土石坝护坡的破坏与修理

田志强，闫文斌

(黑龙江省农垦总局建三江分局青龙山农场水务局，黑龙江建三江 156333)

土石坝护坡的破坏与修理

田志强，闫文斌

(黑龙江省农垦总局建三江分局青龙山农场水务局，黑龙江建三江 156333)

中国已建土坝护坡的型式为迎水坡多数为干砌块石护坡，背水坡为草皮或干砌石护坡。少数土坝迎水坡有用浆砌块石、混凝土预制板、沥青混凝土和抛石等形式护坡。文章分析了土石坝护坡的破坏原因，并提出修理办法。

土石坝;护坡;破坏;抢护;修理

1 土石坝护坡破坏的类型及原因

常见护坡破坏的类型有:脱落破坏、塌陷破坏、崩塌破坏、滑动破坏、挤压破坏、鼓胀破坏、溶蚀破坏等。护坡的破坏原因是多方面的，观察和归纳后主要有以下6个方面的原因:

1)由于护坡块石设计标准偏低或施工用料选择不严，块石重量不够，粒径小，厚度薄。有的选用石料风化严重。在风浪的冲击下，护坡产生脱落，垫层被淘刷，上部护坡因失去支撑而产生崩塌和滑移，如图1所示。

2)护坡的底端和护坡的转折处未设基脚，结构不合理或深度不够，在风浪作用下基脚被淘刷，护坡会失去支撑而产生滑移破坏，如图2所示。

3)砌筑质量差。砌筑块石时，块石上下竖向缝口没有错开，出现通缝，这样砌筑就失去了块石互相连锁的作用。块石砌筑的缝隙较大，底部架空，搭接不牢。受到风浪淘刷，块石极易松动脱出，遭到破坏。

4)没有垫层或垫层级配不好。护坡垫层材料选择不严格，未按反滤原则设计施工级配不好，层间系数大，起不到反滤作用。在风浪作用下，纲粒在层间流失，护坡被淘空，引起护坡破坏。

5)在严寒地区，冻胀使护坡拱起，冻土融化，坝土松软，使护坡架空冰盖与护坡冻结在一起，冰温升降对护坡产生推拉力，使护坡破坏。

6在土坝运用中，水位骤降和遭遇地震，均易造成护坡滑坡的险情。

2 护坡的抢护和修理

土石坝护坡的抢护和修理分为临时紧急抢护和永久加固修理两类。

2.1 临时紧急抢护

当护坡受到风浪或冰凌破坏时，为了防止险情继续恶化，破坏区不断扩大，应该采取临时紧急抢护措施。临时抢护措施通常有砂袋压盖、抛石和铅丝石笼抢护等几种。

2.1.1 砂袋压盖

适用于风浪不大，护坡局部松动脱落，垫层尚未被淘刷的情况，此时可在破坏部位用砂袋压盖两层，压盖范围应超出破坏区0.5～1.0 m。

图1 护坡在风浪作用下的破坏形式

图2 护坡基脚淘刷破坏图

2.1.2 抛石抢护

适用于风浪较大，护坡已冲掉和坍塌的情况，这时应先抛填0.3～0.5 m厚的卵石或碎石垫层，然后抛石，石块大小应足以抵抗风浪的冲击和淘刷。

2.1.3 铅丝石笼抢护

适用于风浪很大，护坡破坏严重的情况。装好的石笼用设备或人力移至破坏部位，石笼间用铅丝扎牢，并填以石块，以增强其整体性和抵抗风浪的能力。

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，砾石混凝土，砂浆灌注，全面浆砌块石，或混凝土护坡。

2.2.1 局部翻砌

此方法适用于原有设计比较合理，只是由于土坝施工质量差，护坡产生不均匀沉陷，或由于风浪冲击，局部遭到破坏，可按原设计恢复的情况。在翻砌前，先按坝原断面填筑土料和滤水料的垫层，再进行块石砌筑。要求做到:①在砌筑块石时，须预先试行安放，以测试块石应锤击修凿的部位。修凿的程度，要求达到接缝紧密，块石间能有较大的缝隙，一般称“三角缝”;②块石应立砌，其间互相锁定牢固，不应平砌或块石大面向上，底部架空;③砌筑的竖向缝必须错开，不应有直缝;④砌石缝的底部如有较大空隙，应用碎石填满塞紧，要做到底实上紧，避免垫层砂砾料由石缝被风浪吸出，造成护坡塌陷破坏;④防止护坡因块石松动，淘刷垫层，而使整体护坡向下滑动。为此，有的在迎水坡上顺轴线方向设置桨砌石齿墙的阻滑设施，如图3所示。实践证明，采取了这一措施，效果显著。

