雪山湖水庫大壩的防凍處理

趙性發

（吉林兩江水力發電股份有限公司，吉林安圖133600）

1 工程概述

雪山湖水庫位于二道松花江干流上，二道松花江源于美麗的長白山天池，海拔高程2660 m。水庫的流域面積2970 km2，河長26 km。水庫上游先后有頭道白河、二道白河、三道白河、四道白河匯入該流域。該流域受西伯利亞副高壓和太平洋季風的影響，春季風大而干燥，夏季濕潤多雨，秋季涼爽多霧，冬季漫長而寒冷。一年中寒暑溫差懸殊特別大，春秋雨季短促。多年平均氣溫2.2℃，最高氣溫34.4℃，最低氣溫為-42.6℃。河流封凍期長達半年之久，穩定封凍天數為100～150 d。該地區無霜期較短，多年平均無霜期為112 d。多年最大凍土深度186 cm。該水庫的水工建筑物有混凝土面板堆石壩、開敞式溢洪道、導流兼泄洪洞、發電引水洞、半地下式發電廠房。由于水庫處于高寒地區，凍融破壞是悄無聲息的，因此防凍處理存在于工程的設計、施工、運行全過程。

2 混凝土面板壩防凍處理

混凝土堆石壩壩頂長270 m，壩頂高程547.40 m，防浪墻頂高程548.40 m，壩頂寬6 m，最大壩高56.6 m，上游壩坡1∶1.4，下游壩坡1∶1.3，大壩總填筑方量為78.8萬m3。大壩防滲體為混凝土面板，厚0.3～0.5 m，趾板厚0.80 m，堆石體分為墊層區、過渡層區、主堆石區和次堆區。在周邊縫下游部位設有特殊的墊層小區。堆石壩于1995年開始填筑，1998年填筑至壩頂，填筑時間長，壓實效果好，沉降量少。墊層區水平寬度2 m，選用新鮮、堅硬的巖石加工而成，要求級配連續、孔隙率小、變形模量大、抗滲透變形能力強，使其面板受力均勻，不易產生裂縫。

2.1 現象及原因

混凝土面板分為30個條塊，中部A1～A14條塊寬度為12 m，其余的寬度為6 m?；炷翉姸鹊燃墳閏23，抗滲指標為s8，抗凍指標為F250。加入木鈣減水劑，使用引氣劑控制含氣量，使其增加抗凍次數。

大壩運行的第一年就采用冬季（當年10月至第二年3月）高水位運行，水位變動區間在1 m范圍內（正常蓄水位545～544 m內）。該地區湖面冰凍從頭年12月中旬開始上凍，凍層達0.5 m左右，第二年3月上旬才開始解凍，解凍時對面板表層和表層止水產生損壞。為了保護防浪墻與面板接縫間的表層止水不被水面所產生的冰拔力破壞，最高水位應低于正常水位10 cm。每年入冬以前對水位變動區面板的表面裂縫、表層止水做仔細的檢查，即使小裂縫也要用瀝青進行處理，以免滲水對面板產生凍融，如果沒有滲水，凍融會大大的減少。從近12年的運行來看，面板水位變動區的混凝土完好無損。表面止水及蓋板由于凍融破壞，540 m以上部分破損嚴重，局部已經失效，影響水庫的安全運行，需及時進行表層止水的處理。

2.2 處理方案

拆除原面板結構縫表面止水及防浪墻與面板間接縫止水，同時對面板結構兩側混凝土表面進行切割鑿除，鑿除深度10 mm，寬度為結構縫兩側各18.5 cm左右，然后在縫內和鑿除部位涂抹底膠，填SR塑性止水材料（盡可能利用原有的SR塑性止水材料，如遇SR塑性止水材料損壞或流失，則進行全面更換）。SR塑性止水材料結構縫中部20 cm左右范圍內呈圓周弧形，高約3 cm左右，鑿除部位采用SR塑性止水材料進行找平。在SR塑性止水材料上鋪8 mm厚的三元乙丙SR橡膠撮合板，采用不銹鋼膨脹螺栓壓條，并對高出螺母的螺桿切除，采用HK-96系列增厚環氧封邊劑進行封邊，具體形式見圖1。

