摘 要：在水電站施工建設(shè)的過程中，拱壩設(shè)計(jì)是十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，在很大程度上決定著水電站的建設(shè)，可以說有著舉足輕重的作用。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)工程的整體概況進(jìn)行了解，同時(shí)還需要掌握自然以及地質(zhì)狀況。尤其是地質(zhì)狀況，可以說是相當(dāng)重要的。在實(shí)際狀況的基礎(chǔ)上，只有對(duì)壩址的自然情況以及地質(zhì)情況進(jìn)行充分的認(rèn)識(shí)，才能令拱壩的設(shè)計(jì)更加完善。綜合上述情況，筆者對(duì)拱壩的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀以及其中存在的問題進(jìn)行了分析，希望在今后的設(shè)計(jì)中可以引起重視，令相關(guān)的設(shè)計(jì)變得更加完整。 

　　關(guān)鍵詞：拱壩設(shè)計(jì)；注意；問題 

　　在進(jìn)行拱壩設(shè)計(jì)的過程中，對(duì)壩型的選擇十分重要，因?yàn)樵谶x擇的過程中，需要涉及諸多的因素。如果不能充分的考慮到其中所涉及到的復(fù)雜性，那么就會(huì)對(duì)整體的設(shè)計(jì)產(chǎn)生一定的影響，進(jìn)而不能正常的開展施工建設(shè)。所以說一個(gè)優(yōu)良的拱壩，選擇好合適的壩型才是基本前提。對(duì)于沒有選用到合適的壩型，其所造成的損失將會(huì)是十分嚴(yán)重的。綜合上述的內(nèi)容，本文重點(diǎn)對(duì)這方面的問題進(jìn)行了闡述，希望在今后的拱壩設(shè)計(jì)中可以得到有效的緩解，令水利工程建設(shè)變得更加科學(xué)。 

　　1 拱壩設(shè)計(jì) 

　　從當(dāng)前的設(shè)計(jì)情況進(jìn)行分析，要想體現(xiàn)出拱壩設(shè)計(jì)的合理性，首先就要對(duì)定拱軸線的位置加以確認(rèn)。先要將其描繪在一張透明的紙上，這樣做的目的是可以隨意進(jìn)行移動(dòng)，然后再根據(jù)所選定的半徑與厚度等將頂拱外的弧線畫出來。緊接著要對(duì)拱冠梁的剖面尺寸進(jìn)行劃定，從壩頂開始，一直向下，選定至少5個(gè)拱圈，將拱圈的平面圖繪制出來。具體的布置原則是與拱頂相一致的。最后還要檢查外形的輪廓是否具有光滑的特點(diǎn)，是否會(huì)出現(xiàn)倒懸的現(xiàn)象，在此基礎(chǔ)上再根據(jù)相應(yīng)的高程點(diǎn)連接起來，在必要的情況下，對(duì)于急劇的部分可以不做修改，目的是為了確保各個(gè)點(diǎn)之間的連線具有光滑的特點(diǎn)。 

　　2 關(guān)于拱壩設(shè)計(jì)中荷載的分析 

　　在水電站的拱壩施工過程中，荷載具有十分重要的意義，如果不能保證拱壩達(dá)到相應(yīng)的荷載要求，那么整體的質(zhì)量就會(huì)受到影響。荷載的設(shè)計(jì)可以分為三個(gè)部分，一是自重，二是溫度荷載，三是地震荷載。在設(shè)計(jì)自重的過程中，應(yīng)該對(duì)混凝土進(jìn)行分段的澆筑，然后使用灌漿的方式進(jìn)行封頂，保證拱壩具有整體性。在此時(shí)，其自重變位以及應(yīng)力都已經(jīng)達(dá)到了相應(yīng)的要求，整個(gè)自重均由懸臂梁承擔(dān)起來。 

　　對(duì)于溫度荷載而言，其影響因素主要是封拱的溫度。這主要是時(shí)間以及位置變化所造成的，要想對(duì)其進(jìn)行精準(zhǔn)的計(jì)算，是相當(dāng)困難的一件事。在溫度荷載進(jìn)行測(cè)量的過程中，需要充分考慮到壩體最為不利的情況，將溫降充分考慮在內(nèi)，同時(shí)也要注意到溫升的影響，這樣才能保證整體的穩(wěn)定性，在進(jìn)行計(jì)算的過程中，可以將其與封拱的溫差值進(jìn)行比對(duì)，將溫度荷載看作是三部分的組合，同時(shí)還應(yīng)該注意的是在中小型拱壩的建設(shè)中，需要根據(jù)實(shí)際情況再對(duì)溫度荷載加以確定。 

　　此外，地震荷載也是影響水電站拱壩設(shè)計(jì)的主要因素。對(duì)于當(dāng)前的設(shè)計(jì)來說，對(duì)地震的主要計(jì)算方式為擬靜力法，這種方法充分考慮到了實(shí)際情況的特殊性，在地震荷載中，主要涵蓋了動(dòng)力分析的研究，此外在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，其中還包括了地震動(dòng)水壓力以及動(dòng)土壓力等內(nèi)容，這樣才能實(shí)現(xiàn)地震荷載的有效性設(shè)計(jì)。 

　　3 工程實(shí)例 

　　3.1 工程概況 

　　某水電站工程以發(fā)電為主，兼有灌溉、防洪、旅游等綜合效益。樞紐建筑物由攔河大壩、壩頂溢洪道、放空底孔、引水隧洞、進(jìn)水口和發(fā)電廠房等組成，攔河大壩為混凝土拱壩，壩底高程148m，壩頂高程232.3m，壩高84.2m，正常蓄水位230m。 

