第六章土石坝
第一节概述
一、概念：利用当地土石材料填筑而成的挡水坝，又称当地材料坝。历史悠久，发展很快，国内、外广泛采用。
碧口水电站
碧口水电站建在甘肃文县白龙江，控制流域面积26000
平方公里。多年平均流量275秒立米，设计洪水流量
7630秒立米。总库容为521亿立米，设计灌溉面积0.89
万亩，装机容量30.0万千瓦。
主坝坝型为壤土心墙土石坝。最大坝高101 米，坝顶
长度297米，坝基岩石为干枚岩和凝灰岩。坝体工程量
424.1万立米，主要泄洪方式溢洪道和隧洞。
密云水库
密云水库建北京密云潮白河,
控制流域面积15788平方
公里,多年平均流量50秒立
米,设计洪水流量16500秒立
米,总库容43.75亿立米,设计
灌溉面积400万亩,装机容量
8.8万千瓦。
主坝坝型为粘土斜墙土坝,最
大坝高66米(白河主坝),坝顶
长度960米(白河主坝),坝基
岩石为砂砾石复盖层,坝钵工
程量1105万立米。主要泄洪
方式为岸边溢洪道,大坝特点
是坝基混凝土墙和灌浆防
渗。
南水水电站
南水水电站建在广东乳源的南水，控制
流域面积608平方公里，多年平均流量
33.4秒立米，设计洪水流量4190秒立
米，总库容12.18亿立米，装机容量
7.5万千瓦。
主坝坝型为粘土斜墙堆石坝，最大坝高
81.3米，坝顶长度215米，坝基岩石
为砂岩，坝体工程量171.1万立米，主
要泄洪方式为隧洞，大坝特点是定向爆
破筑坝。
以礼河毛家村水电站
建设地点在云南会泽，所在河流为以礼河，控制流
域面积868平方公里，多年平均流量15.9秒立米，
设计洪水流量1700秒立米，总库容5.53亿立米，
设计灌溉面积74万亩，装机容量1.6万千瓦。
主坝坝型为粘土心墙土石坝，最大坝高80.5米，坝
顶长度467米，坝基岩石为玄武岩，坝体工程量
664.3万立米，主要泄洪方式为隧洞。
岳城水库
岳城水库建设地点在河北磁县，所
在河流为漳河，控制流域面积
18100 平方公里，多年平均流量
62.2秒立米，设计洪水流量19300
秒立米，总库容10.9亿立米，设
计灌溉面积200万亩，装机容量
1.7万千瓦。
主坝坝型为均质土坝，最大坝高
53米，坝顶长度3570米，坝基岩
石为砂砾石复盖层，坝体工程量
2900万立米，主要泄洪方式岸边
溢洪道，大坝特点是坝下泄洪洞
（涵管）。
二、土石坝广泛应用的原因：
优点：
（1）筑坝材料可以就地取材，可节省大量钢材和水泥，免修公路；
（2）较能适应地基变形，对地基的要求比砼坝要低；
（3）结构简单，工作可靠，便于维修和加高、扩建；
（4）施工技术简单，工序少，便于组织机械化快速施工。
不足之处：
坝顶不能过流，必须另开溢洪道，施工导流不如砼坝便利，对防渗要求高，因为剖面大，所以填筑量大而且施工容易受季节影响。
三、土石坝的工作特点
（1）稳定方面：不会沿坝基面整体滑动，失稳形式主要是坝坡滑动或连同部分地基一起滑动；
（2）渗流方面：坝体为散粒体结构，在上下游水位差作用下经坝体和地基向下游渗透，产生渗透压力和渗透变形，严重时会导致坝体失事，浸润面和浸润线的概念；
冲刷方面：颗粒间粘结力小，因此土石坝抗冲能力较低；
）沉降方面：颗粒间存在孔隙，受力后产生沉陷，分为均匀沉降和非均匀沉降；
（5）其他方面：冰冻、地震、动物筑窝等.
四、土石坝的设计要求
为使土石坝能安全有效地工作，在设计方面的一般要求：
（1）不允许水流漫顶，要求坝体有一定的超高；
（2）满足渗流要求；
（3）坝体和坝基必须稳定；
（4）应避免有害裂缝及必须能抵抗其他自然现象的破坏作用；
（5）安全使用前提下，力求经济美观。
五、土石坝的类型
1、按施工方法分类：
（1）碾压式；
（2）水力冲填式；
（3）水中填土式；
（4）定向爆破。
2、按材料在坝体内的配置和防渗体的位置分类（图6-1 ）
（1）均质土坝：坝体剖面的全部或绝大部分由一种土料填筑。
优点：材料单一，施工简单；
缺点：当坝身材料粘性较大时，雨季或冬季施工较困难。
（2）塑性心墙坝：用透水性较好的砂或砂砾石做坝壳，以防渗性较好的粘性土作为防渗体设在坝的剖面中心位置，心墙材料可用粘土也可用沥青混凝土和钢筋混凝土；
优点：坡陡，坝剖面较（1）小，工程量少，心墙占总方量比重不大，因此施工受季节影响相对较小；
缺点：要求心墙与坝壳大体同时填筑，干扰大, 一旦建成，难修补；
（3）塑性斜墙坝：防渗体置于坝剖面的一侧。
优点：斜墙与坝壳之间的施工干扰相对较小，在调配劳动力和缩短工期方面比心墙坝有利；
缺点：上游坡较缓，粘土量及总工程量较心墙坝大，抗震性及对不均匀沉降的适应性不如心墙坝。
（4）多种土质坝：坝址附近有多种土料用来填筑的坝。
（5）土石混合坝：如坝址附近砂、砂砾不足，而石料较多，上述的多种土质坝的一些部位可用石料代替砂料。
图6-1 碾压式土石坝类型
第二节土石坝的剖面和构造一、基本尺寸
1、坝顶高程：坝顶超高
其中，h B——爬高， a——安全加高， e——坝前水位因风浪引起的壅高。
2、坝顶宽度
取决于交通需要、构造要求和施工条件。
当坝高在30m~100m时，B min= 0.1H ;
当坝高大于100m时，B min= H 0.5 .
3、坝面坡度
取决于坝高、筑坝材料性质、运用情况、地基条件、
施工方法及坝型等因素。
(1)均质坝的上下游坡度比心墙坝的坝坡缓；
(2)粘土斜墙坝的上游坡比心墙的坝坡缓，而下游坝坡可比心墙坝陡些；
(3)土料相同时上游坡缓于下游坡；
(4)粘土均质坝的坝坡与坝高有关，坝高越大坝坡越缓；
(5)碾压式堆石坝的坝坡比土坝陡。
二、坝的内部构造
土石坝的内部构造包括：防渗体、排水设备、反滤层和护坡。
1、防渗体：一般采用塑性、心墙和斜墙，均由渗透系数较小的粘性土料构成，其尺寸和结构需满足减小渗透量、降低浸润线和控制渗透坡降的要求。
其种类有：粘性土心墙（图6-3）、粘性土斜墙（图6-4，6-5）、粘性土斜心墙（图6-6）、沥青混凝土防渗墙(图6-7)
图6-3 粘土心墙坝(突出心墙)
2、排水设备
主要作用：降低坝体浸润线，有利于下游坝坡稳定并防止土坝可能出现的渗透破坏。
型式：贴坡排水、棱体排水、褥垫排水、混合排水
（1）贴坡排水（图6-8）：又称表层排水。设置在下游坝坡底部，由1~3层堆石或砌石构成，在石块与坝坡之间应设反滤层；
特点：形式简单，省料且易于检修，可防止渗透破坏。因未伸入坝体，不能降低浸润线，且防冻性较差。
适用：中小型且下游无水的均质坝及防渗体浸润线较低的中等高度的土坝。
图6-8 贴坡排水
（2）棱体排水（图6-9）：在下游坝脚处用块石堆成棱体，需设反滤层。
特点：可降低浸润线，防止坝坡冻胀和渗透变形，保护下游坝脚不受尾水淘刷且有支持坝体增加其稳定的作用，是一种可靠的排水型式，但石料用量大，费用高，检修困难。
适用：较高的土坝及石料较多的地区。
图6-9 棱体排水
（3）褥垫排水（图6-10）：用块石、砾石平铺在靠下游侧的坝基上，并在其周围布置反滤层而构成的水平排水体，伸入坝体长度 1/3~1/4坝底宽。
特点：下游无水时，能有效降低浸润线，有助于坝基排水，但对不均匀沉降的适应性较差，当下游水位高于排水设备时，降低浸润线的效果明显降低，我国应用较少。
适用: 下游无水或水位较低的情况.
