内蒙古丰泰电厂贮灰坝面板治理研究

内蒙古丰泰电厂贮灰坝面板治理研究 内蒙古丰泰电厂贮灰坝面板治理研究 第7卷第4期中国水利水电科学研究院Vo1.7No.4 2009年12月JournalofChinaInstituteofWaterResourcesandHydropowerResearchDecember,2OO9 文章编号:1672.3031(2OO9)O4.0287.04 内蒙古丰泰电厂贮灰坝面板治理研究 赵同新 (北京中水科工程总公司,北京10(1048) 摘要:在我国北方地区许多燃煤发电厂的贮灰坝为粉煤灰坝体,在冬季运行期间,由于低温在坝内形成冰层,经常 发生冰层冻胀并挤压灰坝混凝土护坡面板,导致面板滑移和土工布开裂.当气温回升时,风浪通过破裂的土工布 迅速淘蚀灰坝内的粉煤灰,使坝体发生严重的坍塌破坏.为解决生产及工程实际难题,作者 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 了灰坝面板材料 的病害成因,与冰层间的冻结特性,对修补技术及修补材料进行了研究与对比,提出了采用PVC卷材覆盖面板的方 法,可避免混凝土护坡面板被挤压受损.2006年3月,结合内蒙古丰泰电厂贮灰场近200m长遭到严重损坏的坝 段,进行了修复试验.试验选用了PVC卷材覆盖面板,经当年冬季观察,起到了抗冰层冻胀挤压作用.经3年的运 行,坝体及面板未出现冻胀损坏现象,贮灰场运转正常.实践证明这项技术是成功的,可用于寒冷地区粉煤灰坝及 其它水工混凝土面板的保护. 关键词:粉煤灰坝;冻胀;冰层挤压;PVC卷材 中图分类号:TV649文献标识码:A 1工程概况 利用粉煤灰作为主要材料充填坝体是一种经济,环保和快捷的方法,这一技术已在 我国得到广泛的 应用.但是,粉煤灰坝体也显现出一些不足之处,在我国北方寒冷地区,经常发生灰坝混凝土面板的裂 缝,渗漏,冻融剥蚀病害,尤其常常发生冰层冻胀挤压现象,使得混凝土面板严重受损,导致下伏土工布 破裂,粉煤灰流失,坝体塌陷,甚至发生溃坝事故. 2006年春季,内蒙古丰泰电厂贮灰场南坝段就发生较为严重的损害,笔者对此坝病害进行了调查, 研究和分析,根据工程病害特殊性,提出了相应的修补材料与解决方法. 内蒙古丰泰电厂贮灰场为粉煤灰坝体,2000年投入运行,南坝段长578m,最大坝高10m,坝面坡度 1:2.5,库容近400万nl.2005年冬季运行期间,坝前水深达到6.5m,结冰厚度30cm,冰层与混凝土面 板冻结为一体,冰层冻胀并挤压,导致冰层以上面板普遍向上滑移1020cm,有些面板出现隆起,破裂, 板下土工布遭到严重的碾搓破坏.2006年3月中旬冰层解冻,时值7级北风,形成的波浪冲击南坝坡 面,使近水面的混凝土面板向下溜滑,面板相互脱离,叠置,并有整块面板滑入深水之中,板下面的破损 土工布大面积暴露.波浪通过破裂处迅速淘蚀土工布下的粉煤灰,使坝体多处发生坍塌破坏,据统计, 南坝段坝体近200多米遭到不同程度的损坏,为防止再遭风浪破坏,酿成更大事故,灰场停止运行,并将 库内存水排除. 2治理 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的特点 笔者对灰坝面板的各种病害做了调查,分析了主要原因,如表1所示. 收稿日期:2009?09-03 ,北京人,高级工程师,主要从事岩土工程及地基基础作者简介:赵同新(1951一),男 工程研究.E-mail:ztxskylI@sohu.com ---—— 287?-—— 内蒙古丰泰电厂贮灰坝面板治理研究赵同新 要板表面起泡,脱皮,麻面,坑凹,土工布完融,混凝土表层细微凿除表面疏松层,用特殊水泥砂浆补强整.孔隙中水分子冻胀……,…"…' 面板中仅有单独裂缝;裂缝相距较远.冰层挤压,面板强度中等 面板碎裂,裂缝阃距小于20cm,裂缝密度大, 面板整体无位移,下伏土工布破损 面板滑移,板问开裂或隆起,下伏土工布破 损. 气温低,冰层厚,挤压力大.面板厚度 小,强度低.坝体表层冻胀. 气温低,冰层厚,挤压力大,面板厚度 大,强度相对高 开度大于lcm的裂缝,用水泥砂浆或水泥浆 充填 保留大块,剔除小块破碎板块,修补土工布, 现浇混凝土补齐面板. 重铺土工布,缺失部位现浇混凝土面板. 中国水利水电科学研究院自20世纪6O年代开始进行"水工混凝土建筑物老化病害修补"的研究, 经过多年的实践,目前水工建筑物的治理技术已相当完善与成熟,这一课题在1996年作为国家自然科 学基金重点项目的一个子题已通过验收".对于水工混凝土裂缝,剥蚀的修补及补 ,注 强加固有充填法 入法和覆盖法等.