6.4 土坝设计

30 1：2.50 1：2.00 1：2.50 1：2.75 1：3.00 1：3.50
40 1：3.00 1：2.00 1：3.00 1：3.25 1：3.50 1：3.75
0.15～0.30 0.15～0.30 0.15～0.30 0.15～0.30
1：2.00 1：2.25 1：2.50 1：2.75
数小，抗滑稳定安全系数不够时，就要改缓下游坝
坡，因而增加工程量。如用土质斜墙，则需要平缓 的上游坝坡，所以对土石坝来讲，以采用斜墙坝有 利。

4 多种土质坝
有的坝址处储藏着多种土质，如粘土、轻沙壤土、 风化岩等，本着就地取材、因材设计的原则，使各 种土料合理搭配，就形成了多种土质坝。

5 土石坝
凡是土坝的某些部位配置堆石、石渣、风化岩块的， 或是堆石坝采取粘壤土作斜心墙的都称为土石坝。 采用土石坝可以充分利用坝址附近的土石料，充分 利用基坑开挖、溢道开挖的弃渣筑坝。
二、土坝断面尺寸的拟定
土坝断面尺寸直接影响土坝的安全性与经济性。淤地 坝一般根据各地的筑坝经验确定，不需计算。

1 坝顶宽度 坝顶宽度与坝高有关，坝体愈高坝顶宽也愈大。当 坝顶有交通要求时，应根据交通部门有关公路等级 规定确定其宽度，一般单车道为5m，双车道7m。可 根据《水土保持综合治理技术规范· 沟壑治理技术》 (GB/T16453.3—1996)的规定（表6-5）选定。
表6-8 坝址处沟谷断面类型系数
沟谷断面类型 形状系数 三角形 0.17 梯形 0.18 U形 0.20 锅底形 0.22
表6-6 不同坝高与不同施工方法的坝坡比
施工方法 坝坡类别与 坝体土质 上游坝坡 碾压施工 下游坝坡 沙壤土 轻粉质壤土 水坠施工 中粉质壤土 重粉质壤土 冲填速度 （m/d） 坝
单位：m
高
10 1：1.50 1：1.25
20 1：2.00 1：1.50 1：2.25 1：2.50 1：2.75 1：3.00

2 坝地排水
淤地坝如果不给坝内地下水出路，坝地土壤易发生盐 碱化，且愈来愈严重。所以淤地坝必须设置反滤排 水设施，排泄坝内地下水，降低水位，防止坝地土 壤盐碱化。 坝地排水可由纵横排水暗渠组成，横排水暗渠设在坝 体上游坝脚处，汇集坝内地下水；纵排水暗渠设在 坝体底部，与横排水暗渠垂直，或顺水流方向成一 定锐角，其末端与坝趾排水体相连，将横排水暗渠 中的水排至下游坝外。纵横排水暗渠的条数可根据 地下来水量的大小、坝地大小及沟底比降等因素确 定。排水暗渠的结构形式与坝趾堆石排水体相似。
第四节 土坝设计
一、土坝坝型选择
土坝是由土料填筑而成的挡水建筑物，它是淤地
坝和小型水库采用最多的一种坝型。土坝按土料 组合和防渗设备的位置等不同，可分均质土坝、 心墙土坝、斜墙土坝和多种土质坝等；按施工方 法的不同，又可分为碾压式土坝、水中填土坝以
及水力冲填（水坠）坝等。

1 均质土坝
用一种土料筑成的坝称为均质土坝。这种坝型的优点 是就地取材，施工简单，投资也少，对坝基条件要 求较低。缺点是由于透水性大，抗渗透破坏的能力 弱；需要平缓坝坡，因而工程量较大。

6 水力冲填坝
它是利用丘陵沟壑区的天然地形，用水将沟壑两岸 高处的土冲成泥浆，通过较陡的输泥沟送到两边筑有 围埂的坝面沉淀池中，泥浆经脱水固结，形成均匀密 实的坝体。 与碾压坝比较，该坝型省去土料运输和碾压工序，在 地形、土料适宜的情况下，可节省劳力，加快建设速 度，降低工程造价。但由于泥浆脱水固结需要一定时 间，为避免滑坡，施工时坝体升高速度受到一定限制， 且由于土料干容重较低，抗剪强度较小，需平缓坝坡， 工程量比碾压式坝大一些。
注：1．水坠坝施工上下游坡比相同，根据坝体土质不同而取不同坡比； 2．冲填 速度依据山西省筑坝经验数据。
表6-7 不同坝高、不同土质的围埂宽度
坝 坝体土质 <15 15～<20 20～<25 25～<30 高
单位：m
30～40
沙壤土
轻粉质壤土 中粉质壤土 重粉质壤土
2～3
3～4 4～5 5～6
3～4
4～5 5～6 6～7
4～5
5～6 6～7 7～8
5～6
6～7 7～8 8～9
6～7
6～9 8～10 9～11
三、土坝的排水

