混凝土预制块在太平窑水库中的应用

李卫卫

（朔州市恢河水利管理处，山西 朔州 036000）

混凝土预制块在太平窑水库中的应用

李卫卫

（朔州市恢河水利管理处，山西 朔州 036000）

目前全国运行的中小型水库大多为20世纪五六十年代所建，多数带病运行，随着国家对水库除险加固工程投资力度的加大，水库除险加固工程相继实施，以朔州市太平窑水库南副坝改造工程中混凝土预制块护坡为例，介绍了混凝土预制块在水利工程中的应用过程，以供其他工程借鉴。

预制混凝土块；护坡；改造；南副坝；太平窑水库

1 工程概况

太平窑水库位于朔州市朔城区东9km的贾庄乡太平窑村海河流域永定河水系，桑干河一级支流恢河下游，控制流域面积1170km2，年均径流量2637万m3，总库容996万m3，兴利库容124万m3，设计灌溉面积0.567万hm2，保证灌溉面积0.333万hm2，水库功能为防洪、灌溉，兼顾综合利用。水库下游防洪保护范围包括11个村镇、1.6万人口、0.28万hm2耕地。

水库枢纽工程包括主坝、南北副坝、泄水闸、进水闸等。大坝为均质土坝，坝长1065m，坝高8.5m，坝顶宽7.5m，坝顶设防浪墙，高度1.0m；南副坝为均质土坝，坝长878m，坝高4.0m，坝顶宽1～7m；北副坝为均质土坝，坝长1060m，坝高4.0m，坝顶宽2～5m。泄水闸位于主坝中部偏右端，共7孔，潜孔弧形钢闸门，孔口尺寸7m×3m（宽×高），最大泄量922m3/s；进水闸位于主坝右端，共3孔，孔口尺寸2m×2m（宽×高），最大供水量50m3/s。

2009年8月，朔州市水利勘测设计院编制完成了《山西省朔州市太平窑水库大坝安全鉴定论证报告》。经鉴定，太平窑上游坝坡无防护，掏刷、渗漏严重，已影响水库及下游村民安全，被鉴定为3类坝，急需进行更新改造。

2 工程设计

2.1 改造必要性分析

太平窑水库南副坝为均质土坝，坝高4.0m，坝顶宽1～7m，由于上游无防护护坡，迎水面经常受波浪冲刷、水位变化和水流作用侵蚀的影响，需采取工程措施加以保护和确保护坡工程安全，防止水土流失和渗漏水影响水库及下游村民安全。

2.2 工程任务

干砌石护坡是最常见的护坡形式，干砌石护坡具有抗磨损、抗冻性强、便于修复、加固等优点，但工程质量控制难度大，整体效果差，在实际施工过程中由于砌石块体积大小不一、砌筑水平参差不齐、控制不到位等因素，太平窑水库主坝上游干砌石护坡出现被掏空、冰压力推挤移位现象。混凝土预制块护坡具有抗冲刷力强、质量便于控制、施工进度快、整体美观等优点，为保证水库能正常运行并发挥效益，对南副坝进行加固培厚，采用混凝土预制块防护处理。

2.3 工程等别和标准

太平窑水库总库容996万m3，依据《水利水电工程等级划分及洪水标准》，确定太平窑水库属小（一）型水库，工程等别为Ⅳ等，主要建筑物级别为4级，次要建筑物及临时建筑物为5级。设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准为100年一遇，工程地震烈度7度。

2.4 工程设计

维持原工程布置，此次改造在对原南副坝培厚的基础上对迎水面进行防渗处理，坝顶加宽至6m，边坡比为1∶2.5。护坡为4层，人工整修硬质坝坡后，由坝底开始先铺设一布一膜（400g/m2）防渗土工膜至兴利水位以上，再铺设15cm后粗砂垫层至坝顶，最后铺设串筋C25预制混凝土六棱砖护坡（混凝土抗冻指标为的150）至坝顶。混凝土预制块安放在坝脚M10浆砌石挡墙上。

