那山那水 ID：BJshuibao
政務 | 專題 | 交流 | 分享
土石壩是土壩與堆石壩的總稱，土石壩是最古老的壩型，也是最普遍使用的壩型，我國近十萬多座壩中，土石壩占各種壩型總數的95%以上，不過國內高土石壩不多，在國外倒是有不少高土石壩。由于土石壩是由沙土堆成，其壩底寬度比壩高大得多，見圖1截面圖的（a）圖，實際可能比圖中所示還要寬得多。
土石壩較多采用分層填土、分層碾壓的方法修筑，稱為碾壓式土石壩，主要有均質壩、分區壩、人工防滲材料壩。
均質壩
壩體大部分采用同一種抗滲性能較好的土料修筑的稱為均質壩，見圖1截面圖的（a）圖。
分區壩（多種土質壩）
壩體中用抗滲性能好的粘土設置專門的防滲體，壩殼采用沙石料筑成，防滲體可在壩體中間（稱為心墻壩）, 見圖1截面圖的（b）圖。心墻也可由多層組成，中間是抗滲性能好的粘土，兩面是抗滲性略差的粘土，壩殼采用沙石料，見圖1截面圖的（c）圖。
圖1--心墻壩截面圖
防滲體向上游傾斜（稱為斜心墻壩），見圖2截面圖的（a）圖。防滲體在壩體上游面或接近上游面（稱為斜墻壩），見圖2截面圖的（b）圖、（c）圖。
圖2--斜心墻壩截面圖
人工防滲材料壩
采用混凝土、瀝青混凝土或其他人工材料制作的防滲材料壩稱為人工防滲材料壩，在壩體上游面鋪設人工防滲材料的稱為斜墻壩或面板壩，見圖3左圖。在壩體中間設人工防滲材料的稱為心墻壩（人工防滲材料心墻壩），見圖3右圖。
圖3--人工防滲材料壩截面圖
土石壩壩內還要敷設排水設備排除滲漏水，以增加壩體和下游壩坡的穩定性，降低揚壓力。為防止波浪、冰層、溫度變化、雨水和水流，人畜等對壩坡的破壞，壩面要設護坡，上游護坡可用砌石、堆石或鋼筋混凝土等材料，下游護坡可草皮、砌石、堆石等。
土石壩的優點是：就地取材，減少運輸成本；節省水泥、鋼材、木材；結構簡單，便于維修和加高、擴建；對地質條件要求較低，能適應地基變形；施工技術較簡單，工序少，便于組織機械化快速施工。
缺點：由于土石壩是泥沙堆積而成，經不起水流沖刷，所以壩身不能溢流，需另設溢洪道，施工導流不如混凝土壩方便，也就是說發生漫壩則可能導致大壩崩潰，滲水產生管涌也會破壞大壩。壩體填筑工程量大，土料填筑受氣候條件的影響大等也是缺點。
土石壩的應用工程
下面介紹幾個土石壩的應用工程。
黃河小浪底水利樞紐工程 （內容來自網絡，僅供參考）
黃河小浪底水利樞紐工程位于河南省洛陽市孟津縣小浪底，是黃河干流上的一座集減淤、防洪、防凌、供水灌溉、發電等為一體的大型綜合性水利工程。
小浪底工程攔河大壩采用斜心墻堆石壩，設計最大壩高154米，壩頂長度為1667米，壩頂寬度15米，壩底最大寬度864米。水庫總庫容126.5億立方米，長期有效庫容51億立方米。
由于受地形、地質條件的限制，泄洪建筑物與引水發電系統均布置在左岸。電站廠房內安裝6臺30萬千瓦混流式水輪發電機組，總裝機容量180萬千瓦。
圖4--小浪底攔河大壩
天生橋一級水電站 （內容來自網絡，僅供參考）
天生橋一級水電站為珠江流域西江水系上游的南盤江龍頭電站，壩址處河谷開闊，壩基巖層較軟弱，壩區有豐富的土石料。大壩為混凝土面板堆石壩，最大壩高178米，壩頂長1104米，壩頂寬12米，頂部設置4.9米高的防浪墻。混凝土面板厚度頂部0.3米，底部0.9米，設置垂直縫，間距16米，共分69塊。水庫總庫容102.6億立方米，調節庫容57.96億立方米。
