淺談樵子澗水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中混凝土護(hù)坡的應(yīng)用

周家智

淺談樵子澗水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中混凝土護(hù)坡的應(yīng)用

周家智

樵子澗水庫(kù)位于五河縣大鞏山北麓，屬淮河流域。水庫(kù)控制來(lái)水面積40km2。水庫(kù)加固前大壩上游為干砌石護(hù)坡，經(jīng)過(guò)幾十年運(yùn)行，出現(xiàn)較為嚴(yán)重的風(fēng)化現(xiàn)象，水位變幅區(qū)附近的護(hù)坡已出現(xiàn)整體滑移和大面積的松動(dòng)、塌陷，底部碎石墊層被淘空；部分塊石達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。水庫(kù)除險(xiǎn)加固對(duì)護(hù)坡拆除重建，選定現(xiàn)澆混凝土板護(hù)坡和干砌石護(hù)坡兩種方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

一、護(hù)坡設(shè)計(jì)

1.方案比較

根據(jù)設(shè)計(jì)要求及壩坡現(xiàn)狀擬采用以下兩個(gè)方案進(jìn)行比較：方案一為干砌塊石護(hù)坡，方案二為混凝土護(hù)坡。方案簡(jiǎn)述如下：

方案一：干砌塊石護(hù)坡

上游大壩護(hù)坡設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274-2001）附錄A中有關(guān)規(guī)定進(jìn)行計(jì)算，計(jì)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(gè)塊石質(zhì)量（t）；

t—護(hù)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(zhǎng)，Lm=15.06m；

計(jì)算得：D=0.32m，Q=43.1kg，t=0.38m。

根據(jù)塊石計(jì)算結(jié)果，干砌石護(hù)坡厚取0.4m，下設(shè)0.1m厚碎石墊層。護(hù)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(hù)坡。

方案二：混凝土護(hù)坡

大壩上游護(hù)坡設(shè)計(jì)采用混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土厚度按照《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274-2001）附錄A中有關(guān)規(guī)定進(jìn)行計(jì)算，計(jì)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(zhǎng)，m；

ρc—板的密度，t/m3；

經(jīng)計(jì)算t=0.10m，考慮剛度要求，取0.15m。

混凝土護(hù)坡方案是將原干砌塊石護(hù)坡拆除，全壩段采用C20混凝土進(jìn)行護(hù)坡，護(hù)坡厚度0.15m，下設(shè)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。混凝土護(hù)坡分塊尺寸為4m×3.8m，縫間設(shè)兩氈三油，在板下游每2.0m設(shè)一排水孔，孔口設(shè)橫向排水砂溝。

2.投資比較

對(duì)上述兩個(gè)方案進(jìn)行投資比較，可比投資計(jì)算見(jiàn)表1。

表1 護(hù)坡比較方案可比投資計(jì)算表

3.方案選用

方案一為干砌塊石護(hù)坡，單個(gè)塊石質(zhì)量要求大，現(xiàn)有護(hù)坡拆除的塊石風(fēng)化嚴(yán)重、塊石較小，可利用率低。其投資最省，實(shí)施較簡(jiǎn)單，消浪減少風(fēng)浪爬高效果較好，但整體外觀效果較差、強(qiáng)度較低。

方案二為混凝土護(hù)坡，現(xiàn)有干砌護(hù)坡拆除，采用混凝土護(hù)坡形式，優(yōu)點(diǎn)為施工方便、耐久性好、整體性強(qiáng)、美觀。采用混凝土護(hù)坡風(fēng)浪爬高比砌石護(hù)坡風(fēng)浪爬高高0.4m，即設(shè)計(jì)壩頂高程應(yīng)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(guò)以上比較，將方案二作為推薦方案比較適宜。

4.上游護(hù)坡設(shè)計(jì)

