水利工程土石坝枢纽设计中的要点探究

岳鹏

摘 要：水利工程施工的土石坝枢纽设计对地理环境及施工环境等具严格要求，是土石坝枢纽设计施工的基础性内容，对提升水利工程施工建设质量及土石坝施工使用效益具有深远影响。本文将根据水利工程土石坝枢纽设计特点对水利工程土石坝枢纽设计要点内容进行分析研究，并制定有效的水利工程土石坝设计管理方案，以此为水利工程土石坝枢纽设计管理工作的顺利进行提供理论知识帮助。

关键词：水利工程;土石坝;枢纽;设计;要点

近年来，各地区水利工程建设的逐步加快使水利土石坝设计方案有所革新，为水利工程建设的有效进行提供了基础性帮助。土石坝枢纽设计要求根据施工环境等要素对施工内容进行优化，同时要做好用料管理及施工控制，从而提高水利工程土石坝枢纽设计效益，使水利工程中的土石坝枢纽设计能够充分的发挥实际作用。

一、水利工程土石坝枢纽设计前的准备工作

1.做好土石坝枢纽基本材料的采集

水利工程土石坝枢纽设计所用的基本材料包括水利工程土石坝施工所在的地形、地质、水质、气象等材料。这些基本材料为水利工程土石坝枢纽设计提供了基础的理论依据，决定着土石坝枢纽设计质量的好坏，影响着水利工程土石坝枢纽工作的质量和工程造价。因此要做好土石坝枢纽基本材料的采集、整理工作。首先是地形资料的收集和整理。地形材料决定着水库建筑的整体布局和施工内容。地形材料的外在表现形式是地形图，在绘制地形图的时候一定要对土石坝所在位置的地形进行实地勘察，然后采用最合理的比例进行绘制。

2.选择好土石坝轴线

首先土石坝轴线的选择要在满足施工要求、施工操作的前提下，尽可能选择在河谷较窄、方便建造泄水建筑物的地方，土石坝岸两端的厚度要能够保证施工的安全性。其次就地质条件上，要选择透水性较小的地基位置，例如整块岩石、坚实的地层等。第三，土石坝轴线的选择要保证水利工程土石坝枢纽施工的时候有足够的建筑材料。此外，水利工程土石坝枢纽所需的泄洪洞、发电站等也要和土石坝施工能够同时进行而互不干扰。

二、水利工程土石坝枢纽设计要点

1.合理布置水利工程土石坝枢纽

（1）发挥土石坝枢纽的整体功能。土石坝枢纽整体功能的发挥将有效的提升土石坝枢纽使用效益，进一步解决土石坝使用的安全性问题，提高土石坝枢纽使用效益。现代化的水利工程土石坝枢纽设计对其使用灵活性及便捷性要求较高，需其能够根据水利工程建设环境，对土石坝的枢纽效益进行调整，从而确保土石坝枢纽应用有效性，避免其对整体的水利工程建设产生不利影响。在土石坝枢纽系统设计使用前，要对各不同区域及位置进行优化布置，并提高土石坝枢纽使用效果，以此最大限度的为水利工程施工提供可靠的基础性建设帮助。由于部分地区的水利工程施工环境复杂，因此土石坝枢纽设计要同时考虑使用成本问题，以免因使用成本过高而导致其出现使用质量及安全性问题。

（2）做好泄洪建筑物的设计。泄洪建筑设计其目的不仅是确保水利工程建设安全，同时也是保障水文环境稳定的重要基础，避免水利工程施工对周边的生态环境发展建设造成影响。水利泄洪建设设计与使用要充分的考虑以下三个方面问题。首先是建筑使用的安全性问题，由于部分地区地理环境较为恶劣，因此在泄洪建设的设计方面，要将环境问题考虑在内，并计算出泄洪强度及基础泄洪数据，以免泄洪强度过高对泄洪建筑的使用造成安全性影响。其次是泄洪建设设计的管理性问题，要定期对泄洪建筑的使用情况及泄洪数据信息进行检查，确保其能够预期的泄洪管理规划保持一致，一旦出现泄洪管理问题要做好相关的信息的整合，从而保障泄洪建筑的使用效果。最后相关的泄洪管理设施要根据泄洪管理规划进行定期更变，同时做好泄洪设施的维护，按水利工程施工要求对泄洪建筑设施的使用进行调整，以此确保泄洪建筑设计使用的合理性。

（3）做好不同地区的土石坝枢纽设计工作。针对不同的土石坝枢纽环境，要制定完善的土石坝枢纽管理方案，并做好特殊环境下的土石坝枢纽设计管理，从而降低环境因素对土石坝枢纽系统设计使用的影响，同时为后期阶段水利工程建设的顺利进行提供有利帮助。如在陡坡及碎石环境下，要首先对陡坡及碎石进行处理或填平，提高土石坝枢纽设计施工安全性，逐步提升土石坝枢纽系统使用稳定性，以免在实际的设计使用方面出现质量安全问题。在丘陵及河谷等开阔地段，要将溢洪道设计在相对较远的区域，从而降低其对坝肩，保障土石坝枢纽的设计使用效果。不同环境下的土石坝枢纽设计使用条件限制较多，要在充分发挥工程建设优势的同时对相关的土石坝枢纽设计项目进行优化，提升土石坝枢纽设计的科学性及合理性，減少在复杂环境条件下的施工项目，以此降低工程施工质量安全出现的概率，使土石坝枢纽设计能够在良好的环境条件下得以应用。

2.土石坝剖面和构造的设计

土石坝剖面结构设计要在结合尺寸及坝高等数据后进行确定，不同的环境条件对基础数据的要求也不尽相同，要在考虑环境因素、人为因素及施工等因素的基础上对土石坝剖面进行合理化设计，从而为后续阶段的水利工程施工提供全面性帮助。通常土石坝坡基础比例为1：2，特殊条件下可将比例提高至1：4。考虑到后期阶段要对土石坝结构下游及上游边坡进行进修及稳定性处理，因此在马道等工程设计方面要将土石坝顶的高程数据进行综合性运算，进而解决土石坝施工设计规范性不佳问题。在水位控制方面，实际静水位不应低于坝顶高程。由于土石坝剖面施工复杂，因此要在坝顶宽度设计方面考虑地质震动及施工机械震动问题，以免宽度过低而导致其出现结构强度问题，实际宽度不应低于10米，基础宽度应控制在15米以下，继而使土石坝顶结构能够承受较高的基础压强，提升土石坝剖面整体使用安全性。

三、结语

水利工程土石坝设计要根据水利工程建设要求及施工管理要求进行合理规划，通过分析土石坝枢纽系统使用环境对土石坝设计进行优化，从而提高土石坝枢纽设计效益，以此为在为水利工程建设解决诸多难题的同时提升水利工程建设的综合水平，使水利工程项目建设不受到基础环境等多个方面的限制，确保水利工程建设的基础效能。

参考文献：

[1]杨霖.水利工程土石坝枢纽设计中的要点分析[J].引文版：工程技术，2015（44）.

[2]王明，叶孝民.水利工程土石坝枢纽设计中的要点分析[J].江西建材，2015（7）.