修补材料包括水泥,环氧及弹性环氧砂浆,丙乳,BAC砂浆,非硫化丁基橡胶等]. 覆盖材料包括环氧树脂,沥青无胎油毡,橡胶片材,聚氯乙烯卷材,玻璃纤维网格布等.上述修补主要针 对较厚的水工混凝土构筑物,如墙,柱,墩,厚板,较少用于薄板(厚度?lOcm),而丰泰电厂贮灰坝面板较 薄,强度较低,与其他水工混凝土构筑物结构有所不同. 根据本灰坝结构的特点提出了相应的治理方案: (1)不改变原坝的结构形式,原则上仅对破坏严重的坝段进行重建,坝面原结构自内向外为3层:粉 煤灰坝体,土工布防渗层,混凝土面板(厚lOcm).这种结构必须保证面板的完整,否则坝内粉煤灰外露 将是很危险的.修复工序为:挖除垮塌部位坑内的破碎面板,回填灰土,为保证压实系数H],用2:8灰 与砂石比例拌合,每回填30cm厚,分层夯实:重新铺设2布1膜土工布,并与旧土工布搭接缝合;表层现 浇C20素混凝土,铺成厚lOcm,面积2.5m×2.5m的面板,板间用木丝板隔离. (2)灰坝坝高lOm,坝面坡度1:2.5,总坡长25m.原覆 盖在光滑土工膜之上的面板与之摩擦力极小,在冰层的挤 压作用下极易滑移,翘隆.为加强面板整体稳固性,克服滑 动,在坝坡中部 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 一道深0.6m,宽0.4m的纵向混凝土地 梁,地梁与面板等高,即可阻挡,限制面板沿坡上下滑动,也 缩短了坡长,防止了面板的翘隆,如图1所示. (3)南坝段大部分护坡面板虽因冰层挤压而开裂,板下 土工布遭到不同程度的碾搓,但坝体内粉煤灰并未被淘蚀. 图1灰坝坡面治理剖面 因此这部分只需用水泥砂浆对面板进行修补,充填裂缝,调平高低不平之处. (4)完成上述工序后,虽然恢复了坝体的原状结构,但并未解决冰层挤压与冻融问题.据现场观测 研究分析,混凝土发生冻融是由于其体内毛细孔水的体积膨胀,渗透作用,饱水状态是冻融剥蚀破坏的 必要条件之一…,因此采用合成树酯类PVC卷材对坝面整体进行覆盖,以隔绝冰,水的作用,这一方法 在我国及国外混凝土拱坝坝面保护上已有应用,如秦皇岛温泉堡水库,意大利普帕里拱坝,但由于某些 原因应用并不普遍.PVC材料具有优异的物理力学性能,抗紫外线耐久可达数l0年,本工程破损坝段 试验及修复采用的PVC卷材厚1.2mm,复合400g土工布,抗拉强度15MPa,适应温度一30?90?,渗透 系数1.6×10一m/s.PVC材料还能限制面板间的上下错动,避免面板受力后叠错.更重要的是PVC材 料表面光滑,与冰的摩擦系数极小,可使冰层沿其表面滑动,释放冰层挤压力,达到保护坝面的作用. 修复试验技术要求:在设计时每卷PVC材料出厂前,按坝面宽度在厂家定制长度, 施工 文明施工目标施工进度表下载283施工进度表下载施工现场晴雨表下载施工日志模板免费下载 时按坝段对 号铺设,每条卷材铺好后,上端对齐,用自动焊接机进行焊接,并用专用工具检验,PVC卷材下部用砂石 填压,每块PVC材料两侧边缘打人聚氨酯胶或玻璃胶,做防水密封处理并与坝面粘牢.上述修复方法 简易,工期短,修复后贮灰场可立即投入运行. (5)针对大部分未重建坝段内存在的孔洞,空隙,在贮灰场运行期间采用堵漏灌浆方法分段治理, —-—— 288??—— 内蒙古丰泰电厂贮灰坝面板治理研究赵同新 即在坝顶处布置平行于坝面的斜孔,对有破损的土工布下进行定位灌浆处理. 粉煤灰坝体在常压情况下一般不进浆,但在粉煤灰与土工布之间存在一界面,水泥浆易挤入.每隔 2.5m布一孔,灌浆参数为:压力?0.5MPa,流量50—100L/min,水灰比为0.5,每孔灌入浆量600L.当隐 蔽的土工布破损处有浆液流出时,针对冒浆处,要进行2次灌浆.通过检查发现,水泥浆与土工布胶结 较好,在土工布破损处能够起到固结和堵漏的作用,减少了异常渗漏与粉煤灰流失的可能. 3贮灰坝运行观测与分析 丰泰电厂贮灰坝所处地区受蒙古高压寒冷气流的控制,属于寒冷地区.该地区黄河初冰日期为11 月28日,终冰日期为3月31日,封冻期为89d,最大河心冰厚为99era.经观测丰泰电厂贮灰场冰层厚 达30era,寒冷的气候及其冰害对水工建筑物具有较大威胁,上述气候条件,冰层冻胀挤压是形成灰坝病 害的主要原因. 治理工作于2006年9月份开始进行,11月中旬PVC卷材铺设完毕,下旬灰场开始排灰,12月底水 位已上升至2m,气温降到一5?以下,除排灰口附近,其他水域开始结冰. 根据观察和测试,冰层与PVC材料接触带在夜间稍有冻结,由于PVC材料良好的防渗性,其内不含 水,不冻硬,与冰的冻结力极小.白天午后,两者之间开化.随着水位上升,冰层加厚,冰的前缘已开始 沿坡向上推移,见图2. 