1、土石壩的構(gòu)造主要包括壩頂、護(hù)坡、 防滲體和排水體等四個部分。 一、壩頂 壩頂可采用碎石、單層砌石、瀝青或混凝土護(hù)面，IVV級的土石壩也可用草皮護(hù)面。當(dāng)壩 頂有交通要求時，壩頂護(hù)面應(yīng)滿足公路路面的有 關(guān)規(guī)定。 為排除降雨積水，壩頂護(hù)面可向下游側(cè)放坡， 坡度在2%3%之間，并做好向下游的排水系統(tǒng)。 壩頂上游側(cè)宜布置防浪墻，墻頂應(yīng)高于壩頂1.001.20m，墻底必須與防滲體緊密結(jié)合。 防浪墻應(yīng)做成堅固不透水的結(jié)構(gòu)。,尺寸應(yīng)根據(jù)穩(wěn)定和強度條件確定，并設(shè)置變形伸縮縫和做好止水措施，如圖5-24所示。 圖5-24 壩頂及防浪墻構(gòu)造圖,對于高壩或兼顧旅游功能的土石壩，下游側(cè)應(yīng)設(shè)置欄桿等安全防護(hù)措施，應(yīng)按運用

2、要求設(shè)置照明設(shè)施，建筑藝術(shù)處理應(yīng)美觀大方，并與周圍環(huán)境相互協(xié)調(diào)。 二、護(hù)坡 設(shè)置護(hù)坡的目的： 是為了保護(hù)上游壩坡免受波浪淘刷； 順坡雨水水流沖刷、凍脹干裂； 冰層和漂浮物等的危害作用； 還有防止無粘性土料被大風(fēng)吹散，蛇、鼠和土棲白蟻等動物在壩坡中營洞造穴等危害。 因此，壩坡表面為土、砂礫石等土石料填筑時應(yīng)設(shè)置專門的護(hù)坡。,1上游護(hù)坡 上游壩面要有足夠抗沖能力。已建造的土石壩，多采用堆石、干砌石和漿砌石護(hù)坡和混凝土護(hù)坡。 干砌石護(hù)坡： 根據(jù)波浪大小可做成單層或雙層，單層厚度約為0.30.5m，如圖5-25（a）所示；雙層干砌石護(hù)坡厚度約0.40.6m，圖（b）。 當(dāng)護(hù)坡與壩體土料之間不滿足反濾要

3、求時，護(hù)坡底面需設(shè)碎石或礫石墊層，防止庫水位降落和波浪對壩坡的淘刷。墊層厚度一般為0.150.25m，并滿足反濾要求和不凍要求。,圖5-25 干砌石護(hù)坡（單位：m） 1-干砌石；2-墊層；3-壩體,漿砌石護(hù)坡： 漿砌石是在塊石之間充填砂漿或細(xì)石混凝土。 適用于波浪高、壓力大、容易被沖壞的情況。 漿砌石護(hù)坡穩(wěn)定性較好，其厚度可比干砌石護(hù) 坡酌情減小。 混凝土護(hù)坡： 混凝土護(hù)坡有現(xiàn)澆和預(yù)制兩種形式，如圖5-26所示。采用方形5m5m20m20m厚度為1520cm的現(xiàn)澆板塊、六角形預(yù)制塊； 其他如瀝青混凝土護(hù)坡和水泥土護(hù)坡，可參考有關(guān)文獻(xiàn)論述。 如碧口、劉家峽黃山副壩、陸渾等工程，使用效果都較好，在

4、石料缺乏的地區(qū)可考慮采用。,圖5-26 混凝土板護(hù)坡矩形板；(b)六角形板 矩形混凝土板；2-六角形混凝土板；3-碎石或礫石；4-木板柱；5-結(jié)合縫,2下游壩坡 下游壩坡工作條件相對上游壩坡好些，一般宜簡化設(shè)置。下游護(hù)坡型式一般有草皮護(hù)坡、單層干砌石護(hù)坡、卵石或碎石護(hù)坡和混凝土框格填石護(hù)坡等。 草皮護(hù)坡：是均質(zhì)壩常見的護(hù)坡形式，國內(nèi)應(yīng)用較普遍，如果壩面排水布置合理，護(hù)坡效果良好，而且可以美化環(huán)境。草皮護(hù)坡的草苗宜采用爬地草或矮草，以減少日常維護(hù)工作。若壩坡為無粘性土?xí)r，則可在草皮下鋪一層2030 cm厚的腐植土，以利于草的生長。 干砌石護(hù)坡：國內(nèi)使用較多，一般采用單層干砌形式、厚度0.20.3