（4）混合式排水（图6-11）：将上述几种排水混合使用。
*反滤层（图6-12）:设在渗透坡降较大,流速较高,土壤易于变形的渗流出口处或进入排水处.
作用:防止土体在渗流作用下发生渗透变形.
组成:二至三层粒径不同的砂、石料铺筑而成，层面与渗流方向尽量垂直，小粒径— 大粒径。
图6-12 反滤层
3、护坡：占总体造价的10%
（1）上游坝坡受波浪淘刷、渗流、冰冻等破坏作用；上游护坡：砌石护坡、堆石护坡、沥青砼护坡等；
（2）下游面有雨水、风、动物、根部发达的植物以及干裂等破坏。下游护坡：碎石或砾石护坡，还可采用草皮护坡。
第三节土石坝的筑坝材料
一、土石坝筑坝土料设计的任务：
对坝体各部位的土料进行选择，然后确定土料的填筑标准。
（土石坝主要由坝壳、防渗体、排水设备、护坡等组成，还有反滤层及过渡层。）
二、土石坝筑坝土料的选择：
一般土料原则上均可作为碾压式土石坝的筑坝材料，或经处理后用于坝的不同部位。但下列土料不宜采用：沼泽土、斑脱土、地表土及含有未完全分解有机质的土料。
1、均质坝对土料的要求
2、防渗体对土料的要求
3、坝壳对土石料的要求（坝壳保持大坝稳定）
4、排水、护坡对土石料的要求
5、反滤料及过渡层土料
6、关于风化料及特殊粘土料的采用.
(一)、均质坝对土料的要求
(1)强度指标Φ、c较大。
(2)渗透系数k较小，<10-4cm/s。
(3)要有一定的塑性：
塑性指数I p=ωL-ωP=7～17。
→能适应坝基变形而不会产生裂缝。
(4)有机杂质含量≤5%。
(5)土质：绝大多数采用粘性土。
(二)、防渗体对土料的要求
(1)渗透系数k较小，<10-5cm/s。→抗渗性
(2)有较好的塑性以适应坝体及坝基变形，塑性指数I p大于10～12。
(3)有机杂质含量≤2%，水溶盐含量按重量比≤3%，有良好级配。
(4)浸水和失水时体积变化较小。
(5)土质：粘粒含量（粒径<0.005mm）为15%~30%或塑性指数为10～17的中、重壤土以及粘粒含量30%~40%或塑性指数为17～20
(三)、坝壳对土石料的要求
(1)强度指标Φ、c较大，具有抗震、抗滑稳定性。
(2)排水性能好，k>103×k防渗体。→经过防渗体后，迅速降低浸润线。
(3)有良好级配：级配连续；不均匀系数η=d60/d10≈30～100。
(4)土质：级配良好的无粘性土（砂、砾石、卵石、碎石等）
4、排水、护坡对土石料的要求
(1)良好的抗水性、抗冻性和抗风化性。
(2)具有一定的强度：抗压强度≥50Mpa
(3)岩质：不宜用风化料，用新鲜岩石、卵石、碎石。
料场开采的石料、开挖的石渣。
(四)、排水、护坡对土石料的要求
(1)良好的抗水性、抗冻性和抗风化性。
(2)具有一定的强度：抗压强度≥50Mpa
(3)岩质：不宜用风化料，用新鲜岩石、卵石、碎石。
(五)、反滤料及过渡层土料
(1) 应具有必要的透水性、强度，具有高度的抗水性和抗风化能力。
(2) 必须具有良好的级配，粒径小于0.1mm的颗粒含量小于5%，不应含有粒径小于0.05mm的粉土和粘粒。
(3) 土质：反滤料应尽量采用天然砂砾筛分，也可用人工碎石。
三、土石料填筑标准设计：
1、粘性土料的填筑标准：
(1)设计指标：
设计填筑干重度：按压实度P确定。
影响土的压实性的因素很多，主要有含水量、击实功能以及土的种类和级配等。
(2)施工时主要控制填筑含水量ω，选在最优含水量附近。
(3)粘性土料设计的步骤：
①初拟设计含水量ω：
②计算填土的最大干重度：
理论最大干重度一般难以达到，所以一般估算填土的最大干重度：
③拟定填土的设计填筑干重度,
④校验填土的设计干重度,
应满足
⑤调整含水量ω使
满足填筑要求。
一般碾压式土坝设计干重度为15.7～17.2kN/m3，I、II级坝及高坝的压实度P （）不低于0.96～0.99，对III、IV、V级坝应不低于0.93～0.96。
施工时压实干重度的合格率，对I、II级坝及高坝的防渗体为90%，对中小型土坝的防渗体和I、II级均质土为85%～90%，对中小型均质坝为80%～85%。
2、非粘性土料的填筑标准：
(1)压实程度与填筑含水量关系不大，主要与砂石料的级配和压实功能有关。
(2)压实程度用相对紧密度D r表示，要求D r不低于0.7～0.75，若为地震区，要求浸润线以上不小于0.7，浸润线以下不低于0.75～0.85。
(3)非粘性土料设计的步骤：
计算相对紧密度D r ：
②计算设计干重度：
③计算不同含砾量的砂砾料填筑干重度
非粘性土料的施工合格率要求一般为80%～85%。
第四节土石坝的渗流分析
一、渗流的概念：水库蓄水后，由于上下游水位差的关系，水流会通过坝体土粒之间的空隙从上游向下游流动。
图6-13 渗流示意图
二、渗流分析的目的：
（1）确定坝体内浸润线的位置；
（2）确定坝体及坝基的渗流量，以估算水库的渗漏损失；
（3）确定坝体和坝基渗流逸出区的渗流坡降，检查产生渗透变形的可能性；
（4）为坝体稳定分析和布置观测设备提供依据。
常用的渗流分析方法：流体力学方法、水力学方法、流网法和试验法。
三、渗流基本方程
土坝渗流为层流，因此满足达西定律(Darcy’s Law), 渗流区内任一点势函数应满足拉普拉斯方程：
k x, k y——分别为x, y方向的渗透系数
对于简单的边界条件，上述方程能解，复杂边界条件，需借助数值方法。
四、渗流的水力学问题
假设: 均质, 层流, 稳定渐变流.
应用达西定律，并假定任一铅直过水断面内各点的渗透坡降相等，对不透水地基上的矩形土体，流过断面上的平均流速为：
单宽流量：
图6-14 不透水地基上矩形土体的渗流计算图
自上游向下游积分：
自上游向区域中某点（x,y）积分，得浸润线方程：
图6-15 土坝浸润线示意图
五、流网法
图6-16 流网的绘制
第五节土石坝的稳定分析一、目的
分析坝体及坝基在各种不同的工作条件下可能产生的稳定破坏形式，通过必要的力学计算，校核坝剖面的安全度，经过反复修改定出经济剖面。
确定土坝稳定性，主要指边坡的抗滑稳定。
二、坝坡的滑动面形式
坝坡的滑动面形式主要与坝体结构型式、筑坝材料和地基情况、坝的工作条件等因素有关。
1、曲线滑动面：滑动面通过粘性土部位时，
2、折线滑动面：滑动面通过非粘性土部位时；
3、复式滑动面：滑动面通过粘性土和非粘性土构成的多种土质坝时。
图6-17 坝坡坍滑破坏形式
1-坝壳或者坝体；2-防渗体；3-滑动面；4-软弱夹层
三、荷载及其组合
（一）作用力
1、自重：水上——湿容重，水下——浮容重。
2、渗透力：与渗透坡降有关。
3、孔隙水压力：总应力法和有效应力法.
4、地震力：地震区应考虑地震惯性力。地震惯性力壳拟静力法计算。
（二）荷载组合：
正常运用：
（1）水库蓄满水（一般为正常蓄水位）形成稳定渗流时，验算下游坝坡稳定。（2）水库水位为最不利水位时，上游坡的计算。
（3）库水位降落，使上游坡产生渗透压力时的稳定计算
非常运用：
（1）库水位骤降时的上游坝坡的计算
（2）施工期（含竣工期）考虑孔隙水压力上下游坝坡稳定计算
（3）地震情况下，上下游坝坡计算
（4）校核水位时下游坡的计算
四、稳定分析方法
强度分析法和刚体极限平衡法。
1、圆弧滑动法：针对粘性土的坝坡；
2、折线滑动法：针对非粘性土的坝坡；
图6-18 坝坡稳定计算示意图
图6-19 非粘性土坡稳定计算示意图
第六节土石坝的裂缝及其控制
土石坝裂缝类型及控制措施
1、类型：干缩、冻融、不均匀沉降、滑坡、水力劈裂等。
2、控制措施：合理设计土石坝的剖面和细部结构；选择适宜的筑坝材料并采用合理的设计参数；严格控制施工质量，精心管理
第七节土石坝的地基处理
地基处理
1、目的
（1）渗流控制
（2）稳定控制
（3）变形控制
2、常见地基
（1）岩基或浅覆盖地基
（2）砂砾石地基
（3）细砂或有淤泥地基
（4）粘土或黄土地基
3、砂砾石地基处理
砂砾石地基的特点：具有较高的抗剪能力和承载能力，压缩变形小，抗渗性能差，因此对这类地基的处理以渗流控制为主。
(1)垂直防渗：粘土截水槽、砼防渗墙，灌浆帷幕；
(2)水平防渗：铺盖；
(3)下游设排水减压设施。
*当砂砾石透水层深度不大时(10～15米以内), 采用水平铺盖加截水槽的措施.
