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【摘要】對(duì)水利工程中土石壩樞紐基本內(nèi)容、施工特點(diǎn)以及種類進(jìn)行概述，并圍繞其設(shè)計(jì)過程中的重要環(huán)節(jié)展開具體分析，旨在為水利建設(shè)提供參考資料。

【關(guān)鍵詞】土石壩樞紐設(shè)計(jì)；水利工程；壩體建設(shè)

1引言

水利工程一直是我國發(fā)展農(nóng)業(yè)的重要保障，隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)的不斷加快，水利工程的規(guī)模也在進(jìn)一步擴(kuò)大，國家、社會(huì)和社會(huì)民眾對(duì)其質(zhì)量的要求也在不斷地提高，其不僅在農(nóng)業(yè)中發(fā)揮著重要作用，在發(fā)電、城市供水方面也扮演著重要角色。目前，水利工程建設(shè)中土石壩樞紐主要是以壩體的形式存在，特別是在中小型水庫建設(shè)的過程中更是占據(jù)著十分重要的角色，但在設(shè)計(jì)的過程中受到了諸多條件的限制，同時(shí)，隨著工程施工技術(shù)的不斷發(fā)展，設(shè)計(jì)施工人員需要做好土石壩設(shè)計(jì)，有效延長水利工程的使用年限[1]。

2水利工程中土石壩樞紐概述

在水利工程中，土石壩的應(yīng)用最為廣泛，其也是我國水利工程建設(shè)中壩體施工的主要形式。土石壩樞紐在建設(shè)的過程中需要使用砂石和黏土，這些工程用料取材方便，資源十分豐富，可以有效降低工程成本。隨著科技的不斷進(jìn)步，土石壩樞紐的設(shè)計(jì)和施工理念也在不斷地創(chuàng)新，從我國目前水利建設(shè)的現(xiàn)狀來看，土石壩施工需要克服地理和水域等條件的限制，所以在選擇施工技術(shù)時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃。

3水利工程土石壩施工的特點(diǎn)以及相關(guān)的種類

土石壩工程的特點(diǎn)有很多，主要有以下幾點(diǎn)：（1）在施工過程中，用料取材十分方便，同時(shí)成本也較為低廉；（2）壩體穩(wěn)定性較好，使用年限也較長；（3）隨著施工技術(shù)的不斷創(chuàng)新，土石壩的施工方式也在發(fā)生著變化，這樣，有利于土石壩能夠充分發(fā)揮其作用。在進(jìn)行設(shè)計(jì)土石壩的過程中，設(shè)計(jì)人員需要充分了解工程的種類和主要作用，根據(jù)各種條件來確定施工方式、工程材料和壩高。土石壩分為高、中、低壩。按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，高度在70m以上的為高壩、25～70m的為中壩，低于25m的為低壩。施工方法主要有水力充填土石壩和碾壓土石壩。在設(shè)計(jì)土石壩的過程中，對(duì)比例的要求較為寬松，小型水庫的比例大多數(shù)采用1:1000和1:2000。

4水利工程中土石壩樞紐設(shè)計(jì)的重要節(jié)點(diǎn)

4.1土石壩軸線的確定

在進(jìn)行土石壩設(shè)計(jì)的過程中，軸線設(shè)計(jì)對(duì)于整個(gè)水利工程的建設(shè)有直接影響，與此同時(shí)，對(duì)水利工程的穩(wěn)定性也有很大的影響。在確定土石壩樞紐軸線的過程中，需要綜合考慮各種影響因素，例如，地理?xiàng)l件以及水文情況、河流的走向、河流的寬窄等。由于不同地區(qū)的水文地質(zhì)條件的不同，河流的自然條件也會(huì)有所變化，這就需要設(shè)計(jì)人員深入了解該地區(qū)的水文地質(zhì)條件并且進(jìn)行分析，減少外界因素對(duì)水利工程的影響[2]。在進(jìn)行土石壩軸線設(shè)計(jì)的過程中需要綜合考慮各種因素，在保證施工的前提條件下，要選擇合適的工程施工位置和河谷的位置。在地質(zhì)條件允許的情況下，首先要考慮透水性較差的位置，如堅(jiān)硬的石層或者土層等。在進(jìn)行土壩軸線設(shè)計(jì)的過程中，需要考慮樞紐工程的施工用料是否獲取容易，這將會(huì)影響施工的效率。

4.2樞紐設(shè)計(jì)

