【摘 要】大坝加高是整个水利工程续建施工中施工难度最大、对施工工艺量要求最严格的工程。因此，在其施工过程中，一定要对施工技术进行严格控制，以保证施工质量。本文结合某水库重力坝加高施工实例，简单介绍了重力坝的加高方式，提出了重力坝加高中几个关键技术问题及解决办法，达到了为相关设计积累设计经验的目的。
【关键词】重力坝；水库加高；施工技术
混凝土坝加高中最常见的两种坝型是重力坝和重力拱坝。在混凝土重力坝加高施工中，经常使用后帮整体式加高方式，该技术对现行工程运行影响较小，而且技术成熟，容易施工，因此，在混凝土坝加高中得到广泛使用。为了推广应用该技术，需对混凝土坝后帮整体式加高施工的技术体系进行不断地完善。
一、工程基本情况
某水库坝址位于长江流域支流中游的王家村，集雨面积94.36km2，正常蓄水位为232.0m，设计洪水位为233.50m，校核洪水位为233.67m，总库容3681万m3，工程等别为Ⅲ等。水库大坝为细石砼砌块石重力坝，坝顶高程233.7m，最大坝高58.9m，坝顶长218m，坝顶宽6m。溢洪道位于大坝中部，堰顶高程为225.5m，净宽20m，采用小Ⅰ型堰，挑流消能，挑射角25°。
二、重力坝加高方式
1后帮整体式
后帮整体式加高方式是应用最广的一种加高方式，它是在老坝顶部上到新坝顶部高程，以及在老坝下游面上，全部是加筑混凝土，并与混凝土牢固地粘结在一起，从而提高新坝整体结构的稳定性。目前，越来越多的高混凝土重力坝加高工程都采用该方法，其中成功案例有：新中野坝、川上坝、委内瑞拉的古里坝、日本的王泊坝、瑞士的大狄克桑斯坝等。
2后帮分离式
在这种加高方式中，未达到支撑作用，后帮部分压在老坝下游面上，并用金属板等其他材料隔开新老材料的接合面，这两部分的施工是相互独立的。在外帮部分移动过程中，通过这块薄板可以有效避免产生破坏性的内应力。其成功案例如：埃及阿斯旺第二次加高工程。
3前帮整体式
这种加高方式是在老坝的上游面浇筑前帮混凝土，从坝踵直至老坝坝顶，然后升高。老坝的上游面变为新老混凝土的接合面。美国马歇尔福特坝即用此种方式加高，该坝位于科罗拉多河上，老坝高60mm，加高25m，于1939年建成。这种加高方式要求放空水库，增筑上游围堰以利施工。
4前帮加后帮式
这种加高方式是在老坝的上游面、下游面及坝顶上部都加筑混凝土。美国的罗斯坝即系一例。该坝位于华盛顿州斯卡吉特河上，为混凝土拱坝，1949年建成。坝高165m，为了增加库容将坝加高37m，使最大高度为202m。新浇混凝土在上游面的前帮部分长35m，在下游面的后帮部分长35m，现有大坝只在顶部加高培厚，沿坝高大约有70%没有加厚。前帮和后帮厚度为3m。
5直接加高式
这种加高方式是解决收缩问题和整体性问题的一个有效方法，该方法是在原有重力坝的顶部到新坝顶设计高程浇筑一段混凝土，并留一道缝隙在新老坝体之间，其中不设置预应力钢索，以及前、后帮混凝土，等新浇混凝土完全收缩后，再将缝隙填满，从而将紧密连接新老坝体。该方法成本低、方法简单，只适用于坝基的承载力和原有重力坝的整体稳定性都比较好的一些重力坝。
6该水库重力坝加高方式
该区域50万人口的用水问题，都是由该水库承担的，所以，在施工过程中，不能进行空库施工，必须确保其水位保持正常用水量，以确保该区域人民的正常用水不会受到影响。由于该水库不能进行空库施工，且坝前水比较深，大概50多米，所以不能采用前帮式；因为后帮分离式加高技术复杂程度较高，很难进行施工，因此也不宜使用；直接加高式，对地基的应力和抗滑稳定性都有着很高的要求，再加上该坝体加高高度较高，因此，也不不适合采用该方法；最后决定采用后帮整体式加高方法，进行该水库工程的扩建。
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三、重力坝加高的技术要点