图6-20 粘土截水墙
图6-21 粘土截水墙与不透水土层的连接
*当砂砾石透水层较深时(>10～15米), 采用水平铺盖加混凝土防渗墙的措施.
浅析土石坝的地基处理 摘要：土石坝是当今世界坝工建设中发展最快的一种坝型，本文着重论述了几种典型地基上土石坝的地基处理措施，为土石坝的建设提供一定的技术参考。 关键字：土石坝地基处理 土石坝是土坝、堆石坝和土石混合坝的总称，是人类建造最早的坝型，具有悠久的发展历史，在各国使用都极为普遍。土石坝利用坝址附近土料、石料及砂砾料填筑而成，筑坝材料基本来源于当地，又称“当地材料坝”。土石坝是由散粒状材料填筑而成的，对地基变形的适应性比混凝土坝好。土石坝既可建在岩基上，也可建在土基上。与混凝土坝相比，土石坝的地基处理在强度和变形方面的要求较低，但防渗方面基本相同。根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）要求，当坝基中遇到下列情况：深厚或透水性强的砂砾石层；软土；湿陷性黄土；疏松砂土和含黏粒量小于15%的黏性土，易于液化的土层；岩溶；断裂破碎带、透水性强或有不稳定泥化岩石夹层的岩基；含有大量可溶盐的岩基或土基；下游坝址处地基的表层有连续透水性差的覆盖，下卧有透水性强的土层或岩层时，需特别注意研究，并加以处理。合理进行地基处理的主要目的是为了满足渗流控制、动静力稳定以及容许沉降量等方面的要求，以保证坝的安全运行。 一、砂卵石地基的处理 土石坝修建在砂卵石地基上时，一般情况下地基的承载力是足够的，地基因压缩产生的沉降量也不大。总的来说，砂卵石地基的处理主要是解决防渗问题，通常采取“上堵”、“下排”相结合的措施达到控制地基渗流的目的。土石坝渗流控制的基本方式有垂直防渗，水平防渗和排水减压等。前两者体现了上堵的原则，后者体现了下排的原则。垂直防渗可采用黏性土截水槽、混凝土截水墙、混凝土防渗墙、水泥黏土灌浆帷幕、高压喷射灌浆等基本形式，水平防渗常用防渗铺盖。 黏性土截水槽 黏土截水槽是均质坝部分坝体或斜墙或心墙向下延伸至不透水层而成的一种坝基垂直防渗措施。适用于透水砂卵石覆盖层深度在10-15m范围内，最多不超过20m，其结构简单、工作可靠、防渗效果好，在我国得到广泛应用。截水槽开挖边坡线约为1:1.5，顶宽应尽量和防渗心墙厚度相协调，底宽根据回填土料的允许渗透坡降而定，两侧边坡应铺设反滤层。 混凝土截水槽 当砂卵石层深度在15-30m时，如采用黏性土截水槽，则开挖工程量太大，施工排水较为困难，或由于砂卵石层中夹有细沙层，边坡难以稳定，可采用人工或机械方法开挖直槽，浇筑混凝土截水墙，或是上部的12-15m厚的透水层进行敞口明槽开挖，填筑土截水墙，往下再开挖直槽，浇筑混凝土截水墙。混凝土截水墙的厚度根据施工需要确定，一般为2-4m，顶部伸入土截水墙的齿墙高度和
毕业设计（论文）开题报告 题目南沟门水库枢纽布置 及粘土心墙坝设计 专业水利水电工程 班级工113 学生胡健 指导教师王瑞骏 2015 年
一、毕业设计(论文)课题来源、类型 根据专业培养要求和毕业设计的目的，本设计的课题来源于南沟门水库枢纽的工程实际,本设计的课题类型属于设计类。 二、选题的目的及意义 1.选题目的： (1) 本设计主要解决南沟门枢纽布置，以及粘土心墙坝的设计； (2) 培养综合运用所学的基础理论，专业知识和掌握基本技能，创造性的分析和解决实际问题的能力；培养严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风，全面提高综合素质，培养出具有水利水电工程规划、设计、施工和管理能力的全面人才。 2.选题意义： (1) 南沟门水利枢纽主要向延安石油化学工业基地及当地城乡生活用水，改善灌溉条件，并利用供水进行发电；南沟门水库工程工程位于陕西省延安市黄陵县境内，由葫芦河南沟门水库、洛河引洛入葫马家河引水枢纽和输水隧洞三部分组成，该水利枢纽工程为Ⅱ等大（2）型工程，其永久泄水建筑物导流泄洪洞、溢洪道按2级建筑物设计，设计洪水标准为100年一遇，校核洪水标准为5000年一遇。南沟门水库位于洛河支流葫芦河下流，距黄陵县城约20公里。水库坝址距河口3km，控制流域面积5443平方千米，占全流域面积约99.9%，工程由拦河坝、泄洪洞、引水发电洞、泄洪道组成。马家河引水枢纽位于洛河中游洛川县西北约12km的马家河村，距下游交口河水文站约38km，坝址以上流域面积11548平方千米，占洛河流域总面积的42.9%。引洛入葫输水隧洞洞长6.115km。 (2) 由于延安市境内石油、煤炭等矿产资源丰富，是陕西省最大的石油工业基地，规划建设的延安石油化学工业区是陕北能源化工基地的重要组成部分。然而随着延安石油工业发展和石油化学工业区建设步伐加快，水资源供需矛盾也日益尖锐，修建南沟门水利枢纽工程，不仅可以解决延安石油工业区用水问题、灌溉条件等问题，而且促进地方经济社会可持续发展；
第六章土石坝 第一节概述 一、概念：利用当地土石材料填筑而成的挡水坝，又称当地材料坝。历史悠久，发展很快，国内、外广泛采用。 碧口水电站 碧口水电站建在甘肃文县白龙江，控制流域面积26000 平方公里。多年平均流量275秒立米，设计洪水流量 7630秒立米。总库容为521亿立米，设计灌溉面积0.89 万亩，装机容量30.0万千瓦。 主坝坝型为壤土心墙土石坝。最大坝高101 米，坝顶 长度297米，坝基岩石为干枚岩和凝灰岩。坝体工程量 424.1万立米，主要泄洪方式溢洪道和隧洞。 密云水库 密云水库建北京密云潮白河, 控制流域面积15788平方 公里,多年平均流量50秒立 米,设计洪水流量16500秒立 米,总库容43.75亿立米,设计 灌溉面积400万亩,装机容量 8.8万千瓦。 主坝坝型为粘土斜墙土坝,最 大坝高66米(白河主坝),坝顶 长度960米(白河主坝),坝基 岩石为砂砾石复盖层,坝钵工 程量1105万立米。主要泄洪 方式为岸边溢洪道,大坝特点 是坝基混凝土墙和灌浆防 渗。
南水水电站 南水水电站建在广东乳源的南水，控制 流域面积608平方公里，多年平均流量 33.4秒立米，设计洪水流量4190秒立 米，总库容12.18亿立米，装机容量 7.5万千瓦。 主坝坝型为粘土斜墙堆石坝，最大坝高 81.3米，坝顶长度215米，坝基岩石 为砂岩，坝体工程量171.1万立米，主 要泄洪方式为隧洞，大坝特点是定向爆 破筑坝。 以礼河毛家村水电站 建设地点在云南会泽，所在河流为以礼河，控制流 域面积868平方公里，多年平均流量15.9秒立米， 设计洪水流量1700秒立米，总库容5.53亿立米， 设计灌溉面积74万亩，装机容量1.6万千瓦。 主坝坝型为粘土心墙土石坝，最大坝高80.5米，坝 顶长度467米，坝基岩石为玄武岩，坝体工程量 664.3万立米，主要泄洪方式为隧洞。 岳城水库 岳城水库建设地点在河北磁县，所 在河流为漳河，控制流域面积 18100 平方公里，多年平均流量 62.2秒立米，设计洪水流量19300 秒立米，总库容10.9亿立米，设 计灌溉面积200万亩，装机容量 1.7万千瓦。 主坝坝型为均质土坝，最大坝高 53米，坝顶长度3570米，坝基岩 石为砂砾石复盖层，坝体工程量 2900万立米，主要泄洪方式岸边 溢洪道，大坝特点是坝下泄洪洞
