北大港水库围堤背水堤坡防护工程措施探讨
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摘要：天津市北大港水库是引黄济津的唯一蓄水水库，同时作为规划中南水北调东线的调蓄水库，为保证天津市城市生活用水和工业用水发挥了很大的作用。本文通过水库堤防背水坡防护工程试验，分析对比几种防护工程措施的特点，进而总结适于平原地区土坝背水坡防护的工程措施。
关键词：平原水库背水坡防护工程措施
中图分类号：TV62 文献标识码： A
一、工程概况
天津市北大港水库位于天津市东南部的大港区境内，地处海河流域的大清河水系独流减河下游右侧。水库1954年开始建设，1974年开始对水库围堤进行了加高培厚，并修建蓄水、引水、输水等配套工程，1980年初步建成。水库占地面积164 km2，蓄水面积150 km2，围堤总长54.511 km，设计库容5.0亿m3，兴利库容4.41亿m3。北大港水库是一座以蓄供水为主，兼有防洪、灌溉、养殖等综合效益的大（2）型平原水库，是引黄济津的唯一蓄水水库，同时作为规划中南水北调东线的调蓄水库，为保证天津市城市生活用水和工业用水发挥了很大的作用。
二、水库围堤及背水坡存在的问题
北大港水库是一座典型的滨海平原水库，围堤全长54.511 km，分为东围堤、东南围堤、西南围堤、西围堤和北围堤共五段，围堤为均质土堤，原设计堤顶高程9.5m（大沽，下同），顶宽10m，主堤内外坡均未护砌。运行中由于围堤受风雨侵蚀，堤顶高程下降，堤宽明显减小，堤坡削蚀严重。其中背水坡受到破损的情况最为严重，东南围堤因筑堤土质砂性较大、盐碱度高，坡面上寸草难生，情况尤为严重。2005—2007年，水库进行了除险加固工程，水库围堤得以加高培厚，围堤堤顶修建了砼路面或泥结石路面，土质较差的东南围堤主堤迎水坡做了浆砌石和砼网格护砌，但水库围堤背水坡仍为土质坡面，易受自然力量侵蚀破损，问题依然存在。水库各阶段围堤情况比较见表2.1。
表2.1水库各阶段围堤情况比较表
水库围堤 堤顶平均高程（m） 堤顶平均宽度（m）
原设计 2004年 除 险
加固后 原设计 2004年 除 险
加固后
东围堤 9.5 8.45 8.8 10.0 6.97 8.0
东南围堤 9.5 7.75 8.8 10.0 7.45 8.0
西南围堤 9.5 8.44 8.8 10.0 7.65 8.0
西围堤 9.5 8.49 8.8 10.0 8.31 8.0
北围堤 9.5 8.40 8.8 10.0 7.18 8.0
为使水库围堤得以有效的保护，历年来，北大港水库管理处采取了多种工程措施对背水坡进行了防护试验，主要措施如下：
1、砖网格护坡型式
具体做法为：对主堤背水坡进行平整修理；在坡脚和堤肩各砌筑一道砖基，砂浆标号为M15，其中掺加水泥用量2%的SHF-2型防腐剂，以增强砖网格护坡的稳定性和砖基抗盐碱的耐久性；在砖基之间砌筑400mm*345mm砖格，立砖埋深120mm；砖网格之间用土回填，夯实。结构布置图见图3.1。
2、空心砖护坡型式
具体做法为：对背水坡进行平整修理；在坡脚砌筑一道砖基，以增加空心砖护坡的稳定性；在坡上铺设空心砖，空心砖为C20砼材料，正六边形，尺寸为200mm*100mm*30mm
（分别为两平行边间距、砖高、边厚）；对空心砖孔洞进行土方回填；在背水坡堤肩设一道浆砌砖基。坡脚和堤肩砖基所用砂浆标号、防腐剂及用量与砖网格护坡型式相同。结构布置图见图3.2。
3、固化土护坡型式
按照围堤背水坡的防护要求，坡面固化土厚度取15cm，28d无侧限抗压强度3.0Mpa。固化剂选用Aught—set系列，掺入重量比15%（最终掺入比根据试验确定），固化用土控制含水量18%—22%，拌和物含水量控制在15%—20%。碾压成型后固化土压实度控制在0.9以上，24h后洒水常温养护。坡脚和堤肩各设砖基一道，所用砂浆标号、防腐剂及用量与砖网格护坡型式相同。结构布置图见图3.3。
四、防护效果及比较
几种工程措施对背水坡防护试验实施后，经几年运行，均发挥了一定的作用，但效果不同。各种背水坡防护工程投资（2002年时施工造价）比较见下表
序号 防护型式 造价（元/平方米）
1 砖网格护坡型式 27.92
2 空心砖护坡型式 45.65
3 固化土护坡型式 47.29
1、砖网格护坡型式
防护效果好，护坡保持完好，砖网格内由于土壤得以保持和改善，能自然生长出各种草类，外观一般。投资较省。但由于国家对黏土砖生产的限制，该型式难以大面积实施。
2、空心砖护坡型式
防护效果好，护坡保持完好，空心砖孔洞内由于土壤得以保持和改善，能自然生长出各种草类，外观较好。投资适中。空心砖材料为砼，取材、制作比较便利，该型式比较容易推广。
3、固化土护坡型式
防护效果一般，经长时间风雨侵蚀，固化土强度降低较多，部分坡面已受自然破坏，坡面寸草不生，外观较差。投资较大。
通过对几种工程措施对背水坡防护试验比较，空心砖护坡型式效果为最好。
五、结束语
对于平原水库土质较差的堤坡采取合适的工程措施进行防护，能有效地避免自然力对堤坡的破坏，保证工程的完好和安全运行，从长远看可以大大降低工程的管理和维修费用投入。