摘要：在我国第三产业的发展过程中，水利工程发挥着至关重要的作用，也是保障我国经济平稳增长的关键。尤其是在当前现代化建设速度逐渐提升的趋势下，社会生产生活对于水利工程的质量提出了更高要求。土石坝枢纽设计是工程建设中的重要环节，与后续施工质量密切相关，同时也决定着水利工程投入使用后的可靠性。因此，应该对土石坝枢纽设计工作加强重视，根据实际环境状况确定合理的设计方案。本文将通过分析水利工程土石坝的基本概念及优势，探索水利工程土石坝枢纽设计中的要点。
关键词：水利工程；土石坝枢纽；设计要点
无论是在农业灌溉当中，还是在防御洪水当中，水利工程始终发挥着关键作用，是保障社会生产生活正常进行的基础与前提，同时在我国经济发展中的作用也日益显著。土石坝是水利工程中的重要组成部分，不仅具有成本低和挡水效果佳的特点，而且具有较强的可靠性与安全性，能够切实提升水利工程投入运营后的效果。土石坝枢纽建设要面临复杂的自然环境，因此给设计工作带来了一定的困难，要求设计人员必须对工程整体性进行把握，实现设计方案的不断优化。在设计前应该对工程建设的相关资料进行收集，包括了岩土体物理力学性质和地形、水文等。与此同时，在设计中应该重点关注土石坝轴线、泄洪建筑物、剖面设计与构造设计等，严格把好设计关，延长水利工程的使用寿命。
1、水利工程土石坝的基本概念及优势
土石坝的基本材料为石料和土料等，其作为一种常见坝型，在水利工程的稳定运行中发挥着关键作用。在石料和土料的填筑中，通常采用分层分区填筑的方式，包括了抛填、碾压和灌注等多项工作。碾压时严格遵循设计标准，确保挡水结构良好的性能【1】。由于土石坝枢纽建设可以就地取材，因此能够降低材料获取与运输的难度，便于施工工作的高效进行。土石坝能够有效应对多种自然条件的影响，比如地质条件、地形条件和气候条件等，降低地震对水利工程的影响。机械化施工的推进，使得土石坝枢纽的施工安全性与可靠性大大增强，满足了当前现代化建设的需求。
2、水利工程土石坝枢纽设计中的要点
2.1 资料收集
对于水利工程建设相关的资料进行全面收集，是土石坝枢纽设计的基础与前提，其中包括气象状况、地形与地质状况、水文条件等等。对于资料进行收集、整理与分析，为土石坝枢纽的设计工作提供理论指导，明确设计的基本方向。与此同时，这也是提升工程质量、降低施工成本的有效方法。施工项目和水利工程整体结构等，受到地形状况的直接影响。为此，需要对水利工程土石坝枢纽所在区域的实际地形条件进行仔细勘察，在绘制地形图时确保比例的合理性，1：500或者1:1000是合理的地形图比例。在实际工作中，应该对工程项目的要求和实际施工条件等进行综合考量，确定符合工程建设的比例。在设计水利工程土石坝枢纽时，还应该对水文条件进行合理分析，选择合理的水库坝址，优化其布局方式。首先，应该对水库坝址周边岩土体的力学性质进行分析，明确其物理力学参数，为设计工作提供可靠而全面的数据。其次，对地质构造进行分析。再其次，应该明确地质的风化程度。最后，确定河床覆盖层的厚度。在考量工程建设的气象因素时，重点关注湿度、风速、温度和降雨量等。
2.2 确定轴线
确定土石坝的轴线，是土石坝枢纽设计中的关键。在此过程中要对多方面影响因素进行考量，包括了水文条件、地形状况和地质状况等。此外，涉及水库的实际施工条件、土石坝枢纽的规模和项目建设布局等等。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆设计与施工是两个密不可分的环节，在确定土石坝轴线时，应该确保后续施工的便捷性，防止轴线设置不合理对施工进度造成的影响。通常情况下，在确定土石坝轴线时，要利于泄水建筑物的建设，较窄的河谷等地较为理想。对土石坝岸两端厚度进行合理设计，防止对施工安全造成影响【2】。对于土石坝轴线区域的地质条件进行分析，确保地基具备较小的透水性、岩层的坚韧性和岩石的完整性等。与此同时，土石坝轴线的设计，应该便于建筑材料的运输及施工，降低材料运输与建设成本。发电站与泄洪洞的建设，应该与土石坝施工同时进行，但要避免彼此间的影响。
