現澆混凝土在某水庫大壩上游護坡中的應用

肇慶市水利水電勘測設計院 廣東肇慶 526000

摘要：在水庫土石壩中除險加固設計方案中大壩上游護坡一般為漿砌石護坡，但隨著這兩年全國中小型病險水庫水庫除險加固的積極展開，都是工期緊，任務重，一旦大壩上游壩坡護坡處理效果不好，將會影響工程進度，并影響大壩的安全。因此對大壩護坡形式及材料合理的選擇，才能取得良好的效果

關鍵詞：病險；水庫大壩上游；護坡設計；漿砌石；現澆混凝土；方案比較

1、概述

某水庫位于四會市與三水市交界的大南山山谷出口，壩址在北江下游一級支流獨河的上游，于蘆苞水閘對岸約5.7公里處。水庫的主要任務是滯蓄上游暴雨洪水，經水庫調度后排出北江，保護肇慶高新區——大旺區的防洪安全，是一宗以防洪為主，兼顧灌溉、血防的中型水庫。壩址以上集雨面積48.82km2，干流河長13.7km，灌溉面積0.84萬畝，保護下游人口13萬多人。水庫始建于1958年，1965年完成并投入使用。在2009年，肇慶市水利局組織對水庫安全鑒定中發現水庫主要建筑物存在安全隱患，評定為三類壩。

于2011年對該水庫重新除險加固，其大壩加固的主要內容為加固培厚上游壩坡，壩坡上游做粘土鋪蓋，同壩體灌漿一起解決壩體滲漏問題；下游壩坡加高原鎮壓平臺以滿足壩坡抗滑穩定要求；粘土鋪蓋上鋪干砌石防沖刷；壩頂設防浪墻和瀝青混凝土路面；上游壩坡采用現澆混凝土護坡，下游壩坡草皮護坡；壩后設貼坡式排水設施。

2 護坡方案比選

由于土石壩易被水流及波浪沖刷等缺陷，在土石壩迎水坡需采取抗沖刷措施，保證大壩的結構安全，因此選擇什么形式的護坡方案就顯得格外重要。

2.1 漿砌塊石護坡

塊石護坡在最大局部波浪壓力作用下所需的換算球形直徑D及質量Q、平均粒徑D50、平均質量Q50和厚度t可根據《碾壓式土石壩設計規范》（SL274-2001）附錄A中的式（A.2.1-1）～式（A.2.1-7）計算，其中Kt為隨坡率變化的系數，可查規范表A.2.1，由于某水庫上游壩坡的坡率m為3.0，所以去Kt為1.4，ρk石塊的容重取為25kN/m3，當波高為hp=5%時，設計水位，校核水位時的hp、平均波長Lm的計算結果見表1。

根據表1計算的風浪參數的結果，計算得漿砌石的在設計水位及校核水位工況下的厚度0.281m及0.183m。為了增大抗水流及風浪沖刷能力，確保工程的安全，根據計算結果及借鑒已建成的工程經驗，確定砌石護坡厚度為0.400m。

2.2 預制混凝土塊護坡

預制混凝土塊平面尺寸可采用0.5m×0.5m，水庫大壩壩坡坡度m=3時板在浮力作用下穩定的面板厚度可根據《碾壓式土石壩設計規范》（SL274-2001）附錄A中的式（A.2.3）計算，其中η為系數，取1.1，hp為累積頻率為1%的波高，

ρc板的密度去為2.4t/m3，設計水位，校核水位時的波高hp分別為1.338m和0.874m，計算得設計水位及校核水位的預制混凝土塊板厚度t分別為0.251m及0.142m。

根據計算結果并借鑒類似工程經驗，預制混凝土塊厚度采用0.30m。

2.3 現澆混凝土護坡

現澆混凝土護坡每隔6m設置一分縫，即護坡澆筑尺寸為6m×6m，用瀝青杉板填縫，按照間距3.0m×3.0m梅花形設Φ75PVC排水管，內端包土工布，并設置碎石反濾層，現澆混凝土護坡面板厚度可根據《碾壓式土石壩設計規范》（SL274-2001）附錄A中的式（A.2.3）計算，其中η為系數，取1.0，hp為累積頻率為1%的波高，ρc板的密度去為2.4t/m3，設計水位，校核水位時的波高hp分別為1.338m和0.874m，計算得設計水位及校核水位的現澆混凝土護坡厚度t分別為0.1m及0.057m。