5、m，通常在石料豐富且砌石費用便宜的地區(qū)可以考慮采用。,卵石或碎石護(hù)坡： 適用于由砂或礫石填筑的下游壩坡，卵石或碎石的粒徑應(yīng)為510cm，厚度40cm。 鋼筋混凝土框格填石護(hù)坡： 適用壩坡較陡、僅僅采用卵石或碎石護(hù)坡不穩(wěn)定且不適宜采用草皮護(hù)坡的情況?？蚋癯叽缫话銥?5m45m，框條寬0.2m，厚0.3m，在框格中填卵石或碎石。 對干砌石、漿砌石、卵石或碎石、瀝青混凝土以及鋼筋混凝土護(hù)坡，護(hù)坡的下部都應(yīng)設(shè)置碎石或砂、砂礫石墊層。 墊層厚度約為1530cm。冰凍地區(qū)，墊層厚度還應(yīng)滿足壩坡不凍要求。,干砌石護(hù)坡與被保護(hù)的土料之間不滿足反濾要求時，墊層應(yīng)按反濾要求設(shè)置。 為消除護(hù)坡底面積水、降低浸潤線和

6、護(hù)坡底面揚壓力，現(xiàn)澆混凝土、鋼筋混凝土和漿砌石護(hù)坡均應(yīng)預(yù)留排水孔，排水孔的間距應(yīng)根據(jù)滲水多少而定。 護(hù)坡的范圍：上游護(hù)坡，上部自壩頂開始（如設(shè)防浪墻墻時應(yīng)與防浪墻連接），下部伸至死水位以下不小于2.50m（IV、V級壩可減至1.5m），最低水位不確定時應(yīng)護(hù)至壩腳。下游壩坡應(yīng)由壩頂護(hù)至排水體頂部，無排水體時也應(yīng)護(hù)至壩腳。,3壩面排水 除了干砌石或堆石護(hù)坡之外，下游壩坡均須設(shè)置壩面排水，排水應(yīng)包括壩頂、壩坡、壩頭及壩下游等部位的集水、截水和排水措施。同時，壩坡與岸坡連接處也應(yīng)設(shè)排水溝，其集水面積應(yīng)包括岸坡積水面積在內(nèi)。 壩面排水系統(tǒng)的布置（圖5-27）、排水溝的尺寸和底坡應(yīng)由計算確定。排水系統(tǒng)應(yīng)縱

7、橫貫通，有馬道時，縱向排水溝宜設(shè)在馬道內(nèi)側(cè)，豎向排水溝可每隔50100m設(shè)一條。排水溝的橫斷面可用混凝土澆筑或漿砌石砌筑，一般斷面尺寸應(yīng)不小于深0.2m，寬0.3m。,圖5-27 （單位：m ） 1-壩頂；2-馬道；3-縱向排水溝；4-橫向排水溝；5-岸坡排水溝；6-草皮護(hù)坡；7-漿砌石排水溝,三、防滲體 按防滲體材料可分為： 土質(zhì)防滲體：粘性土心墻和斜墻等； 非土質(zhì)材料防滲體：瀝青混凝土、鋼筋混凝土心墻、斜墻、面板和復(fù)合土工膜等。 1土質(zhì)防滲體 土質(zhì)防滲體用粘土、含砂礫粘性土或粘壤土。 土質(zhì)防滲體的斷面尺寸應(yīng)根據(jù)下列因素確定： 防滲體土料的數(shù)量和質(zhì)量（包括允許比降、塑性和抗裂性能等）； 壩基

