水工建筑物常见病害探讨与如何防止

五强溪电厂水工建筑物常见病害探讨与如何防止 马冲林

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五强溪电厂水工建筑物常见病害探讨与如何防止

马冲林

（五强溪水电厂 湖南常德）

概 要： 五强溪电厂自86年复工建设以来，至今已有20多年了，水工建筑物一般地处高山峡谷之中，自然条件极为复杂与恶劣，此外水工建筑物长期暴露在外，属于裸露工程，素面朝天，经风雨历寒暑，病害也是一年一年的增多，本文主要介绍五强溪电厂多年来出现的常见病害以及如何防止病害，以确保建筑物的正常运行。

关键词： 病害 检测 修复 防止

1 基本概况

五强溪水电站属一等工程，大坝为混凝土重力坝，坝顶高程117.5 m ，坝长719.73 m ，最大坝高85.83 m ，最大底宽68 m 。水工建筑物包括大坝、厂房、三级船闸等三大部分，大坝、船闸一闸首等挡水建筑物为一级建筑物，按千年一遇洪水设计，万年一遇洪水校核；溢流坝下的消能工、厂房、开关站、尾水平台、船闸一闸室、二闸首、二闸室、三闸首、三闸室、四闸首、上游进水口等为二级建筑物，按百年一遇洪水设计，千年一遇洪水校核；船闸下游右导墙、左挡墙等为三级建筑物。

2 五强溪电厂常见病害

五强溪电厂水工建筑物种类多，结构类型复杂，水工建筑物有露天的、水下的等等，86年复工建设以来，至今已有20多年了，电厂地处高山峡谷之中，自然条件极为复杂与恶劣，此外水工建筑物长期暴露在外，属于裸露工程，素面朝天，经风雨历寒暑，病害也是一年一年的增多。

五强溪电厂常见病害归纳有如下：

1、裂缝：裂缝是水工建筑物最常见、最普遍的一种病害，不发生裂缝的建筑物是极少数的。但产生的裂缝原因也很多，往往是多种因素造成的。我们通常根据裂缝产生的原因分为温度裂缝、干缩裂缝、钢筋锈蚀裂缝、碱骨料反应裂缝以及结构承载裂缝。结构承载裂缝常见于受拉、受压杆件结构建筑物上，该病害危害最大，往往导致建筑物垮塌，或者建筑物失效。

水工中的大体积砼裂缝通常分为以下几类，我们通常用该标注来判断裂缝的危害性。

I 类：一般缝宽mm 2.0<δ，缝深cm 30≤h ，形状表现为龟裂或呈细微规则状。多由于砼干缩、沉缩所产生，对结构的影响很小。

II 类：浅层裂缝，一般缝宽0.2mm mm 3.0≤δ≤，缝深cm 100cm 30≤

III 类：缝宽0.3mm mm 5.0≤δ≤，缝深100cm cm 500≤δ≤，缝长大于500cm ，对结构有较大影响。

IV 类：缝宽mm 5.0>δ，缝深大于500 cm ，属贯穿性裂缝，对结构有根本性影响。

如五强溪电厂45B 室3根混凝土牛腿发现贯穿性裂缝，随后又发现44B 室混凝土大梁发现贯穿性裂缝。后用碳纤维进行处理，从水工结构的运行情况来看，修复质量较好。

此外如五强溪电厂闸室底板及主廊道顶面多处有裂缝，闸底板2.5 m 厚，很多裂纹都从闸室底板扩展到主廊道顶面即局部贯穿，这些裂缝产生的原因十分复杂。故这些裂缝极大地危害船闸的安全稳定。

如图：闸室底板裂缝

2、剥蚀、气蚀、磨损：该类病害主要是由于环境因素与混凝土及内部的水化产物、砂石骨料、掺合料、钢筋相互之间产生一系列机械的、物理的、化学的复杂作用，从而形成混凝土抵抗能力的破坏所导致的。

危害较大，每次破坏都是点到面最后大面积破坏，该病害主要发生在高流速的充放水的护坦、底板、溢流面等水工建筑物部位，该区域要求混凝土强度非常高，一般不低于Ｃ40。如电厂2004年消力池底板磨损修复；2002年、2008年溢流面磨损修复；2000年船闸泄水段磨损修复。

如图：剥蚀病害

3、钙质析出：钙质析出是水工建筑物发生渗漏时，伴随着渗漏水将混凝土中Ca+2离子、CaO 等物质析出，析出后与空气中的水分子、CO2等结合产生一系列的化学反应生成白色结晶体CaCO3，这就是我们通常在廊道内看到的白色结晶体。钙质析出这种病害主要发生在廊道内以及挡水建筑物，混凝土中的Ca+2离子、CaO等物质大量析出就会导致混凝土内部蓬松，强度降低，混凝土保护层老化，最终导致钢筋锈蚀，由于钢筋锈蚀后，其产生的锈蚀产物的体积将比原来增大2～4倍，从而将水工建筑物膨胀破坏。

如图：廊道结构缝大量钙质析钙

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4、渗漏：渗漏是水工建筑物最常见的病害，渗漏会使建筑物内部产生较大的渗透压力和浮托力，甚至危及建筑物的稳定与安全，渗漏还会引发侵蚀、钢筋锈蚀等病害，加速混凝土结构老化。渗漏主要发生在地下建筑物内，比如廊道等；渗漏我们通常将其分为点渗漏、线渗漏和面渗漏。如电厂基础廊道、操作廊道以及60廊道等墙体上经常出现渗漏。这对建筑物造成较大的危害，所以电厂每年都要投入大量资金进行补漏、灌浆等。

5、脱空：常发生在压力钢管与衬砌混凝土之间，主要是蜗壳钢衬处；五强溪电厂在2008年12月5日2#机组检修期间，发现引水钢管段大面积脱空，脱空线长约为 76米，脱空面积约为1020m2。如果脱空较严重，长期带病运行，压力钢管长期反复充、放水超疲劳极限，就会导致压力钢管破损，严重的将导致压力钢管爆管发生水淹厂房。

6、混凝土碳化：混凝土碳化是混凝土老化的一种形式，是由于空气中的CO2对混凝土侵蚀，使混凝土逐步中性化，继而引起混凝土中的钢筋锈蚀膨胀，形成外部混凝土保护层剥落破坏，钢筋进一步锈蚀，使结构逐步失去承载力，并最终发生结构性破坏的一种病害。

如电厂船闸闸室最大碳化深度为30.2mm，船闸闸室的碳化深度已接近钢筋保护层厚度，由于裂缝较多，这些部位钢筋可能发生锈蚀，钢筋锈蚀就将极大的危害结构的安全。

7、滑坡：滑坡是斜坡上部分岩石、土壤等在重力作用下，沿一定的软弱层、缓慢的整体下移。滑坡主要表现为滑坡、坍塌、剥落。该类病害在五电厂较多，如▽96平台、左岸高边坡以及库区许多滑坡体。该类病害治理较难，投入资金巨大。

8、水毁：水毁主要发生汛期，水库泄洪，洪水淘刷河床等导致护岸塌陷。

如图：水毁护坡冲坑

3 五强溪电厂水工建筑物重大缺陷情况及处理情况

五强溪工程自1994年11月大坝下闸蓄水以来，水工建筑物出现较大问题及处理情况如下：

1、大坝结构缝漏水：大坝挡水后发现多达12条结构缝漏水，并且有3条结构缝漏水相当严重，

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