現(xiàn)有護(hù)砌高程15.0～21.0m，無(wú)齒腳。本次設(shè)計(jì)先拆除干砌塊石后，將原有碎石墊層清除干凈，并對(duì)上游壩面進(jìn)行平整，然后再進(jìn)行混凝土澆筑。考慮已建成水庫(kù)存在放水困難等問(wèn)題，混凝土護(hù)坡高程從15.0m護(hù)至壩頂21.0m，混凝土護(hù)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(hù)坡施工

水利工程混凝土板護(hù)坡一般有預(yù)制混凝土板護(hù)坡和現(xiàn)澆混凝土板護(hù)坡兩種形式，樵子澗水庫(kù)采用現(xiàn)澆混凝土護(hù)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(shè)砂礫墊層→模板安裝→混凝土的運(yùn)輸、平倉(cāng)、振搗、抹面→模板拆除→混凝土養(yǎng)護(hù)。

1.鋪設(shè)砂礫墊層

大壩上游護(hù)坡按設(shè)計(jì)坡比整平、壓實(shí)后，開始鋪設(shè)砂礫石墊層，砂墊層振搗密實(shí)后，采用粗砂找平或鋪設(shè)土工布，防止混凝土澆筑時(shí)墊層吃漿。墊層鋪設(shè)驗(yàn)收合格后立模。

2.模板安裝

立模前應(yīng)測(cè)量放線，利用壩頂及壩腳布樁拉線，上游護(hù)坡分格成平面控制網(wǎng)，模板嚴(yán)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(hù)坡板的模板安裝質(zhì)量非常關(guān)鍵，按照設(shè)計(jì)好的層數(shù)控制模板的位置，立模時(shí)應(yīng)考慮混凝土板間格澆筑，利于澆筑塊分縫，同時(shí)充分利用模板。

3.混凝土的運(yùn)輸、平倉(cāng)、振搗、抹面

混凝土水平運(yùn)輸采用混凝土罐車運(yùn)輸，保證了混凝土在運(yùn)輸過(guò)程中不發(fā)生漏漿、離析等現(xiàn)象。混凝土垂直運(yùn)輸采用溜槽，當(dāng)混凝土運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)后，用溜槽將混凝土傳送至澆筑部位。根據(jù)護(hù)坡高程確定溜槽需分幾節(jié)，每節(jié)長(zhǎng)度≤4m。當(dāng)混凝土板澆筑完后，采用人工平倉(cāng)，采用振動(dòng)粱對(duì)混凝土振搗嚴(yán)實(shí)。混凝土振搗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。混凝土振搗結(jié)束后用拉板對(duì)混凝土表面進(jìn)行抹面，以比模板高度高1～2 mm為標(biāo)準(zhǔn)抹平混凝土面，在混凝土初凝后進(jìn)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(jìn)行三次收光。

4.混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土帶模養(yǎng)護(hù)期間，應(yīng)采取帶模包裹、澆水、噴淋灑水等措施進(jìn)行保濕、潮濕養(yǎng)護(hù)，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(hù)至拆模后再繼續(xù)保濕至規(guī)定齡期。混凝土去除表面覆蓋物或拆模后，應(yīng)對(duì)混凝土采用澆水或覆蓋灑水等措施進(jìn)行潮濕養(yǎng)護(hù)，也可在混凝土表面處于潮濕狀態(tài)時(shí)，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(dāng)混凝土初凝抹面后進(jìn)行模板拆除。拆除時(shí)，垂直向上小心操作，保證縫隙順直、清晰。嚴(yán)格控制混凝土不掉角、不損邊，如出現(xiàn)掉角、損邊現(xiàn)象應(yīng)采取補(bǔ)強(qiáng)措施。

三、結(jié)語(yǔ)

20世紀(jì)建成的水庫(kù)大壩上游護(hù)坡都是采用干砌石。目前的水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程，因無(wú)塊石原材料或原材料緊缺，或缺乏施工人員等原因，大壩護(hù)坡大都采用混凝土護(hù)坡。隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)的發(fā)展，混凝土護(hù)坡更能適應(yīng)機(jī)械化生產(chǎn)的要求，且混凝土護(hù)坡表面平整度比干砌石護(hù)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）