土石坝枢纽设计要点分析

土石坝枢纽设计要点分析

罗礼伟

黔西南州水利电力勘测设计院

摘要：随着社会经济的迅速发展，我国水利工程正在不断进步，呈现出了良好的发展趋势。在水利工程中，土石坝是主要的坝型之一，因其应用范围较广且具有完善的技术，对于我国水利工程的良好发展能够起到一定的帮助。所以，需要对土石坝枢纽设计加以重视，在设计土石坝枢纽时，应当对建设地区的地形地貌和水文变化进行充分了解，进而推动我国良好的发展脚步。本文将针对土石坝枢纽设计进行了研究和分析，阐述出土石坝枢纽设计的要点，希望能为我国水利工程的发展提供帮助。

关键词：土石坝枢纽、设计要点、应力分析

引言：从目前看来，我国人民群众的生活水平不断提升，对于水利工程的质量提出了更高的要求。现如今，我国水利工程正在持续发展，各种土石坝枢纽工程的建设为我国的社会经济和社会的正常运行提供了保障，在水利工程之中，土石坝枢纽对于各种中小型水库的建设能够起到重要的帮助，但因土石坝枢纽的设计很容易受到多方因素的影响，所以，设计人员必须保证土石坝枢纽设计工作的顺利完成，不仅能够对水利工程的质量进行充分保障，还能够促进我国水利工程的良好发展。

一、土石坝枢纽概述

在我国的水利工程中，土石坝是水利工程中主要的坝体形式，在水利工程中广泛应用。在建设土石坝枢纽时，大多采用黏土、石渣、卵石以及爆破石料等材料，这些材料在建设区域中非常丰富，能够大幅减少投入成本^[1]。现如今，伴随着时代的持续发展，土石坝枢纽的设计理念正在不断革新，在进行土石坝枢纽的设计和施工时，应当了解建设区域的地形地貌和水文变化，解决各方因素对土石坝枢纽形成的影响，设计出合理的土石坝枢纽施工方案，促进土石坝枢纽工程的顺利实施。

二、土石坝施工特点和类型

从实际情况看来，土石坝工程在多方面都具有一定的优势，主要体现在以下三点，第一，在土石坝进行施工时，能够就地取材，有效降低了材料成本。第二，土石坝的坝体形式具有较高的稳定性，与其他坝体形式相比，土石坝的使用寿命更长。第三，在当前时代背景下，各种高新技术横空出世，对土石坝也产生了启迪，土石坝工程的施工方法正在逐渐改良，能够使土石坝发挥出自身的作用和价值。除此之外，土石坝通常会按照坝高、施工方法以及筑坝材料进行分类。土石坝按照坝高主要分为低坝、中坝和高坝，有相关规定明确指出高度低于30m的为低坝，高度在30至70m之间的为中坝，高度超过70m的为高坝。土石坝按照施工方法主要分为碾压式土石坝、冲填式土石坝、水中填土坝和定向爆破堆石坝，其中广泛应用的是碾压式土石坝。土石坝按照筑坝材料分为均质坝、土质防渗体分区坝和非土料防渗体坝，均质坝的坝体断面部分防渗体和坝壳，均由黏性土料筑成^[2]。土质防渗体分区坝采用较大透水性的土料作为坝的主体，采用较小透水性的黏土作为防渗体的坝。非土料防渗体坝的防渗体有沥青混凝土、钢筋混凝土以及其他材料建成的坝。

三、土石坝枢纽设计要点

（一）土石坝轴线的确定

在设计土石坝时，轴线的设计非常关键，能够直接影响到水利工程的稳定性和水利工程的建设。所以，在进行土石坝枢纽轴线的确定工作时，应当对多方因素进行考虑，比如，地形地貌、水文变化等因素。因各个区域的地理位置、水文变化都存在较大的差异性，所以，设计人员应当对建设区域的地形地貌和水文变化进行充分的了解和分析，避免水利工程受到多方因素的影响。在设计土石坝轴线时，应当对多方因素进行综合的考虑，选择适当的施工地点，确保工程施工的顺利实施。除此之外，还要考虑到土石坝枢纽施工地点是否具备丰富的材料，该问题会对工程的施工效率形成较大影响。

