现浇混凝土在龙王庙水库大坝上游护坡中的应用
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【摘要】在水库土石坝中除险加固设计方案中大坝上游护坡一般为浆砌石护坡，但随着这两年全国中小型病险水库水库除险加固的积极展开，都是工期紧，任务重，一旦大坝上游坝坡护坡处理效果不好，将会影响工程进度，并影响大坝的安全。因此对大坝护坡形式及材料合理的选择，才能取得良好的效果
【关键词】病险；水库大坝上游；护坡设计；浆砌石；现浇混凝土；方案比较
1 概述
龙王庙水库位于四会市与三水市交界的大南山山谷出口，坝址在北江下游一级支流独河的上游，于芦苞水闸对岸约5.7公里处。水库的主要任务是滞蓄上游暴雨洪水，经水库调度后排出北江，保护肇庆高新区――大旺区的防洪安全，是一宗以防洪为主，兼顾灌溉、血防的中型水库。坝址以上集雨面积48.82km²，干流河长13.7km，灌溉面积0.84万亩，保护下游人口13万多人。水库始建于1958年，1965年完成并投入使用。在2009年，肇庆市水利局组织对水库安全鉴定中发现水库主要建筑物存在安全隐患，评定为三类坝。
于2011年对该水库重新除险加固，其大坝加固的主要内容为加固培厚上游坝坡，坝坡上游做粘土铺盖，同坝体灌浆一起解决坝体渗漏问题；下游坝坡加高原镇压平台以满足坝坡抗滑稳定要求；粘土铺盖上铺干砌石防冲刷；坝顶设防浪墙和沥青混凝土路面；上游坝坡采用现浇混凝土护坡，下游坝坡草皮护坡；坝后设贴坡式排水设施。
2 护坡方案比选
由于土石坝易被水流及波浪冲刷等缺陷，在土石坝迎水坡需采取抗冲刷措施，保证大坝的结构安全，因此选择什么形式的护坡方案就显得格外重要。
2.1 浆砌块石护坡
块石护坡在最大局部波浪压力作用下所需的换算球形直径D及质量Q、平均粒径D50、平均质量Q50和厚度t可根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）附录A中的式（A.2.1-1）~式（A.2.1-7）计算，其中Kt为随坡率变化的系数，可查规范表A.2.1，由于龙王庙水库上游坝坡的坡率m为3.0，所以去Kt为1.4，ρk石块的容重取为25kN/m3,当波高为hp=5%时，设计水位，校核水位时的hp、平均波长Lm的计算结果见表1。
表1风浪参数计算表
根据表1计算的风浪参数的结果，计算得浆砌石的在设计水位及校核水位工况下的厚度0.281m及0.183m。为了增大抗水流及风浪冲刷能力，确保工程的安全，根据计算结果及借鉴已建成的工程经验，确定砌石护坡厚度为0.400m。
2.2 预制混凝土块护坡
预制混凝土块平面尺寸可采用0.5m×0.5m，水库大坝坝坡坡度m=3时板在浮力作用下稳定的面板厚度可根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）附录A中的式（A.2.3）计算，其中η为系数，取1.1，hp为累积频率为1%的波高，
ρc板的密度去为2.4t/m3，设计水位，校核水位时的波高hp分别为1.338m和0.874m，计算得设计水位及校核水位的预制混凝土块板厚度t分别为0.251m及0.142m。
根据计算结果并借鉴类似工程经验，预制混凝土块厚度采用0.30m。
2.3 现浇混凝土护坡
现浇混凝土护坡每隔6m设置一分缝，即护坡浇筑尺寸为6m×6m ，用沥青杉板填缝，按照间距3.0m×3.0m梅花形设Φ75PVC排水管，内端包土工布，并设置碎石反滤层，现浇混凝土护坡面板厚度可根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）附录A中的式（A.2.3）计算，其中η为系数，取1.0，hp为累积频率为1%的波高，ρc板的密度去为2.4t/m3，设计水位，校核水位时的波高hp分别为1.338m和0.874m，计算得设计水位及校核水位的现浇混凝土护坡厚度t分别为0.1m及0.057m。
