寒区水库土坝混凝土护坡存在的问题及解决办法

周立军

(青冈县水务局，黑龙江青冈 151600)

寒区水库土坝混凝土护坡存在的问题及解决办法

周立军

(青冈县水务局，黑龙江青冈 151600)

根据寒区水库的特点，通过对已护工程的实地考察对比，对土坝混凝土护坡存在的问题进行了综合分析、论证，提出了针对性的解决办法，并在爱国水库土坝护坡工程施工中具体实施，取得了良好的效果。

土坝;混凝土护坡;冰推力影响;结构型式;板断面尺寸;效果

1 冰推力的危害

水库为蓄水工程，汛期过后均要正常蓄水，以保证第二年春季农业生产用水，一般水位较高，寒区水库冬季水结冰，体积膨胀，冰推力对土坝破坏十分严重。受冰推力影响，土坝迎水坡冬季都隆起一道冰土混合的峰脉;春季解冻期，冰排未融之际，若遇大风，冰排对土坝冲击更为严重，每块冰排撞击土坝，都会切入坝体很深;汛期若遇特大洪水，水库高水位运行，水流冲刷坝坡亦很严重。长此以往，循环往复，土坝破坏越来越重，土坝迎水坡均会形成一道3～4 m高的陡坎，若不采取措施，就会有溃坝的危险，因此，寒区水库土坝均需要加固护砌。

2 水库混凝土护坡的结构型式

近年来，水利工程在农业生产中所起的作用越来越被各级政府领导重视。尤其1998年特大洪水过后，国家对堤防工程和蓄水工程的投资有所倾斜，比重逐年增加，这就要求我们水利工作者，对这一类工程的建设要进一步探索研究，采取适当的结构型式，达到以最小的投入，收到最好的效果，获得最大效益的目的。

寒区土坝混凝土护坡结构型式，就是我们水利工作者多年来探讨研究的课题之一，成败与否直接关系到这种结构今后在水利工程中的应用，尤其象明水县这样自然资源极为贫乏，主要砂石材料均需外进，价格很高，采用这种薄型结构极为经济的地域，更适合应用，也更有研究价值。

爱国水库土坝护坡工程为第7批以工代赈工程项目，1995年正式列项，1996年开始施工，1999年竣工，工程总投资844万元。其护坡结构型式采用20 cm厚现浇大板块混凝土，下铺无纺布反滤层及10 cm厚砂垫层。

由于此结构型式的护坡存在着很多问题，因此，该工程在施工图纸设计阶段，我们先后走访了附近市县几处已护水库工程，进行了详细的工程的实地考察。并对这些工程土坝护坡的结构型式作了对比，对其实际运行情况，存在的问题进行了综合分析，总结经验教训，通过反复论证，最后得出结论：在满足厚度和整体稳定的前提下，还应解决设计与施工中的几个难点问题，主要有3个难点问题需要克服解决：①护坡混凝土板块尺寸大小问题即稳定性问题;②现浇斜坡混凝土表面密实度问题即强度问题;③混凝土表面光滑度问题即引滑问题，这3个问题归结为一起，也就是如何增加抵抗或缓解冰推力破坏的问题。

3 解决抵抗冰冻胀力问题的方法

通过对已护水库工程的考察，就其运行情况，存在问题，破坏原因的分析，我们认为这3个难点问题不解决，这种结构型式的护坡很难成功。因此，针对这3个难点问题，在爱国水库护坡工程中，我们采取了相应的解决办法，并付诸实施。

1)护坡混凝土板块尺寸大小的确定，我们调研了小块混凝土护坡的水库工程，发现小块混凝土护坡型式，实际运行破坏严重，冰冻胀、冰排上爬，护坡混凝土块被推走，冰爬效果不好。因此，我们考虑应加大护坡板块的尺寸，我们又两次调研了大板块水库护坡工程发现板块过大，冻胀、沉陷，板块又出现多处裂缝，从而导致混凝土表面破坏，因此，土坝护坡混凝土板块尺寸既不能过小，也不宜太大，那么，究竟板块尺寸多大，才能克服上述两种弊端，也就是找出既不能推坏，又不能出现裂缝的临界状态下板块的尺寸。经过反复研究对比，分析各种因素，最后采取4.1 m×2.0 m尺寸大小的板块，顺坡分布，以利于抵抗冰冻胀力和便于盖模施工。