2.3 土石坝枢纽的设计要点
为了提升工程建设与使用的安全性，应该合理控制土石坝坝基与边坡的稳定性，确保其具有足够的断面。为了对渗流状况进行有效控制，应该重视防渗与排水设施的建设。土石坝在挡水时，渗流会在坝体内出现，上浮力作用于饱和区内的土石料中，此时抵抗滑动的有效重量被削弱。与此同时，土石料抗剪强度也会下降，坝坡受到渗流力作用，存在不安全因素。防渗与排水设施的建设，能够有效对渗流范围进行控制，渗流出逸比的降低能够促进河岸、坝坡和坝基抗渗与抗滑性能的增强，渗流的方向也得以有效改变，促进坝基与坝体渗漏量的降低。以施工现象环境为依据，确定土石料的类型，明确坝体结构形式，合理配置坝体内的土石料。在确定坝体填筑压实指标时，应该以土石料力学性质为依据，确保其达到技术标准的同时，降低施工成本。对泄水建筑物的泄流能力进行分析，合理设计坝顶的安全超高，降低安全事故发生的几率。为了避免风浪的冲击与掏刷，应该将护坡设置于上游坝坡中，并提升其坚固性。在设置下游坝坡时，应该重点关注对雨水冲刷的预防。为了避免裂缝问题由于冻胀和日晒而产生，应该选择性能较好的粘性土料。防止土料由于较大的压缩性而出现不均匀沉降和变形。
2.4 建筑物布置
水利工程土石坝枢纽由类型不同的建筑物共同组成，对于建筑物进行合理布置，是提升设计可靠性的关键。在保障建筑物安全性的同时，应该确保其施工的独立性，防止施工之间的互相影响。对于管理方案进行优化和调整，使其更加适应施工周期要求。合理分配施工资金，确保每一项建筑物工程都能够顺利开展，并对施工成本进行控制【3】。泄洪建筑是水利工程土石坝枢纽的重要组成部分，在确定泄洪建筑形式时，应该对其所在区域的水文条件进行综合分析。为了确保其良好的超泄能力，应该将开敞式的形式应用于泄洪道设计当中。消能设施的设计，有助于缓解水流的冲击作用，提升建筑物的稳定性与安全性。在土石坝的布置过程中，还应该做好地貌的调查工作，明确工程建设区域的基本特征，以便制定针对性设计方案。
2.5 剖面与构造设计
在拟定土石坝基本剖面形式时，应该对土石坝材料特性、坝型、坝基、坝高、施工及运行条件和土石坝等级等进行充分考量。在剖面性状的确定过程中，还要开展渗流与稳定分析实验【4】。以土石坝的构造、施工、运行和交通等信息为依据，确定坝顶的宽度；以填筑材料性质和坝型等信息为依据，确定坝坡的形式。1:1.4-1:4.0是上游坝坡坡度的合理范围，1:1.5-1:3.0是下游坝坡坡度的合理范围。为了有效应对雨水的冲刷，将马道设置于土石坝下游，便于检修和观测工作的进行。
3、结语
在水利工程建设当中，土石坝枢纽设计是最为关键的一个环节，关系到施工质量和工程安全性、稳定性。在设计之前，应该做好资料的收集与分析工作，并在实际设计中考虑到土石坝所在位置的自然环境条件，对各项设计要点进行综合把控，逐步完善设计方案。
参考文献：
[1]王震宇.水利工程土石坝枢纽设计中的要点分析[J].工程建设与设计,2018(20):165-166.
[2]温锁利.水利工程土石坝枢纽设计中的要点分析[J].农民致富之友,2016(23):138.
[3]李洪明.水利工程土石坝枢纽设计中的要点分析[J].民营科技,2016(05):115.
[4]龙杰.水利工程土石坝枢纽设计中的要点分析[J].科技创新与应用,2016(05):192.
论文作者:包天栋
论文发表刊物:《防护工程》2019年第2期
论文发表时间:2019/7/3
标签：土石论文; 水利工程论文; 枢纽论文; 条件论文; 轴线论文; 建筑物论文; 工程建设论文; 《防护工程》2019年第2期论文;