（二）枢纽设计

在设计枢纽时，应当考虑以下几点。第一，选择合适的地点进行枢纽的施工，比如，因个别水库轴线较短的原因，就需要合理的缩短河谷宽度。第二，设计枢纽时需要对应力的紧凑程度进行充分保证，使枢纽能够发挥出自身的作用和价值，枢纽在后续使用的过程中也可以更加便利的实施管理。第三，水利工程在进行施工时，设计人员需要对施工地点的地质情况进行充分了解和分析，避免水利工程受到地质条件的影响。第四，在选择施工地点时，应当选择空旷的区域，以免建筑及其他因素影响水利工程^[3]。第五，在设计时应当对库区水位进行充分考虑，避免水利工程受到影响。第六，在设计枢纽前，需要合理规划出水利工程的建设细节，确保河流规划能够与水利工程的规划相互配合。第七，在定位坝体时应当保证施工条件充足，确保水利工程具备再次改造的资格。通过以上内容能够发现，需要在保证施工条件充足的情况下定位坝体，规模较小的水利工程的进行建设时，由于土石坝面积相对较大，不会受到太大的压力，因此，必须对设计、施工的要求进一步提高。

（三）坝顶宽度设计

在选择坝顶宽度时，应当对坝顶设施和具体的使用需要进行充分的考虑，基本选择5至10m作为坝顶宽度。如果是高坝则需要按照具体状况进行宽度的增加，但如果是将道路建设在坝顶时，就需要按照道路的建设要求选择心墙坝或斜墙坝。比如，设计土石坝的高度为80m，按照坝高的分类标准属于高坝，在土石坝的坝顶进行道路建设就需要增加坝顶宽度增加到12m。

（四）坝坡设计

在进行土石坝的设计时，坝坡的设计非常重要，应当对坝体类型、坝高、筑坝材料等因素进行充分考虑，这些因素会直接影响到坝体质量。当石料处在饱和状态的情况下，水位升降会关系到抗剪能力的强弱，极有可能导致坝体出现不稳定的现象，所以，在设计时，设计人员应当保证下游坝坡小于上游坝坡坡度。

（五）防渗工程设计

土石坝的防渗体主要分为沥青混凝土、钢筋混凝土、土工膜、黏土心墙、黏土斜墙。土工膜将塑料薄膜作为防身基础材料，与无纺布复合形成土工防渗材料，这种防渗体具有较好的防渗效果，而且基础材料方便获取，能够节省一定的成本。而斜墙的主要材料是砂、石料和混凝土，经过处理后能够呈现出较好的防渗效果^[4]。土质的防渗体通常需要从上向下的增加其厚度，顶部宽度应当大于3m，对机械化施工进行充分保障。如果水利工程区域冬季的温度过低，就需要对土石坝相关数据进行全面考虑，避免防渗体因结冰现象造成破坏。

（六）排水设计

虽然土石坝产生渗水的几率较低，但还是不能完全杜绝渗水情况的产生，针对该现象需要将排水设施放置在水利工程下游，能够将坝体内的水排出，减轻空隙形成的压力。放置的排水设施应当具备较好的排水效果，杜绝排水设施的出现堵塞情况，确保坝体不会受到损坏。

四、结束语

综上所述，在进行土石坝枢纽的建设时，通常会受到多方因素的影响，所以，设计人员需要对建设区域的地形地貌、水文变化进行充分的了解和分析，确定土石坝的轴线，选择适当的建设地点，对枢纽、坝顶宽度、坝坡、防渗工程以及排水进行合理的设计，保证土石坝枢纽的施工顺利，能够进一步提高我国的社会经济，进而推动我国良好的发展脚步。

参考文献：

[1]赵永宾.水利工程土石坝设计中的要点初探[J].低碳世界,2020,1003:43-44.

[2]施瑞庭.水利工程土石坝枢纽设计中的要点初探[J].中国标准化,2019,10:83-84.

[3]龚刚.水利工程土石坝枢纽设计中的要点分析[J].工程建设与设计,2019,23:67-68+71.

[4]龚红梅.水利工程土石坝枢纽设计中的要点探讨[J].建材与装饰,2019,0(11)