浅谈土石坝 土石坝泛指由当地土料、石料或混合料，经过抛填、辗压等方法堆筑成的挡水坝。当坝体材料以土和砂砾为主时，称土坝；以石渣、卵石、爆破石料为主时，称堆石坝；当两类当地材料均占相当比例时，称土石混合坝。土石坝是历史最为悠久的一种坝型。近代的土石坝筑坝技术自２０世纪５０年以后得到发展，并促成了一批高坝的建设。目前，土石坝是世界坝工建设中应用最为广泛和发展最快的一种坝型。 土石坝按坝高可分为：低坝、中坝和高坝。 土石坝按其施工方法可分为：碾压式土石坝；冲填式土石坝；水中填土坝和定向 爆破堆石坝等。应用最为广泛的是碾压式土石坝。 一、土石坝的地基处理 土石坝的底面积大,坝基应力较小,坝体具有一定的适应变形的能力,坝体断 面分区和材料的选择也具有灵活性。因此,土石坝对天然地基在强度和变形方面的要求以及处理措施、应达到的标准等,均可比混凝土坝相对较低,但防渗要求上则与混凝土坝基本相同。土石坝对不同的地基有不同的处理方法,着重对土石坝地基处理与软土地基处理的方法作以介绍。 砂卵石地基处理 许多土石坝建在砂卵石地基上,对于砂卵石地基的处理主要是解决渗流控制问题。处理的主要措施有垂直防渗措施、水平防渗措施和下游排水设施及盖垂等,垂直防渗措施可有效地截断坝基渗流,在技术条件许可且较经济合理时,应优先采用。 垂直防渗设施。垂直防渗设施包括黏性土截水槽、混凝土防渗墙和灌浆帷幕等。 (1)黏性土截水槽。当坝基砂砾石层深度不大时,可开挖深槽直达不透水层或基岩,槽内回填黏性土,与坝内防渗体连成整体,称之为截水槽。它结构简单、工作
可靠、防渗效果好、应用较广,适用于砂砾石层深度在15m以内,最大深度一般不超过20m。截水槽底宽根据回填土的容许渗透坡降及施工条件而定。为防止截水墙与基岩间可能出现的集中渗流,常在基岩上设置混凝土齿墙或垫座,必要时还需要进行灌浆。 (2)混凝土防渗墙。当坝基砂砾石层较深时,采用混凝土防渗墙是经济而又有效的防渗措施。施工时用冲击钻分段在土层中造成圆孔或槽形孔,以泥浆固壁,然后在槽孔内浇筑混凝土,最后连成整体,形成混凝土防渗墙。墙底嵌入弱风化基石,深度不少于0.5~1.0m,墙顶插入防渗体内的深度1/10坝高。墙厚一般为0.6~1.3m,多采用0.8m左右。混凝土防渗墙一般适用砂砾石层深度在80m以内的情况。 (3)灌浆帷幕。当砂砾石层深度很大时,可采用灌浆的方法进行防渗处理。也可在土层采用黏土截水槽或混凝土防渗墙,下部采用灌浆帷幕。砂砾石地基是否适合于灌浆,取决于它的可灌性,其可灌性可根据砂砾料的性质和级配,用可灌比和渗透系数来判别。根据反滤原理,一般认为M<5时,可灌性很小;M=5~10时,可灌性差;M>10时,可灌水泥黏土浆;M>15时,可灌水泥浆。渗透系数K>40m/d,可灌水泥黏土浆;K>80m/d时,可灌水泥浆。当可灌性不好时,可考虑采用化学灌浆。砂砾层的帷幕灌浆大多采用水泥黏土浆,它不仅耗费水泥量少,比较经济,而且还有浆液性能好、不易深沉、防渗效果好等优点。帷幕的厚度按容许坡降确定,而帷幕厚度T=H/J(H为最大设计水头,J为帷幕容许坡降),对于水泥黏土浆,帷幕的渗透坡降可采用3~4。 1水平防渗铺盖。防渗铺盖是一种水平防渗设备,可由斜墙、心墙等防渗体或均质坝体向上游水平延伸而成。其结构简单,防渗可靠,造价较低廉。铺盖通常采用黏性土料铺筑,也可以采用土工膜作铺盖,铺盖不能完全截断渗流,但能增加渗径,可将坝基渗透坡降和渗流量控制在容许范围内。当河床透水层很厚时,采用垂直防渗设施有困难时,可以考虑采用铺盖防渗,有时还可以利用天然透水地基中的1层不透水层作铺盖。如果地基是渗透性很大的砾石层或渗透稳定性很差的粉细砂,不宜采用铺盖。铺盖的渗透系数应小于1×10-5cm/s,并至少比地基渗透系数小100倍,铺盖长度应根据地基特性和防渗需要由计算确定,一般为4~6倍水头,铺盖厚度由土料的容许渗透坡降而定,由上游端向下游端逐渐加厚。上游端最小厚度
三、填石路堤和土石混填路堤施工质量控制办法 3.1 概述 3.1.1根据填料中粒径大于38mm且单轴抗压强度大于15MPa的石料含量多少分别进行施工控制：石料含量大于等于70%时作为填石路堤，石料含量小于30%时应作为土质路堤。 3.1.2强风化石料或软质岩石（单轴抗压强度小于15MPa）填料应按土质路堤施工规定先检验其CBR值，CBR值符合要求应按土质填料对待或按土质路堤的技术要求施工，否则不应作为路基填料。 3.1.3填石路堤和土石混填路堤均应分层填筑，分层压实，局部处理不得倾填。当填料的岩性相差较大时，应将不同岩性的填料分层或分段填筑，其具体分层松铺厚度和填料粒径要求见下表： 表01 注：1、压实层厚度试验确定；2、土石混填路堤填料中所含石料强度大于20MPa时，最大粒径不得大于压实层的2/3，超过的应进行人工处理或清除；所含石料为软质石强度小于15MPa时，最大粒径不得大于压实层厚，超过的应打碎。 3.1.4填石路堤和土石混填路堤的施工机具要求见下表： 表02 3.1.5填石路堤和土石混填不同环境下碾压遍数应根据试验路段确定，但最少碾压遍数不少于6遍。 3.2 施工前的准备 3.2.1施工前应组织有关人员学习相关规范和本控制办法，加强施工人员的专业培训。3.2.2人员合理分工，专线运输，合理调运，专人指挥。 3.2.3应按本标段情况根据表02要求落实机具进场，施工机具不符合规定的不允许施工。
3.2.4施工前应对原地基基础进行处理，满足设计要求后方可进行下步施工。 3.2.5在大规模填石、土石混填施工前承包人必须选择在地质条件、断面形式均具有代表性的地段，分别铺筑长度不小于100m的全幅填石路基试验段和土石混填路基试验段。 3.2.5.1在试验中应按表02要求选用机具且与大规模施工中采用应相同。 3.2.5.2通过试验确定填石和土石混填路堤的施工工艺、松铺厚度、压实层厚、料径、机械组合、人员配备和最少压实遍数等参数。 3.2.5.3试验段结果应分段整理成报告，经驻地办批准后报建设办审批，以便指导后期填石、土石混填路堤施工。 3.3 填石、土石混填路堤施工 3.3.1填料开采和运料 3.3.1.1用于填石、土石混填施工填料的石质挖方段，在规定允许的条件下尽可能减小爆破后岩石的料径。 3.3.1.2在挖方段装料时，施工人员应将超过粒径限制的大粒径块石拨到一边，集中于挖方区进行二次爆破或人工改小，直到满足填筑要求方可调运，严禁超粒径填料上路。 3.3.1.3装运填料时尽量使填料混合均匀，避免大粒径填料集中装运。 3.3.2堆料与摊铺 3.3.2.1堆料前，应在路基表面上用石灰方格网，计算出每个方格网所需用的填料方量，进而算出许运的车数。 3.3.2.2填石、土石混填路基不允许纵向分幅施工，应全副横向分层堆料，不同岩性的填料应分层或分段填筑。 3.3.2.3填料摊铺应采用人工配合大型推土机进行，大块石由人工先铺，且石块大面向下，放置平稳，所有缝隙再铺小石料石渣等，小块石料采用推土机。 3.3.2.4一般铺填料厚度尽量小于分两次铺筑的方法，即底层铺较大粒径料，上层10cm左右铺较小粒径料、细料找平。 3.3.2.5除机械施工外，应加强人工配合。除边坡码砌人员外，每个工作面配备1~2组人员（每组3~5人），准备一台手推车，一套岩石解小工具及铁锹等基本工具配合机械施工。 3.3.2.6填石、土石混填路堤每层每侧应超宽50cm。 3.3.2.7在填石料表面填筑其它填料（如土）时，顶面应无明显孔隙、空洞。在其它填料填筑前，填石路堤最后一层的铺筑层厚应不大于40cm厚，过滤层碎石粒径应小于15cm，
