
摘 要 对老坝普遍存在的裂缝、碱集料反应和环境等病变机理进行重点探讨,为21世纪老坝补强加固提供源头的技术支持。
我国是世界筑坝大国,现有堤坝约87万座,其中50年代末至70年代修建的大坝约8万座,由于历史原因,相当一部分大坝是边勘测、边设计、边施工的,加之管理不善,不少大坝成为病险大坝,少数大坝甚至溃坝失事。据不完全统计,在3100多座大中型水库大坝中,病险大坝约占20%,小型水库大坝中约有40%也是病险的。80年代以来,我国加强了大坝安全管理和病险大坝的补强加固,对大坝定期检查或鉴定,不少病险大坝安全得到改进。然而,由于这些工程先天不足,并随着运行时间的增长,仍然需要对他们的病变和安全机理进行分析研究,以便进一步采取措施,提高其安全性和使用寿命。同时,为在建和规划设计中的大坝提供借鉴。
一、老坝的不安全因素及其成因
老坝的不安全因素主要有以下几个方面。
1 防洪设计标准偏低
70年代以前,设计标准主要采取原苏联的设计规范,没有考虑中国的洪水特点,加之水文资料不足,相当一部分大坝的洪水设计标准偏低。如1996年水电站大坝的第一轮定期检查中,发现有38座存在洪水设计标准偏低的问题,约占总数的39.6%。
2 坝基及库岸地质问题
由于当时地质勘测水平的限制和人为因素等方面的影响,对坝基和库岸地质勘测不足,甚至未发现危及大坝安全的地质构造包括断层破碎带、软弱夹层和库区滑坡等,对已发现的也未认真处理。在水电站大坝第一轮定期检查中有14座大坝存在地质问题,如某大坝在#7~#17支墩间有91m水平夹层,设计时未发现,在施工中发现后,相应的工程措施也未跟上,至今影响了大坝的安全运行。
3 设计问题
应该说,我国大坝的设计水平还是相当高的。这里要总结的是,以往设计,通常用稳定和强度控制,而对耐久性往往不够重视。在相当一部分大坝运行中发现,混凝土结构物普遍存在溶出型溶蚀、碳化和环境腐蚀等损伤,土工建筑物存在管涌和流失,岩土边坡存在流变性破坏,等等。根据国内外有关资料,一般混凝土结构物在超过50年以后逐渐老化,并随时间的增加,老化程度加快。土工建筑物随时间的增长,固结逐渐完成,强度和稳定性增加。然而,我国有的大坝,在运行30年,甚至更短的时间,普遍存在裂缝,下游面碳化加剧,白色的碳酸钙(即白浆)在廊道中普遍存在,扬压力增大,漏水普遍,防渗帷幕部分失效等。因此,在今后设计中,耐久性应作为大坝设计的控制标准之一。
4 施工质量
在50年代末至70年代末,大坝的施工质量是令人担忧的。主要表现在坝体混凝土的水泥质量,混凝土浇筑、温控和养护,土石坝填筑材料和碾压,基础的处理,等等。因为没有较好地按施工规程进行施工,所以使一些大坝在施工期就已出现较多裂缝,运行初期出现大量漏水等。