寒区水库土坝混凝土护坡存在的问题及解决办法.pdf

2 0 1 1 年第 6期 ( 第 3 9卷) 黑龙江水利科技 H e i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y No 6 2 01 1 ( T o t a l N o 3 9 ) 文章编号： 1 0 0 7 7 5 9 6 ( 2 0 1 1 ) 0 6 0 2 8 1 一 o 2 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 1 5 1 6 0 0) 摘 要 ： 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。 关键词 ： 土坝； 混凝土护坡； 冰推力影响； 结构型式； 板断面尺寸； 效果 中图分类号 ： T V 8 6 1 文献标识码 ： B 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 ， 都会切人坝体很深； 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 1 9 9 8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， 1 9 9 5年正式列项 ， 1 9 9 6年开始施工 ， 1 9 9 9年竣工 ， 工程总投 资 8 4 4万元。其护坡结构型式采用2 0 c m厚现浇大板块混凝 土， 下铺无纺布反滤层及1 0 c a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： 护坡混凝土板块尺寸大小问题即稳定性问题 ； 现浇斜坡混 凝土表面密实度问题即强度问题 ； 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 一 一 师 程 工 人 冈 苛 江 龙 黑 男 枷 一 U 一 军 n 立 加 周 期介 日筒 稿者 收作 2 0 1 1 年第 6期 ( 第 3 9卷) 黑龙江水利科技 H e i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y No 6 2 0 1 1 ( T o t a l N o 3 9 ) 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 i n 2 0 n l 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 - 2 8 2 - 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 1 0 c m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 1 9 9 6年开始施工 ， 1 9 9 9 年竣工， 1 9 9 8年始蓄水 ， 1 9 9 9年已正常蓄水运行。该工程经过几年的 运行， 效果非常理想： 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。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。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 ， 1 9 9 8年冬一1 9 9 9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 4 | D 多厘米， 爬长 1 0 0 多厘米， 1 9 9 9年冬2 O 0 o年春的实测结果 ， 冰 自然爬高最大 为 1 0 0多厘米， 爬长 2 0 0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。 参考文献 ： 1 黄河水利委员会勘测设计研究院 S L 2 7 4 2 0 0 1 碾压式土石坝 设计规范 S 北京： 中国水利水电出版社 ， 2 0 0 1 2 水利部水利管理司 S L 1 0 6 9 6水库工程管理设计规范 S 北京 ： 中国水利水 电出版社 ， 1 9 9 6