電站樞紐右岸設開敞式溢洪道和放空隧洞、泄洪孔口尺寸為寬13米，高20米，共5孔。溢洪道全長1665米。左岸引水發電系統采用單機單管布置，地面廠房安裝4臺30萬千瓦水輪發電機組。電站于1998年底首臺機組發電，至2000年工程竣工。
圖5--天生橋一級壩
紫坪鋪水電站 （內容來自網絡，僅供參考）
紫坪鋪水電站位于四川成都西北崛江上游，地處都江堰市麻溪鄉，距都江堰市約9公里。紫坪鋪水電站壩高156米，總庫容11.12億立方米，水電站裝機4臺19萬千瓦發電機組。
“5.12” 汶川特大地震時，它距離中心地震帶僅17公里，水電站所處位置地震烈度超過10度，遠遠超過大壩原有設計抗震等級，然而大壩經受住了最嚴峻的考驗，僅是壩混凝土擋水面板發生多處拉裂，壩體安然無恙。可見堆石壩也有很強的抗震能力。2009年10月19日在成都召開的堆石壩國際研討會上，紫坪鋪大壩榮獲“國際堆石壩里程碑特別工程獎”。
圖6--紫坪鋪水電站
支墩壩
重力壩有二個主要缺點：材料強度不能充分利用與底部揚壓力大，寬縫重力壩在一定程度上克服了這兩個缺點，如果將壩體由一系列獨立的支墩和擋水面板組成，擋水面板設在上游同樣形成擋水面，可進一步克服重力壩的缺點。
支墩壩就是這類壩型，庫水壓力由擋水面板傳給支墩再傳給地基，利用水重和自重在壩基面產生的摩擦力來抵抗水平水壓力維持穩定。這樣可最大限度地利用材料強度；最大限度地減小揚壓力；充分利用水重來節省混凝土量。
支墩壩主要有平板壩、連拱壩、大頭壩。
平板壩
平板壩是支墩壩的最早型式，由平面板與支墩組成，平面板就是擋水面板，見圖7。
圖7--平板壩
平面壩的主要優點是：構造簡單；平板的迎水面上不產生拉應力；對溫度變化的敏感性差；地基變形對壩身應力分布影響不大，對地基要求不十分嚴格。但鑒于面板受力條件的限制，平面板壩高一般不超過40米。
連拱壩
由于平板壩的面板受力條件不好，將平面的擋水面板改為圓弧面板（拱），可更好利用混凝土的抗壓性能，多個拱壁（拱圈）連成一體，由多個支墩支撐，這就是連拱壩，圖8左圖是一段連拱壩示意圖。
圖8--連拱壩
圖9左圖是一段連拱壩的俯視圖，右圖是從下游面觀看這段連拱壩。
圖9--連拱壩結構
連拱壩能較好地利用材料強度，把拱壩的優點運用到寬的河面，可建又高又寬的壩。連拱壩對地基變形、溫度變化較敏感，故對地基要求相對要高一些。
連拱壩的應用工程
下面介紹幾個連拱壩的應用工程。
佛子嶺水庫 （內容來自網絡，僅供參考）
佛子嶺水庫，位于淮河支流淠河東源上游，安徽省霍山縣城西南，是建國初期中國自行設計具有當時國際先進水平的大型連拱壩水庫，佛子嶺水電站是淮河流域第一座水電站。以防洪為主，結合灌溉、發電、航運，水庫總庫容4.96億立方米。佛子嶺大壩由20個支墩，21個拱和兩端重力壩組成。壩頂軸線長510米。溢洪道設在東岸山凹里，開敞式溢流，下接明渠側槽。壩后廠房，總裝機容量為31000千瓦。1952年1月動工，1954年11月建成。
文章來源：電力專家聯盟、水利水電資料庫