8、的性質(zhì)和處理措施； 土料施工難度及土料與壩殼土料的比價關(guān)系 庫區(qū)設(shè)計地震烈度。,實踐證明：土質(zhì)防滲體的斷面（圖5-28）及厚度取決于防滲體土料的允許比降，在設(shè)計中通常采用滲流平均允許比降J作為控制條件； 最大作用水頭H與允許比降的比值：B=H/J。 工程中：理論計算的防滲體斷面可能太薄，其對抗震抗裂不利。 為此，根據(jù)實際工程經(jīng)驗提出的允許比降： 心墻不宜大于4.0，斜墻不宜大于5.0 據(jù)此求出土質(zhì)防滲體底部的厚度。 由于反濾層設(shè)計理論的不斷完善，允許比降有逐步加大的趨勢。如挪威的斯伐提文心墻壩，壩高125m，取J=5.0；加拿大的肯尼斜墻壩，壩高85m，取J=5.3；國內(nèi)的窄口心墻壩，壩高77

9、m，取J=6.4m；陸渾斜墻壩，壩高55m，取J=6.9。,第六節(jié) 土石壩的構(gòu)造,圖 5-28 土質(zhì)防滲體壩 （a）粘土心墻壩； （b）粘土斜墻壩,土質(zhì)防滲體頂部最小厚度宜取3.0m。 心(斜)墻頂部、上游墻面應(yīng)設(shè)保護(hù)層，其厚度不得小于1.0m。 土質(zhì)防滲體與壩殼的上、下游接觸面，如不能滿足反濾要求，均須設(shè)置反濾層。 2非土質(zhì)材料防滲體 （1）瀝青混凝土防滲體 瀝青混凝土具有: 塑性和柔性好； 防滲性能較好。滲透系數(shù)約10-710-10cm/s； 如陜西的石砭峪堆石壩、甘肅的黨河水庫大壩和北京的半城子壩均采用瀝青混凝土作為防滲體。,瀝青混凝土防滲體尺寸： 厚度通常取40125cm。對于中低壩，

10、其底部厚度可采用壩高的1/401/60，頂部但不應(yīng)小于30cm。 如黨河水庫瀝青混凝土心墻壩，壩高58m，心墻底部厚度為1.5m，頂部為0.5m。 瀝青混凝土斜墻壩： 瀝青混凝土斜墻做成雙層式，即在兩層瀝青混凝土防滲層之間夾一層由貧瀝青混凝土鋪成的排水層，如圖5-29（a），其作用是排除滲過首層防滲層的滲水，但效果并不明顯。 近年來許多工程都傾向于采用簡單的單層式瀝青混凝土斜墻，如圖5-29（b）所示。,圖5-29 瀝青混凝土面板構(gòu)造（單位：m） 1-瀝青砂膠；2-瀝青砂漿；3-瀝青混凝土（分3層澆筑）；4-排水層； 5-瀝青混凝土（分2層澆筑）；6-整平層；7-瀝青砂漿；8-碎石墊層； 9-

11、混凝土截水墻；10-瀝青砂漿；11-滑動層,鋼筋混凝土防滲體： 在堆石壩中應(yīng)用，少量土壩有采用。防滲體的型式，以面板或心墻防滲體的。 如廣東飛來峽水庫的副壩就是用鋼筋混凝土做成心墻防滲體的土壩。 3、復(fù)合土工膜 利用土工膜作壩體防滲體材料： 可以降低工程造價，而且施工方便快速，不受氣候影響。 多或少對2級以下的低壩，可采用土工膜代替粘土、混凝土等，作為壩體的防滲體材料。,四、排水設(shè)施 對滲入壩體內(nèi)的水量。應(yīng)設(shè)置排水設(shè)施，將滲水快速，有計劃地排出壩外，以達(dá)到降低壩體浸潤線和孔隙壓力，防止?jié)B流逸出區(qū)域產(chǎn)生滲透變形，保證壩坡穩(wěn)定。 壩體排水應(yīng)滿足如下三點要求： 排水體能自動地向壩外排出全部滲水； 排

