土石壩護(hù)坡的破壞與修理

田志強(qiáng)，閆文斌

(黑龍江省農(nóng)墾總局建三江分局青龍山農(nóng)場(chǎng)水務(wù)局，黑龍江建三江 156333)

土石壩護(hù)坡的破壞與修理

田志強(qiáng)，閆文斌

(黑龍江省農(nóng)墾總局建三江分局青龍山農(nóng)場(chǎng)水務(wù)局，黑龍江建三江 156333)

中國(guó)已建土壩護(hù)坡的型式為迎水坡多數(shù)為干砌塊石護(hù)坡，背水坡為草皮或干砌石護(hù)坡。少數(shù)土壩迎水坡有用漿砌塊石、混凝土預(yù)制板、瀝青混凝土和拋石等形式護(hù)坡。文章分析了土石壩護(hù)坡的破壞原因，并提出修理辦法。

土石壩;護(hù)坡;破壞;搶護(hù);修理

1 土石壩護(hù)坡破壞的類型及原因

常見(jiàn)護(hù)坡破壞的類型有:脫落破壞、塌陷破壞、崩塌破壞、滑動(dòng)破壞、擠壓破壞、鼓脹破壞、溶蝕破壞等。護(hù)坡的破壞原因是多方面的，觀察和歸納后主要有以下6個(gè)方面的原因:

1)由于護(hù)坡塊石設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低或施工用料選擇不嚴(yán)，塊石重量不夠，粒徑小，厚度薄。有的選用石料風(fēng)化嚴(yán)重。在風(fēng)浪的沖擊下，護(hù)坡產(chǎn)生脫落，墊層被淘刷，上部護(hù)坡因失去支撐而產(chǎn)生崩塌和滑移，如圖1所示。

2)護(hù)坡的底端和護(hù)坡的轉(zhuǎn)折處未設(shè)基腳，結(jié)構(gòu)不合理或深度不夠，在風(fēng)浪作用下基腳被淘刷，護(hù)坡會(huì)失去支撐而產(chǎn)生滑移破壞，如圖2所示。

3)砌筑質(zhì)量差。砌筑塊石時(shí)，塊石上下豎向縫口沒(méi)有錯(cuò)開(kāi)，出現(xiàn)通縫，這樣砌筑就失去了塊石互相連鎖的作用。塊石砌筑的縫隙較大，底部架空，搭接不牢。受到風(fēng)浪淘刷，塊石極易松動(dòng)脫出，遭到破壞。

4)沒(méi)有墊層或墊層級(jí)配不好。護(hù)坡墊層材料選擇不嚴(yán)格，未按反濾原則設(shè)計(jì)施工級(jí)配不好，層間系數(shù)大，起不到反濾作用。在風(fēng)浪作用下，綱粒在層間流失，護(hù)坡被淘空，引起護(hù)坡破壞。

5)在嚴(yán)寒地區(qū)，凍脹使護(hù)坡拱起，凍土融化，壩土松軟，使護(hù)坡架空冰蓋與護(hù)坡凍結(jié)在一起，冰溫升降對(duì)護(hù)坡產(chǎn)生推拉力，使護(hù)坡破壞。

6在土壩運(yùn)用中，水位驟降和遭遇地震，均易造成護(hù)坡滑坡的險(xiǎn)情。

2 護(hù)坡的搶護(hù)和修理

土石壩護(hù)坡的搶護(hù)和修理分為臨時(shí)緊急搶護(hù)和永久加固修理兩類。

2.1 臨時(shí)緊急搶護(hù)

當(dāng)護(hù)坡受到風(fēng)浪或冰凌破壞時(shí)，為了防止險(xiǎn)情繼續(xù)惡化，破壞區(qū)不斷擴(kuò)大，應(yīng)該采取臨時(shí)緊急搶護(hù)措施。臨時(shí)搶護(hù)措施通常有砂袋壓蓋、拋石和鉛絲石籠搶護(hù)等幾種。

2.1.1 砂袋壓蓋

適用于風(fēng)浪不大，護(hù)坡局部松動(dòng)脫落，墊層尚未被淘刷的情況，此時(shí)可在破壞部位用砂袋壓蓋兩層，壓蓋范圍應(yīng)超出破壞區(qū)0.5～1.0 m。

