李衛(wèi)衛(wèi)

（朔州市恢河水利管理處，山西 朔州 036000）

混凝土預(yù)制塊在太平窯水庫(kù)中的應(yīng)用

李衛(wèi)衛(wèi)

（朔州市恢河水利管理處，山西 朔州 036000）

目前全國(guó)運(yùn)行的中小型水庫(kù)大多為20世紀(jì)五六十年代所建，多數(shù)帶病運(yùn)行，隨著國(guó)家對(duì)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程投資力度的加大，水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程相繼實(shí)施，以朔州市太平窯水庫(kù)南副壩改造工程中混凝土預(yù)制塊護(hù)坡為例，介紹了混凝土預(yù)制塊在水利工程中的應(yīng)用過(guò)程，以供其他工程借鑒。

預(yù)制混凝土塊；護(hù)坡；改造；南副壩；太平窯水庫(kù)

1 工程概況

太平窯水庫(kù)位于朔州市朔城區(qū)東9km的賈莊鄉(xiāng)太平窯村海河流域永定河水系，桑干河一級(jí)支流恢河下游，控制流域面積1170km2，年均徑流量2637萬(wàn)m3，總庫(kù)容996萬(wàn)m3，興利庫(kù)容124萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)灌溉面積0.567萬(wàn)hm2，保證灌溉面積0.333萬(wàn)hm2，水庫(kù)功能為防洪、灌溉，兼顧綜合利用。水庫(kù)下游防洪保護(hù)范圍包括11個(gè)村鎮(zhèn)、1.6萬(wàn)人口、0.28萬(wàn)hm2耕地。

水庫(kù)樞紐工程包括主壩、南北副壩、泄水閘、進(jìn)水閘等。大壩為均質(zhì)土壩，壩長(zhǎng)1065m，壩高8.5m，壩頂寬7.5m，壩頂設(shè)防浪墻，高度1.0m；南副壩為均質(zhì)土壩，壩長(zhǎng)878m，壩高4.0m，壩頂寬1～7m；北副壩為均質(zhì)土壩，壩長(zhǎng)1060m，壩高4.0m，壩頂寬2～5m。泄水閘位于主壩中部偏右端，共7孔，潛孔弧形鋼閘門，孔口尺寸7m×3m（寬×高），最大泄量922m3/s；進(jìn)水閘位于主壩右端，共3孔，孔口尺寸2m×2m（寬×高），最大供水量50m3/s。

2009年8月，朔州市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院編制完成了《山西省朔州市太平窯水庫(kù)大壩安全鑒定論證報(bào)告》。經(jīng)鑒定，太平窯上游壩坡無(wú)防護(hù)，掏刷、滲漏嚴(yán)重，已影響水庫(kù)及下游村民安全，被鑒定為3類壩，急需進(jìn)行更新改造。

2 工程設(shè)計(jì)

2.1 改造必要性分析

太平窯水庫(kù)南副壩為均質(zhì)土壩，壩高4.0m，壩頂寬1～7m，由于上游無(wú)防護(hù)護(hù)坡，迎水面經(jīng)常受波浪沖刷、水位變化和水流作用侵蝕的影響，需采取工程措施加以保護(hù)和確保護(hù)坡工程安全，防止水土流失和滲漏水影響水庫(kù)及下游村民安全。

2.2 工程任務(wù)

干砌石護(hù)坡是最常見(jiàn)的護(hù)坡形式，干砌石護(hù)坡具有抗磨損、抗凍性強(qiáng)、便于修復(fù)、加固等優(yōu)點(diǎn)，但工程質(zhì)量控制難度大，整體效果差，在實(shí)際施工過(guò)程中由于砌石塊體積大小不一、砌筑水平參差不齊、控制不到位等因素，太平窯水庫(kù)主壩上游干砌石護(hù)坡出現(xiàn)被掏空、冰壓力推擠移位現(xiàn)象。混凝土預(yù)制塊護(hù)坡具有抗沖刷力強(qiáng)、質(zhì)量便于控制、施工進(jìn)度快、整體美觀等優(yōu)點(diǎn)，為保證水庫(kù)能正常運(yùn)行并發(fā)揮效益，對(duì)南副壩進(jìn)行加固培厚，采用混凝土預(yù)制塊防護(hù)處理。

