拱坝

原理

拱坝的工作原理与拱桥类似，但方向相反：拱桥向下游凸起承受荷载，拱坝向上游凸起承受水压力。水压力作用在坝体上游面，通过拱形结构把水平推力传递到两岸坚固的山体。由于利用了拱的作用，坝体可以做得比同高度的重力坝薄很多，节省材料。拱坝适合建在两岸岩石坚硬、河谷狭窄的 V 形谷中。

原料与配比

工具

• 石工工具
• 测量绳
• 水平仪
• 导流管
• 闸门木框
• 滑轮吊具

操作步骤

1. 勘察选址：
   选择河谷狭窄、两岸基岩裸露坚实的地段。
   避开断层、破碎带和滑坡体。
   调查上游集水面积和洪水流量。
2. 导流与围堰：
   在河道一侧开挖临时导流渠。
   用土石围堰将河水导向导流渠。
   基坑排水，露出基岩。
3. 基岩处理：
   清除坝基表面风化层和松散岩石。
   在基岩上凿出齿槽或台阶，增加抗滑稳定。
   铺设防渗黏土垫层。
4. 搭设拱架：
   按设计拱轴线搭设木质拱架。
   拱架要精确反映坝体上游面曲线。
   分层设置平台便于砌筑。
5. 砌筑坝体：
   从两岸基岩同时向河谷中央和向上砌筑。
   石块要分层错缝，大面朝下，接触面垫砂浆。
   靠近上游面要选用平整石块，减少渗漏。
6. 设置泄洪道：
   在坝顶或坝肩预留溢流口。
   溢流面用耐冲刷石材或混凝土护面。
   安装木制或石制闸门。
7. 防渗处理：
   上游面铺设黏土或石灰砂浆抹面。
   在坝体内部设置黏土心墙。
   下游面设排水孔降低渗透压力。
8. 拆除拱架与蓄水：
   坝体养护凝固后分段拆除拱架。
   封堵导流渠，缓慢蓄水。
   观察渗漏和变形，及时修补。

注意事项

• 拱坝对两岸地质要求极高，基岩软弱不能建拱坝。
• 施工必须对称，防止坝体受偏载开裂。
• 拱轴线设计要合理，使坝体主要受压。
• 必须预留足够泄洪能力，避免漫坝溃坝。

常见问题与解决方法

升级方向

1. 重力拱坝：结合重力坝和拱坝优点。
2. 连拱坝：多个拱跨连接。
3. 混凝土拱坝：整体浇筑提高整体性。
4. 引水发电：配套水轮机发电。

参考来源

• 水工建筑物
• 古代水利工程
• 拱结构力学