干砌石护坡技术在水利工程施工中的应用分析汤仲良

干砌石护坡技术在水利工程施工中的应用分析汤仲良

汤仲良

东莞市大岭山镇水务工程建设运营中心广东东莞523820

摘要：水库的正常运行离不开土石坝，土石坝的安全要有良好的护坡来保障。近年来干砌石护坡技术在土石坝工程得到广泛应用。本文结合工程实例，分析了干砌石护坡施工技术及质量控制要点，实践证明，干砌石护坡技术可有效地降低护坡工程造价而且确保该工程的安全性，可为同类工程提供一种值得借鉴的处理方法。

关键词：水库加固工程；干砌石护坡；施工技术；质量控制

随着我国各堤坝事故的频频发生，土石坝工程的施工质量越来越受到社会群众的广泛关注，其中干砌石护坡工程施工质量是广受关注的一个重要部分。干砌石护坡工程的施工质量与块石质量、砌筑施工、运行管理等息息相关。加强和提高干砌石护坡施工质量，对工程投资、质量、进度，土石坝工程完工以后的运行、维护方面都具有重要意义。

1.工程概况

某小（一）型水库于1957年9月开始兴建，1958年12年建成并投入使用，总库容是184万m3。该水库，既提供农业用水，又为水产养殖业提供用水，是兼具农业灌溉与水产养殖的综合型水库。由于受当时特殊历史原因和条件的限制，属典型的“三边”和“三无”工程，在资金不足、缺少机械、未进行地质勘察、无完善设计的情况下，水库坝基坝体未进行防渗处理，坝后未设排水设施。水库建成运行后，经常出现风浪越顶、坝面淘涮、下滑、坍塌、坝基渗漏等问题。经过多年运行，水库淤积、破损情况严重，调蓄能力和防汛能力下降，经安全鉴定，各水库存在的主要问题是坝顶现状高程不满足规范要求，在风浪作用下，存在风浪漫过坝顶造成溃坝的可能，同时大坝坝顶宽度不符合规范要求，上游坝坡无防护措施，坝坡坍塌严重。近年来，通过积极争取病险水库除险加固项目方式，对坝体进行加高培厚，放缓前后坝坡，前坝坡采用干砌块石护坡，增加坝脚排水体，确保水库大坝运行安全。

2干砌石护坡特点

干砌石是不用胶结材料的块石砌体，它依靠石块自身重量及石块接触面间的摩擦力在外力作用下保持稳定。干砌石护坡是土石坝常用的护坡形式之一，是沿前后坝坡干砌块石在坝坡上形成保护层，作为土石坝上游坝面或下游坝面不受风浪冲刷等破坏的设施。干砌石护坡一般厚0.3m～0.5m，护坡下铺设碎石或砂砾石垫层，垫层厚度一般为0.15m～0.25m，同时垫层还要满足反滤层的要求。干砌石护坡具有施工简单、消浪效果较好、能适应坝体不均匀沉陷、抗冻胀破坏性能好等优点，石料能够就地取材，节约工期及投资。同时，在下游坝坡设置堆石排水体，能够有效降低土石坝的浸润线，防止坝体出现管涌等渗透破坏情况，还能够保护下游坝坡免受下游河水冲刷，增加坝坡稳定性，从而起到多方面的防护作用。

3干砌石护坡施工技术

3.1施工工艺

干砌石护坡施工工艺流程如图1所示。

图1干砌石护坡施工流程

3.2施工准备

（1）施工前的准备工作

施工前首先应选配具有干砌石施工经验的砌筑工人，虽然干砌石施工工序较为简单，但若施工质量不能满足设计要求，将直接影响工程的安全运行；其次，要做好施工人员岗前培训和技术交底，明确各分部分项工程施工质量要求和施工安全注意事项，提高砌筑工人质量意识及作业水平，确保工程施工质量和安全；结合现场实际条件提前做好施工组织安排，选择合适的材料堆场，做到进料有序、堆放合理，尽可能地避免窝工，减少石料二次转运工作[1]。

