂縫計，此工程竣工后下游溢流面原有的滲水點(diǎn)全部消失。根據(jù)防滲墻下游側(cè)200米部位的滲壓計觀測，防滲墻形成后半年時間，11個壩段的壩體揚(yáng)壓力由原來的平均37米水柱高下降了8.5米，達(dá)到28.5米，防滲效果十分顯著。隨著時間的延長，其壩體揚(yáng)壓力會不斷下降而穩(wěn)定在某一低值范圍內(nèi)。通過計算分析得知，由于再生施工中用標(biāo)號為250#的防滲混凝土修筑的防滲墻置換出了原標(biāo)號為50#-100#的老混凝土原壩體，使得原來薄弱斷面245米高程的抗滑穩(wěn)定系數(shù)提高了1.3％，有效地提高了大壩的安全度。由于施工是在壩體內(nèi)進(jìn)行，一年四季都可以施工，不影響機(jī)組的正常發(fā)電和大壩的防洪。
為了使新老混凝土即防滲墻與原有壩體間更好地結(jié)合為一體，共同承擔(dān)剪力，在新老混凝土即原壩壩體與防滲墻之間，以及防滲墻與防滲墻之間形成異形齒狀嚙合狀態(tài)，防滲墻的剖面形狀為異形或其他幾何形狀(參照圖6)。根據(jù)壩體情況不同，本發(fā)明的防滲墻可以修筑一面防滲墻4-1；也可連續(xù)修筑若干面防滲墻，如防滲墻4-2與防滲墻4-3連續(xù)修筑2面防滲墻；也可間隔修筑若干面防滲墻，如防滲墻4-1與防滲墻4-2間隔修筑2面防滲墻。也可在已形成的防滲墻的下游側(cè)，按本發(fā)明方法修筑垂直于防滲墻的若干個支墩，以增強(qiáng)大壩的整體強(qiáng)度。為了更好降低壩體揚(yáng)壓力，在防滲墻的上、下游側(cè)按一定間距設(shè)置有水平排水孔9，將滲水排到積水排水井內(nèi)并抽到下游河道。
對于上述實(shí)施例的吉林地區(qū)某水力發(fā)電廠混凝土重力壩全部60個壩段，如果按本發(fā)明方法施工，連續(xù)修筑多面防滲墻，可使原壩體主要部位約50％左右的老壩混凝土被置換，使大壩至少可以再安全運(yùn)行90-100年。工程總投資約30億元人民幣，而且不影響正常發(fā)電、防洪。如果不采用本發(fā)明再生方法，只好在原壩址的上游或下游重新建壩(選擇新壩址還受地理位置、地質(zhì)條件等多種因素影響)，重建費(fèi)用約為60-70億元人民幣，拆除原大壩約需10億元人民幣，在重建期間原發(fā)電廠不能發(fā)電，并且至少有2-3年時間原大壩將失去防洪作用，其對下游人民生命財產(chǎn)的威脅不是幾十億甚至幾百億人民幣所能衡量的。
在對發(fā)電引水壩段進(jìn)行再生施工時，可能遇到發(fā)電引水用壓力鋼管、錨索等已知障礙物，施工中可對鋼管等障礙物周圍的老混凝土采用人工開挖，以防止對鋼管等障礙物可能產(chǎn)生的不利影響，并且對鋼管等障礙物采取鋼環(huán)加固措施，然后用新的混凝土將鋼管等障礙物重新包筑起來，使修筑的防滲墻即使遇到了障礙物也不會對其防滲效果產(chǎn)生影響。
權(quán)利要求
1.一種老壩或病壩的再生方法，其特征在于包括下述步驟(1)開挖交通洞在大壩下游面向壩體內(nèi)開挖水平走向的交通洞，交通洞挖至準(zhǔn)備修筑的防滲墻的斷面處；(2)開挖工作井在交通洞中準(zhǔn)備修筑的防滲墻的斷面處開挖豎直的工作井，工作井的高度大于或等于準(zhǔn)備修筑的防滲墻的高度；(3)開挖防滲墻基礎(chǔ)隧道在工作井底部準(zhǔn)備修筑的防滲墻的最低位置，沿壩體軸線方向開挖長度為準(zhǔn)備修筑的防滲墻的長度的防滲墻基礎(chǔ)隧道；(4)澆筑防滲墻第一層在防滲墻基礎(chǔ)隧道內(nèi)澆筑防滲混凝土或其它防滲材料形成防滲墻第一層，澆筑的高度為防滲墻基礎(chǔ)隧道高度減去頂部預(yù)留的用于施工作業(yè)所需的振搗空間高度；(5)開挖防滲墻隧道在防滲墻第一層凝固具有一定強(qiáng)度后，在防滲墻基礎(chǔ)隧道上面再向上開挖一層防滲墻隧道；(6)澆筑防滲墻第二層在防滲墻第一層上面澆筑防滲混凝土或其它防滲材料形成防滲墻第二層，澆筑的高度仍保證在防滲墻隧道中留有用于施工作業(yè)所需的振搗空間高度；(7)繼續(xù)開挖防滲墻隧道并澆筑防滲墻第三層在防滲墻第二層凝固具有一定強(qiáng)度后，繼續(xù)向上開挖防滲墻隧道并澆筑防滲墻第三層，澆筑的高度仍保證在防滲墻隧道中留有施工作業(yè)作需的振搗空間高度；(8)繼續(xù)開挖防滲墻隧道并澆筑防滲墻反復(fù)重復(fù)(5)、(6)、(7)所述施工步驟，直至防滲墻達(dá)到所需高度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種老壩或病壩的再生方法，其特征在于工作井底部低于準(zhǔn)備修筑的防滲墻的最低位置開挖有積水排水井。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種老壩或病壩的再生方法，其特征在于防滲墻基礎(chǔ)隧道、防滲墻隧道的橫斷面為等寬長方形、異形或其它幾何形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種老壩或病壩的再生方法，其特征在于防滲墻基礎(chǔ)隧道、防滲墻隧道形成后要對隧道的上下游二個側(cè)面分別作排水處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種老壩或病壩的再生方法，其特征在于在防滲墻的上游側(cè)面、下游側(cè)面分別設(shè)有排水孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種老壩或病壩的再生方法，其特征在于防滲墻可并排連續(xù)或間隔修筑若干面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種老壩或病壩的再生方法，屬水利電力工程領(lǐng)域。水利電力工程中的混凝土大壩經(jīng)運(yùn)行一段時間后均會出現(xiàn)不同程度老化，嚴(yán)重時影響大壩正常運(yùn)行，危害極大，但目前尚無治本的補(bǔ)救措施。本發(fā)明的再生方法是在原壩壩體中開挖交通洞、工作井后，再開挖防滲墻基礎(chǔ)隧道，然后在防滲墻基礎(chǔ)隧道中逐層澆筑、開挖、澆筑，最后形成一面或多面新的防滲墻，以新材料的防滲墻置換已老化的原壩壩體材料，達(dá)到從治本上解決大壩的老化問題。本發(fā)明的再生方法是在不影響大壩正常運(yùn)行的情況下采用已有設(shè)備和技術(shù)施工，施工方案直觀、投資少、加固效果好、有利于推廣應(yīng)用，具有巨大的社會效益、安全效益和經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號E02B7/00GK1523167SQ03127140
公開日2004年8月25日 申請日期2003年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月6日
發(fā)明者陳昌林, 陳藝征, 王鳳鈺 申請人:陳昌林