在冬季最严寒时期,冰层沿坡面的侧向推挤力大于冰与PVC材料的冻结力,使得铺设PVC卷材的 坡面没有发生被冰层挤压的现象,而没有铺设PVC卷材的坡面,由于冰与混凝土面板的冻结力较大,就 有发生冰层挤压面板使之滑移或破裂的可能,如图3所示. 坝体粉煤灰 图2冰层沿坝坡PVC面滑动分析 =====]l!望墼塑 图3冰层沿坝坡面滑动力学分析 设混凝土面板与冰冻结力为.厂,冰重分力为Q,冰胀力沿坡面的推力T=Q+.厂,因冰在面板上缓慢 滑动,所以沿坡面推力约等于冰重分力,即T—Q,说明冻结力f很小.反之,若冻结力. 厂很大,则冰 在面板上没有滑动,使切向推动力较大,冰胀水平推力F随之增大,导致面板上正压力?加大,当F 对坝面的正压力强度超过混凝土面板强度.时,便造成面板的挤压破坏. 从灰场的第一个冬季运营期看,PVC材料对混凝土面板的保护是明显的.经过后期对整个坝段进 行灌浆加固,在第二,三个冬季(2007--2009年)运行期间,冰层沿PVC材料向上推移3m多,而下面的混 凝土面板未受到任何损害,证明用PVC材料覆盖坝面是成功的. 4结语 (1)在北方寒冷地区,粉煤灰坝体护坡面板极易遭受冻融和冰层挤压破坏,一旦面板破裂,将导致下 伏土工布破损,粉煤灰溢出,经波浪冲刷就可能发生垮塌,决口,给企业造成巨大的经济损失,类似的教 训应引起我们高度的重视;(2)贮灰场运行期间应避免在坝前形成高水位,导致冬季形成较厚的冰层,对 坝面造成危害;(3)对存在渗漏的坝段应及时采取专项灌浆堵漏,加固措施,消除潜在的隐患;(4)用 PVC卷材覆盖坝面护坡,可形成有效的保护层,达到坝体安全运行的目的,延长灰坝服务期限.本治理 . ?-—— 289--—— 内蒙古丰泰电厂贮灰坝面板治理研究赵同新 方法简便有效,可为严寒地区灰坝及水工构筑物面板的保护提供技术参考. 参考文献: [1] [2] [3] [4] [5] [6] 黄国兴,陈改新.水工混凝土建筑物修补技术及应用[M].北京:中国水利水电出版 社,1999. 买淑芳,方瑞良.弹性环氧材料的研究和应用[c]?水利水电科学研究院科学研究 论文集.北京:水利电力出 版杜,1987. 周子昌.聚合物水泥砂浆在混凝土建筑物修补中的应用综述[C]//混凝土建筑物修 补通讯,1992. 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Duringwinteratlliekicelayerwouldbeformedinsidethedambodyduetonegativetemperature.result— inginfrostheave.Icewouldpushandsqueezeconcreteprotectionslabsontheashdam.causingslabs andgeotextilestobreakandcoHapse.Whentemperaturerises,waterwavesinthereservoirwouldwash awayashesfromdamthroughtheoutworngeotextiles.Theauthoranalyzedthedamagingcausesinterms ofslabsmaterialandcharacteristicsoficelayerfreezingandstudiedtheexistingrepairingmaterialsand repairingtechnology.AnewmethodofusingPVCcoveringmaterialontheslabsWasputforw ardtoavoid iceextrusionanddamage.InMarchof2006,atestwasconductedtorepaira200mlongdamseriously damagedintheFengtaiPowerPlantinInnerMongoliaby印 plyingthemethod.Fieldobservationsinthe winterofthatyearand3yearslattershowedthatthematerialplayedapartinresistingfrostheaveandice extrusionwithoutfrostheavedamage.ThecoalashstorageyardWasinnormaloperation. Keywords:coalashdam;frostheave;iceextrusion;PVCmaterial (责任编辑:吕斌秀) '--—' 290?-——