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【摘要】對水利工程中土石壩樞紐基本內容、施工特點以及種類進行概述，并圍繞其設計過程中的重要環節展開具體分析，旨在為水利建設提供參考資料。

【關鍵詞】土石壩樞紐設計；水利工程；壩體建設

1引言

水利工程一直是我國發展農業的重要保障，隨著城鎮化建設的不斷加快，水利工程的規模也在進一步擴大，國家、社會和社會民眾對其質量的要求也在不斷地提高，其不僅在農業中發揮著重要作用，在發電、城市供水方面也扮演著重要角色。目前，水利工程建設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的過程中更是占據著十分重要的角色，但在設計的過程中受到了諸多條件的限制，同時，隨著工程施工技術的不斷發展，設計施工人員需要做好土石壩設計，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，土石壩的應用最為廣泛，其也是我國水利工程建設中壩體施工的主要形式。土石壩樞紐在建設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。隨著科技的不斷進步，土石壩樞紐的設計和施工理念也在不斷地創新，從我國目前水利建設的現狀來看，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時，應該進行科學合理的規劃。

3水利工程土石壩施工的特點以及相關的種類

土石壩工程的特點有很多，主要有以下幾點：（1）在施工過程中，用料取材十分方便，同時成本也較為低廉；（2）壩體穩定性較好，使用年限也較長；（3）隨著施工技術的不斷創新，土石壩的施工方式也在發生著變化，這樣，有利于土石壩能夠充分發揮其作用。在進行設計土石壩的過程中，設計人員需要充分了解工程的種類和主要作用，根據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。按照設計標準，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。在設計土石壩的過程中，對比例的要求較為寬松，小型水庫的比例大多數采用1:1000和1:2000。

4水利工程中土石壩樞紐設計的重要節點

4.1土石壩軸線的確定

在進行土石壩設計的過程中，軸線設計對于整個水利工程的建設有直接影響，與此同時，對水利工程的穩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，地理條件以及水文情況、河流的走向、河流的寬窄等。由于不同地區的水文地質條件的不同，河流的自然條件也會有所變化，這就需要設計人員深入了解該地區的水文地質條件并且進行分析，減少外界因素對水利工程的影響[2]。在進行土石壩軸線設計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。在地質條件允許的情況下，首先要考慮透水性較差的位置，如堅硬的石層或者土層等。在進行土壩軸線設計的過程中，需要考慮樞紐工程的施工用料是否獲取容易，這將會影響施工的效率。

4.2樞紐設計

在樞紐設計的過程中，需要滿足如下前提條件：（1）首先是選址方面，要優先選擇適合進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地縮短；（2）樞紐設計要保證應力緊湊，能夠將樞紐的功能全部發揮出來，這樣，在投入使用后能夠方便進行管理；（3）壩軸線兩側的岸坡需要滿足一定條件，壩肩位置的坡度盡量放緩；（4）在進行水利工程施工過程中，地質條件對其有直接影響，需要設計人員充分考慮當地的地理狀況；（5）在進行選址的過程中，需要選擇建筑物較少的位置，因為周邊建筑物對水利工程的影響較大；（6）在進行設計的過程中需要充分考慮庫區的水位，這對水利工程有著直接的影響；（7）在設計開始之前，需要對水利建設進行科學合理的規劃，在進行規劃的過程中需要保證與河流的規劃相匹配；（8）在進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行二次改造。根據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行壩體的定位，但在建設小型水利工程過程中，土石壩的基礎面積較大，受力較小，所以需要提高地基的設計施工要求。

4.3壩頂寬度的設計

壩頂的寬度選擇需要考慮壩頂的設施以及使用的實際需求，通常情況下選擇5～10m。高壩可以根據實際情況進行加寬。如果需要在壩頂建設公路，要根據公路的條件來選擇斜墻壩或者是心墻壩，同時，還要滿足墻頂端和反濾層的相關要求。例如，設計高度為90m的土石壩，該壩屬于高壩，同時還要在壩頂建設一條公路，因此，要將壩頂的寬度加寬至12m。

4.4壩坡的設計

在設計土石壩的過程中，壩坡的設計需要考慮以下幾種因素：筑壩材料、最大負荷、地基、壩體高度和壩體類型等，上述條件對整個壩體的穩定性以及質量有直接的影響。（1）石料處于飽和狀態時，抗剪能力會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定，因此，設計人員在進行設計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荷，在進行設計時要按照一定的梯度放緩。

4.5防滲工程的設計

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，另一方面結構簡單、取材方便，有效節約了施工成本[3]。斜墻主要是由混凝土、石料和砂構成，通過一系列的處理能夠實現較好的防滲特性。土質防滲體需要自上而下地增加厚度，頂部的寬度能夠保證機械化施工，通常情況下＞3m。當水利工程所處地區冬季溫度較低時，應該充分考慮土石壩的相關技術參數，這樣，可以保證防滲體不會因為結冰而出現損壞情況。

4.6排水設計

土石壩的滲水系數較低，但不可避免地會出現滲水現象，這就需要在水利工程的下游設置排水設施，主要是將水排除壩體，降低空隙的壓力，避免出現壩體的崩塌。排水設施須具有較強的排水能力。同時還要減小堵塞的可能，這樣可以保證壩體不會因為滲透而導致破壞，還能使后期維護容易操作。通常情況下，采用棱體的排水方式，如圖2所示，內坡≤1∶1.2，外坡≤1∶1.7。

5結語

綜上所述，在整個水利工程中，土石塊壩體的建設尤為重要，由于受到多種因素的限制，施工質量和效率較低，所以，在土石壩的設計過程中需要收集詳細的資料，對土石壩設計要進行合理規劃，只有這樣，才能保證土石壩質量的提升。

【參考文獻】

【1】王瑞恭.論水利工程土石壩的施工技術及發展趨勢[J].工程建設與設計,2019(11):177-178.

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

【3】施瑞庭.水利工程土石壩樞紐設計中的要點初探[J].中國標準化,2019(10):83-84.

作者：龔剛 單位：中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司