浅谈水利工程中堤坝建设选择分析

　　本文阐述了水利工程中常见堤坝的分析，水利堤坝的建设事关地方水利安全，事关国民经济建设和经济社会发展的可持续发展具备显著的战略地位。在水利工程施工中，堤坝的安全性是决定水利工程的关键因素。

　　前言我国的堤坝的种类繁多，本文主要是对我国常筑堤坝重力坝、拱坝、土石坝分类进行详细的分析及建设堤坝需注意的相关问题。

　　1.重力坝的分类

　　1.1从坝高来看，可以根据坝的高度，将重力坝分为三类，分别是低坝、中坝、高坝 。坝高小于30米的为低坝，坝高30-70米为中坝，大于70米的为高坝。在同一坝段内，坝基最低面到坝顶路面的高度就是坝高。

　　1.1.1建设重力坝应注意的问题

　　坝的高度越大，坝的设计要求就越高，施工就越难操作。因此， 不同高度的坝的设计要求和内容往往是不相同的，对于同一设计规格来讲，在低坝中可能还能适用，而高坝设计中却出现问题。

　　1.2从筑坝材料来看，目前国内使用的筑坝材料有混凝土和砌石两种，所以，按材料来分，坝又分为混凝土重力坝和砌石重力坝。重力坝的建筑要求往往比较高，大都用混凝土建造。而砌石重力坝往往出现在国内的中小型工程中，该工艺的的砌石技术简单易学，不需要较多的水泥量，既可以利用机械施工，也可以实现人工操作。

　　1.3从泄水条件来看，根据重力坝顶部溢流与否，又可以将重力坝分为溢流与非溢流两种类型。一座重力坝的坝顶往往溢流，其余坝段则不会发生不溢流，我们把溢流和不溢流的部分分别称为称为溢流坝段和挡水坝段。

　　1.3.1重力坝特点

　　重力坝的断面比较大，利用这一特点，可以为坝顶溢流创造优越的条件，同时也有利于坝内设里泄水管道，进而降低整个枢纽工程的工程量以及造价，减少资金投入。因而，不利用坝身泄水而另作溢洪道或放水设备的作法是基本没有的。坝身的过水能力可能会出现不足的现象，此时则需要利用其他泄水设备来起辅助作用，帮助其放水。

　　1.4从断面结构来分析，对重力坝的特定工作特点而言，为了改善其工作条件，也进行了坝体的断面结构的优化处理，从而使原始的实体重力坝向宽缝重力坝、空腹重力坝、梯形重力坝等先进的类型转变。 国内某些发达地区还进行了硬壳坝、填渣坝等坝型的开发研究。这两种坝型的工作原理大致相同，是通过将砌石或堆石代替实体重力坝内低应力部分，构成新的坝体，而外包的硬壳是由浆砌块石或条石、混凝土等材料构成。

　　2.拱坝的分类

　　2.1拱坝和重力坝一样，可以按坝的高度分为低坝(坝高30米以下)、中坝(坝高30-70米)和高坝(坝高大于70米)。

　　2.2按筑坝材料分为混凝土拱坝和砌石拱坝，按泄水条件分为滋流拱坝和非滋流拱坝。

　　2.3根据同层拱圈厚度是否变化，拱坝可以分为等厚和变厚两种类型。等厚拱坝在同一高程上的拱圈厚度都相等，而变厚拱坝却与等厚拱坝不同，变厚拱坝拱冠到拱端的厚度是逐渐增大的。

　　2.4还可以按照平面布置的形式，将拱坝分为等外径拱坝、等中心角拱坝和变半径变中心角拱坝三种类型。按拱坝的纵向断面是否为曲线，可分为单曲率拱坝和双曲率拱坝。

　　2.5还可根据拱坝的工作特性，就是拱和悬臂梁在承荷载时的比例，把拱坝分为薄拱坝、拱坝和重力拱坝三种，其中拱坝是指纯拱坝。这种分类，比较能综合反映拱坝的结构和工作特点。拱和悬臂梁分别承受荷载的比例，一般用坝底厚度与最大坝高的比值即厚高比来表示，< 0.1为薄拱坝，一般建于河谷狭深处，拱坝很薄，单纯起拱的作用;=0.1～0.4为拱坝，拱的作用仍相当大，=0.4～0.6为重力拱坝，它既有拱的作用，又有悬臂作用，而且通过拱传递的荷载一般不超过40-20%。

