以某水库为例分析粘土心墙堆石坝设计

某粘土心墙坝的施工技术探讨摘要：目前，土石坝在坝工建设中应用广泛，发展较快的一种坝型。

本文结合实际工程，分析了水利水电工程土石坝的施工技术，为土石坝施工提供参考。

关键词：土石坝；料场布置；坝体填筑；施工技术引言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%。

土石坝是指山当地土料、石料或混合料经过抛填、辗压等方法堆筑成的挡水坝。

山于其具有就地取材，对坝基地质条件要求不高，结构简单，节约三材和易于施工等优点，已成为目前坝上建设工程中应用最为广泛和发展最快的一种坝型。

尤其是在我国，土石坝的比例已占到百分之九十多。

土石坝的种类有很多种，按其筑坝材料的不同，可分为土坝(筑坝材料主要为土和沙砾)、堆石坝(筑坝材料主要为石渣、卵石和爆破石料)、土石混合坝(以上两种材料所占比例相当);按其施工方法的不同，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，其中以碾压式土石坝的应用最为广泛;按其坝高的不同又可分为低坝(HG＜30m)、中坝(30m≤HG＜70m) ,高坝(H≤70m)。

下面笔者将结合实际工程对水利水电工程土石坝施工技术进行探讨1工程概况某水库大坝为粘土心墙坝，坝高48m，坝顶长240m，宽8m，设计正常高水位为100m，校核洪水位为103m.属一级建筑物。

坝址处流域面积2160km2，坝址以上河流全长104km;其中50km为通航河道，常年有载重5t—10t的木船和竹木筏过坝。

坝址两岸系高山，山坡较陡。

坝址河谷宽度200m，河底高程25m;两岸覆盖层较薄，基岩为石英砂岩(X级);河床基岩较好，两岸岩石节理发育，风化较深。

河床沙砾覆盖厚度0—3m，平均1.5m。

坝址上下游均为宽阔冲积台地，在上下游3km—7km的台地和河滩上，有满足筑坝要求的大量沙砾料(Ⅲ类土)。

浅析水库混凝土面板堆石坝建筑结构优化设计本文从水库混凝土面板堆石坝建筑工程概述入手，简要介绍水库混凝土面板堆石坝建筑优化设计方案，通过分析当地实际地质情况，并满足水库的实际需求，经过多次结构优化设计，从而有效提升该水库的施工质量，并在一定程度上降低了施工成本。

标签：水库；混凝土面板；堆石坝文中水坝采用混凝土面板建设而成，其水坝形式为堆石坝，最高坝高为89米，位于河流峡谷位置，存在小范围内坍塌堆积，地质条件较好，混凝土型号为C25W23F100 525#，该水坝建设工期为2.5年。

一、水库混凝土面板堆石坝建筑工程概述A镇建设水库的主要目的为水力发电、城镇供水及灌溉，这样综合性水利工程具体概况如下：水库上集雨面积为100.79平方公里，水库蓄水位为1369米，水库最低水位为1295米，设计洪水位为1372米，核校洪水位为1370.65米。

该水库总库容为1890万立方米，兴利库容为1125万立方米，最低库容为376万立方米，坝高为89米，坝顶高程为1379.56米。

水坝坝型采用混凝土面板堆石坝，工程级别3级，中等水库工程规模。

该区域地质条件较好，但存在一定量的坍塌区域，主要在水坝轴线两侧，其中，左岸坍塌量约为3万立方米，右岸坍塌量约为4.5万立方米，坍塌成为黏土和少量块石，堆积情况较好，不存在坍塌架空问题，便于坍塌清理工作的顺利开展。

二、水库混凝土面板堆石坝建设优化设计（一）面板堆石坝优化设计施工前设计单位综合考虑当地水坝实际需求和地址情况，并针对水坝交通功能加以具体分析，同时参考国内一般水坝工程项目经验，确定该水坝坝顶宽度为9.5米。

