周家智

淺談樵子澗水庫除險加固工程中混凝土護坡的應用

周家智

樵子澗水庫位于五河縣大鞏山北麓，屬淮河流域。水庫控制來水面積40km2。水庫加固前大壩上游為干砌石護坡，經(jīng)過幾十年運行，出現(xiàn)較為嚴重的風化現(xiàn)象，水位變幅區(qū)附近的護坡已出現(xiàn)整體滑移和大面積的松動、塌陷，底部碎石墊層被淘空；部分塊石達不到設計要求。水庫除險加固對護坡拆除重建，選定現(xiàn)澆混凝土板護坡和干砌石護坡兩種方案進行技術(shù)經(jīng)濟比較。

一、護坡設計

1.方案比較

根據(jù)設計要求及壩坡現(xiàn)狀擬采用以下兩個方案進行比較：方案一為干砌塊石護坡，方案二為混凝土護坡。方案簡述如下：

方案一：干砌塊石護坡

上游大壩護坡設計采用干砌塊石結(jié)構(gòu)，干砌塊石厚度和塊石重量按照《碾壓式土石壩設計規(guī)范》（SL274-2001）附錄A中有關規(guī)定進行計算，計算公式如下：

塊石在最大局部壓力作用下所需的直徑D（D為換算球形直徑）為：

式中：

D—石塊的換算球形直徑（m）；

Q—單個塊石質(zhì)量（t）；

t—護坡厚度（m）；

ρk—塊石的密度，2.6t/m3；

ρw—水的密度，1.0t/m3；

hp—累積頻率為5%的波高，采用h5%=1.683m；

Kt—隨坡率變化的系數(shù)，Kt＝1.4；

m—斜坡坡率，m=3.0；

Lm—平均波長，Lm=15.06m；

計算得：D=0.32m，Q=43.1kg，t=0.38m。

根據(jù)塊石計算結(jié)果，干砌石護坡厚取0.4m，下設0.1m厚碎石墊層。護坡頂高程為21.0m，底高程為17.0m，并采用0.4m×0.8m混凝土齒墻鎮(zhèn)腳，17.0～15.0m高程采用塊石護坡。

方案二：混凝土護坡

大壩上游護坡設計采用混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土厚度按照《碾壓式土石壩設計規(guī)范》（SL274-2001）附錄A中有關規(guī)定進行計算，計算公式如下：

式中：η—系數(shù)，取1.0；

hp—累積頻率為1%的波高，取2.07m；

b—沿壩坡向的板長，m；

ρc—板的密度，t/m3；

經(jīng)計算t=0.10m，考慮剛度要求，取0.15m。

混凝土護坡方案是將原干砌塊石護坡拆除，全壩段采用C20混凝土進行護坡，護坡厚度0.15m，下設0.1m厚碎石墊層。范圍為高程15.0m至壩頂，在高程15.0m坡腳處做一道深0.8m、寬0.40m混凝土齒墻?；炷磷o坡分塊尺寸為4m×3.8m，縫間設兩氈三油，在板下游每2.0m設一排水孔，孔口設橫向排水砂溝。

2.投資比較

對上述兩個方案進行投資比較，可比投資計算見表1。

表1 護坡比較方案可比投資計算表

3.方案選用

方案一為干砌塊石護坡，單個塊石質(zhì)量要求大，現(xiàn)有護坡拆除的塊石風化嚴重、塊石較小，可利用率低。其投資最省，實施較簡單，消浪減少風浪爬高效果較好，但整體外觀效果較差、強度較低。

方案二為混凝土護坡，現(xiàn)有干砌護坡拆除，采用混凝土護坡形式，優(yōu)點為施工方便、耐久性好、整體性強、美觀。采用混凝土護坡風浪爬高比砌石護坡風浪爬高高0.4m，即設計壩頂高程應為22.44m，現(xiàn)狀防浪墻頂高程22.0m，壩頂高程滿足要求，其投資較方案一略高。