（2）块石原料质量控制要点

块石原材料质量是干砌石护坡质量的基础，施工前应严把好块石进料质量关，块石应选择粒径大小均匀、质地坚硬、无风化或弱风化石料，石材应完好无裂纹、表面无污垢、水锈等杂质，石料物理力学性质应满足天然密度不小于2.4t/m3、饱和极限抗压强度不小于46MPa、软化系数不小于0.7、最大吸水率不大于10%等要求。

3.3测量放线

根据设计文件进行测量放线，分别在坡脚、坡中、坡顶设立木桩，标出清基及削坡线、垫层线、砌石线。在清基削坡完成后进行复测，并在木桩上挂线控制坡度及平整度。施工测量要贯穿施工全过程，做好测量、放线的同时，还要及时复核干砌石护坡平整度及坝坡坡度，确保坡度及平整度满足设计图纸要求。

3.4削坡清基

严格按测量放线成果进行清基削坡，将基础及坡面淤泥、腐殖土、泥炭、不合格土及杂草、树根等清除干净，按设计坡度进行削坡，对坑洼部位按要求进行回填夯实。

3.5铺设垫层

垫层料由汽车运至现场后，按设计厚度由反铲摊铺到坡面上，人工进行整平，并用夯板进行夯实，垫层施工与砌石施工应交替进行，防止砌石施工时破坏已夯实的垫层。

3.6干砌石砌筑

坝面砂砾石垫层铺设完成后进行块石砌筑。石料应经过手锤加工或手凿，打击口面，使其大致方正，且面石不得有节理裂隙[2]。砌石应错缝砌筑，不允许出现通缝，干砌石的石块之间一定要缝隙小，缝隙大约应控制在3cm以内；块石凹面向上，不允许用碎石填缝、垫底。干砌石施工按照规定的质量标准要求，各石间结合要紧密，严格防止和控制对缝、咬牙缝、悬石、虚棱石、坝面洞、燕子窝等弊端，做到“平、稳、错”。

“平”：同一层的块石厚度一致，横线水平，相邻块石的高差不宜过大，以利于丁扣石的安砌，长度在30cm以下的块石，连续使用不超过4块，且两端加丁字石。

“稳”：单块石料的安放要达到自身稳定。要求大面向下放置。上下两面应梢加平整，四角应无尖角突出。料石均不得有扭曲、楔形等异形石。

“错”：上下相邻砌筑层的块石按设计坡度，由挂线控制错台搭接。一般长条形石丁向砌筑，不得顺长使用。

3.7质量检查与验收

干砌石一块或少数几块石料的砌筑不合格，都会影响整个干砌石护坡的整体结构质量，当砌筑完成后再进行检查，发现问题时返工难度大、工程量大，因此，质量检查应及时开展，力求做到全过程检查指导控制，及时发现质量问题及时整改，确保施工质量。

4.干砌石护坡施工控制应注意的问题

通过水库除险加固工程中干砌石护坡的应用，可以看到干砌石护坡施工工序简单、技术要求低，但在实际应用中，要控制好干砌石护坡施工质量具有一定难度，通过分析，可能引起干砌石护坡破坏的问题主要有以下几方面：

4.1块石质量问题

主要问题是施工单位采购或开采的块石粒径不符合要求，存在小块石多的情况，因干砌石主要靠块石自身重量及石块接触面间的摩擦力在外力作用下保持稳定，若块石粒径小、质量轻，则其稳定性将会变差，尤其在

水位变化区域，经风浪冲刷更容易掏出小粒径块石，造成边坡失稳发生坍塌事故。针对此种问题，应做好事前控制，严格按要求控制块石粒径和单块块石重量，尽量减少逊径石料的使用，对不合格的石料禁止使用。