另外，在水坝坝顶上游设有防浪墙，防止水库波浪翻越水坝坝顶，防浪墙的高度为3.5米，并在水坝下游设有防护栏杆，水坝坝顶面进行单侧排水坡处理，排水坡坡度为1%。

水坝首先方位为NW51.180，坝顶长度约为261.6米，宽度为6.4米，坝顶高程为1379.56米，坝高为89米，上游坝坡坡度为1：1.3，下游坝坡坡度为1：1.2。

1.综合说明1.1枢纽概况及工程目的某水库工程是河北省和水利部“八·五”重点工程建设项目之一。

该工程是以供水、灌溉、发电、养殖等综合利用为主的大型控制枢纽工程。

青龙河流域水量充沛，控制流域面积6340km2，，多年平均径流量9.6亿m3，是滦河流域较大的一条支流。

但由于降雨、径流的年际年内分配极不均匀，必须修建大型控制工程调节水量，丰富的水资源才能得以充分开发利用。

水库按满足秦皇岛市生活、工业用水和滦河中下游农业用水的需要设计，工程规模是：正常蓄水位141 m，调节库容7.09亿m3，水库库容系数0.77，水量利用系数为70%。

坝后式电站装机容量20Mw。

根据《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》SDJ12-78的规定，一期工程为二等工程，大坝为II级建筑物，正常应用洪水为100年一遇，非常运用洪水为1000年一遇。

辅助建筑物按Ⅲ级设计，临时建筑物按Ⅳ级设计。

1.2水库枢纽设计基础资料1.2.1地形、地质(1)地形：见1:2000坝址地形图。

(2)库区工程地质条件。

水库位于高山区，构造剥蚀地形。

青龙河侵蚀能力较强，沿河形成不对称河谷，由于构造运动影响，河流不断下切，形成岸边阶地、陡岸。

流域内地形北高南低，平均高程与500m，最高峰海拔1680m。

河道蜿蜒曲折，河谷宽度400~100m不等，河道比降1/400~1/600。

库区两岸基岩出露高程大部分在200米左右，库区左岸非可溶性岩层分布广泛，其中主要由绢云母、千枚岩、石英、砂质页岩组成。

透水性较小，也没有发现沟通库内外的大断层。

库区可溶性岩层分布于青龙河右岸，从隔水层分布、熔岩发育情况分析，水库蓄水后向邻近河流渗透的可能性很小。

经过对库区断层的分析，水库向外流域及下游渗漏的可能性很小。

库区外岩层抗风化作用较强，库岸基本上是稳定的。

(3)坝址区工程地质条件位于坝区中部背斜的西北，岩层倾向青龙河上游，两岸山体较厚。

河床宽约300米，河床地面高程85m，河床砂卵石覆盖层平均厚度5—7米，渗透系数K=1×10-2厘米/秒。

水能经济大西沟水库粘土心墙坝结构布置分析张文【摘要】以新疆大西沟水库碾压式粘土心墙建设为例，分析了心墙设计中轴线、厚度、过渡层的确定及其与周边结构的连接设计，并通过有限元计算对坝体结构三维静力进行分析。

【关键词】水库；粘土心墙；结构布置乌鲁木齐水业集团有限公司 新疆乌鲁木齐 830000大西沟水库是乌鲁木齐河上的龙头水库，水库位于乌鲁木齐县。

工程等别为Ⅰ等，工程规模是大（1）型，主要建筑物包括枢纽由粘土心墙坝、溢洪道、泄洪兼导流洞及放水灌溉洞等建筑物组成。

坝顶高程为1989.20m，坝顶宽度为10.0m，最大坝高98.0m，坝长427.00m。

工程选择下坝址作为坝体轴线，下坝址呈不对称“U”型谷，河床宽130m ～140m，河床高程1922～1924m，左岸坡角40°～50°，右岸由冲积阶地构成台阶状地形。

