胶凝砂砾石景观坝在严寒地区...综合治理工程中的应用与研究_陈小林.pdf

第卷第期水 利 科 学 与 寒 区 工 程 ，年月 ，陈小林，俞晓燕胶凝砂砾石景观坝在严寒地区河道综合治理工程中的应用与研究水利科学与寒区工程，（）：胶凝砂砾石景观坝在严寒地区河道综合治理工程中的应用与研究陈小林，俞晓燕（中工武大设计集团有限公司新疆分公司，新疆 乌鲁木齐 ；塔城地区水利水电勘察设计院，新疆 塔城 ）摘要：文章以昭苏县大洪纳海河综合治理工程为例，介绍了胶凝砂砾石在北方严寒地区河道综合治理工程中的应用情况，研究了胶凝砂砾石景观坝剖面结构、配合比、施工工艺等内容，工程中部分胶凝砂砾石景观坝分区设计剖面及不同的造型设计获得实用新型专利，为类似工程实施积累了经验。关键词：胶凝砂砾石；综合治理；景观坝；设计中图分类号：文献标志码：文章编号：（）收稿日期：作者简介：陈小林（），男，新疆奇台人，高级工程师，从事水利水电工程规划设计研究与管理工作。：。工程概况昭苏县大洪纳海河综合治理工程位于新疆维吾尔自治区伊犁哈萨克自治州昭苏县，工程等别为等，规模为小（）型，防洪标准为 一遇，设计洪峰流量为 。防洪堤、泄洪道、跌水景观坝等主要建筑物为级，次要建筑物和临时建筑物为级。工程治理河段长 ，主要有防洪堤、清水道、跌水景观坝、泄洪道等建筑物组成。清水道景观坝有混凝土、胶凝砂砾石、混凝土砌石三种材质，景观坝平时蓄河水形成大面积景观水体，冬季选择少量固定的景观坝蓄水造冰制作冬季冰雕景观。工程中部分景观坝采用胶凝砂砾石结构，胶凝砂砾石景观坝分区设计剖面及不同的造型设计获得实用新型专利，实用新型名称：一种河道景观坝结构，专利证书号第 ，专利号 。昭苏县全年中月气温最低，多年年平均月气温为 ；月气温最高，多年年平均月气温为。昭苏县多年平均月、年平均气温统计如表所示。项目区历年最高气温可达 （年月日），最 低 气 温 为 （年月 日）。根据我国气候分区标准，昭苏县属于严寒地区。表昭苏气象站多年平均月年平均气温统计情况日期气温日期气温月 月 月 月 月 月 月 月 月 月 月 多年年平均 月 景观坝剖面研究 典型景观坝剖面设计（）景观坝坐落在岩性为（）冲积砂卵砾石层上，顶宽，底宽 ，高 ，坝轴呈一字形直线东西走向，坝轴线长，坝体表面设 厚 钢筋混凝土护面防冲、防渗，坝体内部为胶凝砂砾石，坝基于基础相接处设 厚富浆砂砾石，上游坝坡 ，下游综合坝坡 。下游坝坡设 级台阶，台阶宽 ，高 。坝后设 长钢筋混凝土消力池，消力池深 ，消力池后设 宽抛石防冲体。坝体及消力池每隔 设伸缩缝一道，缝内设 止水带一道并采用高压闭孔板填缝，聚氨酯砂浆封缝。胶凝砂砾石设计抗压强度 ，拉压比 。典型景观坝剖面设计（）景观坝坐落在岩性为（）冲积砂卵砾石层上，顶宽 ，底宽 ，高 ，坝轴呈型圆弧状，圆弧半径为，坝轴线长。坝体表面设 厚 钢筋混凝土护面防冲、防渗，坝体内部为胶凝砂砾石，坝基于基础相 接 处 设 厚 富 浆 砂 砾 石，上 游 坝 坡 ，下游综合坝坡 。下游坝坡设置两个平台，平台宽，高。坝后设长钢筋混凝土消力池，消力池深 ，消力池后设宽抛石防冲体。坝体及消力池每隔 设伸缩缝一道，缝内设 止水带一道并采用高压闭孔板填缝，聚氨酯砂浆封缝。胶凝砂砾石设计抗压强度 ，拉压比 。配合比研究 建筑材料项目区河道工程地质条件比较单一，主要为全新统冲积堆积层，第四系冲洪积平原区地貌，河床宽在 之间。岩性为（）冲积砂卵砾石，棕褐色，稍密中密，磨圆度较好，层状结构，分布连续，卵石含量约 ，漂石多见，最大粒径 ，主要成分为花岗岩。砂砾占 ，的颗粒按重量百分比约占 ，不均匀系数 ，界 限 粒 径 ，中 间 粒 径 ，有效粒径 ，属不良良好级配圆砾，渗透系数 ，强透水性。河道天然河床料作为胶凝砂砾石骨料可以满足规范要求。