坝

    坝顶    坝的顶面上的工程结构及相关设施。包括坝的顶面、防浪墙、边石、栏杆、排水沟、照明设备等。

    土石坝坝顶无交通要求时，坝顶宽度可按构造和施工需要确定，并考虑防洪抢险的要求，一般不小于3m。有交通要求在坝顶下游侧设纵向排水沟，汇集雨水，经坡面排水沟排至下游。典型坝顶结构见图1。

   混凝土坝坝顶无交通等特殊要求时，坝顶宽一般不小于2m；有交通和闸门启闭设备要求时，按相关要求确定宽度，设计路面。路面设排水沟、照明设备，用排水管将排水沟的水排至上游。混凝土重力坝的典型坝顶构造见图2（b）；由于布置上的要求，有时将坝顶部分地伸出坝外，如图2（a）；若坝顶很宽，可做成桥梁结构型式，参见非溢流重力坝。

土石坝坝坡  土石坝上、下游的边坡结构物。土石坝坝坡的坡度及构造取决于坝型、坝高、坝的稳定要求、坝体填料及坝基的性质、坝所承受的荷载、施工方法和运用条件等因素。一般先参照已建成的同类坝型或经验数据，初步拟定坝坡坡度，再经坝坡稳定分析、渗流计算、应力和应变分析成果，进行修改，确定合理的上、下游坝坡坡度。

低土石坝的上游坡一般不设马道，中、高坝下游坡一般每隔10～30m高差设置宽度不小于1.5m的马道，对于堆石坝的下游坡也可以不设马道。当坝坡坡度自上而下有变化时，马道宜设在坡度变化处。有些坝为了结合上坝施工的需要，在下游坡设斜马道，其纵坡、宽度、曲率半径、弯道加宽和超高等，根据车辆行驶要求确定。例如，澳大利亚的塞沙纳（Cethana）坝以及中国的碧口水库和石头河水库的大坝，均在下游坝坡设置了能行驶车辆的斜马道。

对有些较长的坝，若坝基土或筑坝土石料沿坝轴方向不同，根据分段计算的要求，各段可以采用不同的剖面，但每一坝段的坝坡应根据该段中最大剖面来选择。坝坡不同的相邻坝段之间设渐变段过渡。

钢筋混凝土及沥青混凝土面板坝的上游坡，起着防渗及护坡的双重作用，它的下游坡，一般只将超径大块石铺砌整齐。其他土石坝的上游坡用干砌块石、抛石、混凝土或沥青混凝土护坡，其下游坡可采用草皮、干砌块石或砾（碎）石护坡。

防浪墙  为防止波浪翻越坝顶而设置在坝顶上游侧的挡水墙。有的防浪墙不作为挡水建筑物，只防浪花溅过，坝顶高程满足波浪爬高和安全加高的要求；有的坝在坝顶设置稳定、坚固、不透水且与坝体防渗体结合紧密的防浪墙，则安全加高可计至防浪墙顶，但坝顶不应低于非常运用的静水位。防浪墙的高度一般为1.2m，以能维护行人安全又不影响人的视线为宜。土石坝的防浪墙可采用混凝土、钢筋混凝土、预制钢筋混凝土立柱加预制混凝土板以及浆砌块石等结构。预制钢筋混凝土结构的防浪墙须拼缝严密并用砂浆勾缝。浆砌块石的防浪墙须砂浆饱满并用砂浆勾缝，以保证不漏水。混凝土坝的防浪墙采用与坝体连成整体的钢筋混凝土结构。在坝体伸缩缝处，防浪墙也留有伸缩缝，并设置止水。

护坡  保护土石坡面免受冲刷侵蚀而铺筑的结构物。一般铺设于土石坝和河、湖、海、渠道等堤防的边坡部位，可防止或减小波浪及水流冲刷、雨水侵蚀、冻胀干裂、动物和漂浮物等对坡面的破坏。护坡的类型有堆石、砌石、碎石、混凝土、水泥土、草皮等。护坡要求坚固耐久，尽可能就地取材，经济耐用，施工简单，维修方便。土石坝的上游护坡一般要从坝顶铺筑到水库最低水位以下1.5～2.0m，下游坡需全部铺设。堤防临水坡根据水流情况确定是否需要和选用何种护坡，背水坡一般只用草皮护坡。渠道背水坡一般不需护坡或仅以草皮护坡，临水坡根据渠中流速可选用混凝土、砌石、沥青混凝土、土工合成材料等防护。