根據計算結果并借鑒類似工程經驗，現澆混凝土護坡厚度采用0.15m。

大壩上游護坡方案技術經濟比較表見表2

根據表2的技術經濟比較，方案1作為水利工程傳統的護坡設計方案，有著堅固耐用、抗沖刷及適應變形能力強的優點，但由于目前石料供應緊缺，破壞生態，而且漿砌石施工難度較大，難于控制工期。方案2施工速度較快，但投資成本太高。因此大壩加固本著就地取材、節約投資、結構安全、便于施工的原則，結合當地材料來源和工程實際情況，經技術經濟充分比較并結合周邊類型工程，本次大壩上游壩坡采用現澆混凝土護坡方案。

3 大壩上游護坡方案設計

根據《碾壓式土石壩設計規范》（SL274-2001）的要求，并結合大壩現有地形的實際情況及滲流計算，穩定計算的結果，某水庫大壩的上游壩坡的護坡方案如下：在拆除原有砌石護坡的基礎上進行現澆混凝土護坡，護坡坡比為1：3，護坡每6m設置一真縫，3m設置一假縫，用瀝青杉板填縫，按照間距3.0m×3.0m梅花形設Φ75PVC排水管，內端包土工布，并設置碎石反濾層，其中砂礫石墊層10cm厚，C20現澆混凝土護坡15cm厚，分別在11.00m高程及壩坡坡腳設防滑齒槽及護腳擋墻，并在現澆混凝土面板印六角花紋，以增加護坡的抗沖刷能力。

4 混凝土澆筑及養護

混凝土澆筑前，先檢查模具的牢固性，墊層的平整度，確保在澆筑過程中避免倒模及厚度達不到設計標準。混凝土設計抗壓應滿足C20的要求。施工中應避開高溫、大風、雨天等天氣條件澆筑。因特殊情況，確需在不利條件下施工，應采取保護措施。混凝土拌合應嚴格按照經試驗批準的配合比執行。水泥、減氣劑需按照批準的廠家進料。確需更換原材料應報批，重做配合比試驗。砂石骨料粒徑不宜過大，石子宜控制在2.0～4.0cm 左右。嚴格控制含泥量過大的砂石骨料進人場地；嚴格控制水灰比，并根據砂石含水量及天氣情況隨時調整用水量，使其拌合均勻。每罐拌合時間不小于3min，運輸過程中，道路平整，車輛勻速行駛，以免產生離析現象。施工過程中，對混凝土坍落度定時檢測，人倉時坍落度一般控制在4～6cm，含氣量控制在3%～5%之間，每班次進行一測。混凝土攤鋪過程中，用起重機吊運，人工攤鋪，并用振動棒與平板振搗器相結合的振搗方式，振搗密實，使其表面平整光滑。澆筑完成并平整壓光部分，用編織袋布覆蓋并澆水養護15d，以增加混凝土的強度。養護期間要保持混凝土表面處于潮濕狀態。混凝土養護完成達到設計強度后，每塊混凝土護坡上按照間距6.0m×6.0m梅花形布置Φ75mm的排水孔。

5今后應注意的問題

應注意的幾點問題

（1）現澆混凝土作為大壩護坡整體性比較好，當大壩局部沉陷時，不易于發現；

（2）現澆混凝土壩坡防滑系數差，不利于日常巡查；

（3）混凝土塑性比較差，長時間的運行局部易出現裂縫、變形，要加強日常管理，發現問題及時修補。

6 結束語

在水庫除險加固設計中大壩上游護坡方案的選擇，是設計的重點。選擇是否恰當，直接影響施工工期和投資。在經濟、可行的原則下，結合工程總體布置和施工條件，對大壩護坡措施進行詳細的科學論證，選擇適宜的護坡形式，將起到縮短施工工期、降低投資的良好效益，值得在類似工程中借鑒。