12、水體應(yīng)便于觀測和檢修； 排水體應(yīng)按反濾要求設(shè)計。 常用的排水設(shè)施有如下幾種形式：,第六節(jié) 土石壩的構(gòu)造,1貼坡排水 貼坡排水又稱表面排水，它是在下游壩坡底部區(qū)域用石塊或卵石加反濾層鋪砌在壩坡表面。 的排水設(shè)施（圖5-30）。 排水頂部超出壩體浸潤線逸出點2.0m1.5m。當(dāng)下游有水時，排水頂面高程應(yīng)高于波浪沿坡面的爬高；排水下游處應(yīng)設(shè)置排水溝，并應(yīng)具有足夠的尺寸和深度，以便在溝內(nèi)水面結(jié)冰后，下部仍有足夠的排水?dāng)嗝妗?特點：這種形式的排水構(gòu)造簡單，省工節(jié)料，施工和檢修都很方便。但不能降低壩體浸潤線，且易因冰凍而失效； 常用于中小型工程下游無水的均質(zhì)壩或浸潤線較低的中低壩。,第五章 土石壩,第六節(jié)

13、 土石壩的構(gòu)造,圖5-30 貼坡排水 1 - 浸潤線；2 - 護(hù)坡；3 - 反濾層；4 - 排水；5 - 排水溝,2棱體排水 棱體排水又稱濾水壩趾，它是在下游坡腳處用塊石堆筑而成的排水設(shè)施（圖5-3（a）。尺寸： 頂部高程：應(yīng)大于該地區(qū)的冰結(jié)深度，并應(yīng)滿足波浪爬高的要求。高出下游水位1.0m0.5m。頂部寬度： 應(yīng)根據(jù)施工和觀測的要求確定，一般為1.02.0m。 排水的內(nèi)坡：一般為1：1.01：1.5； 外坡：一般為1：1.51：2.0。為使逸出段的滲透比降分布均勻，在非巖性壩基上的棱體排水，應(yīng)避免在棱體上游壩腳處出現(xiàn)銳角，宜做成圖5-31（a）所示的形式。,棱體排水,棱體排水體特點： 安全可

14、靠； 可以降低壩體浸潤線； 可以增加壩坡的穩(wěn)定性。 缺點：需石料較多，造價也相對較高，且與壩體施工有干擾，檢修有一定的困難。 3壩內(nèi)排水 壩內(nèi)排水包括水平排水、豎式排水、網(wǎng)狀排水帶、排水管等。 （1）、水平排水 水平排水有褥墊式排水和水平排水層，如圖5-31（b）、（c）所示。褥墊式排水是沿壩基表面由塊石鋪成的水平排水層。其伸入壩體內(nèi)的深度一般不宜超過壩底寬的1/41/3；,特點：能有效地降低壩體浸潤線； 增加壩基的滲透穩(wěn)定，造價也較低； 缺點：是不易檢修，施工時容易堵塞。 水平排水層：其目的是在庫水位降落時，改變上游壩殼滲流方向，降低孔隙壓力，以增加上游壩坡在庫水位降落時的穩(wěn)定性。下游壩殼的

15、水平排水層有助于孔隙壓力的消散和降低浸潤線，對均質(zhì)壩或壩殼采用透水性弱土料填筑的下游壩坡的穩(wěn)定性有利。其設(shè)置位置、層數(shù)、厚度和伸入壩體內(nèi)長度應(yīng)根據(jù)滲水量大小確定，排水層厚度不宜小于0.30m，并滿足反濾層最小厚度要求。,（2）豎式排水 豎式排水（圖5-31（d）包括直立式排水、上昂式排水和下昂式排水等。 設(shè)置豎式排水的目的： 是使?jié)B入壩體的滲水通過豎式排水自由順暢地排向下游，保持壩體干燥，有效降低壩體浸潤線，防止?jié)B透水流從壩坡逸出。 即使是相對均質(zhì)的土料，因水平碾壓致使水平向滲透系數(shù)大于垂直向滲透系數(shù)，由此而使實際浸潤線比計算情況偏高。一般的豎式排水頂部通至壩頂附近，底部與壩底的褥墊式排水層連接，通過褥墊式排水排向