 截水槽   在土石坝地基中挖槽填土，截断砂砾石透水层，以控制渗流，防止地基渗透变形的一种坝基防渗设施，又称截水齿墙。

         截水槽为垂直防渗设施，能有效地截断坝下地基的渗流，并且有利于对下卧基岩进行防渗处理，施工简易，造价较低。当砂砾石地基厚度小于15m时，宜采用截水槽；当砂砾石地基厚度过大时，截水槽开挖困难，且其边坡在渗流作用下往往难于稳定，宜采用其他防渗设施。

截水槽通常只设一道。当坝的防渗体为黏土心墙或黏土斜墙时，截水槽与防渗体相连接。均质坝的截水槽可设于距上游坝踵1／3～1／2坝底宽处。

截水槽（见图）的断面为梯形，底部应达相对不透水层（岩层或连续黏土层）。底宽可根据回填土料的允许渗透坡降和施工条件而定。壤土的允许渗透坡降为3～5，黏土为5～7。当采用人工开挖时，底宽不小于3m；机械开挖时，底宽至少为6～8m。截水槽的开挖边坡由覆盖层材料的抗剪强度及开挖深度确定，可取用1：1.5～1：2。

        截水槽宜采用与坝身防渗体相同的土料填筑，其压实干密度应与坝身防渗体相同。当截水槽土料与坝基砂砾石的层间系数超过规定值时，应在截水槽下游面设置反滤层。

截水槽嵌入相对不透水层、不透水层或弱风化岩（包括河床及两岸）的深度应不小于0.5～1.0m。填土如与基岩接触，岩层表面又有裂隙时，一般在槽底浇筑混凝土底板。填土与混凝土接触面的渗径长度应按允许的接触渗透坡降确定，壤土为2～3，黏土为3～5。有的坝为延长渗径，在底板上设混凝土齿墙，高度一般在1.0～1.5m，并配有钢筋。混凝土底板及齿墙沿长度（横河向）方向设置温度伸缩缝，间距10～15m，缝中设止水。必要时对底板下的基岩进行固结及帷幕灌浆。对于3级、4级、5级土坝，可不做混凝土底板和齿墙，只采用喷薄层混凝土或用水泥砂浆填塞基岩表面裂缝。

土坝心墙垫座  设置在土坝心墙底部与基岩之间的混凝土结构物。混凝土垫座用以防止基岩接触面的集中渗透，深入基岩0.5～1.0m，（图1）。垫座下根据需要设置帷幕灌浆及固结灌浆。

位于岩基上的沥青混凝土心墙也需设置混凝土垫座。垫座顶面可为平面或弧面，做成弧面的目的是为使心墙可以较自由地转动（图2）。

面板  浇筑或铺设在混凝土面板堆石坝上游表面的薄板防渗结构设施。

面板按照材料可分为混凝土、沥青混凝土、喷混凝土和木质面板；按分缝情况可分为整体式、分离式和条块式面板。通常采用的为条块式混凝土面板。

混凝土面板根据其作用和结构特点需满足下列要求：具有较低的渗透系数，以满足挡水防渗的要求；具有足够的抗风化、抗冻、抗渗能力，以满足耐久性要求；具有一定的强度和抗裂能力，能承受水压和局部不均匀变形；具有一定的柔性，以适应堆石体的变形。

条块式混凝土面板采用滑模浇筑，宽度根据河谷形态和施工水平决定，一般为8~18m。

条块式混凝土面板的厚度由下式确定：

t=0.3+αH

式中，t为面板厚度，m；0.3为面板顶部的最小厚度，m；H为计算截面的设计水深，即面板顶部至计算截面的垂直高度，m；α为系数，取α=0.001~0.0035。

对于高度在100m以下的坝也可采用30～50cm的等厚面板。

条块式混凝土面板一般采用单层双向配筋，每向配筋率为0.3％～0.5％，水平向配筋率略低于顺坡向。对于较薄的面板，钢筋层布置在面板中部，面板厚度大于0.4m时，钢筋布置偏表层。为提高面板边缘的抗挤压能力，在周边缝和受压区面板垂直缝附近布置挤压钢筋。