通過以上比較，將方案二作為推薦方案比較適宜。

4.上游護坡設計

現(xiàn)有護砌高程15.0～21.0m，無齒腳。本次設計先拆除干砌塊石后，將原有碎石墊層清除干凈，并對上游壩面進行平整，然后再進行混凝土澆筑?？紤]已建成水庫存在放水困難等問題，混凝土護坡高程從15.0m護至壩頂21.0m，混凝土護坡厚0.15m，并在高程15.0m處做一道深0.8m、寬0.40m混凝土齒墻。

二、護坡施工

水利工程混凝土板護坡一般有預制混凝土板護坡和現(xiàn)澆混凝土板護坡兩種形式，樵子澗水庫采用現(xiàn)澆混凝土護坡。施工板縫處理采用閉孔泡沫板填縫。施工工藝流程如下：鋪設砂礫墊層→模板安裝→混凝土的運輸、平倉、振搗、抹面→模板拆除→混凝土養(yǎng)護。

1.鋪設砂礫墊層

大壩上游護坡按設計坡比整平、壓實后，開始鋪設砂礫石墊層，砂墊層振搗密實后，采用粗砂找平或鋪設土工布，防止混凝土澆筑時墊層吃漿。墊層鋪設驗收合格后立模。

2.模板安裝

立模前應測量放線，利用壩頂及壩腳布樁拉線，上游護坡分格成平面控制網(wǎng)，模板嚴格按照施工放線位置及高程安裝，利用壩頂及壩腳樁線校正模板的平直度，保證板縫順直。第一層混凝土護坡板的模板安裝質(zhì)量非常關鍵，按照設計好的層數(shù)控制模板的位置，立模時應考慮混凝土板間格澆筑，利于澆筑塊分縫，同時充分利用模板。

3.混凝土的運輸、平倉、振搗、抹面

混凝土水平運輸采用混凝土罐車運輸，保證了混凝土在運輸過程中不發(fā)生漏漿、離析等現(xiàn)象?；炷链怪边\輸采用溜槽，當混凝土運至施工現(xiàn)場后，用溜槽將混凝土傳送至澆筑部位。根據(jù)護坡高程確定溜槽需分幾節(jié)，每節(jié)長度≤4m。當混凝土板澆筑完后，采用人工平倉，采用振動粱對混凝土振搗嚴實?；炷琳駬v后再次掛線校正模板是否走模，如有走模，在混凝土初凝前校正完畢?；炷琳駬v結(jié)束后用拉板對混凝土表面進行抹面，以比模板高度高1～2 mm為標準抹平混凝土面，在混凝土初凝后進行二次收光，抹面平整度控制在2 mm以內(nèi)。二次收光1h后進行三次收光。

4.混凝土養(yǎng)護

混凝土帶模養(yǎng)護期間，應采取帶模包裹、澆水、噴淋灑水等措施進行保濕、潮濕養(yǎng)護，保證模板接縫處不致失水干燥。為了保證順利拆模，可在混凝土澆筑24～48h后略微松開模板，并繼續(xù)澆水養(yǎng)護至拆模后再繼續(xù)保濕至規(guī)定齡期?；炷寥コ砻娓采w物或拆模后，應對混凝土采用澆水或覆蓋灑水等措施進行潮濕養(yǎng)護，也可在混凝土表面處于潮濕狀態(tài)時，迅速采用麻布、草簾等材料將暴露面混凝土覆蓋或包裹，再用塑料布或帆布等將麻布、草簾等保濕材料包覆。

5.模板拆除

當混凝土初凝抹面后進行模板拆除。拆除時，垂直向上小心操作，保證縫隙順直、清晰。嚴格控制混凝土不掉角、不損邊，如出現(xiàn)掉角、損邊現(xiàn)象應采取補強措施。

三、結(jié)語

20世紀建成的水庫大壩上游護坡都是采用干砌石。目前的水庫除險加固工程，因無塊石原材料或原材料緊缺，或缺乏施工人員等原因，大壩護坡大都采用混凝土護坡。隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)的發(fā)展，混凝土護坡更能適應機械化生產(chǎn)的要求，且混凝土護坡表面平整度比干砌石護坡更容易控制，表面也較為美觀■

（作者單位:安徽省五河縣頭鋪水利站 233300）