專題十二　土石壩的構造及作用

土石壩的基本剖面是梯形，主要由壩頂、防滲體、上下游壩坡、壩體排水、地基處理等部分組成。

1.壩頂構造

（1）壩頂寬度。壩頂寬度應根據構造、施工、運行和抗震等因素確定。如無特殊要求，高壩可選用10～15m。中、低壩可選用5～10m。同時，壩頂寬度必須充分考慮心墻或斜墻頂部及反濾層、保護層的構造需要。如有公路交通要求，還應滿足公路路面的有關規定。作用是保護壩頂不受破壞。為了排除雨水，壩頂應做成向一側或兩側傾斜的橫向坡度，坡度宜采用2％～3％。對于有防浪墻的壩頂，則宜采用僅向下游傾斜的橫坡。

（2）護面。護面的材料可采用碎石、砌石、瀝青或混凝土，Ⅳ級以下的壩下游也可以采用草皮護面。

（3）防浪墻。壩頂上游側常設混凝土或漿砌石修建的不透水的防浪墻，墻基要與壩體防滲體可靠地連接起來，以防高水位時漏水，防浪墻的高度一般為1.0～1.2m（指露出壩頂部分）。

2.防滲體

土壩防滲體主要有心墻、斜墻、鋪蓋、截水墻等形式，設置防滲體的作用是：減少通過壩體和壩基的滲流量；降低浸潤線，增加下游壩坡的穩定性；降低滲透坡降，防止滲透變形。

（1）均質壩。整個壩體就是一個大的防滲體，它由透水性較小的黏性土筑成。

（2）黏性土心墻和斜墻。心墻一般布置在壩體中部，有時稍偏上游并略為傾斜；斜墻布置在壩體的上游，以便于和上游鋪蓋及壩頂的防浪墻相連接。

黏性土心墻和斜墻頂部水平厚度一般不小于3m，以便于機械化施工。防滲體頂與壩頂之間應設有保護層，厚度不小于該地區的冰凍或干燥深度，同時按結構要求不宜小于1m。

（3）非土料防滲體。非土料防滲體有鋼筋混凝土、瀝青混凝土、木板、鋼板、漿砌塊石和塑料薄膜等，較常用的是瀝青混凝土和鋼筋混凝土。

3.土石壩的護坡與壩坡排水

（1）護坡。土石壩的護坡形式有：草皮、拋石、干砌石、漿砌石、混凝土或鋼筋混凝土、瀝青混凝土或水泥土等。作用是防止波浪淘刷、順壩水流沖刷、冰凍和其他形式的破壞。

（2）壩坡排水。除干砌石或堆石護面外，均必須設壩面排水。為了防止雨水沖刷下游壩坡，常設縱橫向連通的排水溝。與岸坡的結合處，也應設置排水溝以攔截山坡上的雨水。壩面上的縱向排水溝沿馬道內側布置，用漿砌石或混凝土板鋪設成矩形或梯形。壩較長時，則應沿壩軸線方向每隔50～100m左右設一橫向排水溝，以便排除雨水。

4.壩體排水

（1）排水設施。形式有貼坡排水、棱體排水、褥墊排水、管式排水和綜合式排水。壩體排水的作用是降低壩體浸潤線及孔隙水壓力，防止壩坡土凍脹破壞。在排水設施與壩體、土基接合處，都應設置反濾層，其中貼坡排水和棱體排水最常用。

①貼坡排水。緊貼下游壩坡的表面設置，它由1～2層堆石或砌石筑成。貼坡排水頂部應高于壩體浸潤線的逸出點，保證壩體浸潤線位于冰凍深度以下。

貼坡排水構造簡單、節省材料、便于維修，但不能降低浸潤線，且易因冰凍而失效，常用于中小型工程下游無水的均質壩或浸潤線較低的中等高度壩。

②棱體排水。在下游壩腳處用塊石堆成棱體，頂部高程應超出下游最高水位，超出高度應大于波浪沿坡面的爬高，并使壩體浸潤線距壩坡的距離大于冰凍深度。應避免棱體排水上游坡腳出現銳角，頂寬應根據施工條件及檢查觀測需要確定，但不得小于1.0m。

棱體排水可降低浸潤線，防止壩坡凍脹和滲透變形，保護下游壩腳不受尾水淘刷，多用于河床部分（有水）的下游壩腳處。

（2）反濾層。為避免因滲透系數和材料級配的突變而引起滲透變形，在防滲體與壩殼、壩殼與排水體之間都要設置2～3層粒徑不同的砂石料作為反濾層。材料粒徑沿滲流方向由小到大排列。