2.3 工程等別和標(biāo)準(zhǔn)

太平窯水庫(kù)總庫(kù)容996萬(wàn)m3，依據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》，確定太平窯水庫(kù)屬?。ㄒ唬┬退畮?kù)，工程等別為Ⅳ等，主要建筑物級(jí)別為4級(jí)，次要建筑物及臨時(shí)建筑物為5級(jí)。設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，工程地震烈度7度。

2.4 工程設(shè)計(jì)

維持原工程布置，此次改造在對(duì)原南副壩培厚的基礎(chǔ)上對(duì)迎水面進(jìn)行防滲處理，壩頂加寬至6m，邊坡比為1∶2.5。護(hù)坡為4層，人工整修硬質(zhì)壩坡后，由壩底開(kāi)始先鋪設(shè)一布一膜（400g/m2）防滲土工膜至興利水位以上，再鋪設(shè)15cm后粗砂墊層至壩頂，最后鋪設(shè)串筋C25預(yù)制混凝土六棱磚護(hù)坡（混凝土抗凍指標(biāo)為的150）至壩頂?；炷令A(yù)制塊安放在壩腳M10漿砌石擋墻上。

3 施工過(guò)程

3.1 壩體培厚

首先將原南副壩迎水面雜草、垃圾清理干凈，并削成臺(tái)階狀，然后按30cm厚分層填筑符合設(shè)計(jì)要求的土質(zhì)，并碾壓至設(shè)計(jì)壓實(shí)度，最后修整坡面至1∶2.5。

3.2 土工膜

3.2.1 土工膜鋪設(shè)

對(duì)壩坡驗(yàn)收合格后進(jìn)行土工膜鋪設(shè)，土工膜膜面向上鋪平并預(yù)留出溫度變化引起的伸縮變形量，避免產(chǎn)生人為褶皺。

3.2.2 土工膜連接

土工膜連接采用熱鍥焊機(jī)焊接，搭接寬度不小于10cm，接縫處不得有油污、灰塵，搭接段面有雜物時(shí)必須在焊接前清理干凈。每天焊接開(kāi)始時(shí)，必須在現(xiàn)場(chǎng)先試焊一條試樣，并用拉力機(jī)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行剝離和剪切試驗(yàn)，試樣合格后，進(jìn)行焊接。試樣上需標(biāo)明日期、時(shí)間、環(huán)境溫度。焊縫應(yīng)整齊、美觀，不得有滑焊、跳走現(xiàn)象。

3.3 反濾料鋪設(shè)

選用級(jí)配良好的合格砂石料，根據(jù)設(shè)計(jì)控制高程人工拉線鋪設(shè)，確保反濾料墊層厚度、坡度符合設(shè)計(jì)要求，壓實(shí)采用蛙式打夯機(jī)。