圖1 伸縮縫裂縫處理示意圖Fig.1 Schematic drawing of treatment for cracks at expansion joints

3 溢洪道的防凍處理

3.1 現象及原因

溢洪道位于大壩左岸，為岸邊開敞陡槽式，堰型為實用堰，堰頂高程536.50 m，共設兩孔，每孔凈寬9 m，挑流方式消能。經過多年運行，進口導墻及閘墩水位變化區、出口導墻、底板混凝土剝蝕嚴重，普遍剝蝕深度在2～3 cm，局部露出鋼筋，混凝土內部水泥組分中鈣元素大量流失，造成混凝土本體強度和抗滲性能下降，產生這一現象的主要原因是每年長達150 d、最低溫度零下40多度的凍融循環。如果不及時處理，水庫放流時，凹凸不平的混凝土表面將使剝蝕進一步發展，影響泄洪安全。

3.2 處理材料及方法

結合其它高寒地區水電站凍融處理經驗，處理材料選取聚合物水泥砂漿。聚合物水泥砂漿是通過向水泥砂漿摻加聚合物乳膠改性制成的一類有機復合材料，由于聚合物的摻入引起了水泥砂漿微觀及亞微觀結構的改變，對水泥砂漿的各方面性能起到了改善作用，大大提高了砂漿的致密性，有效防止水分子進入砂漿內部，從而大大提高了抗凍能力。

根據剝蝕深度和不平整程度，對進口導墻及閘墩水位變化區、出口導墻、底板表面進行鑿毛處理，鑿毛深度為0.03 m，直至牢固、新鮮的基底混凝土面，用高壓水將碎石、灰塵沖洗干凈，基面干凈無雜質。用聚合物水泥砂漿修復混凝土表面，聚合物水泥砂漿厚度為3 cm左右?；紫扔盟疂駶櫍荒艽嬗蟹e水，然后薄而均勻地噴涂一層或兩層界面劑，隨后按要求厚度涂聚合物水泥砂漿。砂漿表面成膜后，及時進行灑水養護5～7 d。

3.3 閘門防冰凍的處理

溢洪道設兩孔，單孔凈寬9 m，9 m×9 m的弧形工作閘門采用牛腿式受力，液壓啟閉機啟閉。上凍前對溢洪道閘門的水封用玻璃膠在水位下降后進行密封處理，以減少溢流面上滲水，從而減少凍融循環。上凍后，閘門前的冰凍能達到1 m左右，發電時水位的變化使冰對閘門產生特大的破壞力。為了解決這一問題，在閘前交通橋上安裝一排間距為0.8 m的噴水管20根，上凍時采用水泵抽取水庫里的水形成水循環，這樣閘門前的水不凍，就不會產生冰凍力。另外在閘門上加一排用于擋風的木板，刮大風時不會將循環水管的小水流刮得到處亂飛。

4 泄洪洞的防凍處理

泄洪洞位于大壩的右岸，由引渠段、進口扭曲段、有壓洞段、豎井控制段、無壓洞段、出口挑流消能段和尾渠組成。洞內的混凝土有裂縫和地下水滲漏，如果處于低溫凍融，會嚴重影響工程的耐久性和安全。在泄洪洞出口用稻草和棉被進行封堵，在閘門的井口用煤灰進行封堵，以使洞內的空氣不流通，保持洞內溫度。

5 結語

凍融破壞是水庫水工建筑物普遍存在的一種現象，它會降低水工建筑物的耐久性，影響其使用功能與承載能力。因此要對凍融破壞進行認真研究、區別對待，采取合理的方法進行控制，并在運行中采取各種有效的措施來減少冰凍對水工建筑物的破壞，保證其安全穩定地運行。■