　　3.土石坝的分类

　　土坝按照施工方法的不同，分为碾压式土坝、水中填土坝和水力冲填坝三种，我国采用最多的是碾压式土坝。

　　3.1碾压式土坝的形成

　　3.1.1碾压式土坝根据坝体土料的组合和防渗体的位置分成如下型式：

　　(1)均质土坝：坝体由一种土料构成，不另设防渗体，筑坝土料一般为具有粘性的壤土或砂质粘土。均质坝也有用非粘性土修筑的，由于透水性大、抗渗透破坏的能力弱，需要很平缓的下游坝坡。

　　(2)心墙土坝：在坝体中部设有塑性或刚性的心墙作为防渗体，两侧坝壳则为透水性较大的土料如砂砾料、风化料等。比较常用的是塑性心墙坝，其心墙由粘性土料筑成。

　　(3)料墙土坝：在坝体的上游设有塑性或刚性的斜墙作为防渗体，坝主体由透水性较大的单种土质或多种土质构成。比较常用的是塑性斜墙坝，其斜墙由枯性土料筑成。

　　(4)多种土质坝：坝体是由几种土料分区筑成的，土料在断面上的分布，一般是透水性自上游向下游逐渐增大，也有透水性自中央向两侧逐渐增大的。

　　(5)土石混合坝：坝体一部分为土料，布置在坝体上游或中央，另一部分为堆石，相应地布置在坝体下游或两侧。

　　3.2水中填土坝的形成

　　3.2.1水中填土坝是将结块但易子崩解的土料分层注入静水中填筑而成，依靠土的自重和运输工具压实，也可用拖拉机轻碾，但不需要专门的重型碾压设备。

　　3.2.2水中填土坝施工应注意的问题

　　一般在填土面修筑围埂分格，在格内灌水填土。只要有充足的水源和足够的抽水设备，都可采用此祛施工，每一立方米填土约需水量一立方米。一般的枯性土和砂质、砾质枯性土均可用作填土，对土料含水量限制不严，可以在雨季施工，故其施工速度较快，土方单价也较低。但是孔隙之间的水压力往往比较高，如此很难使坝坡处于稳定的状态，但是要想使坝坡变得平缓，则坝体需要很大的工程量，从而使施工速度也受到限制。对于高坝质量要求较高、施工速度需加控制以防施工时滑坡，故施工技术较复杂，应经过仔细研究比较后采用。

　　3.3水力冲坡坝的形成

　　3.3.1水力冲坡坝的定义

　　土料的开挖、运输和填筑都利用水力机械进行的。我国黄河中游地区创造性地发展了这种施工方法，称为水坠坝，也就是泥浆自流式的水力冲填坝。黄河中游丘陵沟壑区具有很多天然地形，可以利用这些地形，加上水流的作用，将沟壑两岸高处的黄土冲成泥浆，再通过较陡的输泥沟，将泥浆送到坝面沉淀池中，且沉淀池的两边应筑上围埂;在这样的条件下，泥浆才能充分的脱水固结，进而使得坝体更加均匀密实。

　　3.3.2建设水力冲坡坝应注意的问题

　　水力冲坡坝用这种方法筑坝施工方便、节省劳力、工期短、成本低，但泥浆脱水固结需要一定时间，坝体升高速度受到一定限制，且土料的干容重较低，抗剪强度较小，需要较平缓的坝坡，工程量较大。

　　总结

　　本人从事水利工程堤坝的施工工作多年，先后参加过大小堤坝的建设施工工程。本人翻阅了很多关于堤坝的相关专业的书籍，希望以本人多年的施工经验与同行学者进行交流，以相互促进提高，由于本人能力有限，可能考虑问题不全面，请老师多多指教，为以后的学习生活中更一步提高自己的能力，为以后的水利工程堤坝建造事业做出应有的贡献。

　　作者：周曼 来源：中国绿色画报 2015年12期