1、坝体结构布置1.1 心墙防渗体结构布置坝顶上游侧设置L 形C25钢筋混凝土防浪墙，防浪墙顶高程1990.40m，防浪墙高3.0m，墙顶高出坝顶1.2m。

坝体上游坝坡为1:2.5，上游围堰与坝体结合，堰顶高程1947.0m。

在1966.0 m 高程另设一条2.0 m 宽的马道，上游设0.25m 厚砼护坡，护坡底高程为1933m，低于死水位2m。

下游坝坡为1:2.25，在1960.0 m 高程设一条2.0 m 宽的马道，下游坡脚处设顶宽3m 的排水棱体，棱体顶高程1925m，下游设0.3m 厚的干砌石护坡。

为改善大坝受力条件并能很好的和坝顶防浪墙连接，墙体轴线偏向上游侧布置，防渗体轴线距坝轴线3.75m。

1.2坝体结构分区与过渡层的确定坝体填筑分区从上游至下游分为砂砾料区、过渡料区、反滤料区、粘土区、反滤料区、过渡料区、砂砾料区及排水料区。

坝壳填筑砂砾料采用C2、C3料场的砂砾料，砂砾料的含泥量小于5%，相对密度不低于0.85。

过渡层位于心墙的两侧，水平宽度上下游均为3m。

粘土心墙堆石坝土料施工技术探讨摘要：针对心墙在土石坝中占据的重要地位，以及土料作为形成心墙关键原材料，在心墙与大坝防渗上起到的决定性作用，结合实例，从心墙土料的设计指标入手，为保证大坝土料填筑质量，从土料泡土、掺配、窝存、填筑、碾压施工进行深入分析，严格把控每道工序。

关键词：土料；含水率；黏粒含量；质量；中图分类号：TU3181 工程概况黄石沟沉沙调蓄水库位于陕西省榆林市神木市境内，坝址位于位于神木市窟野河左岸支流黄石沟上，主要任务是对引黄水量进行沉沙、调蓄，水库总库容9870万m³；水库枢纽由大坝、溢洪道和放空洞组成，大坝为粘土心墙堆石坝，顶宽15.0m，坝顶长度596.70m，最大坝高97.5m；根据设计文件，坝体黏土料填筑量为94万m³（压实方），设计要求压实度不小于0.98。

2 土料场情况黄石沟水库土料场位于坝下游右岸最近距离约300m，分布于右岸梁顶，取土范围内地势相对平缓，东侧冲沟发育，支沟切割，区内植被发育，人工种植有松树等树木。

设计勘探资料显示：土料场地层为第四系上更新统黄土层，岩性主要为粉质粘土、粉土，局部夹粉砂。

表层 1m～2m 范围以内植物根系相对较多。

粉土、粉砂局部含少量钙质结核，粒径一般小于 2cm，局部可见灰黑色有机质及白色钙膜；粉质粘土岩心呈柱状，黄褐色～红褐色，粉质粘土多呈红褐色，局部黄褐色，钙质结核含量相对较多，粒径大者可达 5～7cm，呈可塑～硬塑状。

土层基本按照坡势走向分布，且土料场呈水平台阶状，台阶宽度差别较大，同一水平面上不同部位土质不同，垂直方向上不同深度土质也不同。

经对料场初步勘察，不同部位和不同深度取样试验：黏粒含量14.70%～32.72%，平均值20.59%，天然干密度1.46～1.76 g/cm³，天然含水率为3.3%～16.8%，普遍低于坝体填筑施工控制最优含水率。

天然土料的土质均匀性和含水率均不满足大坝填筑质量控制要求，需对料场土料进行加工制备。

黏土心墙土石坝填筑施工分析摘要：填筑施工是黏土心墙土石坝工程的关键环节，对大坝施工质量和安全运行有决定性影响，因此本文从坝体填筑准备和填筑施工两个阶段分析了施工技术与控制的要点。