3 施工过程

3.1 坝体培厚

首先将原南副坝迎水面杂草、垃圾清理干净，并削成台阶状，然后按30cm厚分层填筑符合设计要求的土质，并碾压至设计压实度，最后修整坡面至1∶2.5。

3.2 土工膜

3.2.1 土工膜铺设

对坝坡验收合格后进行土工膜铺设，土工膜膜面向上铺平并预留出温度变化引起的伸缩变形量，避免产生人为褶皱。

3.2.2 土工膜连接

土工膜连接采用热锲焊机焊接，搭接宽度不小于10cm，接缝处不得有油污、灰尘，搭接段面有杂物时必须在焊接前清理干净。每天焊接开始时，必须在现场先试焊一条试样，并用拉力机现场进行剥离和剪切试验，试样合格后，进行焊接。试样上需标明日期、时间、环境温度。焊缝应整齐、美观，不得有滑焊、跳走现象。

3.3 反滤料铺设

选用级配良好的合格砂石料，根据设计控制高程人工拉线铺设，确保反滤料垫层厚度、坡度符合设计要求，压实采用蛙式打夯机。

3.4 混凝土预制块安装

3.4.1 原材料质量控制

用于拌和与养护混凝土的水取至管理处院内深井。水泥选用符合现行国家标准的规定的PO42.5狮头普通硅酸盐水泥，运至工地的每一批水泥应有生产厂家的出厂合格证和检验报告，使用单位应进行验收检验（按每200～400t同厂家、同品种、同强度等级的水泥为一取样单位，如不足200t作为一取样单位），水泥品质的检验按现行的国家标准进行。骨料中砂选用质地坚硬、清洁、级配良好的广武水洗砂；细度模数宜在2.2～3.0范围内。细骨料的含水率应保持稳定。碎石表面应洁净，如有裹粉、裹泥或被污染等应清除，碎石粒径为20～40mm。骨料其他指标应满足《水工混凝土施工规范》的要求。引气剂品质必须符合国家和有关行业标准。为满足混凝土设计强度、抗冻性、和易性等要求，应选择有水利资质的检测单位进行配合比试验，经综合分析比较，合理降低水泥用量。混凝土采用强制式拌和，严格按照批准的混凝土配合比称重配料，严禁擅自更改。混凝土运输采用自卸三轮车，在运输过程中不能发生分离、漏浆、严重泌水和坍落度损失。因故停歇过久，混凝土已初凝或失去塑性时，应作废料处理。严禁在运输途中和卸料时加水。

3.4.2 预制块制作

C25混凝土采用人工入仓平整、压光，2.2kW平板振动器密实，内边30cm六棱砖，预留直径2cm的串筋孔。终凝时再次压光，确保表面光滑平整。混凝土预制块在浇筑完成后12h进行湿毛布覆盖养护，48h后拆模，然后集中堆放，连续养护21d。

3.4.3 预制块安装

预制混凝土块28d后，用工程车运输至南副坝顶，然后人工搬运至工作面按照设计高程放线后人工砌筑；砌筑顺序从下至上逐块进行，确保砌筑后的边坡符合设计要求。六棱砖纵向串筋为8mm，顶部和底部各一道12mm的横向锚固筋与纵筋焊接。砖缝间隙1cm，用粗砂嵌塞。

4 结论

太平窑水库南副坝改造工程运行7年来，坡面平整无塌陷、无杂草，消除了南副坝冲刷安全隐患，有效减缓了下游坝坡渗漏造成的耕地盐渍化，提高了水库防洪能力，水库综合效益得到发挥。

式中：Q——渗漏量，m3/d；

B——坝基长度，取值1578m；

k——透水层渗透系数，取卵石混合土与低液限黏土加权平均值1.5m/d；

H——大坝上下游水位差，取值36m，从剖面图上量取；

M——渗透层厚度，取值17m，从剖面图上量取；

2b——坝底宽，取132m。

经计算，当水库达到正常蓄水位856m时，坝基渗漏量为5298m3/d。建议清除坝基表层含植物根系的低液限粉土及全新统洪冲积卵石混合土（或将该卵石混合土层进行齿槽芯墙处理）。

综上所述，水库蓄水后，全新统洪冲积含砂低液限粉（黏）土与卵石混合土为库区和坝下主要渗漏地层，第四系低液限粉（黏）土也存在一定渗透性，建议对库底和坝基进行防渗处理。

［作者简介］王卫东（1968-），男，1990年毕业于太原工业大学水文地质与工程地质专业，高级工程师。

［收稿日期］2016-02-19；［修回日期］2016-03-30

TV544 ［

］C ［

］1004-7042（2016）04-0033-02

李卫卫（1974-），男，2015年毕业于长沙理工大学水利水电工程专业，工程师。

2016-02-23；

2016-03-28