因为本次需要的是永久工程的胶凝砂砾石筑坝材料，根据料场骨料质量及相关经验，设计明确在骨料开采运输时过筛，将大于 粒径的骨料筛除，用于铺设工程清水道土工膜上部的防冲盖 重 及 景 观 坝 台 阶 上 的 景 观 砌 石、摆 饰；粒径的骨料作为胶凝砂砾石景观坝的筑坝材料，运到胶凝砂砾石拌和站拌制胶凝砂砾石筑坝，各项指标满足质量要求。规范对配合比要求根据 胶结颗粒料筑坝技术导则（），胶凝砂砾石配合比设计参数主要应满足下列要求：胶凝材料用量不宜低于 ，其中水泥熟料用量不宜低于 ；掺合料掺量应根据水泥品种、水泥强度等级、掺合料品质、胶凝砂砾石设计强度等通过试验确定。当采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、中热或低热硅酸盐水泥时，粉煤灰和其他掺合料总量宜为 。当采用矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥时，粉煤灰和其他 掺 合 料 总 量 宜；水 胶 比 宜 控 制 在 ；砂率宜控制在 ；灰浆裕度和砂浆裕度不宜。本工程配合比本工程胶凝砂砾石景观坝外部为抗冲、抗渗、抗冻的钢筋混凝土，胶凝砂砾石坝体设计不考虑抗拉、抗 渗，设 计 强 度 等 级 ，抗 压 强 度 ，拉压比 。根据设计强度和参数指标要求，结合河道天然建筑材料和选定的胶凝材料进行施工配合比试验，水泥采用普通硅酸盐水泥，水泥强度等级 ，采用机械振实，水胶比 ，砂 率 ，胶 凝 砂 砾 石 试 配 强 度（），（），最终施工配合比见表。施工工艺胶凝砂砾石施工方法与碾压混凝土相似，但却更简单。首先河道施工现场附近的开挖弃料或河床整 治 砂 砾 料 可 作 为 骨 料。一 般 不 筛 分，将 的超径颗粒剔除即可。其次，水泥用量少，水化热较低，施工时不需要进行温度控制，施工的大体积结构可不设置伸缩缝。本工程胶凝砂砾石主要的施工工艺流程如下：料场开采剔除大于 超径颗粒转运至储料区拌和胶凝砂砾石运输卸料平仓水 利 科 学 与 寒 区 工 程第卷碾压、变态区振捣压实密度检测。表胶凝砂砾石施工配合比材料质量 含量水泥 水 砂砾石料粗料（）细料（）合计 结构研究 稳定计算本次计算分三种工况进行：工况 一：正 常 蓄 水 工 况，堰 上 水 头坝 ，坝 。工况 二：设 计 洪 水 工 况，堰 上 水 头 坝 ，坝 。工况三：蓄水结冰工况，冰厚 ，静冰压力 ；设计只考虑静冰压力，因为融、结冰期间河道泄水任务由泄洪道承担，景观坝所在的清水道水位不变。计算结果见表。表景观坝抗滑安全系数计算成果景观坝各工况抗滑安全系数正常蓄水工况设计洪水工况蓄水结冰工况坝 坝 经计算，各景观坝相应指标均满足规范要求。耐久性指标根据本工程建筑物级别，工程合理使用年限为，水工建筑物所处的侵蚀环境类别为三类，表层混凝土抗冻等级 ，混凝土 保护层 厚度 。本次研究的胶凝砂砾石景观坝是工程主要永久建筑物之一，景观坝位于是严寒地区，坐落在砂卵砾石地基上，高 。工程于 年全部建成投入使用，冬季景观坝之间的水面蓄水结冰，至今工程运行正常，景观坝各项指标达到了设计参数及耐久性指标。结论工程在砂卵砾石河床基础上采用胶凝砂砾石景观坝体，并对坝体剖面结构进行分区，建筑物在满足泄洪、雍水、防冻、抗渗等功能的同时节约了工程投资。设计通过建筑物结构分区及工程整体统筹设计，合理利用河床天然建筑材料，降低造价的同时缓解了目前因环境保护禁止大面积开采料场而短缺混凝土骨料、料石、卵石、景观石问题。本次根据设计强度、参数指标要求，研究胶凝砂砾石施工配合比，并与规范建议的胶凝砂砾石配合比对比，为类似工程提供参考案例。工程中胶凝砂砾石坝体采用不同的造型，夏、秋季节坝体蓄河水形成大面积景观水体，冬季蓄水造冰制作冰雕景观，丰富了当地居民的幸福生活。参考文献：陈小林，常春霞，申慧，等一种河道景观坝结构：中国，孙明权胶凝砂砾石材料力学特性、耐久性及坝型研究北京：中国水利水电出版社，张傲齐，凤炜，何建新，等胶凝砂砾石在阿拉沟水库溢洪道基础中的应用水资源与水工程学报，（）：，第期陈小林，等胶凝砂砾石景观坝在严寒地区河道综合治理工程中的应用与研究