吕晓莹
身份证号：23020419880504****黑龙江省水利水电勘测设计研究院 黑龙江 哈尔滨 150080
摘要：水利工程项目中大坝结构设计时，应该综合分析当地地形条件、地质状况等因素，保证其能够适应当地的实际情况，并且有降低成本、提升安全性、缩短施工工期等优势。因此，应该充分掌握水利大坝结构设计特点，采取最佳的施工方式。同时还应该进行大坝结构部分运行状况监测，提升安全性、稳定性。
关键词：水利工程；大坝；结构设计；要点
中图分类号： TV641 文献标识码:A
1我国水利工程中大坝的应用现状
我国幅员辽阔，大部分地区处于温带季风区，年内降水和年际降水分布不均匀，历史上曾多次出现旱涝灾害，给人民生产生活造成巨大灾难。也是因为此，我国的水利事业发展具有悠久的历史[4]。1949 年以来，我国水利事业发展迅速，水库规模、质量及技术等均发生很大改进。随着新一轮科技革命的兴起，各类科学技术水平不断进步，现代城市的发展与人口的大规模迁移使得人们对水利设施与工程有了更高的要求，既要确保水利工程具有良好的防洪蓄水功能，又要有效减少其发生渗漏和裂缝等的概率。然而，我国部分水利工程建设年代久远，早期的水库大坝由于时间的原因性能严重下滑，坝体本身出现渗漏、塌陷的概率大大增加，尤其是截止目前仍然继续使用的水利大坝，虽然进行一定的翻修，但仍然存在严重的安全隐患，威胁着人民的生命财产安全。与此同时，部分地区修建大坝时间过早，施工技术相对落后，所用材料也相对单一，导致一些水库大坝在运行一定时间后稳定性降低，对整个水利工程的使用造成严重的危害，大大减少其使用寿命；一些水利工程本身设计方案不合理，历史时期的相关预算和现代的实际情况相差较大，当地政府又缺乏合理有效的解决办法，导致大坝裂缝、坍塌时有发生，有些竟成为历史遗留问题。除此之外，随着现代城市化的快速推进，经济快速发展的同时忽视了生态环境保护，造成了相当程度的生态环境污染，污染严重的地区生态系统严重失衡，水土流失严重，致使水患风险程度升级，成为阻碍国民生产生活的重大隐患。进入新时代，我国水利水电事业挑战与机遇共存：一方面，我国水利事业将迈上新台阶，国家加大水利水电工程资金投入，新建大量惠民利民的水利水电工程，各类新型高端技术将应用到水利水电工程当中去，这在一定程度上提升了水利工程的质量和效能，优化了水利工程的性能；另一方面，世界气候环境变化加剧，传统水患日益加剧，降水量变化无常，对现有的水库大坝提出更高的要求，更大的挑战。
2水利工程大坝结构设计的要点
2.1制定科学的施工方案
在大坝填筑施工正式开展之前，需要对施工现场进行详细勘察，并结合勘察结果制定全面的大坝填筑施工方案，在现场调研工作开展过程中，还要能够对施工地区的气候、自然及地质等情况进行详细的调查记录。同时，要给予施工企业的选择足够的重视，要能够满足最基础的资质要求，以确保在大坝施工中，各项施工指标都能够满足施工需求。对于大坝施工来说，由于其施工规模较大，因此整个施工周期非常长，施工过程中需要使用的建筑材料的种类和数量也非常多，因此整个施工工序非常复杂。
在实际施工中，需要注意的是，在不同的坝区开展平行施工中，其上游部分的施工难度高于下游部分，整个工序都是非常复杂的，因此，科学的施工方案对大坝填筑施工的顺利开展有着非常重要的作用
2.2混凝土面板、趾板及止水设计