浅谈水利施工中土石坝施工技术的应用 当我们开展水利项目建设工作的时候，经常会接触到一类坝体，即土石坝。它的发展历史非常久远，在最近几年，由于相关的工艺在不断发展，此时它呈现出了全新的发展面貌，开始受到相关人士的大力关注。它施工使用的材料一般可以在所在区域获取，而且在建设的时候能够很好的使用挖掘出来的物质，因此它还被人们称作为当地材料坝。它有很多类型，如果使用的材料主要是砂砾或是土壤，我们就称它为土坝。如果使用的是石渣等，我们就将其叫做是堆石坝。如果上述的两类物质占据的比例大体相等，就将其叫做是混合坝。和别的坝形比对来看，不管是从经济方面亦或是具体的建设方面，它的优点都很明显。作者具体的阐述了它的优点和存在的缺陷等。 标签：水利水电工程；土石坝；施工技术 由于施工的措施不一样，因此我们可以将土石坝分成很多不一样的类型，具体来讲可以分为碾压式土石坝、冲填式土石坝、定向爆破土石坝以及水中填土土石坝等等。在众多的类型中，我们目前最常用的是第一种。假如以坝的高程来区分，又可以被划分为低中高三类。根据土料在坝体中的分配与防渗体的材料又可以分为均质坝、土质心墙坝、土质斜墙坝以及人工材料心墙坝等多种类型。 1 土石坝特点简述 1.1 优点简述 通过分析我们发现它的优点比较明显，比如它能够从近处获取材料，因此能够明显的节省材料用量，而且减轻了运输的压力，从总体上来说减少了费用。它的结构相对要简单很多，在完工以后维护很方便，而且也能够很好的在之前的坝体上扩建。因为它的坝身材料主要是土石料等，因此其能够很好的应对变形问题。在选取坝基的时候，对地基没有很严格的规定。除此之外，它的技术相对要简单很多，而且工序不多，设备施工速率较快等。 1.2 缺点简述 它的缺点是无法很好的排泄洪水，因为坝顶无法排水，所以我们要单独的设置一条溢洪道。因为它使用的大都是黏性物质，所以它的填筑会受到气候的干扰。而且由于它的坝身使用的大多是土石料，因此较易下沉。 2 土石坝施工技术探讨 2.1 料场规划 在具体的开展建设工作的时候，我们必须合理的规划料场。这主要是因为其不但关乎到总体的施工品质以及成本，而且还会对附近的产业有影响。所谓的空
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/097645616.html, 土石坝筑坝料的若干问题浅析 作者：惠仕兵胡人炭陈英周小林 来源：《中华建设科技》2014年第03期 【摘要】土石坝泛指由当地土料、石料或混合料，经过抛填、辗压等方法堆筑成的挡水坝。当坝体材料以土和砂砾为主时，称土坝；以石渣、卵石、爆破石料为主时，称堆石坝；当两类当地材料均占相当比例时，称土石混合坝简称土石坝。土石坝筑坝料母岩强度、级配、粗细粒和粗细料占比等控制着筑坝料压实度、渗透性、变形量等，本文就近些年来土石坝筑坝料试验研究以及坝体填筑质量检测资料进行统计分析，晒晒土石坝筑坝料方面新的认识，寻寻土石坝筑坝料方面的新规律，试图对提高土石坝填筑质量检测水平起些积极作用。 【关键词】粗粒土；无粘性粗粒土；粗细料；筑坝料母岩强度；自由排水 1. 粗粒土 （1）据GB/T50145-2007《土的工程分类标准》，粗粒土是粗粒组（60 mm≥d>0.075mm）质量多于总质量的50%的土，从粗粒土的定义看，粗粒土仅限于最大粒径60mm，而在实际工程中（如土石坝、堆石坝的填筑材料）dmax>60mm土石料为多数，用量也大。SL 228-98《混凝土面板堆石坝设计规范》、SL 274-2001《碾压式土石坝设计规范》要求坝壳料的dmax不超过压实层厚或为压实层的2/3，垫层料dmax≤100mm，过渡料垫层料dmax≤300mm。 （2）图1为国内外土石坝堆石、石渣级配曲线图[1]。堆石、石渣dmax=1000mm，粗粒 组（60 mm≥d>0.075mm）质量只占总质量20～60%，巨粒组占30～70%，仍习惯称其为粗粒土。从土石坝筑坝料应用或工程实践角度，粗粒土定义非常宽泛，它包含巨粒土组成。图2为紫坪铺水库主、次堆石区筑坝料级配曲线图，堆石、石渣dmax=800mm，粗粒组（60 mm≥d>0.075mm）质量只占总质量25.7～41.3%，巨粒组占53.8～73.4%。 2. 无粘性粗粒土与粘性粗粒土 2.1如上所述，粗粒土是一个很宽泛的概念，按其工程特性，常分为粘性粗粒土与无粘性粗粒土。四川大学屈智炯、何昌荣等在《新型石渣坝—粗粒土筑坝的理论与实践》[2]提出根 据其细粒（i×10-4 （cm/s）能自由排水的粗粒土定性为无粘性粗粒土，将渗透系数K 4. 筑坝料母岩强度 4.1岩石为矿物的集合体，是组成地壳的主要物质。岩石强度常常用抗压强度R来表征，其主要受组织、胶结物的性质、压力的方向因素等影响，对岩体而言，除了取决于岩块强度外，与结构面性状紧密相关，在大多数情况下，结构面起着控制性作用。
土石坝施工技术探讨 发表时间：2017-11-07T19:12:42.510Z 来源：《基层建设》2017年第19期作者：王建锋 [导读] 摘要：土石坝是用石料、泥土、石灰石或者混合土质材料通过堆积、辗压和抛填方式修成的水坝，是我国农村和山区常见的一种积水坝。 身份证号码：33062219771125xxxx 浙江上虞 312365 摘要：土石坝是用石料、泥土、石灰石或者混合土质材料通过堆积、辗压和抛填方式修成的水坝，是我国农村和山区常见的一种积水坝。土石坝主要是用于修建小型水库和养殖使用的一种坝，普遍存在于广大的农村地区，比较适合当地的经济现象，投资成本比较低。本文就对水利工程中的土石坝技术进行简单的分析。 关键词：水利水电；土石坝；施工技术 土石坝指的是利用当地的土料和石料或者混合料等，在经过了抛填和碾压等方法之后堆筑成的一种挡水坝。如果坝体的材料主要是土和砂砾石为主的时候，就将其称为堆石坝，如果两类材料都占有相当的比例的时候，就将其称之为土石混合坝。土石坝的优点就是可以就地取材，对于坝基的地质条件等要求并不是很高，并且结构简单，同时易于施工等。现在随着大型机器的运用以及坝体的防渗技术的改进，在施工中用到的人数正在减少，施工工期也在进一步缩短等，这些都明显的降低了施工的成本费用等。 1 土石坝的优缺点 土石坝的优点。土石坝是历史上存在于很久的一种坝，自从有了人类的活动就有这种坝型。土石坝施工的材料来源也比较简单，常常是就地取材，对材料要求也比较简单，土石是土石坝的主要材料，在修坝时，钢材、木材和水泥等材料很少使用，从而减少了运输成本和修坝的费用。而且土石坝修筑的工序比较少，技术要求简单，如果有机械参与施工，施工的周期可大大缩短。土石坝的修建方式简便，便于后期的扩建、维修。 土石坝的缺点。土石坝的坚固性比较差，由于坝的主要材料是土石，没有粘性，不能有效的预防洪涝灾害，而且粘性土料在温度和水分的影响下失去粘性，而且坝体上的土石长期经过雨水冲击，逐渐流向坝中形成淤泥，不便清理。施工导流方面较为不便，渗流是土石坝施工建设中最大的危害。 2.土石坝施工工艺技术分析 2.1料场布置 在土石坝施工过程中料场的规划与使用对坝体的施工质量、工期和工程投资，工程的生态环境和国民经济其他部门都会产生重要的影响，所以必须科学合理的规划料场布置，施工的前期准备工作，应从空间、时间、质与量等方面进行全面规划。 所谓料场的空间规划，是指对料场的位置与高程进行恰当的选择、合理布置。时间规划是指，料场布置要充分的考虑到施工强度与坝体填筑部位的变化情况。质与量的规划，是指料场的选址要对地质成因、产状、埋深、储量以及各种物理力学指标具有全面的把握。料场的布置要充分的满足料场总储量满足坝体总方量的要求，和施工各个阶段最大上坝强度的要求。料尽其用，充分利用永久和临时建筑物基础开挖碴料。 2.2土石料加工 第一，土料加工。清除表层及不合格料后的上山料场的土料均可上坝填筑，但由于粘土颗粒小，比表面积大，亲水性强，水对土料工程性能影响大，填筑压实有最佳状态的最优含水率问题，鉴于有此特点，要求对土料的含水率进行控制，必要时按规范进行水份调节处理，保证在填筑压实时含水率在最优含水率±2%左右为合格料。调整土料含水量有两种方法：一是将自然蒸发、烘烤、掺料、翻晒等方法运用到挖装运卸中，来降低土料含水量。二是通过在料场加水，料堆加水，在开挖、装料、运输过程中加水的方法来提高土料含水量。一般在超径石含量不多的砾质土中，常用装耙的堆土机先在料场中初步清除，然后在坝体填筑面上进行填筑平整时再作进一步清除；当超径石的含量较多时，可用料斗加设蓖条筛（格筛）或其他简单筛分装置加以筛除，还可采用从高坡下料，造成粗细分离的方法清除粗粒径。