时间：2013-11-29 分类：水力
摘要：近年来保山水利发展史上极不寻常、极不平凡、取得丰硕成果的六年，全市水利系统坚决贯彻中央和省委、省政府一系列加快水利发展重大决策部署，牢牢抓住国家高度重视水利、实施西部大开发战略和扩大内需的历史机遇，立足市情和水情，及时调整和完善工作思路，迎难而上，团结拼搏，扎实工作，水利发展、改革与管理取得了一系列突破性成就、实现了一系列重大跨越。是建国以来水利投资规模最大、发展目标实现最好、抗灾减灾成效最大、人民群众受益最多、发展改革成效最明显提升。下面我就土石坝在保山市的应用谈谈自己的认识。
关键词：土石坝,水利,应用
第一节 土石坝的特点
土石坝又称\"当地材料坝\"，主要由坝址附近的土石料填筑而成，根据坝体所用材料不同又可分为土坝和堆石坝。坝体材料以当地土料和砂、砂砾、卵砾为主的称土坝，以石渣、卵石、爆破石料为主的称堆石坝 。
土石坝的类型：土石坝按照坝高分类，土石坝按坝高可分为：低坝、中坝和高坝。我市应用最为广泛的是中坝。
土石坝按其施工方法可分为：碾压式土石坝;冲填式土石坝;水中填土坝和定向爆破堆石坝等。我市应用最为广泛的是碾压式土石坝。
碾压式土石坝在我市主要是2类： 1、均质坝。坝体断面不分防渗体和坝壳，基本上是由均一的黏性土料筑成。 2、土质防渗体分区坝。即用透水性较大的土料作坝的主体，用透水性极小的黏土作防渗体的坝。包括黏土心墙坝和黏土斜墙坝。
第二节 土石坝的设计应用
土石坝的设计，首先是根据坝址附近土石料的分布情况(种类、数量、运距)及地形地质条件选定合适的坝型。其次拟定坝的基本尺寸，包括坝坡、坝顶高程、坝顶宽度以及防渗体及排水设备、护坡等的尺寸，使之满足土石坝的工作要求。然后进行必要的计算较核，并根据其结果进一步修正原设计尺寸与构造，使之达到既安全又经济的目的。
一、土石坝剖面的基本尺寸
(一)坝顶高程
坝顶高程由水库静水位加波浪爬高及安全超高决定。坝顶在静水位以上的超高按下式计算。水库静水位以上的超高(d)=波浪在坝坡上的爬高(hB)+坝前静水位因风浪引起的涌高(e)+安全超高(a，按坝的等级给值)。波浪要素涉及以下几个因素：风速，吹程，坝前水深，风向与坝轴线法线方向的夹角，波高，上游面坡角，坝坡护面粗糙系数。 坝顶高程要分别计算正常情况和非常情况，得出两个坝顶高程计算值后取大值。
(二)坝顶宽度
坝顶宽度与坝的稳定没有直接的关系，主要取决于构造、交通、施工及运行等要求。一般坝高小于100米时，坝顶最小宽度采用下式Bmin=0.1H，坝高大于100米时，采用Bmin=H的开方。保山市隆阳区红岩、龙陵三岔河、腾冲县甘露寺、昌宁立觉河、施甸红谷田、腾冲花园6件中型水库坝顶宽度确定为8m,昌宁县大箐河、昌宁县玉皇阁、施甸一道桥、隆阳区那么、龙陵县熊洞水库坝顶宽度确定为6m。
(三)坝坡
土石坝坝坡对坝的稳定和工程有着直接的影响，主要取决于坝型、坝高、坝的等级、坝体及坝基的材料性质、所承受的荷载、施工和运用条件等因素。一般先参照已建工程的实践经验或用近似方法初步拟定坝坡，然后进行稳定计算、确定合理的坝体断面。对碾压式土坝砂、壤土类坝坡，其平均坡度一般在1：2.0~1：4.0左右。当坝基较为软弱时还需适当放缓。
坝坡确定均质坝缓于心墙坝。例如隆阳区那么水库大坝为均质坝，上游设三级坡变。自上而下分别为1：2.75、1:3.0、1：3.0。第一级坡高10m，第二级坡高10m，第三级坡高15.08m，变坡处(861.08m、851.08m)设1.5m宽戗台;坝下游设四级坡变(含棱体)，自上而下分别为1：2.5、1：2.75和1：3.0和1：1.5(棱体)。龙陵三岔河水库大坝为土质心墙石碴坝，最大坝高67.0m，坝顶高程1896.00m，防浪墙顶高程1897.00m，坝顶宽取8m，坝轴线长194.90m。大坝坝坡：上游坝坡高程1896.00～1881.00m为1:2.0，1881.00～1866.00m为1:2.25，1866.00～1852.00m为1:2.75，1852.00m以下为1:3.0，平均坝坡1:2.46，下游1896.00～1881.00m为1:2.0，1881.00～1866.00m为1:2.25，1866.00～1852.00m为1:2.5。
二、坝的防渗体
坝的防渗体必须满足将渗透坡降、下游坝体浸润线及渗流量降低到允许范围内，还要满足结构上和施工上的要求。作为坝的防渗体的材料有土质防渗体，人工材料(沥青混凝土，钢筋混凝土)，我市用的最多的是土质防渗体，且是心墙坝型。
土质心墙：心墙顶部在静水位以上的超高，正常运用时为0.3～0.6米，非常运用时则不低于校核洪水位。心墙的顶宽考虑到机械施工的可能不应小于2.0米。心墙的两侧的边坡一般在1：0.15～1：0.30之间。防渗体底部的厚度，取决于土料的允许渗透起降，采用粘土，重壤土时，心墙底厚不应小于H/4,且不应小于3米，其中H为作用水头。心墙与地基及岸坡必须有可靠的结合，防止结合面漏水和产生集中渗流。心墙与岸坡拼接处常需加大心墙剖面。