3.4 混凝土預(yù)制塊安裝

3.4.1 原材料質(zhì)量控制

用于拌和與養(yǎng)護(hù)混凝土的水取至管理處院內(nèi)深井。水泥選用符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定的PO42.5獅頭普通硅酸鹽水泥，運(yùn)至工地的每一批水泥應(yīng)有生產(chǎn)廠家的出廠合格證和檢驗(yàn)報(bào)告，使用單位應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)收檢驗(yàn)（按每200～400t同廠家、同品種、同強(qiáng)度等級(jí)的水泥為一取樣單位，如不足200t作為一取樣單位），水泥品質(zhì)的檢驗(yàn)按現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。骨料中砂選用質(zhì)地堅(jiān)硬、清潔、級(jí)配良好的廣武水洗砂；細(xì)度模數(shù)宜在2.2～3.0范圍內(nèi)。細(xì)骨料的含水率應(yīng)保持穩(wěn)定。碎石表面應(yīng)潔凈，如有裹粉、裹泥或被污染等應(yīng)清除，碎石粒徑為20～40mm。骨料其他指標(biāo)應(yīng)滿足《水工混凝土施工規(guī)范》的要求。引氣劑品質(zhì)必須符合國(guó)家和有關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。為滿足混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度、抗凍性、和易性等要求，應(yīng)選擇有水利資質(zhì)的檢測(cè)單位進(jìn)行配合比試驗(yàn)，經(jīng)綜合分析比較，合理降低水泥用量。混凝土采用強(qiáng)制式拌和，嚴(yán)格按照批準(zhǔn)的混凝土配合比稱重配料，嚴(yán)禁擅自更改。混凝土運(yùn)輸采用自卸三輪車，在運(yùn)輸過(guò)程中不能發(fā)生分離、漏漿、嚴(yán)重泌水和坍落度損失。因故停歇過(guò)久，混凝土已初凝或失去塑性時(shí)，應(yīng)作廢料處理。嚴(yán)禁在運(yùn)輸途中和卸料時(shí)加水。

3.4.2 預(yù)制塊制作

C25混凝土采用人工入倉(cāng)平整、壓光，2.2kW平板振動(dòng)器密實(shí)，內(nèi)邊30cm六棱磚，預(yù)留直徑2cm的串筋孔。終凝時(shí)再次壓光，確保表面光滑平整。混凝土預(yù)制塊在澆筑完成后12h進(jìn)行濕毛布覆蓋養(yǎng)護(hù)，48h后拆模，然后集中堆放，連續(xù)養(yǎng)護(hù)21d。

3.4.3 預(yù)制塊安裝

預(yù)制混凝土塊28d后，用工程車運(yùn)輸至南副壩頂，然后人工搬運(yùn)至工作面按照設(shè)計(jì)高程放線后人工砌筑；砌筑順序從下至上逐塊進(jìn)行，確保砌筑后的邊坡符合設(shè)計(jì)要求。六棱磚縱向串筋為8mm，頂部和底部各一道12mm的橫向錨固筋與縱筋焊接。磚縫間隙1cm，用粗砂嵌塞。

4 結(jié)論

太平窯水庫(kù)南副壩改造工程運(yùn)行7年來(lái)，坡面平整無(wú)塌陷、無(wú)雜草，消除了南副壩沖刷安全隱患，有效減緩了下游壩坡滲漏造成的耕地鹽漬化，提高了水庫(kù)防洪能力，水庫(kù)綜合效益得到發(fā)揮。

式中：Q——滲漏量，m3/d；

B——壩基長(zhǎng)度，取值1578m；

k——透水層滲透系數(shù)，取卵石混合土與低液限黏土加權(quán)平均值1.5m/d；

H——大壩上下游水位差，取值36m，從剖面圖上量??；

M——滲透層厚度，取值17m，從剖面圖上量??；

2b——壩底寬，取132m。

經(jīng)計(jì)算，當(dāng)水庫(kù)達(dá)到正常蓄水位856m時(shí)，壩基滲漏量為5298m3/d。建議清除壩基表層含植物根系的低液限粉土及全新統(tǒng)洪沖積卵石混合土（或?qū)⒃撀咽旌贤翆舆M(jìn)行齒槽芯墻處理）。

綜上所述，水庫(kù)蓄水后，全新統(tǒng)洪沖積含砂低液限粉（黏）土與卵石混合土為庫(kù)區(qū)和壩下主要滲漏地層，第四系低液限粉（黏）土也存在一定滲透性，建議對(duì)庫(kù)底和壩基進(jìn)行防滲處理。

［作者簡(jiǎn)介］王衛(wèi)東（1968-），男，1990年畢業(yè)于太原工業(yè)大學(xué)水文地質(zhì)與工程地質(zhì)專業(yè)，高級(jí)工程師。

［收稿日期］2016-02-19；［修回日期］2016-03-30

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李衛(wèi)衛(wèi)（1974-），男，2015年畢業(yè)于長(zhǎng)沙理工大學(xué)水利水電工程專業(yè)，工程師。

2016-02-23；

2016-03-28