賈長江

（四平市水利局，吉林四平136000）

上游護(hù)坡是土壩外部結(jié)構(gòu)的重要組成部分，它對土壩的安全具有重要作用，可保護(hù)土壩上游壩體免受風(fēng)浪的掏刷和冰凍的破壞。但對于嚴(yán)寒地區(qū)的平原水庫，由于冰面大，上游護(hù)坡遭受冰凍破壞極為嚴(yán)重，每年需投入大量人力物力進(jìn)行修理，既浪費(fèi)又影響水庫的正常運(yùn)行。如不及時修理或修理不符合要求，就會形成惡性循環(huán)，即凍害-風(fēng)浪掏刷-再凍害，直至壩坡大面積破壞，使險情惡化或擴(kuò)大。因此，嚴(yán)寒地區(qū)防治土壩上游壩坡凍害是一項(xiàng)重要的任務(wù)。

1 冰與冰壓力

寒冷和嚴(yán)寒地區(qū)的水庫，庫面在冬季將凍結(jié)一層冰晶體，有些地區(qū)冰層厚度可達(dá)1 m以上。當(dāng)氣溫回升時，冰層膨脹，隨即對岸邊和壩坡產(chǎn)生靜冰壓力，冰塊破碎后，又會產(chǎn)生撞擊在壩面的動冰壓力。

2 冰凍對土壩上游護(hù)坡的破壞

在寒冷地區(qū)，特別是嚴(yán)寒地區(qū)，土壩上游護(hù)坡在冰凍的作用下易產(chǎn)生下列破壞情況。

2.1 壩坡土體凍脹

當(dāng)壩坡土體表層未設(shè)砂殼保護(hù)層或保護(hù)層厚度不足、不均勻且護(hù)坡下壩坡土體為粉質(zhì)粘士、粘質(zhì)壤士或粉土?xí)r，壩坡浸水后，冰凍期壩坡土體易產(chǎn)生不均勻凍脹，這種現(xiàn)象在距冰面1.5 m左右范圍內(nèi)的壩坡上最為明顯。土體的不均勻凍脹使護(hù)坡的混凝土板（塊）或塊石隆起，再加以冰蓋推力的作用，護(hù)坡就遭到破壞。待冰體和凍土融化后，護(hù)坡不可能再恢復(fù)原狀，形成一堆堆的架空亂石，這就使壩體土料失去保護(hù)，春秋大風(fēng)浪時，對壩坡掏刷極為嚴(yán)重。

2.2 冰蓋的破壞作用

寒冷和嚴(yán)寒地區(qū)，水庫的冰蓋產(chǎn)生沿壩坡向上爬升的現(xiàn)象，這種爬升有時一天幾厘米，嚴(yán)重時一天幾十厘米，一個冬季爬升可達(dá)4～5 m。這是因?yàn)楸w與其它物體一樣有熱脹冷縮的屬性，受陽光照射便膨脹，夜間溫度降低就收縮，所以冬季夜間在水庫能昕到清脆的撕裂聲，即為冰蓋收縮產(chǎn)生裂縫時發(fā)出的聲音。冰蓋裂縫內(nèi)進(jìn)水凍結(jié)后，又增加了冰蓋的膨脹量，如此交替循環(huán)，膨脹量就逐漸增大，冰蓋便沿壩坡不斷上爬，特別是當(dāng)冰蓋與護(hù)坡凍結(jié)在一起時，其破壞作用更加嚴(yán)重，冰蓋能產(chǎn)生很大的靜冰壓力，瞬時靜冰壓力可達(dá)40～50 N/cm2，所以冰蓋的推力能嚴(yán)重破壞護(hù)坡，如圖1所示。

圖1 冰蓋破壞護(hù)坡示意圖Fig.1 Sketch of slope protection damaged by ice cover

3 土壩護(hù)坡凍害的防治

多年來，土壩護(hù)坡的凍害防治始終是一個難以解決的問題，目前尚未找到特別有效而又經(jīng)濟(jì)的辦法，下面介紹幾種措施。

3.1 梢捆防凍

這是一種地方性的辦法，在盛產(chǎn)梢柴的地區(qū)可以采用。使用時，將梢柴（條）用鐵絲捆綁成圓柱狀，當(dāng)庫面剛結(jié)成薄冰層時，沿壩坡與冰面的交線將薄冰刨碎，再將梢捆放入。當(dāng)冰蓋開始融化時，靜冰壓力作用在梢捆上，使冰蓋與護(hù)坡脫離接觸，這樣梢捆對冰壓力起到緩沖作用，使護(hù)坡免受破壞。

3.2 吹氣防凍

壩體不長時，對有條件的樞紐工程，可沿壩坡與冰面交線附近裝設(shè)供氣管路，每隔一定的距離設(shè)出氣管口，并插到防凍部位的水下，用風(fēng)泵或空氣壓縮機(jī)供氣，通過定時在水下吹氣攪動水面，保持水面不結(jié)冰。吹氣次數(shù)根據(jù)當(dāng)?shù)貧鉁刈兓`活掌握。

3.3 破冰防凍

沿壩坡與冰面的交線，每隔一定時間就將冰蓋刨碎一次，使壩面與冰蓋交線處的水永不凍結(jié)，形成不凍槽，這樣可使護(hù)坡免遭靜冰壓力的破壞。此法簡單易行，但必須指派專人負(fù)責(zé)，按一定的時間進(jìn)行。

4 結(jié)語

目前，土壩護(hù)坡多采用塊石或混凝土板（塊）砌筑，其下鋪以墊層。實(shí)踐證明，這兩種護(hù)坡對抵御風(fēng)浪的作用有一定效果，但不能抵抗靜冰壓力的推移，更不能抵御動冰壓力的撞擊。因?yàn)閴K石護(hù)坡單層厚僅0.30～0.35 m，雙層厚約0.4～0.6 m，混凝土護(hù)坡的混凝土板一般為50 cm×50 cm的方形板塊，以上尺寸都是考慮風(fēng)浪作用設(shè)計(jì)的，一般不考慮冰壓力的作用，故不能抵御冰凍的破壞。若考慮冰壓力的作用，則塊石和混凝土板的體積將會太大，這樣既不經(jīng)濟(jì)，又給施工造成困難。目前，多數(shù)采取消極辦法，即破壞了再修理，實(shí)際上是以治為主的被動措施，這個問題有待進(jìn)一步研究解決?！?/p>