面板混凝土的主要技术性能指标有强度等级、抗渗等级、抗冻或耐久性指标、抗裂性能以及施工和易性指标等。强度等级一般采用C15～C35，高坝或寒冷地区的坝采用较高值；抗渗等级一般采用W8～W12，实际上已建工程面板混凝土的抗渗等级远大于设计值；除寒冷地区按有关规定提出抗冻等级外，特别重要的工程也规定了抗冻等级，以满足耐久性要求，一般为F100～F300；面板混凝土的抗裂性能用极限拉伸值表示，根据坝高的不同，规定混凝土的极限拉伸值不小于80x10-6～100x10-6；混凝土的和易性用坍落100度来表示，当采用溜槽输送时，坍落度取3～7cm，当采用泵送时取8～12cm。

趾板  混凝土面板堆石坝中布置在面板周边、坐落于地基上的混凝土结构，又称垫座。趾板通过设有止水的周边缝与面板连为一体，形成坝基以上的防渗体，同时又与经过基础处理后的基岩连结，封闭地面以下的渗漏通道，从而使上、下防渗结构连为整体。其主要作用除防渗外，还作为基础灌浆的盖板和面板的基座。

趾板基础要求坐落在坚硬的基岩，或经工程措施处理后的基岩上。趾板线布置要尽量平顺，避开断裂发育、风化强烈、夹泥以及岩溶等不利的地质结构，尽可能减少开挖和基础处理工程量。有的趾板设于砂卵石地基上，下部与混凝土防渗墙连接，需特别注意做好接缝。

趾板宽度根据基础的允许水力坡降，按B＝H／J确定，其中，B为趾板宽度，m；H为设计水头，m；J为基础的允许水力坡降，按下表选用。

                                     趾板基础允许水力坡降

趾板的水力坡降要求可由增设下游防渗板或采用截水墙、连接板等方式得到满足。为节省投资，库克（Cook）提出将趾板分为4m或3m宽标准板和下游防渗板两部分，前者作为基础灌浆的压浆板，后者用来弥补渗径的要求。对风化岩石可以进行固结灌浆以增强基岩抗渗性。

趾板的厚度与其相邻面板大致同厚，一般30~100cm。

趾板配筋的目的是为了限制裂缝的开展，在顶部设单层双向钢筋，各向配筋率为0.3％～0.4％，软基上的趾板一般按弹性地基梁计算，采用较高的配筋率。

趾板一般不作稳定分析。当采用高趾墙时，则需进行稳定和应力分析。稳定分析采用刚体极限平衡法，设计荷载有：垂直水荷载、水平水荷载、自重、扬压力、堆石压力和摩阻力。计算中，趾板下游堆石压力按主动土压力计，不考虑面板对趾板的作用力以及趾板锚筋的作用。

混凝土防渗墙  在坝、闸的透水地基中，用钻机或其他设备造成圆孔或槽孔，在孔中浇筑混凝土而形成的整体式的防渗设施。主要适用于透水层较厚的非岩石地基的情况。混凝土防渗墙主要有柱列式防渗墙和板槽式防渗墙等形式。

柱列式防渗墙 先用冲击式或回转式钻机钻第1期孔，如图1（a）所示的1、3、5、7、9号孔，孔径约60～80cm。在孔内浇筑混凝土约1周后，再钻第2期孔，如图1（a）所示的2、4、6、8、10号孔。将第1期孔的混凝土柱切去约10～15cm。第2期孔浇筑混凝土后，即形成一道整体式的混凝土防渗墙。墙厚一般约为0.7～0.8倍孔径。

板槽式防渗墙 将一个槽孔分为几个主孔和副孔，先钻主孔，间距为1.2～1.5m，再劈钻副孔，主、副孔形成图1（b）所示的狭长形沟槽后再浇筑混凝土，若干槽孔分为1期、2期，先后施工，相互连接，最终形成一道整体式的混凝土防渗墙。主、副孔也可交替钻进。