在樞紐設(shè)計(jì)的過程中，需要滿足如下前提條件：（1）首先是選址方面，要優(yōu)先選擇適合進(jìn)行樞紐工程施工的地理位置，例如，有些水庫的軸線較短，河谷的寬度就要適當(dāng)?shù)乜s短；（2）樞紐設(shè)計(jì)要保證應(yīng)力緊湊，能夠?qū)屑~的功能全部發(fā)揮出來，這樣，在投入使用后能夠方便進(jìn)行管理；（3）壩軸線兩側(cè)的岸坡需要滿足一定條件，壩肩位置的坡度盡量放緩；（4）在進(jìn)行水利工程施工過程中，地質(zhì)條件對(duì)其有直接影響，需要設(shè)計(jì)人員充分考慮當(dāng)?shù)氐牡乩頎顩r；（5）在進(jìn)行選址的過程中，需要選擇建筑物較少的位置，因?yàn)橹苓吔ㄖ飳?duì)水利工程的影響較大；（6）在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中需要充分考慮庫區(qū)的水位，這對(duì)水利工程有著直接的影響；（7）在設(shè)計(jì)開始之前，需要對(duì)水利建設(shè)進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃，在進(jìn)行規(guī)劃的過程中需要保證與河流的規(guī)劃相匹配；（8）在進(jìn)行壩體定位的過程中還要保證具有足夠多的施工條件，這些條件能夠保證水利工程能夠進(jìn)行二次改造。根據(jù)上述條件綜合考慮各方面的影響因素，在保證滿足盡可能多的條件后再進(jìn)行壩體的定位，但在建設(shè)小型水利工程過程中，土石壩的基礎(chǔ)面積較大，受力較小，所以需要提高地基的設(shè)計(jì)施工要求。

4.3壩頂寬度的設(shè)計(jì)

壩頂?shù)膶挾冗x擇需要考慮壩頂?shù)脑O(shè)施以及使用的實(shí)際需求，通常情況下選擇5～10m。高壩可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行加寬。如果需要在壩頂建設(shè)公路，要根據(jù)公路的條件來選擇斜墻壩或者是心墻壩，同時(shí)，還要滿足墻頂端和反濾層的相關(guān)要求。例如，設(shè)計(jì)高度為90m的土石壩，該壩屬于高壩，同時(shí)還要在壩頂建設(shè)一條公路，因此，要將壩頂?shù)膶挾燃訉捴?2m。

4.4壩坡的設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)土石壩的過程中，壩坡的設(shè)計(jì)需要考慮以下幾種因素：筑壩材料、最大負(fù)荷、地基、壩體高度和壩體類型等，上述條件對(duì)整個(gè)壩體的穩(wěn)定性以及質(zhì)量有直接的影響。（1）石料處于飽和狀態(tài)時(shí)，抗剪能力會(huì)隨著水位的下降而下降，這樣一來很容易造成上游壩體的不穩(wěn)定，因此，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中需要注意上游壩坡的坡度一定要大于下游的壩坡；（2）從受力的角度上看，為了能夠使壩體承受足夠多的負(fù)荷，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要按照一定的梯度放緩。

4.5防滲工程的設(shè)計(jì)

土石壩防滲體的類型有黏土斜墻和心墻、瀝青混凝土斜墻和心墻、土工膜等，如圖1所示。土工膜主要由柔性防滲材料組成，該防滲體一方面防滲效果較好，另一方面結(jié)構(gòu)簡單、取材方便，有效節(jié)約了施工成本[3]。斜墻主要是由混凝土、石料和砂構(gòu)成，通過一系列的處理能夠?qū)崿F(xiàn)較好的防滲特性。土質(zhì)防滲體需要自上而下地增加厚度，頂部的寬度能夠保證機(jī)械化施工，通常情況下＞3m。當(dāng)水利工程所處地區(qū)冬季溫度較低時(shí)，應(yīng)該充分考慮土石壩的相關(guān)技術(shù)參數(shù)，這樣，可以保證防滲體不會(huì)因?yàn)榻Y(jié)冰而出現(xiàn)損壞情況。

4.6排水設(shè)計(jì)

土石壩的滲水系數(shù)較低，但不可避免地會(huì)出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，這就需要在水利工程的下游設(shè)置排水設(shè)施，主要是將水排除壩體，降低空隙的壓力，避免出現(xiàn)壩體的崩塌。排水設(shè)施須具有較強(qiáng)的排水能力。同時(shí)還要減小堵塞的可能，這樣可以保證壩體不會(huì)因?yàn)闈B透而導(dǎo)致破壞，還能使后期維護(hù)容易操作。通常情況下，采用棱體的排水方式，如圖2所示，內(nèi)坡≤1∶1.2，外坡≤1∶1.7。

5結(jié)語

綜上所述，在整個(gè)水利工程中，土石塊壩體的建設(shè)尤為重要，由于受到多種因素的限制，施工質(zhì)量和效率較低，所以，在土石壩的設(shè)計(jì)過程中需要收集詳細(xì)的資料，對(duì)土石壩設(shè)計(jì)要進(jìn)行合理規(guī)劃，只有這樣，才能保證土石壩質(zhì)量的提升。

【參考文獻(xiàn)】

【1】王瑞恭.論水利工程土石壩的施工技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì),2019(11):177-178.

【2】王震宇.水利工程土石壩樞紐設(shè)計(jì)中的要點(diǎn)分析[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)(下半月刊),2018(10):165-166.

【3】施瑞庭.水利工程土石壩樞紐設(shè)計(jì)中的要點(diǎn)初探[J].中國標(biāo)準(zhǔn)化,2019(10):83-84.

作者：龔剛 單位：中國電建集團(tuán)貴陽勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司