粗粒径较大的过渡料宜直接采用控制爆破技术开采，对于较细的、质量要求高反滤料，垫层料则可用破碎、筛分、掺和工艺加工。 第二，砂砾石料和堆石料开采。砂砾石料开采因开采位置的不同分为陆上开采和水下开采两种方法。块石料开采：结合建筑物开挖或由石料场开采，开采的布置要形成多工作面流水作业方式。开采方法一般采用深孔梯段爆破，特定目的使用洞室爆破。超径处理：超径块石料的处理方法主要有浅孔爆破法和机械破碎法两种。 第三，土石料开挖运输。运用相互配套的的工程机械完成了从料场的开挖、运输，到坝面的平料和压实等土石坝施工的各项工序。这种一站式的施工工艺流程被称之为综合机械化施工。在大中型土石坝，尤其在高土石坝中，实现综合机械化施工，对提高施工技术和机械化水平，加快上石坝工程建设速度，具有十分重要的意义。土石坝施工中开挖运输方案主要有以下几种： ①正向铲开挖，自卸汽车运输上坝。②正向铲开挖、胶带机运输。③斗轮式挖掘机开挖，胶带机运输，转自卸汽车上坝。④采砂船开挖，有轨机车运输，转胶带机上坝。在多种坝料开挖运输方案的选择上要充分结合工程施工的具体条件，使机械利用率充分发挥，减少坝料的转运次数，各种坝料铺筑方法及设备应尽量一致，减少辅助设施，充分利用地形条件，统筹规划和布置。 2.3填筑施工 第一，土石坝坝面作业施工程序包括铺料、摊铺、洒水、压实、质检等工作。坝面作业具有工作面狭窄，工种多，工序多，机械设备多的特点，所以阻碍施工时需有妥善的制定施工组织规划。土石坝的坝面作业一般采用流水线施工方式，这样可以有效避免因坝面作业特点对坝面施工中的干扰，保障施工进度。流水作业施工组织应先按施工工序数目对坝面分段，然后组织相应专业施工队依次进入各工段施工。 第二，施工中一般采用平起填筑施工，平起施工具有减少了接缝、接坡、削坡等工序，保证了填筑质量的优势。平起施工尽可能大的堆石填筑面，便于开展大机械化的施工。与此同时它还有利于继续填筑时布置进入防渗料区的施工道路，运输反滤料及过渡料的大型自卸汽车不横穿防渗料区；有利于减小料界偏差和相邻料平起填筑时的跨缝碾压和均衡坝体的施工强度的作用，在防渗土料与反滤过渡料的填筑关系上，有先土后砂及先砂后土两种作法，为加快施工进度及控制边界，一般均采用先砂后土施工。 第三，对土石坝进行分层强夯填筑，应将每层土石填筑厚度控制在10m-20m之间；采用大能量的夯击动力预压，提高土石料的密度，消除土石料的变形；分层铺筑分层夯实，在夯击后的土石层中填筑新的土石层，再进行新的夯击，直至达到坝体需要的高度。控制每层土
土石坝浅谈 安徽地区南部多山区，北部不多平原。土石坝在皖南山区应用较多，而北方多水闸。本人曾施工土石坝，现对其施工过程种的问题进行浅谈。 土石坝是目前世界坝工建设工程中应用最为广泛和发展最快的一种坝型。与其他坝型相比较，无论从经济方面还是从施工方面，土石坝具有绝对的优势，据不完全统计世界土石坝占大坝总数的82.9%，而在中国土石坝数量占到大坝总数的93%。 土石坝是历史最为悠久的一种坝型。其优点包括：就地取材，节省钢材、水泥、木材等重要建筑材料，减少了建坝过程中的远途运输；结构简单，便于维修和加高、扩建；土石坝的坝身是土石散粒体结构，有适应变形的良好性能，因此对地基的要求低；施工技术简单，工序少，便于组合机械快速施工。其缺点是坝身一般不能溢流，施工导流不如混凝土坝方便，粘性土料的填筑受气候条件影响较大等。 土石坝建设最大的病害即是渗流。如何控制和预防渗流是土石坝工程建设中最主要的工作之一。 所谓渗流，即是指由于填筑土石坝的土料和坝基的砂砾是散粒体结构，颗粒间存在大量的孔隙，因此具有一定的透水性。当水库蓄水后，在水压力的作用下，水流必然会沿着坝身土料、坝基土体和坝端两岸地基中的孔隙渗向下游，造成坝身、坝基和绕坝的渗漏。假如这种渗流是在设计控制之下，大坝任何部位的土体就不会产生渗透破坏，则为正常渗流，此时渗流量一般较小，水质清澈透明，不含土壤颗粒，对坝体和坝基不致造成渗透破坏；反之对能引起土体渗透破坏，或渗流员过大且集中，水质浑浊，透明度低，使坝体或坝基产生管涌，流土和接触冲刷等渗透破坏，这种影响蓄水兴利的渗流则为异常渗流。 根据我国早期的土石坝工程的资料统计，由渗流而引起的破坏事故率约占31.7%。其中大型水库占11座，而对于中小型水库而言，漫坝冲垮者最多，占51.5%，其次就是渗漏导致垮坝，占29.1%，由此可见渗漏造成的溃坝问题是相当严重的。因此确保对坝体和坝基的渗流控制是保证土石坝安全的一项重要措施。 渗流控制的控制理论是在工程实践中的发展和运用起来的，是实践反馈的结果，其中渗流的基本原理、渗流场的分析方法、土体渗透稳定性三大部分，是渗流控制理论的基础。而渗流控制技术是渗流基础理论的实施措施，它主要包括灌浆技术、反滤坝技术、土石坝坝坡滑动破坏加固技术、土石坝坝体灌注粘土浆加固技术、坝体和坝基的密度加固技术、土工合成材料加固技术以及防渗墙及其坝体坝基加固技术等。 总结起来产生异常渗流的原因有以下几个方面： ①坝体填土与排水体之间的反滤层设计不正确，层间系数过大，或施工时 有错断混层现象，或填土不够密实，过大的渗流使填土向排水体流失， 都会造成反滤层破坏失效。反滤层在整个防渗体系中是尤为关键的环节，即使前面的防渗体裂缝或出现渗漏通道，只要反滤层工作正常，排水降 压，渗漏破坏就不会扩大。②防渗体没有直达基岩或底部连续可靠的粘 土层，在开挖截水槽时，因施工困难，半途而废，从而留下隐患。③土 石坝两岸岸坡产生台阶状。应该开抢成较平顺的坡度，为减少开挖可以 变坡，在上下两坡度转折处，两坡角之差不应大于15°~20°，若有平台，
开题报告 1 研究目的和意义 土石坝是修建历史最悠久、世界上建设最多而且也是建得最高的一种坝型。公元前2900年，在埃及首都孟非司城（M emphis）附近尼罗河上修建的一座高15m，顶长240m的挡水坝是世界上第一坝，它就是土石坝。我国已建的8.6万座水坝绝大多数是土石坝。前苏联修建的罗贡土石坝坝高325m。土石坝如此长久而广泛地被采用，与它对基础的广泛适应性、筑坝材料可当地采取、施工速度快、经济等主要优点有关。选择土石坝坝型进行设计研究，目的是：①了解土石坝枢纽各建筑物组成、建筑物的工作特点以及在枢纽中的布置；②了解和掌握调洪演算的方法和水库各种特征水位的确定；③在对土石坝枢纽中各建筑物的设计中，了解各建筑物的选型比较方法以及所选定建筑物的设计难点和重点，并掌握相应的设计方法；④掌握计算机绘图和程序计算方法，培养设计报告撰写能力；⑤通过设计研究，培养文献资料查阅、发现问题、独立思考问题和解决问题的能力。 通过土石坝水利枢纽的设计研究，掌握一个水利枢纽的设计步骤程序和方法，学习和发展土石坝设计理论，促进土石坝建设。 2.阅读的主要文献、资料；国内外现状和发展趋势 1）水利电力部，碾压式土石坝设计规范（SDJ218-84），水利电力出版社，1985。 2）华东水利学院主编，水工设计手册，土石坝分册和结构计算分册，水利电力出版社，1984。 3）水利电力部，水工建筑物抗震设计规范（DL 5073-1997）,中国电力出版社，1997。 4）华东水利学院译，土石坝工程，水利电力出版社，1978。 5）武汉水利电力学院，水工建筑物基本部分，水利电力出版社，1990。 6）水利电力部，混凝土重力坝设计规范（SDJ21-78），水利电力出版社，1981。 7）中华人民共和国水利部，溢洪道设计规范（SL253-2000）,中国水利水电出版社，2000。 8）中华人民共和国水利电力部，水工隧洞设计规范（SD134-84），水利电力出版社，1985。 9）中华人民共和国水利部，水利水电工程钢闸门设计规范（SL 74-95），水利电力出版社，1995。 10）成都科技大学水力学教研室合编，水力学下册，人民教育出版社，1979。 11）华东水利学院等合编，水文及水利水电规划上下册，水利出版社，1981。 对20世纪70年代美国发生的一系列大坝失事进行调查后，美国总统科学技术政策办公室于1979年6月25日在写给卡特总统的报告中指出“虽然人类筑坝已有几千年历史，但是直到目前，坝工技术并不是一门严密的科学，而更恰当地说是一种‘技艺’。不论是建造新坝还是改建老坝，在每一个规划和实施阶段都还需要依赖于经验判断”。因此坝工研究更依赖于工程实践，对其的研究工作贯穿于设计、施工和运行管理的各个环节。从国内外土石坝建设状况看，土石坝数量最多，相应的筑坝经验最丰富。但前些年国内百米以上的土石坝很少，这主要受当时的施工机械和技术限制。近年来，随着施工技术的发展，特别是振动碾压机械的应用，国内土石坝建设速度很快，且往高坝建设发展，目前已开工建设的水布垭面板堆石坝坝高233m。虽然土石坝筑坝经验很丰富，但仍存在许多问题需解决，因此，选择土石坝设计为主要研究方向。 3 主要研究内容及技术路线