关键词：黏土心墙土石坝；填筑；施工拦河筑坝，兴修水利，是为了更好地利用水资源服务经济社会。

土石坝是各种拦河坝型式中应用最广泛的一种坝型，能够充分利用当地的土石等材料，对坝基要求不高，可适应各种地质、地形条件，施工技术较简单，方法选择也灵活，扩建加高更方便，所以为国内外筑坝所广泛选用。

土石坝有均质坝、心墙坝、斜墙坝、分区坝等坝型，其中黏土心墙坝是各方面比较均衡的一种坝型，受气候影响小，施工质量便于控制。

坝体填筑是土石坝施工最关键的环节，也是对工程质量和效率有决定性影响的方面，因此本文对黏土心墙土石坝施工要点进行了分析。

1 坝体填筑施工准备1.1 坝料复查黏土心墙坝的坝料通常包含防渗料、反滤料、坝壳料，根据《碾压式土石坝施工规范》（DL/T 5129-2001）规定，施工单位进场前要对勘测设计提供的料场勘察报告、试验资料进行复查，主要目的是验证料场坝料的物理力学性质、储量等相关资料的可靠程度，辅以坑探、钻孔取样等手段，发现问题及时与监理、设计单位协商解决，从而为坝料开采、碾压试验提供准确的依据。

例如通过土料场勘探与试验结果发现土料上坝前应调整含水率，不同层次的土料要进行掺配混合才满足填筑要求，经与监理、设计工程师沟通及生产性试验验证，最后决定开采前先灌水，不同层次土料再立体混合开采，这充分说明坝料复查的重要性[1]。

1.2 碾压试验通过碾压试验可核实坝料的施工性能，验证填筑设计标准的合理性，合理选择施工机械及确定工艺参数，为坝料开采、制备、填筑施工做好准备，如发现问题及时提出修改或补充意见。

碾压试验可根据设计技术要求确定碾压试验含水率的控制范围，一般通过击实试验验证最佳含水率与击实性能的关系，一般最优含水率随击实功的增加而降低，而且碾压机械的压实功超过标准击实功，所以最优含水率应选择干侧。

以某水库为例分析粘土心墙堆石坝设计摘要：本文以某水库为例，首先介绍了粘土心墙堆石坝的施工工艺、操作特点以及坝料的选配，然后对于大坝整体的物理力学性质给出分析结果，分析了粘土心墙堆石坝设计的合理性。

