２０１１年第２期 黑龙江水利科技 Ｎｏ．２．２０１１ （第３９卷） Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ （Ｔｏｄａｌ Ｎｏ．３９） 文章编号：１００７—７５９６（２０１１）０２—０ｌ１３—０２ 平原水库土坝护坡工程设计 王 猛 （乌鲁木齐市水利勘测设计院，鸟鲁木齐８３０００１） 摘要：水库工程是我国水利水保工程的重要组成部分，平原地区的水库具有蓄水、灌溉、防洪、养殖等多种功能，同时还兼具防治 水土流失、保护水土资源的作用。建设好水库工程确保我国水利水保事业造福于民，对促进农业的发展有着极其重要的现 实意义。文章就土坝护坡的设计问题做以探讨。 关键词：土坝护坡；设计施工；防渗；坝基；沉降 中图分类号：Ｔｖ６４１．２ 文献标识码：Ｂ 水库工程是我国水利水保工程的重要组成部分，平原地 构主要利用本地的土料和砂、砂砾等筑成。这种有着悠久历 区的水库具有蓄水、灌溉、防洪、养殖等多种功能，同时还兼 史而至今还不断发展和广泛使用的挡水建筑物就是我们常 具防治水土流失、保护水土资源的作用。建设好水库工程确 说的土石坝。其结构优势在于筑坝材料取自本地，可节省大 保我国水利水保事业造福于民，对促进农业的发展有着极其 量的钢筋和水泥石料，减少投资额。可以因地制宜地修筑建 重要的现实意义。平原地区的水源较之山区有很大的区别， 设，不太在乎坝基工程地质条件，其工艺技术的要求比其他 水库土坝护坡问题始终困扰着水利工程建设人员，一直严重 坝型低。最后是土坝的防震性能优于其它结构的坝体。 影响其效益的发挥。据资料显示，在许多平原地区，尤其是 ２坝体结构 那些缺乏石料地区，因为应用砂石料的运距远使得砂石料价 设计时根据水库蓄水水位对土坝坝坡的影响而采用不 格比较昂贵，如果设计成混凝土结构的护坡或块石护坡，期 同的施工标准。坝壳一般采用土石料，设计时要考虑到土石 工程的投资额又较大，所以土坝护坡问题始终没有很好地解 料的质量控制指标和填筑标准，土石坝的各部对土料的要求 决。下面结合自己的工作谈谈土坝护坡的设计问题。 也不同。一般都将土坝迎水坡划分为死水区、水位变化区、 １水库土坝的概念 水土流失区３个区段。所以护坡的设计也要根据这个结构 平原水库一般都是水面较大，水深４ ｉｎ上下，坝高６ ｍ上 来设计和施工。常见的防渗体型式有心墙、斜墙、斜墙加铺 下，遇５级风即形成较大风浪，对坝坡冲击破坏较大，加之寒 盖、心墙加截水墙、斜墙加截水墙等。 区还有冰冻破坏等因素，因此护坡设计成为一个难题。平原 ２．１护坡 地区的水库由于缺少砂石，而主要采用土坝拦截蓄水。水库 护坡分为上下游护坡，上游护坡的作用是为了防止风浪 的坝墙主要取自水库附近的土料堆砌，然后再经机械碾压筑 及冰凌的冲击。用料的选择一般是抛石、浆砌石、干砌石、混 成挡水建筑物。平原地区的水库护坡具有原材料可以就地 凝土、土石等。下游护坡主要是防止雨水冲刷，一般采用的 采取的成本低、工艺简单等特点，土坝坝体由于其材料特点 结构是土石、栽种植物护坡。 具有柔性，较之钢筋混凝土而言对地质条件的要求较低，比 ２．２坝面 混凝土坝、浆砌石坝等刚性坝更能适应地基变形。平原地区 除去漫堤外，坝面的排水主要考虑的是雨水。坝面的排 的水库土坝其结构比较简单，拦水性能可靠，便于加固和维 水设计应该在坝坡设计纵向的排水沟，其作用是把坝面的水 修，对其进行加高和扩建的施工技术也容易掌握，尤其非常 汇聚拦截起来，一起排到下游区。通常采用棱体排水、褥垫 便于机械化的快速施工…。所以平原地区的水库土坝结构， 排水和综合式排水、贴坡排水、网状排水带、排水管和竖式排 目前是世界各国广泛采用的一种坝型结构。土坝的工艺结 水体等型式。 ［收稿日期］２０１０—１２—２Ｏ ［作者简介］王猛（１９７６一），男，四川南部人，工程师，从事水利工程设计工作。 一１１３— ２０１１年第２期 （第３９卷） ２．３坝顶 黑龙江水利科技 Ｎｏ．２．２０ｌ１ Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ （Ｔｏｄａｌ Ｎｏ．３９） 层清除干净，利用机械将表土压实，为了延长渗径加强连接， 具体程序是沿土坝防渗体与土基接触面设置若干小齿槽，在 齿槽内回填防渗料。