从施工的角度看土石坝发展趋势 水工01 罗佳2010010223 摘要：土石坝是指用当地泥土石料或混合料等材料，经过抛填辗压等方式筑成的挡水坝。它是最常见的一种坝型，也是当前坝工建设中广泛应用快速发展的一种类型。本文就水利工程中的土石坝施工技术及其未来的发展趋势进行简单的探讨，进而分析土石坝发展中需要改进的方面及其广阔的前景。 关键词：土石坝；施工技术；进展；发展趋势 Abstract: 0前言 20世纪50年代以来，国内外的土石坝得到了飞速发展，近年来更有超过混凝土坝的趋势。目前世界上最高的坝是土石坝——罗贡坝，筑坝工程量最大的坝也是土石坝——塔尔贝拉坝；另外，以百米以上的高土石坝为例，40年代仅有47座，到80年代初已超过240座，在全部百米以上高坝中土石坝所占的比例由50年代的31%增至80年代的62%左右，超过了混凝土重力坝和拱坝的总和，其中坝高超过150米的高坝有270座, 土石坝就占68座，300米以上的高坝均为土石坝，低坝中土石坝的比例更是占绝对优势。据不完全统计，世界土石坝占大坝总数达到82.9%，而在中国土石坝数量占到大坝总数的93%。各项经济指标都体现了土石坝广阔的发展前景，使其成为发展最快的坝型。 分析土石坝广泛应用及快速发展的原因，一方面，现代土力学理论的发展促使对土料压实理论的研究不断深入，提高了对土石坝安全性的认识；另一方面，施工机械与技术的提高也不可忽略，与其他坝型相比，土石坝在经济方面和施工方面都具有绝对的优势。笔者希望从土石坝施工的角度着手，分析土石坝在施工方面的优缺点，从而对土石坝的发展前景进行展望。 1土石坝基本情况介绍 土石坝泛指由当地土料、石料或混合料，经过抛填、辗压等方法堆筑成的挡水坝。当土石坝坝体材料以土和砂砾为主时，称为土坝；以石渣、卵石、爆破石料为主时，称为堆石坝；当两类当地材料均占相当比例时，称为土石混合坝。 1.1土石坝的特点 因为土石坝的施工所用材料一般采用就地开采，在施工中充分利用各种开挖料，因此土石坝又成为当地材料坝，所谓土石坝的施工即将这些经过抛填、碾压等方法堆筑成挡水坝。根据土石坝施工方法的不同，可将其分为碾压式土石坝、充填式土石坝、水中填土坝和定向爆破堆石坝等，其中应用最广发的是碾压式土石坝，其主要特点使对基础要求低，适应基础变形的能力强。 土石坝就地取材的特点，不仅能节省钢材、水泥、木材等重要建筑材料，也减少了建坝过程中的远途运输；同时由于土石坝结构简单，也便于维修、加高和扩建；土石坝的坝身是土石散粒体结构，有良好的变形协调性能，因此与混凝土坝相比，它对地基的要求较低；施工技术简单，工序少，便于组合机械快速施工，大大节省了施工时间。但从施工角度来看，土石坝也有其局限性。一方面，土石坝坝身不能溢流，坝顶需设置溢洪洞，且施工导流不如混凝土坝方便；同时，粘性土料的填筑也较受气候条件的影响；土石坝坝体本身也容易发生渗透变形、洪水漫顶和滑坡等破坏。在洪水流量较大、两岸很陡、河谷狭窄、有通航要求的河流上，土石坝工程的导流、泄洪、通航问题比混凝土坝更难以解决，在施工和运行期都面临较大风险，这也是我国西南地区大江大河上土石坝比例较小的主要原因之一。在我国其他
Engineering 2 (2016) xxx–xxx Research Hydro Projects—Article 高土石坝安全建设重大技术问题 马洪琪，迟福东 Huaneng Lancang River Hydropower Inc., Kunming 650214, China a r t i c l e i n f o摘要 土石坝由于对地基具有良好的适应性、能就地取材及充分利用建筑物开挖渣料、造价较低、水泥 用量较少等优点，是西部地区一批拟建高坝的重点比选坝型。糯扎渡高心墙堆石坝的成功建设， 解决了250 m级土石坝重大关键技术难题。本文通过系统总结已建成的糯扎渡等高心墙堆石坝建 设的经验，凝练高土石坝建设面临的变形控制、渗流控制、坝坡抗滑稳定、泄洪安全及控制、大 坝安全建设与质量控制、安全评价及预警等关键科学技术问题，全面深入论述了已有的研究成果 和基本结论，为未来300 m级高土石坝建设提供参考和重要的技术支撑。 ? 2016 THE AUTHORS. Published by Elsevier LTD on behalf of Chinese Academy of Engineering and Higher Education Press Limited Company. This is an open access article under the CC BY-NC-ND license (https://www.doczj.com/doc/097645616.html,/licenses/by-nc-nd/4.0/).关键词 高土石坝 安全建设 重大技术问题 1. 引言 中国西部地区水能资源丰富，但由于地处高山峡 谷，地形地质条件复杂，交通不便，而土石坝因对地基 基础条件具有良好的适应性、能就地取材及充分利用建 筑物开挖渣料、造价较低、水泥用量较少等优点，是坝 工建设中非常有发展前景的坝型之一。 中国土石坝建设起步较晚，但发展很快。2001年 建成黄河小浪底黏土斜心墙堆石坝，最大坝高160 m。 2009年建成大渡河瀑布沟砾石土心墙堆石坝，最大坝高 186 m。2012年年底建成澜沧江糯扎渡砾石土心墙堆石 坝，最大坝高261.5 m，在同类坝型中居中国第一、世 界第三；填筑方量为3.432×107 m3，电站装机容量为 5.85×106 kW，年平均发电量为2.39×1010 kW·h，总库 容为2.37×1010 m3，研究解决了多项重大技术问题，代 表了近年来中国土石坝的最高建设水平。目前正在建设 的大渡河长河坝砾石土心墙堆石坝最大坝高为240 m， 总填筑量为3.457×107 m3，心墙部位坝基覆盖层厚达 50 m，是当前中国正在建设的较为复杂的土石坝工程 之一，截至2016年4月，已完成总填筑量的92 %。随 着西部地区水能资源开发的深入，大渡河双江口(坝高 314 m)、雅砻江两河口(坝高295 m)、西藏澜沧江如美(坝 高315 m)等高坝已逐渐提上建设日程，对300 m级超高 土石坝的建设技术提出了挑战。 本文系统总结了糯扎渡等典型高土石坝的成功经 验，凝练出高土石坝建设面临的变形控制、渗流控制、 坝坡抗滑稳定、泄洪安全及控制、大坝安全建设与质量 控制、安全评价及预警等重大技术问题，全面深入论述 了已有研究成果和基本结论，为300 m级高土石坝建设 提供了重要技术支撑。 