4.2砌筑施工方面的问题

（1）坝坡土料或垫层料夯填不密实

存在该问题时，坝坡在水力作用下将会发生不同程度的变形或者沉陷，使原本镶嵌紧密、牢固的干砌石因变形而发生松动，从而使干砌石护坡失稳坍塌。针对此种问题，主要应做好过程控制，严格控制坝体及垫层压实密度，确保压实密度满足设计要求。

（2）块石镶嵌不牢固

存在该问题时，经风浪、水流不断冲刷，镶嵌的块石势必会被水流冲走，从而使边坡失稳坍塌。发生此问题的主要原因是砌筑工人施工技术不过关，施工方法不当等造成，针对此问题，应做好事前及过程控制，一方面在施工前做好技术交底，明确各项施工技术要求，同时加强人员培训，提高技术水平和思想认识；另一方面，质检员要加强施工过程中的质量检查，发现松动不合格的及早处理。

（3）块石接缝不紧密，锁定不牢固

常见问题有块石间缝沿坝坡直线连通左右不啮合的通天缝、块石间呈三角对缝超过一定尺寸限度的三角缝、因附近多块块石边缘不齐难对缝、将边缘不齐块石堆到一起形成的多角缝等情况。发生以上问题的主要原因是由于工人经验不足，或忙于砌筑，为了追求速度图省事而忽视对缝形状造成[3]。针对此种问题，应加强施工管理，科学施工，一方面加强砌筑工人培训，提高砌筑水平，施工中对不规范的块石进行锤击修凿，以达到块石外形满足接缝紧密、相互锁定牢固的要求；另一方面要合理安排施工进度，避免因赶工而出现上述质量问题。

4.3运行管理方面的问题

工程完工后日常运行过程中发现，干砌石护坡工程的破坏还有一个重要因素就是人为破坏，因水库靠近居民点，不时有附近村民来翻拣块石，对干砌石坝坡造成破坏。针对该问题，应加强工程管理和宣传教育，制止村民翻动块石，同时巡视人员加强巡查，随时掌握具体情况，发现问题应及时报告并快速修复，及时排除隐患确保安全。

5.应用效果

该水库除险加固工程完工运行以来，总结干砌石护坡在本工程中的应用，主要体现有以下几方面成效：

（1）主材石料可就地取材，降低了造价和节省工期。干砌石护坡中使用的块石、砂砾石垫层料可就地取材，运距近、价格低，有效降低了工程造价，节省了施工工期；

（2）施工难度低，进度快。干砌石护坡技术要求低，施工简便，经过简单讲解后便可进行操作，并可分段作业，加快施工进度；

（3）阻浪消能性好，有效防止风浪越顶。相较于混凝土护坡，同等条件下，堆石护坡具有良好的消能作用，降低波浪爬高，能有效解决风浪越顶的安全隐患；

（4）在下游设置堆石排水，可有效降低坝体浸润线，同时起到支撑坝体的作用，能够增加坝体的稳定性，有效防止渗透破坏；

（5）较好的适应坝体不均匀沉陷及冻胀破坏，确保坝体稳定，同时可设置土工防渗膜有效防止坝体渗漏。

6.结束语

综上所述，护坡是确保水库土石坝安全运行的重要结构，推广干砌石护坡施工技术在水库土石坝护坡工程中的应用，在很大程度上能够节约工程投资成本、加快施工进度，保证施工质量和安全，有助于我国水库堤坝的安全运行，提高水库堤坝预防洪涝灾害的能力，从而为人们的生命财产安全保驾护航。

参考文献：

[1]顾建城，王淑杰，孟莹.刍议干砌石施工护坡过程中的技术要点[J].黑龙江水利科技，2010，38（5）：215-215.

[2]王阳波.干砌石护坡工程施工质量缺陷原因与改进对策[J].黑龙江水利科技，2013，41（7）：138-139.

[3]王海涛.大坝干砌石护坡的工艺技术[J].吉林农业，2013（8）：91-91.