图3 浆砌石齿墙护坡示意图

2.2.2 浆砌石(或混凝土)框格

由于河、库面较宽，风程较大，或因严寒地区结冰的推力，护坡大面积破坏，需全部进行翻砌，仍解决不了浪击冰堆破坏时，可利用原护坡较小的块石浆砌框格，起到固架作用，中间再砌较大块石。框格型式可筑成正方形或菱形。框格大小，视风浪和冰情而定。如风浪淘刷或冰凌撞击破坏较严重，可将框格网缩小，或将框格带适当加宽。反之，可以将框格放大，以减少工程量和水泥的消耗。在采用框格网加固护坡时，为避免框格带受坝体不均匀沉陷裂缝，应留伸缩缝。在严寒地区，框格带的深度应大于当地最大冻层的厚度，以免土体冻胀，框格带产生裂缝，破坏框架作用。河南省某水库，曾采用正方形浆砌块石框格加固护坡。浆砌石带框格宽1 m，框格内干砌块石长宽各2 m。经过两次6～7级风浪淘刷，均未破坏，如图4所示。

图4 浆砌石框格护坡示意图

2.2.3 砾石混凝土或砂浆灌注

在原有护坡的块石缝隙内灌注砾石混凝土或砂浆，将块石胶结起来，连成整体，可以增强抗风浪和冰推的能力，减免对护坡的破坏。当前，有的护坡垫层厚度和级配符合要求，但块石普遍偏小;有的护坡块石大小符合要求，但垫层厚度和级配不合规定，经常遭遇风浪或冰冻，破坏了护坡。如更换块石或垫层，工程量都很大，采用上述浆砌框格加固，又不能避免破坏，可考虑采用这种措施加固护坡。一般处理范围，可在水位变化的区域内进行，通过实践，效果较好。具体的方法，先将坡面的脏物、杂草等清除干净，用水冲洗石缝，保证块石与混凝土或水泥浆结合牢固。在初凝前，将灌注的缝隙表面用水泥砂浆勾成平缝。为了排除护坡内渗水，一般在一定的面积内应留细缝或小孔作为渗水排除通道。灌缝混凝土应选用适合石缝大小的砾石作骨料，混凝土标号不宜过高，以节约水泥。如遇石缝较小，可改用砂浆灌入，一般使用M8的砂浆，水灰比为0.6，水泥与砂料比为1∶4，如图5所示。

图5 干砌石灌注混凝土护坡示意图

2.2.4 全面浆砌块石

当采用混凝土或砂浆灌注石缝加固，不能抗御风浪淘刷和结冰挤压时，可利用原有护坡的块石进行全面浆砌。在砌筑前，将原有的块石洗干净，以利于块石与砂浆紧密结合。砌筑块石时，必须保护好下边垫层，防止水泥砂浆浸入。一般采用M5的砂浆，勾缝为M8的砂浆，并一律采用块石立砌。为适应土坝边坡不均匀沉陷和有利于维修工作，应分块砌筑，并设置伸缩缝。一般分块的面积以5～6 m2为宜，并应留一个排水孔或排水缝以利于排除土体内渗水。

2.2.5 块石混凝土护坡

使用这种加固方法，可以利用原护坡块石，就地分块浇筑混凝土护坡，也有用预制混凝土板护坡的，并做好接缝处理和排水孔(缝)。采用这种护坡，比全面浆砌方法的优点是能抗御较大风浪的淘刷，耐冻性强，可就地使用块石。但也有缺点，如需要较多的水泥、砂、碎石，工程造价高，工期较长。在我国沿海附近地区的土坝护坡，遭受昭风袭击，如采用浆砌块石护坡，仍遭受破坏对，常采用这一加固措施。

［1］ 宋世田，陈占学.寒冷地区土石坝护坡破坏及其防治［J］.黑龙江水专学报，1999，26(1):9 －12.

［2］ 孙江岷，李桂兰，张群英，张洪迪.冰盖层作用下土石坝护坡的稳定分析［J］. 黑龙江水专学报，1998，25(03).

TV698.235

B

1007－7596(2011)05－0225－02

2010－12－22

田志强(1963－)，男，湖南莲源人，工程师;闫文斌(1964－)，男，河北围场人，工程师。