柱列式防渗墙的铅直接缝较多，且有效厚度小于钻孔直径，不经济，已较少采用。板槽式防渗墙的有效厚度与钻孔直径相同，施工时对泥浆固壁和施工工艺的要求较高。

中国是使用混凝土防渗墙较多的国家之一。山东月子口土石坝于1958年首先使用柱列式防渗墙；北京密云土石坝、十三陵土石坝，云南毛家村土石坝，四川碧口土石坝则使用了板槽式防渗墙。图2为中国碧口土石坝混凝土防渗墙布置。造孔技术除采用冲击钻外，还有抓斗、射水、锯缝等多种方法。成墙技术除浇筑常态混凝土外，还有塑性混凝土、水泥土等。此外，深层搅拌水泥土墙、高压喷射灌浆板墙也可归入混凝土防渗墙类型。世界上的防渗墙工程也发展很快，加拿大马尼克3号水电站（Manic III HPS）大坝的混凝土防渗墙最大深度达131m。

       防渗铺盖  将黏性土料或混凝土水平铺设在透水地基坝、闸的上游，以增加渗流的渗径长度、减小渗透坡降、防止地基渗透变形并减少渗透流量的防渗设施。

         铺盖是水工建筑物中普遍采用的防渗结构。在土石坝中，铺盖用土料铺设，斜墙土坝的防渗铺盖见图。在混凝土坝和水闸中，铺盖由土料或混凝土铺设。作防渗用途的土工合成材料也可用于铺盖。防渗铺盖要与土石坝的黏土心墙或黏土斜墙连成整体。防渗铺盖与混凝土坝、闸衔接处要设置止水。

         用于土石坝铺盖的不透水土料多为黏土，其渗透系数应小于1x10-5cm/s，地基与铺盖的渗透系数比至少应在100倍以上，最好达1000倍。

铺盖不能完全截断渗流，只适用于砂砾石地基透水性不太大的情况，以控制渗透坡降，达到渗透稳定。设计中，要使铺盖与砂砾石地基接触面处的接触渗透坡降和砂砾石地基中的渗透坡降都不大于容许值；要使土坝下游砂砾石坝壳和坝基的渗流逸出坡降在考虑了反滤层作用后不大于容许值；此外，通过铺盖的渗透坡降不应大于铺盖自身的容许值。

         水闸铺盖的长度一般采用3～5倍上、下游水头差，土石坝铺盖的长度不宜小于4～5倍坝上、下游水头差。铺盖上游端的厚度宜采用0.5～1.0m。铺盖厚度由容许渗透坡降决定，在下游端与斜墙或心墙连接处应适当加厚，以免产生裂缝。铺盖厚度的计算公式为：

δ=Δh/Ja

         式中，δ为任意计算断面的铺盖厚度；Δh为相应计算断面铺盖顶、底面的水头差；Ja为铺盖土料的允许渗透坡降。求得的厚度需同时满足构造和施工要求。

铺盖的土料填筑采用碾压法施工较为可靠。也有用水中填土、人工放淤和利用天然淤积土层做铺盖的，但需经过检验和论证。

填筑铺盖前应先清基，地基表面应平整，不应有漂卵石及植物，以免铺盖被顶破。铺盖与砂砾石地基的接触面，须满足反滤的要求，以免因发生渗透变形使铺盖出现坍孔，如不能满足反滤要求时，应加设反滤层。铺盖填筑完成后，应在铺盖表面铺砂或松土保护，以免干裂或冻裂。铺盖附近有泄水建筑物时，铺盖保护层表面应设干砌块石保护。铺盖两边与岸坡不透水土层或岩层必须连接良好、严密封闭。

          铺盖常与坝后设置的排渗、减压、盖重等设施联合运用。铺盖的防渗作用不如垂直防渗彻底，但由于施工方便，造价较低，在坝、闸中得到广泛应用。

         土工合成材料  以合成材料为原料制成，应用于岩土工程的各种产品的统称。土工合成材料的原材料是高分子聚合物，主要有聚乙烯（PE）、聚酯（PER）、聚酰胺（PA）、聚丙烯（PP）和聚氯乙烯（PVC）等。它们是从煤、石油、天然气和石灰石中提炼出来的化学物质制成的。