三、坝体排水设备
排水设备是土石坝的一个重要组成部分。主要目的是：(1)防止渗流逸出处的渗透变形;(2)降低坝体浸润线及孔隙渗流方向，增加坝体稳定;(3)保护坝坡，防止冻胀破坏。坝体排水设备须保证充分的排水能力。能自由地向下游排出全部渗水，同时应按排水反滤原则设计，保证坝体及地基土不发生渗透破坏。坝体排水设备的型式与坝型、下游水位、材料及施工条件及筑坝地区的气候条件等因素有关，应通过技术经济比较确定。主要型式有棱体排水、贴坡排水、褥垫排水和综合式排水等。#p#分页标题#e#
棱体排水。在坝脚处用块石堆筑而成。棱体排水设备适于下游有水的情况，能降低坝体浸润线、防止坝坡冻胀和渗透变形，保护下游坝脚，且有支持坝体增加稳定的作用，是一种可靠的排水型式。棱体排水的顶部高程应超出下游最高水位，应大于波浪沿坡面的爬高，且不小于下列0.5米。棱体顶部高程应保证坝体浸润线距坡面的距离大于该地区的冻结深度。顶部宽度应根据施工条件及检查观测需要确定，且不得小于1.0米。棱体排水一般不作道路用，以免排水堵塞。棱体内坡根据施工条件确定，约为1：1.0～1：1.5.外坡一般为1：1.5～1：2.0.在排水与坝体及坝基之间应设反滤层。
褥垫排水。将排水体平铺在坝下游的部分地基上，形似褥垫，故名。伸入坝体的长度一般不超过1/3～1/4坝底宽度，向下游做成0.005～0.01的坡度以利排水。这种排水体伸入坝体内部，降低浸润线效果显著，有利于坝基排水。但对地基不均匀沉陷的适应能力较差，易断裂。而且检修也比较困难，只适用于下游无水或下游水位很低的情况。
综合式排水。我市在实际工程中常将几种排水型组合应用，兼有各种排水的优点。均质土坝还采用L型排水形式。
四、护坡
土石坝的上、下游坝面一般都要设置护坡。上游护坡的作用是为防止波浪淘刷、冰层和漂浮物的损害、顺坝水流冲刷等危害;均质坝下游护坡的作用是防止雨水冲刷，风浪、冰层和水流作用，动物、冻胀干裂等对坝坡的破坏。如下游坡由堆石、卵石、碎石砌成，可不设护坡。上游护坡的型式有：堆石护坡、砌石护坡、混凝土或钢筋混凝土护坡、沥青混凝土护坡;下游护坡的型式有：砌石、堆石、碎石和草皮护坡。
在我市上游护坡大多采用混凝土预制块，混凝土板下应设厚度不小于0.15～0.20米的碎石或砾石垫层。下游坡一般采用草皮护坡。
五、坝顶构造
坝顶设路面，如坝顶有交通要求，则应按道路要求设计，如没有交通要求，则可用单层砌石或砾石护面以防雨水冲蚀。在我市大多采用混凝路面，混凝土厚度不0.10～0.15米。坝顶上游侧通常设防浪墙，下游侧设拦杆。防浪墙高度通常为1～1.3米。用浆砌石或钢筋混凝土筑成。墙的基础应牢固地埋入坝内，伸入防渗体内。为排除雨水坝顶路面通常向两侧或一侧做1～3%的斜坡。有防浪墙时坡向下游，并在坝顶下游侧设纵向排水沟，以便汇集雨水，经坡面排水沟排至下游。
第三节 土石坝的筑坝材料
一、筑坝材料的选择
土石坝坝体主要由坝壳、防渗体、排水设备、护坡等组成。由于他们工作条件不同，因而对材料的要求也不同。筑坝材料应具有与其使用目的相适应的工程特性，并具有较好的长期稳定性。
(一)防渗体土料
防渗土料在压实后，应具有足够的防渗性能和一定的抗风化能力。一般用于填筑心墙、斜墙和铺盖的土料，其渗透系数k宜小于10-5cm/s，用作均质坝的土料k宜小于10-4cm/s。土料须具有足够的塑性，使之能适应坝体及坝基的变形而不致产生裂缝。土料中水溶盐含量(按重量计)不大于3%。有机质含量，对均质坝不大于5%。对心墙或斜墙不大小2%。土体浸水与失水时体积变化较小，以防止土体发生显著的膨胀与收缩。
(二)坝壳土石料
土石坝的坝壳材料主要为了保持坝体的稳定性，一般要求有较高的强度。下游坝壳水下部位及上游坝壳水位变动区宜有较高的透水性，且具有抗渗和抗震稳定性。凡粒径级配良好的无粘性土(包括砂、砾石、卵石、漂石、碎石等)以及料场开采的石料和由枢纽建筑物中开挖的石渣料，均可根据其性质用于坝壳的不同部位。均匀的中、细砂及粉砂一般只能应用于坝壳的干燥区，因在地震荷载作用下，用于浸润线以下坝区时易产生震动液化。应优先选用不均匀和连续级配的砂石料。
(三)排水设备、护坡石料
排水设备与砌石护坡所用的石料，应有足够的抗水性，不易溶蚀，其软化系数(饱和抗压强度与干抗压程度之比)不小于0.75～0.85.同时还要能抗冻融和风化。块石的饱和抗压程度不小于40～50Mpa，岩石孔隙率不大于3%，吸水率(按孔隙体积比计算)不大于0.8.容重应大于22kN/m3。
参考文献：
[1]碾压式土石坝设计规范 SL274-2001.
[2]碾压式土石坝施工技术规范 SL306-2001.