关键词：粘土心墙堆石坝；施工；设计粘土心墙坝作为水利工程中较常见的一种优良防渗型建设方法，其自身具备许多不可比拟的优点。

下面我将以某水库为例来分析这种设计。

水库概况该水库是云南某县人民为了解决本地区的农业灌溉，以及人们的饮水问题而投资修建的。

经过四年多的投资建设，截止到工程完工时共投资1.96亿元。

现在是一个总库容达810万立方米，坝高、坝顶长分别为88米和262米，且年供水量达1642.4万立方米的大型水库。

该水库的建成不仅解决了2.7万亩农田的灌溉问题，而且对于建设小康社会及促进当地经济又好又快发展有重大意义。

水库所处河段较为顺直，成V字形，且山高坡陡，局部有陡立的崖壁。

水库两岸的陡坡一般较为稳定，只是掩体的风化较为严重，好在选址区没有明显的断层迹象。

经勘测，工程区内的地质构造稳定性不理想，不仅坝基存在渗漏，坝肩也存在类似问题。

但同时选址的附近防渗的粘土料和石料丰富，选用的粘土心墙堆石坝设计方案可以明显的缩减预算，并且提前工期。

2.水库粘土心墙的施工工艺2.1工艺特点粘土心墙坝作为水利建设工程中最为常见的形式，心墙两侧一般采用细砂反滤，再用过渡料填筑。

其优点可以充分利用选址附近的天然建材，降低材料运输成本。

心墙的设计不仅可以实现大坝防渗目的，而且有很强的适应地基变形的能力。

粘土心墙有很多特点，对于原料的质量有严格的要求，水库的建设施工中已经充分考虑了这些方面。

首先是对于不符合建材要求的粘土要把好土料的制备环节。

其次要注意砂、土的施工顺序，并且心墙的土料和两侧的反滤料适宜采用交错法法上升。

同时确保土料厚度和断面尺寸，严把反滤料的质量关。

再次水库大坝采用分层填筑碾压，并且施工顺序严格：先填反滤料再进行第一、二层粘土料的铺设与碾压。

XXX水库工程课程设计（土石坝）第一章设计基本资料一、设计资料XXX水库工程位于开县赵家镇XXX村境内，属长江上游小江水系浦里河XXX沟支流。

水库距离开县县城28.7km。

（一）、工程任务及规划数据本水利枢纽以灌溉为主，兼顾防洪。

设计灌溉面积为0.85万亩，设计放水流量0.6m3/s。

根据兴利及调洪演算，确定出该水库规划指标为：水库正常蓄水位378.00m 时相应有效库容186.48万m3；30年一遇设计洪水位379.18m（溢洪道最大下泄流量约为20m3/s）；300年一遇校核洪水位379.63m时相应总库容218.44万m3（溢洪道最大下泄流量32 m3/s）；水库死水位362.00m。

（二）、地形地质条件坝址处河谷断面河床宽度约为20~30m，两岸岸坡基本对称，坡角约为35°。

河床基岩高程350m，岩基为弱风化岩层，k=10-6cm/s。

地基表面高程355m，高程350~355m为沙砾石覆盖层。

地形地质情况详见图纸。

（三）、水文气象水库集雨面积为3.67km2，流域属于亚热带湿润季风气候区，气候温和，雨量充沛。

多年平均降雨量1236.4mm，多年平均径流深590.0mm。

库区汛期多年平均最大风速10.5m/s，方向垂直坝面，水库吹程0.3km。

（四）、天然建筑材料工程区附近土料及天然沙砾石、块石、石渣料均较为丰富。

上游1~1.5km范围内可供开采的土料，主要为棕红色砂质粘土，粘性很强，是很好的防渗材料，总储量约9万m3；坝址下游1~2km范围内有约6万m3的石料可供开采，该石料主要为石英砂岩；在坝址下游2~2.5km范围内有丰富的石渣料，储量约10万m3.砂砾石覆盖层及天然材料物理力学性质见表1。