根据计算结果并借鉴类似工程经验，现浇混凝土护坡厚度采用0.15m。
大坝上游护坡方案技术经济比较表见表2
表2护坡方案技术经济比较表
根据表2的技术经济比较，方案1作为水利工程传统的护坡设计方案，有着坚固耐用、抗冲刷及适应变形能力强的优点，但由于目前石料供应紧缺，破坏生态，而且浆砌石施工难度较大，难于控制工期。方案2施工速度较快，但投资成本太高。因此大坝加固本着就地取材、节约投资、结构安全、便于施工的原则，结合当地材料来源和工程实际情况，经技术经济充分比较并结合周边类型工程，本次大坝上游坝坡采用现浇混凝土护坡方案。
3 大坝上游护坡方案设计
根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）的要求，并结合大坝现有地形的实际情况及渗流计算，稳定计算的结果，龙王庙水库大坝的上游坝坡的护坡方案如下：在拆除原有砌石护坡的基础上进行现浇混凝土护坡，护坡坡比为1:3，护坡每6m设置一真缝，3m设置一假缝，用沥青杉板填缝，按照间距3.0m×3.0m梅花形设Φ75PVC排水管，内端包土工布，并设置碎石反滤层，其中砂砾石垫层10cm厚，C20现浇混凝土护坡15cm厚，分别在11.00m高程及坝坡坡脚设防滑齿槽及护脚挡墙，并在现浇混凝土面板印六角花纹，以增加护坡的抗冲刷能力。
4 混凝土浇筑及养护
混凝土浇筑前，先检查模具的牢固性，垫层的平整度，确保在浇筑过程中避免倒模及厚度达不到设计标准。混凝土设计抗压应满足C20的要求。施工中应避开高温、大风、雨天等天气条件浇筑。因特殊情况，确需在不利条件下施工，应采取保护措施。混凝土拌合应严格按照经试验批准的配合比执行。水泥、减气剂需按照批准的厂家进料。确需更换原材料应报批，重做配合比试验。砂石骨料粒径不宜过大，石子宜控制在2.0~4.0cm 左右。严格控制含泥量过大的砂石骨料进人场地；严格控制水灰比，并根据砂石含水量及天气情况随时调整用水量，使其拌合均匀。每罐拌合时间不小于3min，运输过程中，道路平整，车辆匀速行驶，以免产生离析现象。施工过程中，对混凝土坍落度定时检测，人仓时坍落度一般控制在4~6cm ，含气量控制在3%~5%之间，每班次进行一测。混凝土摊铺过程中，用起重机吊运，人工摊铺，并用振动棒与平板振捣器相结合的振捣方式，振捣密实，使其表面平整光滑。浇筑完成并平整压光部分，用编织袋布覆盖并浇水养护15d，以增加混凝土的强度。养护期间要保持混凝土表面处于潮湿状态。混凝土养护完成达到设计强度后，每块混凝土护坡上按照间距6.0m×6.0m梅花形布置Φ75mm的排水孔。
5今后应注意的问题
应注意的几点问题
5.1 现浇混凝土作为大坝护坡整体性比较好，当大坝局部沉陷时，不易于发现；
5.2 现浇混凝土坝坡防滑系数差，不利于日常巡查；
5.3 混凝土塑性比较差，长时间的运行局部易出现裂缝、变形，要加强日常管理，发现问题及时修补。
6 结束语
在水库除险加固设计中大坝上游护坡方案的选择，是设计的重点。选择是否恰当，直接影响施工工期和投资。在经济、可行的原则下，结合工程总体布置和施工条件，对大坝护坡措施进行详细的科学论证，选择适宜的护坡形式，将起到缩短施工工期、降低投资的良好效益，值得在类似工程中借鉴。
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