圖1 護(hù)坡在風(fēng)浪作用下的破壞形式

圖2 護(hù)坡基腳淘刷破壞圖

2.1.2 拋石搶護(hù)

適用于風(fēng)浪較大，護(hù)坡已沖掉和坍塌的情況，這時(shí)應(yīng)先拋填0.3～0.5 m厚的卵石或碎石墊層，然后拋石，石塊大小應(yīng)足以抵抗風(fēng)浪的沖擊和淘刷。

2.1.3 鉛絲石籠搶護(hù)

適用于風(fēng)浪很大，護(hù)坡破壞嚴(yán)重的情況。裝好的石籠用設(shè)備或人力移至破壞部位，石籠間用鉛絲扎牢，并填以石塊，以增強(qiáng)其整體性和抵抗風(fēng)浪的能力。

2.2 永久加固修理

永久加固修理的方法通常有局部翻砌，框格加固，礫石混凝土，砂漿灌注，全面漿砌塊石，或混凝土護(hù)坡。

2.2.1 局部翻砌

此方法適用于原有設(shè)計(jì)比較合理，只是由于土壩施工質(zhì)量差，護(hù)坡產(chǎn)生不均勻沉陷，或由于風(fēng)浪沖擊，局部遭到破壞，可按原設(shè)計(jì)恢復(fù)的情況。在翻砌前，先按壩原斷面填筑土料和濾水料的墊層，再進(jìn)行塊石砌筑。要求做到:①在砌筑塊石時(shí)，須預(yù)先試行安放，以測(cè)試塊石應(yīng)錘擊修鑿的部位。修鑿的程度，要求達(dá)到接縫緊密，塊石間能有較大的縫隙，一般稱“三角縫”;②塊石應(yīng)立砌，其間互相鎖定牢固，不應(yīng)平砌或塊石大面向上，底部架空;③砌筑的豎向縫必須錯(cuò)開(kāi)，不應(yīng)有直縫;④砌石縫的底部如有較大空隙，應(yīng)用碎石填滿塞緊，要做到底實(shí)上緊，避免墊層砂礫料由石縫被風(fēng)浪吸出，造成護(hù)坡塌陷破壞;④防止護(hù)坡因塊石松動(dòng)，淘刷墊層，而使整體護(hù)坡向下滑動(dòng)。為此，有的在迎水坡上順軸線方向設(shè)置槳砌石齒墻的阻滑設(shè)施，如圖3所示。實(shí)踐證明，采取了這一措施，效果顯著。

圖3 漿砌石齒墻護(hù)坡示意圖

2.2.2 漿砌石(或混凝土)框格

由于河、庫(kù)面較寬，風(fēng)程較大，或因嚴(yán)寒地區(qū)結(jié)冰的推力，護(hù)坡大面積破壞，需全部進(jìn)行翻砌，仍解決不了浪擊冰堆破壞時(shí)，可利用原護(hù)坡較小的塊石漿砌框格，起到固架作用，中間再砌較大塊石。框格型式可筑成正方形或菱形?？蚋翊笮。曪L(fēng)浪和冰情而定。如風(fēng)浪淘刷或冰凌撞擊破壞較嚴(yán)重，可將框格網(wǎng)縮小，或?qū)⒖蚋駧нm當(dāng)加寬。反之，可以將框格放大，以減少工程量和水泥的消耗。在采用框格網(wǎng)加固護(hù)坡時(shí)，為避免框格帶受壩體不均勻沉陷裂縫，應(yīng)留伸縮縫。在嚴(yán)寒地區(qū)，框格帶的深度應(yīng)大于當(dāng)?shù)刈畲髢鰧拥暮穸?，以免土體凍脹，框格帶產(chǎn)生裂縫，破壞框架作用。河南省某水庫(kù)，曾采用正方形漿砌塊石框格加固護(hù)坡。漿砌石帶框格寬1 m，框格內(nèi)干砌塊石長(zhǎng)寬各2 m。經(jīng)過(guò)兩次6～7級(jí)風(fēng)浪淘刷，均未破壞，如圖4所示。