当地有较丰富的土石坝施工经验，缺少混凝土坝施工经验。

工程单价可按下式估算：粘土填筑35元/m3；干砌块石48元/m3；石渣料填筑25元/m3；土石方开挖15元/m3。

二、设计任务根据提供的设计资料和图纸，确定较为合理可行的枢纽布置，即确定大坝、泄水建筑物、取水建筑物等枢纽建筑物的位置。

水利工程施工实际工程案例——以某水库工程为例某水库工程位于我国南方一个较大的河流流域，是一项以灌溉、发电、防洪为主，兼顾旅游、环保等综合利用的水利工程。

工程主要由大坝、溢洪道、发电厂、输水隧洞等建筑物组成。

该工程自开工以来，经历了诸多挑战，最终在各方共同努力下，取得了显著的成效。

一、工程概况该水库工程总投资约为30亿元人民币，大坝为黏土心墙堆石坝，坝高100米，正常蓄水位380米，总库容1.2亿立方米。

工程的建设目的是为了解决下游农田灌溉和城乡生活、工业用水问题，同时兼顾发电、旅游等功能。

二、施工难点及措施1. 地质条件复杂水库区地质条件复杂，地基含有大量的软弱土层，给大坝基础处理带来了很大困难。

为解决这一问题，施工方采用了固结灌浆、预应力锚固、地基排水等综合处理措施，确保了大坝基础的稳定性。

2. 施工场地狭小施工场地狭小，大坝主体建筑物、溢洪道、发电厂等施工区域相互制约，给施工组织带来了很大压力。

为解决这一问题，施工方采用了立体交叉施工的方法，合理安排施工顺序和作业面，提高了施工效率。

3. 雨季施工工程所在地雨季较长，雨量充沛，给施工带来了很大影响。

为保证施工进度，施工方采取了雨季施工措施，包括加强施工现场排水、优化施工工艺、调整施工计划等，确保了工程在雨季期间的施工进度。

4. 环保要求高工程地处风景名胜区，环保要求较高。

施工方在施工过程中，严格遵循环保法规，采取了一系列环保措施，如洒水降尘、噪声治理、废弃物处理等，确保了工程施工对环境的影响降到最低。

三、工程成果经过近四年的紧张施工，该水库工程于2019年顺利下闸蓄水，各项建筑物指标均达到了设计要求。

工程的建设成功，为下游农田灌溉、城乡生活、工业用水提供了保障，同时满足了发电、旅游等综合利用需求。

工程取得了显著的经济、社会和环境效益，为我国水利工程建设树立了典范。

总之，该水库工程在面临复杂地质、狭小施工场地、雨季施工和环保要求等挑战的情况下，通过合理的施工组织和措施，取得了圆满的成果。

凤庆县大摆田水库沥青混凝土心墙堆石坝设计摘要：水库蓄水水源工程枢纽建筑物主要由拦河坝、溢洪道、导流输水放空隧洞等组成，其中，拦河坝相比其他建筑物体量大、投资高，往往是整个枢纽建筑物的关键和核心部分，坝体设计的合理与否直接决定项目成败及影响经济效益。

本文结合项目实际情况，通过方案比选、分析论证，最终设计沥青混凝土心墙堆石坝作为大摆田水库挡水建筑物。

关键词：拦河坝；比选；结构布置；标准；分析计算1.项目概况大摆田水库径流区属澜沧江流域澜沧江水系，位于澜沧江二级支流岔河中上游。

水库总库容1032.7万m3，工程规模为中型，工程等别为Ⅲ等，设计灌溉面积2.949万亩。

枢纽建筑物由沥青混凝心墙堆石坝、溢洪道、导流输水放空隧洞组成。

2.坝轴线选择水库选定坝址位于岔河中上游草坝河与酒房河交汇口附近，河道长度630m。

该河段河床开阔，左岸坡趋于顺直，基岩局部出露，左岸坡发育中型古滑坡，滑坡体量36万m3，右岸为凸出的山脊，基岩普遍出露，右岸地质条件较左岸好。

靠坝址下游侧河道急剧转，且右岸地形坡度较陡，不具备布置枢纽建筑物的条件；两支流以上不具备兴建满足规划区用水要求的水库。

经对枢纽建筑物详细布置分析，坝址具备布置枢纽建筑物并满足建库蓄水条件的坝轴线位于河床高程1590.00～1592.00m、河段长116m的范围，但该河段左岸部分被Ⅱ号滑坡体覆盖，要完全避开滑坡体难于实现。

因此，为最大限度避开滑坡体对大坝影响，确保工程安全，本阶段选择不同的上、下两坝轴线进行比选。

经枢纽布置，对两坝轴线在地形地质条件、基础处理、施工条件、安全风险和工程投资等方面进行比较，比较结果详见下表。

表1上、下坝轴线方案综合比较表综上所述，下坝轴线区域断层F39穿过下游坝基，左岸分布中型古滑坡体，断层破碎带上部清除处理可能扰动滑坡体，坝体左右岸均存在高边坡，滑坡体和高边坡处理难度和代价都都特别大，存在不可控因素，安全风险大，且上坝轴线较下坝轴线节省投资3824.39万元。