探索水库土石坝前期设计的关键点

探索水库土石坝前期 设计的关键点

李加华

普洱市水利水电勘测设计院有限公司

摘要：土石坝是我国的古老坝型之一，其在水库枢纽工程建设中具有较高的应用率。在采取坝型为土石坝的过程中，设计单位必须严格做好对土石坝的勘察设计工作，以此防止土石坝出现滑坡、异常渗漏、不均匀沉降等问题，进而损害水库工程整体效益。因此为防止发生上述现象，提高水库枢纽工程土石坝的安全性，降低土石坝出现病险情况的可能性，本文通过调查与分析文献资料，围绕土石坝常见的病险问题展开探讨，并对土石坝前期的勘察设计关键点进行分析，旨在为设计人员开展土石坝设计工作提供参考。

关键词：水库；土石坝；设计关键点

引言：土石坝是水库枢纽工程常见的坝型，社会对其建设质量的关注度正在不断提高。土石坝工程质量在建设过程中受到前期勘察设计精度和深度、施工质量控制等多方面因素的影响，从而极易出现质量问题，导致水库枢纽工程安全性降低。因此为提高土石坝建设质量，充分体现水库工程具有的社会效益，设计单位应严格按照规程规范做好水库土石坝的勘察设计工作，以确保建设单位在后期顺利实施建设工作。

1水库土石坝常见质量问题及形成原因

通过对我市水库土石坝病害现状进行分析，常见质量问题主要包括以下几项。

（一）土石坝异常渗漏。属于水库土石坝的常见病害类型。异常渗漏是导致土石坝出现溃坝现象的主要原因。水库土石坝的渗漏类型主要包括接触渗漏、坝体渗漏、绕坝渗漏及坝基渗漏四种。渗漏原因主要包括以下几项内容：①筑坝材料存在质量问题。土石坝建设基本选择就地取材，在取料过程中，未对各坝料进行严格把控，导致取材规范性降低，致使筑坝材料质量无法满足设计要求^[1]。②未严格做好勘察设计工作。土石坝在水库工程中具有重要地位，若未严格做好该项工作，将导致异常渗漏问题出现，进而影响工程的整体质量；③排水无法满足规范要求。受勘察设计、施工质量等方面的影响，排水设施极有可能出现堵塞、坍塌等现象，进而引发渗漏质量问题；④坝基质量不满足规范要求。土石坝坝基存在质量问题，极有可能导致地基沉陷，致使坝基出现挤压变形现象，进而引发渗漏质量问题。（二）土石坝出现裂缝。导致水库土石坝出现裂缝的原因主要包括以下内容：①未严格落实清淤工作，坝基承载力不满足设计要求；②采取的坝基防渗措施与标准不符或设计不合理；③坝体填筑的坝料物理力学指标与设计不符；④施工时对各坝料的结合部位处理不当等。（三）坝体滑坡。导致水库土石坝出现滑坡现象的原因主要包括以下几点：①前期地质勘察精度不足，导致坝料物理力学指标偏高，影响后期结构设计；②坝基内有高压缩性软土层，淤泥层，强度较低，勘察时没有查明，设计时也未做处理；③施工过程中碾压操作与标准不符等。
2水库土石坝设计的关键点

2.1保证水文成果的正确性

为提高水库土石坝建设规范性，确保水文成果预测精准，在开展设计与计算工作时，应严格复核水文数据。①设计人员应充分利用建设区域内的各项水文资料，并严格落实相应的监测措施。监测应明确重点，获取暴雨量、洪水汛期及年降水量等多项数据内容；②认识到数据内容的重要性。在获取可靠的资料后，设计人员必须在采用正确的计算方法进行分析计算，以获取可靠性的参数。同时应分析与检查各项参数，确保其具有合理性。针对补充的水文资料，必须对其进行分析与反复论证，确保其具有重现期^[2]。此外，应获取水库土石坝建设区域的水文调查信息，并将水文资料与调查信息进行对比，明确资料内容的可靠性；③数据内容复核。在实际工作中，必须对资料及数据内容复核，尤其针对能够直接影响最终数据的流域特征及水文资料等信息，应确保其不存在系统性误差，并在发现误差时及时纠正；④应对标准给予重视。在确认水文数据信息具备良好的可靠性时，应根据水库规模选择与工程相符的防洪标准。在开展上述工作时，应对我国实施的法规政策及规范规程进行综合考量，校准洪峰流量，为后续设计工作提供可靠依据；⑤在开展设计工作的过程中，必须对水库建设区域内的自然环境进行综合考量。为防止土石坝出现溃坝现象，设计人员应对可能发生的最大洪水等级进行考量，并将其作为洪水标准进行设计。
2.2保证地质勘测的准确性