从多数观测材料分析发现，水荷载影响之下，面板直接处于受压的条件下，只是在坝顶与近岸的位置上存在拉应力的影响。面板应变堆石体变形和特性存在直接的关系，而厚度并不是决定因素。面板伸缩缝部分主要是设计为纵缝的形式，并未有永久水平缝部分，面板垂直面部设置有单层双向钢筋12m，两岸垂直缝间距为6m，面板最大板块斜长91.05m。面板中部位置上布置有单层双向钢筋，能够适当的增加钢筋配置的比例，同时提升现浇质量水平，防止出现早冻的情况。趾板是通过灌浆帷幕为主体结构部分的地下防渗部分和地上防渗部分连接起来，这是上下部分连接的防渗结构形式。通过采取平趾板的结构，厚度设定为0.8m。趾板线是通过地面和趾板下游面交线来进行控制。该工程中，趾板宽度的设定应该根据风化、破碎等问题来合理的设定，保证渗透比和基础结构部分都能够达到要求，趾板最大宽度6.0m，最小宽度4.0m，间隔12m要布置伸缩缝。周边缝在工作中需要承载比较大的三向变位与水压力，容易因为失水而出现渗漏的问题。堆石体沉降会造成面板出现变形的情况，面板与趾板会出现相对较大的位移，这是结构性能最差的部分。周边缝可以选择柔性连接的方式，但是需要性能达到技术标准。接缝的位置上还需要布置有连接橡胶管的结构，从而可以在接缝出现张开变形的条件下，橡胶管能够直接压入到接缝中，柔性材料也就能够压入进去可以提升其密封性。冰的挤压和冻胀会给面板缝的止水与混凝土表面产生损坏的问题，如果大坝面板表面止水膨胀螺栓直接裸露在空气中，经过冬季环境的影响，螺栓就会直接拔起，导致止水结构受到影响。因此，需要改进表面止水与面板的连接方式，可以通过使用平滑的连接方式，以提升该结构的综合性能。
2.3坝体分区及坝料设计
工程中的筑坝材料性质与面板坝的工作环境进行分析，混凝土面板下部坝体主要的组成结构部分就是垫层区、过渡层区、主堆石区、次堆石区等，周边缝下游位置上并未设置特殊垫层小区。垫层区最为明显的就是通过混凝土面板制作具备一定均匀性、稳定性的压缩性结构，且能够达到稳定性标准，可以使用到严寒地带中的垫层透水方面。施工环节中可以通过垫层材料与过渡材料铺设完成进行碾压施工，两个坝区中的材料应该同时碾压施工，能够保证其达到均匀、稳定的标准，还能够节约材料，降低成本。主堆石区是整个坝区的主体结构，石料质量、目的、沉降量尺寸等都会给其安全性产生直接影响，所以在设计中应该确定硬度较高、级配良好的材料，粒径应该控制在60cm以下，小于0.5cm的含量不超过20%，小于0.01cm的含量不大于5%，连续级配料，Cu>15，次堆石区的作用就是来进行逐堆石区的保护，以确保其稳定性合格。主堆石区和下游堆石区如果有比较严重的不均匀变形问题，会导致给面板产生较大的拉应力，导致面板裂缝的问题。
工程主要采取的是堆石坝改善结构形式，能够保证上下游堆石体结构部分模量降低，可以促进坝体堆石碾压顺利进行，可以促进施工顺利进行，但是要防止在冬季施工。垫层区达到渗透稳定标准，严寒地带需要应用垫层透水层形式，切实提升坝体结构性能达标。
结束语
进入新时代，随着我国生产力水平的逐步提高，水利水电工程也进入一个全面发展期，水利工程涉及的领域日益增多，政府对水利工程的建设投资力度也大幅度增加，新建一批惠民利民的水利工程。据最新数据显示，我国水库大坝陆续出现了堤坝结构设计不合理、坝身裂缝、坝体渗漏、破损等现象，严重威胁着人民生命财产安全。基于此，大坝除险加固的重要性不言而喻，有效地采取相关针对性措施，不仅能够对水库自身防洪蓄水体系起到优化作用，而且能够有效保障人民生命财产安全。经过长达多年的运行监测，本次大坝经历了几个严冬的考验，无论是沉降、位移、渗流等多个因素分析，总体运行状况较好。
参考文献
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[2]张春艳.水利工程水库大坝混凝土施工技术[J].科学技术创新,2019(36):119-120.
[3]任海燕.水利水电工程大坝混凝土护坡现浇施工工艺[J].珠江水运,2019(23):100-101.