淺談水利工程中堤壩建設(shè)選擇分析論文
本文闡述了水利工程中常見堤壩的分析，水利堤壩的建設(shè)事關(guān)地方水利安全，事關(guān)國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的可持續(xù)發(fā)展具備顯著的戰(zhàn)略地位。在水利工程施工中，堤壩的安全性是決定水利工程的關(guān)鍵因素。
前言我國的堤壩的種類繁多，本文主要是對我國常筑堤壩重力壩、拱壩、土石壩分類進(jìn)行詳細(xì)的分析及建設(shè)堤壩需注意的相關(guān)問題。
1.重力壩的分類
1.1從壩高來看，可以根據(jù)壩的高度，將重力壩分為三類，分別是低壩、中壩、高壩 。壩高小于30米的為低壩，壩高30-70米為中壩，大于70米的為高壩。在同一壩段內(nèi)，壩基最低面到壩頂路面的高度就是壩高。
1.1.1建設(shè)重力壩應(yīng)注意的問題
壩的高度越大，壩的設(shè)計(jì)要求就越高，施工就越難操作。因此， 不同高度的壩的設(shè)計(jì)要求和內(nèi)容往往是不相同的，對于同一設(shè)計(jì)規(guī)格來講，在低壩中可能還能適用，而高壩設(shè)計(jì)中卻出現(xiàn)問題。
1.2從筑壩材料來看，目前國內(nèi)使用的筑壩材料有混凝土和砌石兩種，所以，按材料來分，壩又分為混凝土重力壩和砌石重力壩。重力壩的建筑要求往往比較高，大都用混凝土建造。而砌石重力壩往往出現(xiàn)在國內(nèi)的中小型工程中，該工藝的的砌石技術(shù)簡單易學(xué)，不需要較多的水泥量，既可以利用機(jī)械施工，也可以實(shí)現(xiàn)人工操作。
1.3從泄水條件來看，根據(jù)重力壩頂部溢流與否，又可以將重力壩分為溢流與非溢流兩種類型。一座重力壩的壩頂往往溢流，其余壩段則不會(huì)發(fā)生不溢流，我們把溢流和不溢流的部分分別稱為稱為溢流壩段和擋水壩段。
1.3.1重力壩特點(diǎn)
重力壩的斷面比較大，利用這一特點(diǎn)，可以為壩頂溢流創(chuàng)造優(yōu)越的條件，同時(shí)也有利于壩內(nèi)設(shè)里泄水管道，進(jìn)而降低整個(gè)樞紐工程的工程量以及造價(jià)，減少資金投入。因而，不利用壩身泄水而另作溢洪道或放水設(shè)備的作法是基本沒有的。壩身的過水能力可能會(huì)出現(xiàn)不足的現(xiàn)象，此時(shí)則需要利用其他泄水設(shè)備來起輔助作用，幫助其放水。
1.4從斷面結(jié)構(gòu)來分析，對重力壩的特定工作特點(diǎn)而言，為了改善其工作條件，也進(jìn)行了壩體的斷面結(jié)構(gòu)的優(yōu)化處理，從而使原始的實(shí)體重力壩向?qū)捒p重力壩、空腹重力壩、梯形重力壩等先進(jìn)的類型轉(zhuǎn)變。 國內(nèi)某些發(fā)達(dá)地區(qū)還進(jìn)行了硬殼壩、填渣壩等壩型的開發(fā)研究。這兩種壩型的工作原理大致相同，是通過將砌石或堆石代替實(shí)體重力壩內(nèi)低應(yīng)力部分，構(gòu)成新的壩體，而外包的硬殼是由漿砌塊石或條石、混凝土等材料構(gòu)成。
2.拱壩的分類
2.1拱壩和重力壩一樣，可以按壩的高度分為低壩(壩高30米以下)、中壩(壩高30-70米)和高壩(壩高大于70米)。
2.2按筑壩材料分為混凝土拱壩和砌石拱壩，按泄水條件分為滋流拱壩和非滋流拱壩。
2.3根據(jù)同層拱圈厚度是否變化，拱壩可以分為等厚和變厚兩種類型。等厚拱壩在同一高程上的拱圈厚度都相等，而變厚拱壩卻與等厚拱壩不同，變厚拱壩拱冠到拱端的厚度是逐漸增大的。
2.4還可以按照平面布置的形式，將拱壩分為等外徑拱壩、等中心角拱壩和變半徑變中心角拱壩三種類型。按拱壩的縱向斷面是否為曲線，可分為單曲率拱壩和雙曲率拱壩。
2.5還可根據(jù)拱壩的工作特性，就是拱和懸臂梁在承荷載時(shí)的比例，把拱壩分為薄拱壩、拱壩和重力拱壩三種，其中拱壩是指純拱壩。這種分類，比較能綜合反映拱壩的結(jié)構(gòu)和工作特點(diǎn)。拱和懸臂梁分別承受荷載的比例，一般用壩底厚度與最大壩高的比值即厚高比來表示，< 0.1為薄拱壩，一般建于河谷狹深處，拱壩很薄，單純起拱的作用;=0.1～0.4為拱壩，拱的.作用仍相當(dāng)大，=0.4～0.6為重力拱壩，它既有拱的作用，又有懸臂作用，而且通過拱傳遞的荷載一般不超過40-20%。