2)混凝土表面密实度即强度问题的解决。采用大板块护坡，需现场浇筑混凝土，而在斜坡上浇筑，由于陡坡且混凝土具有一定的坍落度，流动性较大，再加之混凝土的浇筑需振捣，这就增加了施工难度，自然浇筑斜坡混凝土表面的密实度很难达到，其强度也就达不到设计标准。在爱国水库护坡工程施工中，经过反复研究和多次试验，成功地使用了钢模板作为盖模施工的方法，即用5 mm钢板，加纵横梁肋制作而成，为便于施工，分块组装，分块拆卸，上面施加重物，防止胀模。通过这种施工工艺，所浇筑的斜坡混凝土表面的表面密度即强度达到设计标准，效果良好。

3)混凝土表面光滑度问题的解决。护坡混凝土应起到引滑作用，如果表面粗糙，则增加了冰排与混凝土表面间的摩擦阻力，冰排上爬困难，甚至会把混凝土表面推坏，或是把混凝土板块推走，而且给工程管理带来了难度，增加管理费用，小块护坡水库需采取塑料布引滑措施。为克服这一难题，我们在爱国水库护坡施工中，盖模拆除后，先用靠尺刮平，对混凝土表面抹面、压面，然后到初凝期前再进行压光等工序，从而保证了护坡混凝土表面的光滑度，保证了冰排的上爬，工程运行效果良好。

4 需注意的问题

从爱国水库护坡工程来看，还有两点值得注意的问题：

4.1 混凝土板块分布问题

板块顺坡分布，上、下变形不均，但抵抗冰推力效果较好，若横坡分布可增加板块截面抵抗弯距，上、下变形较为均匀，因为在同一高程线上，板上部推力和板下部胀力基本相同，从上、下变形均匀程度效果上看，横坡分布要好于顺坡分布。顺坡分布板块过大，出现裂缝的可能性就大，横坡分布出现裂缝的可能性就小。

4.2 砂垫层铺设厚度问题

这种结构护坡型式砂垫层不宜过厚，因为砂厚过厚，一般护坡坡度较陡，无法采用水沉砂来铺垫层，只能踩一踩、夯一夯，垫层很难象水沉那样实。到工程正常运行时，水位上升，垫层自然水沉，可能造成上疏下实现象，故板块上、下沉陷变形不均，垫层越厚，则上下变形越不均匀，尤其是在施工期间，因护坡工程一般不筑围堰，自然降雨或汛期若遇洪水，已浇筑完板块下面垫层两侧易被水冲空或淘空，造成沉陷不均，严重的会倾斜。即使不冲空淘空，也会造成上疏下实问题，上下沉陷变形不均，越厚越严重。因此，土坝护坡砂垫层厚度问题还有待于进一步研究探讨。但在实际施工过程中，我们体会到，垫层不易过厚。爱国水库护坡工程，我们采用10 cm厚砂垫层，不均匀变形虽有但却不大。

5 实施效果

爱国水库土坝护坡工程1996年开始施工，1999年竣工，1998年始蓄水，1999年已正常蓄水运行。该工程经过几年的运行，效果非常理想：①稳定性情况。由于采用适当的板块尺寸，避免了冰推力推动或推走现象，位移现象虽有但却不明显，效果良好。②裂缝情况。由于局部位置回填土不实，个别板块有裂缝现象，但由于我们采取斜坡现浇混凝土上加盖模施工，表面强度达到了设计标准，表面裂缝没有开展，相当于多分一道缝而已，通过运行可以确定裂缝不是板块尺寸本分造成的，只是回填土不实，不均匀沉陷造成的。③引滑情况。爱国水库护坡工程经过多年的运行，我们对冰爬坡情况进行了多次实测，1998年冬—1999年春的实测结果，在无任何引滑的情况下，冰自然爬高最大达40多厘米，爬长100多厘米，1999年冬—2000年春的实测结果，冰自然爬高最大为100多厘米，爬长200多厘米，可见引滑效果良好。正因为我们技术上采取了相应的措施，解决了上述几个难点问题，才使爱国水库土坝混凝土护坡结构形式取得这样好的效果。

［1］黄河水利委员会勘测设计研究院.SL274-2001碾压式土石坝设计规范［S］.北京：中国水利水电出版社，2001.

［2］水利部水利管理司.SL106-96水库工程管理设计规范［S］.北京：中国水利水电出版社，1996.

TV861

B

1007-7596(2011)06-0281-02

2011-11-10

周立军(1969-)，男，黑龙江青冈人，工程师。