第四章　重力坝

第一节　概述

重力坝多建在岩基上，是依靠坝体自身重力产生的抗滑力来维持自身稳定的建筑物，常用混凝土或浆砌石材料修建，属于大体积挡水建筑物，如图4-1所示。重力坝一般做成上游面铅直的、近似于三角形的断面，以便承受上游强大水压力的作用。

一、重力坝的特点

（1）便于泄洪和导流。重力坝所用的材料抗冲能力强，剖面尺寸较大，适于坝顶溢流或在坝体内设置泄水孔，施工期可以利用坝体分期导流。

（2）混凝土重力坝施工时需要温控散热措施。重力坝体积大，水泥用量多，水泥水化热量大，需要必要的温控散热措施，否则会产生温度裂缝，影响坝体的整体性、耐久性及外观等。

（3）材料的强度不能充分发挥。重力坝材料的允许压应力相对较大，而坝体内部和上部的实际应力较小，因此坝体不同区域应采用不同强度等级和耐久性要求的材料。

（4）受扬压力影响大。重力坝的坝体和坝基有一定的透水性，在较大的水头差作用下，产生渗透压力。渗透压力和浮托力合称扬压力，它会减轻坝体的有效重量，对坝体的稳定不利，因此要采取有效措施减小扬压力。

（5）对地形、地质条件适应性好。几乎任何形状的河谷断面都可修建重力坝，重力坝对坝基地质条件的要求虽然比土石坝高，但由于横缝的存在，能很好地适应各种非均质的地基，一般强度的、无重大缺陷的岩基均能满足建坝要求。

二、重力坝的类型

（1）重力坝按坝体高度分为高坝、中坝和低坝。坝高大于70m的为高坝，小于30m的为低坝，介于两者之间的为中坝。坝高指坝基底面（不包括局部深槽、深井等）至坝顶路面的高度。

（2）重力坝按筑坝材料分为混凝土重力坝和浆砌石重力坝。

（3）重力坝按泄水条件分为溢流重力坝和非溢流重力坝。

（4）重力坝按坝体的结构可分为实体重力坝、空腹重力坝和宽缝重力坝（图4-2）。

（5）重力坝按施工方法分为浇筑混凝土重力坝和碾压混凝土重力坝。

三、重力坝的组成及布置

重力坝通常由非溢流坝段、溢流坝段和相应的附属建筑物组成。重力坝附属建筑物包括导墙、闸墩、交通桥、廊道、泄水孔、取水管道等，如图4-3所示。

在进行坝体布置时，由于坝体是枢纽建筑物的一部分，故需结合枢纽特点全面、合理地安排坝体上各种建筑物，以便满足泄洪、发电、灌溉、供水、航运、排沙、过木、过鱼等的要求，尽量避免互相干扰。

重力坝坝址一般宜选在狭窄河谷处，以节省工程量。但有些水利工程为了能在河床中布置溢流坝、水电站厂房和通航建筑物等，有时选择在较宽的河谷处布置枢纽，如长江三峡水利枢纽工程。重力坝的坝轴线一般是直线，与河流流向近于正交。有时为了使坝体布置在更好的岩基上或其他原因，坝轴线也可布置成折线或弯度不大的曲线或与河流流向斜交，但交角不宜太小。溢流坝段通常布置在河床主流位置，两端采用非溢流坝段与岸坡相连。

由于施工能力的限制，以及不均匀沉降和温度应力控制的要求，混凝土坝体常沿轴线方向用垂直于坝轴线的永久性横缝分为许多坝段，各坝段的外形应尽量协调一致。当地形、地质及运用等条件有显著差别时，应尽量使上游面保持齐平，下游面可按不同情况分别采用不同的下游边坡，使各坝段均达到安全经济的目的。

溢流坝坝顶布置有闸墩、工作桥、交通桥等坝顶建筑物。溢流坝的尾部应根据坝高、坝基及下游河床和两岸地形地质条件设置适当的消能建筑物。如果有排沙要求，或采用泄水孔泄洪更有利时，应考虑布置泄洪孔。当坝址地质条件较差，或下游有重要城市需保护时，常需要降低或放空库水，此时需布置放水孔。当需布置一些其他建筑物时，应根据地形、地质、施工及运行条件，妥善地进行安排。