3.土石壩的分類
土壩按照施工方法的不同，分為碾壓式土壩、水中填土壩和水力沖填壩三種，我國采用最多的是碾壓式土壩。
3.1碾壓式土壩的形成
3.1.1碾壓式土壩根據(jù)壩體土料的組合和防滲體的位置分成如下型式：
(1)均質(zhì)土壩：壩體由一種土料構(gòu)成，不另設(shè)防滲體，筑壩土料一般為具有粘性的壤土或砂質(zhì)粘土。均質(zhì)壩也有用非粘性土修筑的，由于透水性大、抗?jié)B透破壞的能力弱，需要很平緩的下游壩坡。
(2)心墻土壩：在壩體中部設(shè)有塑性或剛性的心墻作為防滲體，兩側(cè)壩殼則為透水性較大的土料如砂礫料、風(fēng)化料等。比較常用的是塑性心墻壩，其心墻由粘性土料筑成。
(3)料墻土壩：在壩體的上游設(shè)有塑性或剛性的斜墻作為防滲體，壩主體由透水性較大的單種土質(zhì)或多種土質(zhì)構(gòu)成。比較常用的是塑性斜墻壩，其斜墻由枯性土料筑成。
(4)多種土質(zhì)壩：壩體是由幾種土料分區(qū)筑成的，土料在斷面上的分布，一般是透水性自上游向下游逐漸增大，也有透水性自中央向兩側(cè)逐漸增大的。
(5)土石混合壩：壩體一部分為土料，布置在壩體上游或中央，另一部分為堆石，相應(yīng)地布置在壩體下游或兩側(cè)。
3.2水中填土壩的形成
3.2.1水中填土壩是將結(jié)塊但易子崩解的土料分層注入靜水中填筑而成，依靠土的自重和運(yùn)輸工具壓實(shí)，也可用拖拉機(jī)輕碾，但不需要專門的重型碾壓設(shè)備。
3.2.2水中填土壩施工應(yīng)注意的問題
一般在填土面修筑圍埂分格，在格內(nèi)灌水填土。只要有充足的水源和足夠的抽水設(shè)備，都可采用此祛施工，每一立方米填土約需水量一立方米。一般的枯性土和砂質(zhì)、礫質(zhì)枯性土均可用作填土，對土料含水量限制不嚴(yán)，可以在雨季施工，故其施工速度較快，土方單價(jià)也較低。但是孔隙之間的水壓力往往比較高，如此很難使壩坡處于穩(wěn)定的狀態(tài)，但是要想使壩坡變得平緩，則壩體需要很大的工程量，從而使施工速度也受到限制。對于高壩質(zhì)量要求較高、施工速度需加控制以防施工時(shí)滑坡，故施工技術(shù)較復(fù)雜，應(yīng)經(jīng)過仔細(xì)研究比較后采用。
3.3水力沖坡壩的形成
3.3.1水力沖坡壩的定義
土料的開挖、運(yùn)輸和填筑都利用水力機(jī)械進(jìn)行的。我國黃河中游地區(qū)創(chuàng)造性地發(fā)展了這種施工方法，稱為水墜壩，也就是泥漿自流式的水力沖填壩。黃河中游丘陵溝壑區(qū)具有很多天然地形，可以利用這些地形，加上水流的作用，將溝壑兩岸高處的黃土沖成泥漿，再通過較陡的輸泥溝，將泥漿送到壩面沉淀池中，且沉淀池的兩邊應(yīng)筑上圍埂;在這樣的條件下，泥漿才能充分的脫水固結(jié)，進(jìn)而使得壩體更加均勻密實(shí)。
3.3.2建設(shè)水力沖坡壩應(yīng)注意的問題
水力沖坡壩用這種方法筑壩施工方便、節(jié)省勞力、工期短、成本低，但泥漿脫水固結(jié)需要一定時(shí)間，壩體升高速度受到一定限制，且土料的干容重較低，抗剪強(qiáng)度較小，需要較平緩的壩坡，工程量較大。
總結(jié)
本人從事水利工程堤壩的施工工作多年，先后參加過大小堤壩的建設(shè)施工工程。本人翻閱了很多關(guān)于堤壩的相關(guān)專業(yè)的書籍，希望以本人多年的施工經(jīng)驗(yàn)與同行學(xué)者進(jìn)行交流，以相互促進(jìn)提高，由于本人能力有限，可能考慮問題不全面，請老師多多指教，為以后的學(xué)習(xí)生活中更一步提高自己的能力，為以后的水利工程堤壩建造事業(yè)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
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