根据淤地坝的运用特点，其排水设施有两种类型。 1 坝趾排水
均质土坝的坝体渗透可分为稳定渗透和不稳定渗透。其在汛期 的渗透属于不稳定渗透，坝内地下水渗透属于稳定渗透。
淤地坝所控制的流域面积多在30km2以内，其洪水历时短，洪峰 流量大而基流量小。在汛期入坝的洪水经溢洪道和泄水洞的 排泄，最多几天即可排完，大量的泥沙淤积在坝前。因此， 不稳定渗透对坝坡稳定的影响甚小，而由于地下水引起的稳 定渗透却对下游坝坡的稳定有一定的影响。所以，对坝基排 水不良或建筑在有常流水沟道的大中型淤地坝均应设置坝趾 反滤排水，以降低坝体内浸润线出逸点，增加下游坝坡的稳 定性。
ΔH—相邻两层坝面间高差，m。
（2）
1 V S1 S 2 H 2
（3）
V C H 3bL L H m1 m2 L 2L
式中：V—坝体总土方量，m3； H—设计总坝高，m； b—坝顶宽，m； L—坝顶长，m； m1—上游坡比，； m2—下游坡比，； L'—坝底长，即坝址沟床平均宽，m； C—沟谷断面类型系数，见表6-8。
四、坝体土方量的计算



应根据设计总坝高和坝坡在坝址地形图上绘制坝 坡线，再按等高线分层计算坝面面积和层间坝体 的土方量，然后累加各层土方量即求得坝体的总 土方量。 估算时，可按下式计算坝体土方量： （1）按棱台体积计算：
1 V S1 S 2 3

S1S 2 H

式中：ΔV—层间坝体土方量，m3； S1,S2—相邻两层坝面面积，m2；
表6-5
不同施工方法与坝高的坝顶宽度参考值
单位：m
坝
施工方法
高 20～<30
4～5
<10
碾压施工 2～3
10～<20
2～3
30～40
5～6
水坠施工
3～4ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
4～5
5～6
6～7
注：坝顶宽度不得小于2m，如因交通需要，坝顶宽度可适当增加。


2 土坝坝坡
土坝坝坡的陡缓是决定坝体稳定的主要条件之一， 可根据坝高、土料、施工方法和坝前是否经常蓄水 等条件，参考已建成的同类土坝等拟定。水坠坝的 坝坡还应考虑冲填泥浆浓度、冲填速度和围埂宽度 等施工条件确定。水坠坝的坝坡应满足在施工期间 的坝体稳定，不发生滑坡事故，其坝坡应比夯碾坝 要缓些。对坝高超过15m的土坝，背水坡应加设马道， 以增加坝身稳定和减少暴雨对坝坡的冲刷，马道宽 为1.5-2.0m。一般在马道处变坡，上陡下缓。根据 《水土保持综合治理技术规范· 沟壑治理技术》 （GB/T16453.3—1996）规定，可供选用坝坡时参考， 见表6-6、表6-7。


应当注意：淤地坝与蓄水灌溉的小型水库不同。
水库常用的心墙坝能够防止库水外渗，是小型水库 较好的坝型，但对淤地坝不适合。

因为这种坝型没有给地下水和坝内积水留有出路， 随着地下水的积聚，容易发生坝地土壤次生盐碱化。 因此，为了排除坝内地下水，淤地坝应选择能透水 的均质土坝等坝型，并设置反滤排水设施，以防止 坝地盐碱化，增加坝体稳定性。

2 心墙土坝
在坝体中用透水性小的粘性土作防渗心墙，置于坝体 中部，构成不透水心墙，而心墙两侧的坝体则用透 水性较强的土料（砾石或风化土料等）填筑而成， 这种坝体称为心墙土坝。
3
斜心墙土坝
对于土石坝，用斜心墙是较好的，如用直心墙，则
作用在心墙的水压力和土压力只能由心墙和下游坝
壳的抗滑力抵抗，当下游坝坡陡、坝基土层摩擦系