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土坝

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基本信息

中文名称:土坝
外文名称:

以土、砂、砂砾等当地材料为主填筑的坝(参见彩图Ⅴ—1)。土坝是土石坝中的一种重要坝型,也是古老的坝型之一。中国早在公元前246年(秦始皇元年),就在陕西郑国渠渠首建成30 m高的石笼坝。516年,在淮河中游修建了高约30 m的浮山堰土坝。土坝的主要优点是:①就地取材,还可充分利用枢纽中其他建筑物开挖出来的土石料作为筑坝材料,节省运输费用;②坝体结构简单,施工工序较少,易于使用大型机械施工;③对地基要求较低,适应地基变形能力强;④便于维修和加高扩建。因此,在中、小型工程中土坝占绝大多数。其主要缺点是:①坝体采用散粒体材料填筑而成,抗冲能力差,绝不允许坝顶过水,需另设溢洪道或泄水隧洞,故枢纽布置较为困难;②对于施工导流流量大的坝址,土坝的施工导流、安全度汛难于处理,不如混凝土坝便利;③当采用黏性土料作为防渗体时,施工受气候条件影响大。

土坝的类型示意图

(a)均质土坝(单种土质坝);(b)黏土心墙坝;(c)黏土斜墙坝;(d)黏土斜心墙坝;(e)、(f)多种土质坝1—均质土料;2—排水棱体;3—反滤层;4—黏土心墙;5—过渡层;6—坝壳;7—截水槽;8—黏土斜墙;9—坝体;10—防渗体

Ⅴ—1 三峡水利枢纽

三峡新闻中心供稿

土坝的类型

按坝体材料及防渗体的设置,土坝可分为均质坝、黏土斜墙坝、黏土心墙坝以及多种土质坝等(见图),后几种同属分区坝。当坝址附近缺少防渗体土料时,可采用混凝土或沥青混凝土心墙坝或面板坝,称为人工防渗材料坝。按施工方式,土坝可分为碾压土石坝、水力冲填坝、水中填土坝、土中灌水坝、水坠坝等。临时性工程或中小型工程,将土坝用钢筋混凝土、浆砌石或沥青混凝土等材料做护面,形成过水土坝,在中小型水库中可作为非常溢洪道。

土坝形式的选择,应根据坝址的地形地质条件、筑坝材料的数量、性质和运距、气候条件、施工条件等因素综合研究确定。

土坝的枢纽布置

土坝坝址的选择,应考虑地形地质条件有利于建坝和布置其他建筑物。为保证土坝的安全,在枢纽布置中要十分重视泄水建筑物的布置。泄水建筑物的形式,宜采用具有较大超泄能力的开敞式溢洪道。为保证水库运行安全和检修需要,宜设置必要的排沙和泄水底孔。

土坝的材料

土坝是由散粒体土料通过碾压、夯实、水力冲填等方法填筑而成的。土坝坝壳、防渗体、排水设施、反滤层及护坡等部分材料须具有与其使用要求相适应的性质。

(1)防渗土料需具有较小的渗透性、较好的渗透稳定性及一定的塑性,其渗透系数对均质坝不宜大于1×10-4 cm/s ,对土质心墙或斜墙不宜大于1×10-5 cm/s;水溶性盐含量不大于3%;有机质含量对均质坝不大于5%,对土质心墙或斜墙不大于3%。

(2)主体(坝壳)材料,一般要求有较高的抗剪强度和良好的透水性能,无黏性土(砂土、砂砾石、碎石、石渣)均可作为坝壳材料。

(3)反滤层、过渡层材料需采用质地坚硬的砂砾料,颗粒级配要满足设计要求,粒径小于0.1 mm的颗粒含量不超过5%,具有要求的透水性。

土坝的构造

土坝主要由坝体(壳)、防渗体、排水设备、坝顶结构及护坡等组成。坝体(壳)一般为维持稳定的主体;防渗体用以阻止渗流,排水设备用以排除渗水,两者可降低坝体浸润线,保证渗透稳定;护坡用以保护上、下游坝坡及坝顶免受雨水、波浪、温度等自然现象的影响和破坏。土坝的结构设计主要应满足各部分的使用要求,合理布置分区,并选用适当的材料。

土坝的设计计算

参见土石坝渗流分析、土石坝坝坡稳定分析、土石坝应力变形分析、土石坝沉降计算、土石坝渗流控制、土坝坝体土料设计等。

土坝的地基处理

土坝可以建在岩基上,也可以建在河床冲积层上。作为土坝的地基,应满足渗流控制、抗滑稳定及沉降变形等方面的要求。对岩石地基防渗,一般大、中型工程采用水泥帷幕灌浆,帷幕顶部设置混凝土齿墙或心墙垫座;对于砂砾石地基渗流控制,可设置截水槽、混凝土防渗墙、防渗板桩或防渗铺盖,下游设排水垫层、减压井、盖重等;对于细砂地基,除做好防渗处理外,为防止在地震动力作用下产生液化失稳,可采用爆炸压密、表面振动、强夯、振冲等人工加密措施;对于软黏土地基,应进行加固处理,可设置砂井加速排水固结,采用挤密砂桩提高承载能力,在坝的上下游设置盖重防止产生塑流破坏等。

土坝的施工

要作好料场规划布置,土石料的开挖、运输、坝基清理或开挖、地基处理、坝体填筑等均应按照土石坝施工规范及设计要求进行,要注意接头处理,包括坝体与坝基及岸坡的连接以及坝体与混凝土建筑物的连接。

  
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