圖4 漿砌石框格護(hù)坡示意圖

2.2.3 礫石混凝土或砂漿灌注

在原有護(hù)坡的塊石縫隙內(nèi)灌注礫石混凝土或砂漿，將塊石膠結(jié)起來(lái)，連成整體，可以增強(qiáng)抗風(fēng)浪和冰推的能力，減免對(duì)護(hù)坡的破壞。當(dāng)前，有的護(hù)坡墊層厚度和級(jí)配符合要求，但塊石普遍偏小;有的護(hù)坡塊石大小符合要求，但墊層厚度和級(jí)配不合規(guī)定，經(jīng)常遭遇風(fēng)浪或冰凍，破壞了護(hù)坡。如更換塊石或墊層，工程量都很大，采用上述漿砌框格加固，又不能避免破壞，可考慮采用這種措施加固護(hù)坡。一般處理范圍，可在水位變化的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行，通過(guò)實(shí)踐，效果較好。具體的方法，先將坡面的臟物、雜草等清除干凈，用水沖洗石縫，保證塊石與混凝土或水泥漿結(jié)合牢固。在初凝前，將灌注的縫隙表面用水泥砂漿勾成平縫。為了排除護(hù)坡內(nèi)滲水，一般在一定的面積內(nèi)應(yīng)留細(xì)縫或小孔作為滲水排除通道。灌縫混凝土應(yīng)選用適合石縫大小的礫石作骨料，混凝土標(biāo)號(hào)不宜過(guò)高，以節(jié)約水泥。如遇石縫較小，可改用砂漿灌入，一般使用M8的砂漿，水灰比為0.6，水泥與砂料比為1∶4，如圖5所示。

圖5 干砌石灌注混凝土護(hù)坡示意圖

2.2.4 全面漿砌塊石

當(dāng)采用混凝土或砂漿灌注石縫加固，不能抗御風(fēng)浪淘刷和結(jié)冰擠壓時(shí)，可利用原有護(hù)坡的塊石進(jìn)行全面漿砌。在砌筑前，將原有的塊石洗干凈，以利于塊石與砂漿緊密結(jié)合。砌筑塊石時(shí)，必須保護(hù)好下邊墊層，防止水泥砂漿浸入。一般采用M5的砂漿，勾縫為M8的砂漿，并一律采用塊石立砌。為適應(yīng)土壩邊坡不均勻沉陷和有利于維修工作，應(yīng)分塊砌筑，并設(shè)置伸縮縫。一般分塊的面積以5～6 m2為宜，并應(yīng)留一個(gè)排水孔或排水縫以利于排除土體內(nèi)滲水。

2.2.5 塊石混凝土護(hù)坡

使用這種加固方法，可以利用原護(hù)坡塊石，就地分塊澆筑混凝土護(hù)坡，也有用預(yù)制混凝土板護(hù)坡的，并做好接縫處理和排水孔(縫)。采用這種護(hù)坡，比全面漿砌方法的優(yōu)點(diǎn)是能抗御較大風(fēng)浪的淘刷，耐凍性強(qiáng)，可就地使用塊石。但也有缺點(diǎn)，如需要較多的水泥、砂、碎石，工程造價(jià)高，工期較長(zhǎng)。在我國(guó)沿海附近地區(qū)的土壩護(hù)坡，遭受昭風(fēng)襲擊，如采用漿砌塊石護(hù)坡，仍遭受破壞對(duì)，常采用這一加固措施。

［1］ 宋世田，陳占學(xué).寒冷地區(qū)土石壩護(hù)坡破壞及其防治［J］.黑龍江水專學(xué)報(bào)，1999，26(1):9 －12.

［2］ 孫江岷，李桂蘭，張群英，張洪迪.冰蓋層作用下土石壩護(hù)坡的穩(wěn)定分析［J］. 黑龍江水專學(xué)報(bào)，1998，25(03).

TV698.235

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1007－7596(2011)05－0225－02

2010－12－22

田志強(qiáng)(1963－)，男，湖南蓮源人，工程師;閆文斌(1964－)，男，河北圍場(chǎng)人，工程師。