该水库大坝为重力坝型式，坝身主要材料为浆砌石，关于浆砌石重力坝的加高，亚热带地区砌石坝施工具有不同于其它地区的特点和规律，因此，有必要将大坝加高过程中所遇到的技术难题进行探讨。某水库已建成多年，坝体稳定，结构安全，如将原有浆砌石重力坝加高加厚会打破原来坝体、坝基的应力平衡，带来一系列问题，加高过程中遇到的主要问题有：
1.新老混凝土的结合问题
对于拟加高的重力坝，进行结构稳定计算时，新、老混凝土是假定牢固地粘结在一起的，按一个整体结构来考虑。但是，实际上由于施工完成后库水位抬高水压力增大以及新、老混凝土的收缩膨胀系数不一致等原因，造成新、老混凝土结合面产生较大的剪切变形，大大削弱了坝体的整体性，因此，必须采用可靠的工程措施使新、老混凝土牢固地粘结在一起，从而形成一个稳定的整体结构。
2.温控防裂
对于新浇筑的混凝土，老混凝土接合面是一个强约束面，类似于新混凝土一直在强约束区作业。当新混凝土冷却后，发生收缩变形，会在原坝体上作用一个向下的拉力，从而使坝踵产生附加拉应力，引起下游坝面的水平裂缝或者坝身的铅直裂缝。
3.基岩的承载力问题
某水库重力坝最初设计没有为后期的加高工作作准备，这就带来了基岩的承载力问题，重力坝加高后由于混凝土体积增大，库水位升高，水重增加，造成地基应力大大增加，原坝体基岩的承载力能否满足要求需要重点注意。
四、关键问题的解决方法
1、新老混凝土的结合问题的注意事项：
在施工过程中，要将上游水位控制在最低水平，以防止新老混凝土接合面受拉受剪，限制上游水位；为避免出现新老混凝土接合面开裂现象，在选择大坝加高材料时，应选择与初期工程性能接近的材料，同时拆除局部老坝体突出部位，修整尖角部位，防止发生应力集中问题；对新老混凝土接合面进行凿毛处理，并加设键槽，以增大摩擦力；将界面胶涂刷在新老混凝土接合面处；将止水片和排水管设置在新老混凝土接合面临水侧，被将排水管连接到坝体排水系统；为提高新老混凝土的连接强度，避免发生接合面开裂现象，可在新老混凝土接合面增设锚筋或植筋，以改善应力传递；将接缝灌浆系统埋设在新老混凝土接合面，以便对新老混凝土接合开裂处及时进行灌浆填充，防止新老混凝土联合受力和坝体整体稳定性受到裂缝问题的影响。上述几种工程措施可有效提高新老混凝土结构的稳定性。
2、大坝温控防裂的注意事项
使用低热水泥、降低水泥使用量、加冰（冷水）拌和、预冷骨料、掺外加剂、进行遮阳保温、在施工时尽量选择气温较低的时候，将新浇混凝土温度在控制合理范围之内，另外，进行流水冷却养护；尽量使相邻浇筑块混凝土标号和配合比保持相同、对混凝土浇筑间歇期进行有效控制、避免新浇混凝土因外部温度急剧下降而受到破坏。与混凝土材料的水泥水化热相比，混凝土砌块石散热较小，且石头自身也能够吸收热量，因此，不会产生自身温度应力，有效解决了坝筑施工中的温度应力问题。温控防裂是一个技术性很难的问题，尽管不能完全防止裂缝现象，但通过以上措施，可有效地降低因温度变化造成裂缝的可能性。
通过对加高后大坝基底的应力进行复核计算，来确定基岩的承载力，为确保原有地基满足工程设计要求，可采取调整大坝的加高方式、体型、断面尺寸等方法，来改变大坝的基底应力。
五、结语
大坝加高工程的施工难度比较高，对施工技术和工艺都有着比较高的要求，在施工过程中存在着很多施工难点，影响着工程施工的顺利进行。因此，在施工过程中，就需要对这些工程施工难点进行严格控制，促进施工的顺利进行。
参考文献：
[1]周厚贵.大坝加高混凝土施工技术研究综述[J].华北水利水电大学学报（自然科学版）.2015（05）
[2]白雪梅.新老混凝土结合面处理措施[J].中小企业管理与科技（中旬刊）.2015（08）
[3]卫云.曼格拉大坝加高工程主要施工技术[J].水力发电.2012（10）
[4]袁晓华.大坝加高工程施工难点与对策[J].河南水利与南水北调.2014（22）
论文作者:裘飞龙
论文发表刊物:《低碳地产》2016年6月第11期
论文发表时间:2016/11/11
标签：混凝土论文; 重力坝论文; 新老论文; 大坝论文; 水库论文; 应力论文; 方式论文; 《低碳地产》2016年6月第11期论文;