地基的处理，如果水库地下的砂砾层不 厚，通常要开挖截水槽，截断砂砾层，回填防渗料并压实。采 取水平或垂直防渗措施，以便尽可能地延长渗径，达到降低 土坝的设计要求，坝顶应超出库水位一定高度，因为土 坝一般不允许坝顶过水，具体超高高度设计应根据水库的具 体位置和具体情况来定。一般在上游护坡采用浆砌石或者 混凝土结构，目的在于保证坝体坚固和防止渗水。坝顶的宽 度设计应根据具体施工和后来的交通情况来确定。在这个 工序的施工中，要注意坝顶与上游混凝土和土坝的连接处 理。不能太陡，出现台阶或倒坡，护坡的上下应平顺均匀，防 渗透坡降的目的。土坝的一大缺点就是容易发生渗水。所 以在坝体工程的设计中对可能发生管涌的部位，需设计反滤 层工序，以防对下游产生流土的情况发生，水库工程设计中 止坝体出现裂缝，施工中在处理岸坡的接头处时，要特别注 意把心墙或斜墙局部扩大一定范围，其目的是延长接触面的 渗径。上游与土坝连接处的部分岸坡，在水库蓄水后应保持 坝体稳定，设计施工中应挖成稳定坡或填筑压坡棱体。采取 排水减压措施，以降低坝体浸润线和下游渗流出口处的渗透 压力。 上游护坡也即水库的护坡砌体、反滤层砌体。是保证水 库安全的第一道防线，在坝体的砌筑中对于干砌块石护坡的 设计，应该考虑到坝体在最大局部浪压力作用下的技术要 求。 ３土坝的护坡设计 根据《大坝护坡设计规范》的要求，水库的土坝坝坡的设 计施工应有一定的护坡面积，护坡工程的造价一般占工程总 造价的１０％左右，设计上应该采用即坚固又经济的设计结 构。水库上游的坝面护坡应由坝顶起护至最低水位以下一 定距离的坝基内缘沟内，这样的设计标准才能保证水库的安 全，增加护坡的稳定性和方便维修 Ｊ。上游护坡常采用堆 石、干砌石或浆砌石、混凝土或钢筋混泥土结构。水库的下 游坝面的护坡设计要由坝顶护至排水棱体或护至坝脚，设计 过程中要充分考虑到时间的因素、流水的力量，长期的冲刷 和风化现象容易导致护坡老化破损，其设计一般采用碎石、 围堰弃土和草皮结构。要保证在一定年限内的正常使用。 坝坡的设计是个复杂的过程，也是非常重要的问题。设计中 要综合考虑水库的特点，比如大坝的级别和高度，坝基和坝 体的材料，大坝的荷载运行等因素，在经济性和技术性允许 的情况下制定设计方案。因其坝体的重要性，护坡的设计不 仅涉及工程质量问题，还直接关系到大坝的使用寿命及安全 问题。 ４坝基防渗设计 水库工程中的渗水以管涌和流土最为常见。应用水力 学法进行渗流分析，掌握渗透变形的型式及其发生发展过 程、影响因素等。首先是土基的设计施工，第一步将腐植土 一】１４一 设置盖重加强土料抗渗防变形的能力。 ５沉降计算 平原水库的设计中，要注意确定坝体和坝基在自重作用 下的总沉降量，充分考虑到沉降量与时间的关系，以及整体 工程结束后，投入使用后的沉降量。设计中为抵消沉降而预 留坝顶的超填，设计中要预算不均匀沉降量导致坝体产生裂 缝的可能性，并采取预防措施。预测沉降的计算方法主要根 据坝体和坝基土的压缩曲线，及时刻ｔ坝体和坝基的竖向总 应力和孔隙压力分布，用分层总和法计算。 ６土坝植物护坡设计 土坝的植物护坡是比较常见的方式，因其投资比较少， 在水利拦蓄工程的护坡中应用广泛，植物护坡最大的优点就 是取材方便，节省投资。植物护坡施工简单易行，尤其利于 水库的下游护坡。由于平原水库工程水面相对较小，其地质 特点导致其吹程和风浪都较小。护坡适合采用植物保护，其 特点是能够很好地黏滞风浪，达到保护坝坡的目的。水库工 程设计时采用植物护坡可繁殖大量的水生昆虫及生物，促进 库塘渔业的发展，进而改善生态与环境。 ７结束语 目前我国的水库拦储设施也多数采用土坝结构，它的特 点使其在漫长的人类历史中不断被发展和使用。但也有其 缺点，比如容易溃坝漫顶及管涌等。这些问题在施工设计中 要给予充分考虑，扬长避短，是平原水库尽量发挥其多种功 能，为人民大众造福。 参考文献： ［１］郑伟，周宗瑾．西北口水库发电洞堵漏灌浆处理［Ｊ］．科协论 坛．２０１０（０９）：５７—５９． ［２］许广鑫．我国渠道工程防渗技术的应用探讨［Ｊ］．科学之友， ２０１０（１８）：１１４—１１５． ［３］ 王虎山．功果桥水电站围堰防渗墙的设计与施工［Ｊ］．陕西水 利，２０１０（ｏ４）：８７—８８．