从以往水库土石坝施工来看，由前期地质勘察不足、勘测不准确而造成施工过程中料场变更、坝基开挖与设计严重不符、防渗方案、坝体结构等重大设计变更比例较大，导致设计工作量增加，同时也对施工进度造成无法弥补的影响，因此，在水库工程设计中，前期的地质勘测显得尤为重要，为保证地质勘测的准确性，勘测设计人员应注重以下几项内容：①从工程安全条件、投资、效益、建筑物布置等方面综合考虑，选择合理的坝址和建筑物轴线；②在地质外业勘察时，钻孔、探坑数量和深度、布置应符合规范要求和满足枢纽工程建设的实际需要，钻探工作的实施应查明土石坝坝基、岸坡及天然建筑材料的各项物理力学指标，为后续结构设计人员提供准确可靠的设计参数。

2.3提高地震性能

地震自然灾害是导致水库土石坝出现险情的主要原因，极易引发严重的安全事故，直接危害下游人民群众生命和财产安全，造成恶劣的影响。因此，在开展土石坝设计工作时，必须对其抗震性给予重视。在设计过程中，应注重以下几项内容：①必须对地质条件进行复核。在开展设计工作时，必须对水库土石坝建设区域的地质环境进行监测，获取具备可靠性的地质资料信息。此外，应对建设区域河流条件进行综合考量，充分掌握当地土石质量，明确其是否存在水溶性岩石，以防止就地取材时采用劣质材料，进而导致土石坝建设质量降低；②注重分析。在成功获取建设区域各项资料信息后，应立即开展对土石坝抗震性能的静动力分析。③数据核准。在获取各项数据信息后，应以我国相关标准为基础开展设计工作，明确建筑物地震设防烈度。此外，应对数据信息及施工材料进行复核，确保数据内容具有良好的科学性；④注重用材。应避免对易液化的土体进行利用，进而提高水库土石坝质量；⑤重视结构方面。在开展水库土石坝设计工作的过程中，为提高土石坝抗震性能，应从防渗体选材、地基、坝高等多个角度出发，以此开展抗震设计。

2.4注重坝体防渗与排水

为防止坝体出现异常渗漏现象，应对以下几项内容给予重视：①在选择天然建筑材料的过程中，必须对建设区域地质条件进行综合考量；②必须做好坝体防渗的设计工作。根据地质条件确定防渗体型式，对防渗体材料进行严格准确的分析，严格按照相关规范进行防渗体结构设计，同时，应重视防渗体与上下游坝壳区之间的反滤设计；③在排水方面，应确保能够与坝体防渗进行有效结合，提高排水效率；加强坝面、岸坡排水设计，合理布置水库泄水建筑物，防止其对坝脚长期冲刷造成不良影响；④在设计时应考虑防渗体竣工后出现的正常沉降现象，防渗体顶部应预留沉降超高，确保防渗体顶部高程满足水库安全运行条件。

结束语：综上所述，前期设计工作是保障水库土石坝建设质量的重要手段，为提高土石坝质量，应对设计工作的重要性形成正确认知，掌握水库土石坝各项设计关键点，并对各项设计环节进行严格把控，以提高水库土石坝设计水平，从而实现积极影响土石坝质量及水库工程整体效益。

参考文献：

[1]任拥军.土石坝水工建筑物安全问题产生原因及对策[J].四川建材，2022，48(02):238-239.

[2]黄锦林，高志涵，张建伟，侯福.某土石坝坝坡稳定与防渗体影响分析[J].广东水利水电，2021，33(10):5-10.