庄林拱坝裂缝成因分析及修补措施

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1、庄林拱坝裂缝成因分析及修补措施1工程概况及裂缝情况庄林水库位于饶河流域昌江分支南河的上游，婺源县赋春镇长溪村庄林里，坝址地理座标为东经117°31′35″，北纬29°23′58″，坝址控制流域面积51.5km2，水库总库容584万m3，是一座具有发电、灌溉、防洪、养殖等综合效益的小（1）水利工程。水库校核洪水位（P＝0.5%）200.01m，设计洪水位（P＝3.33%）199.62m，正常蓄水位196.00m，死水位180.00m。大坝为C15砼单心圆双曲拱坝。坝顶高程201.5m，坝顶设置1.2m高的防浪墙，建基面高程166.0m，最大坝高35.5m，坝顶宽3.0m，坝底宽6.88m，顶

2、拱弧长95.0m，厚高比0.19。溢洪道采用坝顶表孔泄流，分为2孔，每孔净宽9m，中间设1个中墩，溢流净宽18.0m，无闸控制自由泄流，堰顶高程196m。坝基防渗采用单排帷幕，孔距3m。在坝基垫层范围内布置固结灌浆，梅花形分布，孔距3m，孔深5m。坝基设1~2m的C15砼垫层，河床段垫层高程为169.00m。大坝在桩号0+036和0+056处分宽缝2条，缝宽0.8m，在冬季气温较低时进行回填C20砼封拱。大坝于2008年7月开始开挖基础，并于10年对基坑进行了初步验收。11月开始浇筑坝基及坝肩垫层。2009年8月坝基垫层整体满堂浇筑至169.00m高程，2009年9月开始制模浇筑169.0

3、0m高程以上拱圈。因工程施工场地过于狭窄，为布置施工导流建筑物的需要，169~171m拱圈未设缝而整体浇筑，大坝从171.00m高程开始分缝。2010年1月18日，大坝左右两坝段浇筑至196.00m高程，中间坝段浇筑至93.00m高程。2010年1月19日对宽缝基础界面清洗准备进行回填封拱，发现2条宽缝下坝体各有1条横向（顺河向）裂缝。左缝在宽缝中间开裂，向下延伸至169.2m高程，已贯穿整个坝体拱圈，顺河陡倾角20°，长5.8m（拱圈厚），深1.8m，缝宽0.2~1mm。右缝在宽缝右侧边开裂，向下延伸至169.4m高程，已贯穿整个坝体拱圈，顺河陡倾角40°，长5.8m（拱圈厚），深1.6

4、m，缝宽0.2~1mm。2大坝应力复核双曲拱坝基本尺寸见表1。表1拱坝基本尺寸表高程(m)拱圈厚度(m)上游坐标(m)外半径(m)左中心角（度）右中心角（度）201.53.03063.3540.2745.68196.03.181.756954.0742.5648.47191.03.423.128347.5344.4848.02186.03.804.170942.3844.4545.80181.04.314.774438.2042.6243.35176.04.984.828834.6140.5840.67171.05.834.223931.2235.6438.50166.06.882.849

5、427.5924.0222.97应力复核考虑的荷载组合为：①基本荷载组合：正常蓄水位压力+淤沙压力+自重+均匀温降；②基本荷载组合：死水位水压力+淤沙压力+自重+均匀温升；③特殊荷载组合：校核洪水位水压力+淤砂压力+自重+均匀温升；④特殊荷载组合：死水位水压力+淤沙压力+自重+均匀温降。封拱温度取多年平均温度16.7℃，气温年升幅11.3℃，年降幅12.1℃。应力分析采用浙江大学ADAO软件计算，主应力计算成果汇总表见表2。表2庄林拱坝应力计算成果表计算工况上游坝面最大主拉应力上游坝面最大主压应力下游坝面最大主拉应力下游坝面最大主压应力工况①-1.21[5R3C]1.77[5R0C]-1.

6、19[7R0C]2.04[5R3C]工况②-1.21[5R0C]2.17[1R-7C]-1.20[3R5C]2.56[6R0C]工况③-0.93[6R2C]2.60[1R-7C]-0.79[2R6C]2.97[5R3C]工况④-1.20[1R-7C]1.39[5R0C]-1.16[7R0C]1.62[5R3C]从应力复核成果可以看出，庄林拱坝主应力值基本满足规范要求，但已用足了应力规定值，拉应力偏大。从计算工况来看，温降工况时171m高程拱圈坝端上下游坝面均受拉。3裂缝成因分析坝体座落于弱风化千枚板岩上，基岩弹模为6.5GPa。河床段基坑满浇筑2~3m的砼垫层，垫层顶高程169.0m；坝肩

7、浇筑0.5~2m的垫层。整个坝基从开挖揭露情况来看较好，基坑开挖形态大致与设计尺寸一致，只是两坝肩局部存在超挖。经检查，裂缝从171.0m高程向下延伸至169.2m高程左右，并未发展到垫层。坝基开挖于2008年基本完成，时间较久，卸荷变化已趋于稳定。通过对拱座基岩的详细勘察，未发现基岩有移动和变形迹象。综合上述情况，基本可以排除裂缝是由于拱座失稳或基岩不均匀沉陷引起的。由于裂缝产生的时间是天气变冷季节，结合应力计算成果可