　　3.2 拱壩設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個(gè)問題 

　　3.2.1 拱壩布置與壩肩開挖 

　　從地質(zhì)勘探結(jié)果上看，壩軸線受橫切區(qū)域性大斷層的影響，兩岸巖石風(fēng)化層較深，拱壩工程量明顯偏大，從經(jīng)濟(jì)上考慮不優(yōu)越；下壩軸線右岸為一突出的小山包，由于小山包下游峽谷明顯變寬，要使工程在經(jīng)濟(jì)上可行，就必須利用這個(gè)小山包作為拱座，從壩肩穩(wěn)定角度考慮，由于小山包較單薄，右壩肩要盡量往上游靠，但靠近沖溝又會(huì)遇到卸荷巖體，這就造成可布置拱壩的區(qū)域較小，同時(shí)由于地形不對(duì)稱，對(duì)拱壩的布置造成了極大的困難。下壩軸線地質(zhì)勘探結(jié)果表明左岸巖石風(fēng)化深度淺，右岸巖石風(fēng)化深度深，為了減少拱圈的不對(duì)稱程度，在滿足壩基設(shè)計(jì)要求的前提下應(yīng)盡量淺挖右壩肩。左岸拱端下游處平均嵌深約8m（5～12m），右岸拱端下游處平均嵌深20m（15～26m），大部分壩基置于微風(fēng)化巖體上，少部分利用弱風(fēng)化巖體。由于左岸山坡陡峭，如按拱端實(shí)施全徑向開挖，則開挖方量很大，為了盡量減小開挖量，全部采用半徑向開挖。右岸拱端布置在小山包的凸部，其上游靠近沖溝，大大減少了工程開挖量。由于右岸小山包山頂高程低于峽谷頂部，右壩肩高程218m以上巖體屬全風(fēng)化巖體，不能作為壩基。 

　　3.2.2 基礎(chǔ)及基礎(chǔ)處理 

　�。�1）壩基開挖。壩基開挖過程中還應(yīng)注意拱端應(yīng)嵌入岸坡內(nèi)，最好開挖成徑向，同一壩體采用兩種開挖形式時(shí)，自上而下應(yīng)平緩過度，河床端基巖面的上下游高差不宜過大，且盡可能略向上游傾斜。整個(gè)壩基，可利用巖面在垂直水流方向平順，避免突變，也不宜開挖成臺(tái)階狀�；鶐r面的起伏差應(yīng)小于0.3-0.5米。拱座基巖面的等高線于拱端內(nèi)弧切線的夾角不宜小于300。當(dāng)開挖到接近設(shè)計(jì)的巖面時(shí)應(yīng)保留0.3-0.5米厚度。用風(fēng)鏟撬挖，挖至檢驗(yàn)合格為止。 

　�。�1）固結(jié)灌漿和接觸灌漿。拱壩壩基的固結(jié)灌漿孔一般按全壩段布置。對(duì)于比較堅(jiān)硬完整的基巖也可以只在壩基的上游側(cè)和下游側(cè)設(shè)置數(shù)排固結(jié)灌漿孔。對(duì)節(jié)理、裂縫發(fā)育的基巖，為了減少地基變形增加巖體的抗滑穩(wěn)定性，還需在壩基外的上下游側(cè)擴(kuò)大固結(jié)灌漿的范圍。對(duì)于壩體陡于500-600的岸坡間和上游側(cè)的壩基接觸面以及基巖中所有槽、井、洞等回填混凝土的頂部，均需進(jìn)行接觸灌漿，以提高接觸面的強(qiáng)度，減少滲漏。接觸灌漿應(yīng)在壩體混凝土澆注到一定高度，混凝土充分收縮，鉆排水孔之前進(jìn)行。 

　�。�3）防滲帷幕。防滲帷幕應(yīng)依據(jù)地質(zhì)、水文地質(zhì)等資料和現(xiàn)場(chǎng)灌漿實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行。拱壩的帷幕灌漿孔原則上應(yīng)深入相對(duì)隔水層以下3-5米；若相對(duì)隔水層埋藏較深，孔深可采用（0.3-0.7）倍壩高；對(duì)于地質(zhì)條件特別復(fù)雜的地段孔深可達(dá)1倍壩高以上。帷幕位置與拱座及壩基應(yīng)力情況有關(guān)，一般布置在壓應(yīng)力區(qū)并盡可能靠近上游壩面。防滲帷幕一般采用水泥灌漿，在水泥灌漿達(dá)不到防滲要求時(shí)，可采用化學(xué)材料灌漿。 

　　4 總結(jié) 

　　拱壩設(shè)計(jì)的好壞甚至成敗，地質(zhì)條件尤其重要。設(shè)計(jì)師必須認(rèn)真向地質(zhì)師了解地質(zhì)條件，并深人實(shí)際，在對(duì)壩址自然和地質(zhì)條件自我認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，才能深人領(lǐng)會(huì)地質(zhì)師的地質(zhì)結(jié)論并抽象出要點(diǎn)用于設(shè)計(jì)。拱壩的經(jīng)濟(jì)性源于拱壩的整體性，拱壩整體性的保證來源于設(shè)計(jì)師對(duì)壩址地質(zhì)情況的全面掌握、良好的大壩設(shè)計(jì)、施工和壩基處理。 

　　參考文獻(xiàn) 

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