Contents lists available at ScienceDirect jo ur n al h om e pag e: w w https://www.doczj.com/doc/097645616.html,/locate/eng Engineering Article history: Received 15 March 2016 Revised 29 June 2016 Accepted 24 August 2016 Available online 14 October 2016 * Corresponding author. E-mail address: fudch@https://www.doczj.com/doc/097645616.html, 2095-8099/? 2016 THE AUTHORS. Published by Elsevier LTD on behalf of Chinese Academy of Engineering and Higher Education Press Limited Company. This is an open access article under the CC BY-NC-ND license (https://www.doczj.com/doc/097645616.html,/licenses/by-nc-nd/4.0/). 英文原文: Engineering 2016, 2(4): 498–509 引用本文: Hongqi Ma, Fudong Chi. Major Technologies for Safe Construction of High Earth-Rockfill Dams. Engineering, https://www.doczj.com/doc/097645616.html,/10.1016/ J.ENG.2016.04.001
浅议水利施工中的土石坝施工技术 发表时间：2016-09-19T13:30:59.107Z 来源：《建筑建材装饰》2015年11月上作者：范桂芳1 王春生2 [导读] 如何有效提高土石坝施工技术水平是目前水利工程施工关注的重点。 摘要：水利工程建设是保障民生的根本，因而其也得到了人们越来越多的关注。近年来，土石坝施工开始逐渐发展成水工建设的核心内容，也成为了当前我国水工建设项目中最为常见的坝型，但其施工技术发展水平仍存在一些不足，所以，如何有效提高土石坝施工技术水平是目前水利工程施工关注的重点。 关键词：水利施工；土石坝；施工技术 前言 石粒结构是土石坝的主要结构，在土石坝长期使用过程中，不会存在变形情况，与此同时，在施工过程中对于地基稳定性要求较低，土石坝施工技术的施工流程相对较少目施工快捷方便，施工要求较低，能够在一定程度上提高施工效率。 1水利施工中的土石坝施工前的准备 1.1严格把关筑坝材料质量 水电工程土石坝在规划设计阶段，充分考虑到质量、空间、时间等因素，准备足够量的土料，为了确保土石坝的顺利施工，综合分析土料的存放场所，对粘性土质抽样进行检查，特别是仔细检查防渗材料的含水量，应确保筑坝材料的防渗系数达到水电工程土石坝施工要求，保障压实材料和土料质量，保障坝面施工强度。同时，过滤料和反滤料的硬度符合标准要求，加工制作过程中添加适量的减水剂，提高土石坝的坚硬度。 1.2开采和加工土石料 水利工程土石坝应充分了解当地的水文、地质环境，尽量在当地开采土石料，开采之前做好准备工作，合理划分土石料场，并且及时清理杂物或者垃圾，在土石料场设置排水设施，确保土石坝顺利开展施工。同时，合理布局土石坝施工现场道路，确保土石料顺利运送到施工现场。土石料开采过程中可采用平采和立采两种方式，对于厚度较小的土层适用于平采方式，在含水量较高的土层中进行脱水处理，对于厚度较大和土质差异较大的土层适用于立采方式。土料开采过程中，应合理划分各个区域，对于不同区域有针对性地采用加工处理方法，保障土石坝施工进度和施工质量。 1.3选择合适的施工设备 根据水电工程土石坝施工要求，结合施工现场实际情况，选择合适的施工设备，施工机械设备必须符合当地地形地貌。同时，为了保障水电工程土石坝施工质量和施工进度，维护检修人员应做好施工机械设备的维修保养，保持施工机械设备处于良好的运行状态，提高施工设备的稳定性和可靠性。当工作人员在操作施工机械设备时，应严格按照相关标准，规范机械设备操作，加强施工机械设备之间的协调配合，发挥机械设备最佳的使用性能，实时掌握设备运行状态。土石坝施工单位选择机械设备时，不仅要考虑其使用功能，还要分析设备的维护费用，保障水电工程土石坝施工质量。 2水利施工中的土石坝施工技术 2.1清基与坝基处理 所谓的清基，具体的说是把坝基之内的杂草以及土石等清理干净。对于勘察坑来讲，要把里面的存水以及杂质等整体的清理好，而且要使用对应的材料回填，回填以后还要夯实处理。对于土坝来讲，其最为薄弱的区域是坝体以及两边的边坡连接的地方，假如处理不当的话，就会导致渗漏问题发生。所以，我们必须把这些区域合理的清理，一般要清理到不透水层为止。岩石岸坡的清理坡度要小于 1：0.75，并挖成坡面，禁止削成反坡，禁止存在变坡点。在回填之前的时候还要铺筑大约5mm的黏土。目的是为了便于其结合。假如存在部分反坡，而削坡工作的工程量又非常大的话，此时就要使用混凝土来修补。 河床基础在覆盖层较浅时，通常要采用截水墙（槽）处理。该施工工作会受到地下水的干扰，所以我们必须做好排水工作，特别要注意软基处的边坡，防止其因为受到地下水干扰而发生塌陷问题。对于建设区域之内的缝隙问题，我们应该在回填以前加以合理的处理。对于截水墙来讲，在处理之前的时候必须要认真清理基面，要将其上松动的碎石等清理好，并使用干净的水清洗。在回填土方以前时，必须认证清理地基，并且合理浇筑。在回填的时候最好不要使用大型设备。对于墙体两边的填土，最好是保证其是均衡的，因为一旦受力不一致的话就会导致墙体产生缝隙。 2.2坝体铺土与压实 铺上适合沿坝轴线方向进行，厚度必须均匀，超径的土块要打碎，超径的石块要剔除。根据要求厚度铺上平土，是确保工程质量的关键。用自卸汽车运料上坝，因其卸料集中，要用推土机平土。 具体操作时可采用“算方上料、定点卸料、随卸随平、铺平把关、插杆检查”的措施，铺填中坝面必须平整，防止降雨积水。塑性心墙坝或斜墙坝坝面铺筑时应向上游倾斜1%～2%；均质坝要使坝面中部凸起，并分别向上下游倾斜1%～2%的坡度，以方便排除降水。 塑性心墙坝或斜墙坝的施工，土料与反滤料可采用平起施工法。按照先后顺序，又分为先土后砂法和先砂后土法先土后砂法是先填压三层土料再铺一层反滤料，并把反滤料与土料整平，再对土砂边沿部分进行压实。在采用羊角碾压实时，要先预留30m～50cm的松土边，要防止由于土料伸入反滤层而加大清理工作。此施工方法，在遇连续晴天时，土料上升较快，反滤料往往供不应求，要注意克服。先砂后土法是先在反滤料的控制边线内用反滤料堆筑一小堤，为便于土料收坡，保证反滤料的宽度，每填一层土料，要用反滤料补齐土料收坡留下的三角体，进行人工捣实，以方便土砂边线的控制。 不论是使用哪种措施，边缘区域还是存在一些没有压实好的地方。此时我们就要先填筑三层，然后使用设备夯实结合区域，在夯实的时候最好先处理上方，当达标之后再处理另外的一边，禁止交替处理，目的是为了保证品质。如：某水库，铺筑黏土心墙与反滤料时采用先砂后土法施工。自卸汽车把混合料和砂子先后卸在坝面施工位置，用人工把反滤料整理成0.5m～0.6m高的小堤，再填筑2～3 层土料，便土料与反滤料齐平，再用振动碾将反滤料碾压8遍。为解决土砂结合部位土料干密度偏小的问题，在施工中采取以下措施：用羊角碾碾压土料时，要求拖拉机履带紧沿砂堤开行，不许压上砂堤；在正常条件下，靠砂带第一层有 10cm～15cm宽的土料干密度不够，第二层有