土工合成材料最早应用于20世纪50年代的美国，以后又在欧洲、日本等地迅速扩展，中国于20世纪60年代在水利工程中的渠道防渗中开始使用。到20世纪末，土工合成材料的应用已十分广泛，几乎涉及水利、防汛、电力、公路、铁路、建筑、港口、采矿、军工、市政及环保等有关的岩土工程领域。在有些工程中（如上海深水航道的施工中），已起到了不可替代的作用。土工合成材料具有一些独特的优点：整体性强，可以做成大面积或大体积的构件；适应性好，可以适应不同的条件和不同的环境，并制作成各种形状；施工方便，在各种环境中都可施工；不易腐烂，可以长期避光储存；料源丰富、价格相对比较低廉等。因此它是一种比较理想的岩土工程新材料，应用前景十分广阔，已在众多工程中发挥作用，取得了良好的经济、社会和环境效益。

根据中国GB 50290-98《土工合成材料应用技术规程》，土工合成材料分为4大类：土工织物、土工膜、土工复合材料和土工特种材料。

土工织物 一种透水性材料，按制造方法不同分为有纺土工织物和无纺土工织物，应用很广，主要用于反滤及排水，或做成各种土工合成材料产品，如编织袋、防汛袋、土工模袋、土工管、软体排和褥垫等，也可直接用作隔离层。

          土工织物用作反滤料时，根据反滤准则，测定其特征孔径和透水性指标，同时要测定土的特征粒径、不均匀系数及渗透系数。

       土工膜 又称防渗膜，主要用于挡水建筑物防渗。为满足不同强度和变形需要，可分为不加筋和加筋2类。聚合物膜一般在工厂制造，所用材料有热塑塑料（如聚氯乙烯）、结晶热塑塑料（如高密度聚乙烯）、热塑弹性体（如氯化聚乙烯）和弹性体（如氯丁橡胶）等；沥青膜大多在现场制造。制造土工膜时还需加入一定添加剂以改善性能和降低成本。如掺入碳黑以提高抗日光老化能力，掺人铅盐、钡、钙等衍生物提高抗热、抗光照的稳定性，掺入滑石等润滑剂以改善可操作性，掺入杀菌剂以防止细菌破坏等。对于沥青土工膜可掺入一些填料或纤维以降低成本和提高强度。

由于土工膜很薄（几毫米至零点几毫米），容易损坏，故有时在其两侧或一侧覆有无纺织物或有纺织物的保护层或垫层（支持层），以保证其完整性，这样就成为复合土工膜，根据使用要求有一布一膜、二布一膜、三布二膜等不同品种。复合土工膜的适应性更强，因此，它的用途也更广。

土工膜用作挡水建筑物的防渗层时，应在底部做好垫层，防止尖角物体顶破，土工膜之间做好粘接，并应在其上覆盖厚25～30cm土层，以防止迅速老化。据研究测定，聚合物土工膜在土下和水中的使用寿命可达50年以上。

土工复合材料   分为复合土工膜、塑料排水带、软式排水管和土工网芯的排水板材等，主要用于土体的排水、加速软土固结及各种排水工程。例如借助坝体排水，降低浸润线，以提高坝体稳定，或避免水流从下游坡出逸，防止坡面冲刷或管涌。

土工特种材料  分为土工格栅、土工网、土工模袋、土工格室、土工管、土工包、聚苯乙烯板块、土工合成材料黏土垫层等。这种材料用于土的加筋和加固、岸坡与堤坡的护坡、植被护坡、崩岸抢险、软基加固垫层和防止冻胀等。特别是土工格栅具有很高的强度和很低的延伸率，以及与土之间高摩擦力与咬合力，因而常用于加筋要求很高的工程。

土工合成材料被广泛应用于水利和岩土工程的各个领域。不同的工程对材料有不同的功能要求，而且一种材料往往有几种作用，故应根据工程需要选择不同物理性能、力学性能、水力学性能和耐久性能的土工合成材料。

           有纺土工织物   将人工合成的聚合物原材料加工成丝、纱或带后，织成平面结构用于岩土工程的布状产品，又称织造型土工织物。它是最早的土工织物产品。织造时常为两组相互垂直的丝，即经丝和纬丝。根据丝的种类（单丝、多丝和混合丝）和织法（平纹、斜纹和缎纹）的不同，以及丝的材质的不同（聚丙烯老化速度较快，聚酯和聚乙烯较慢等），有纺土工织物可以有不同的性能，以适应工程对织物提出的强度、经纬强度比、摩擦系数、等效孔径和耐久性等指标的要求。有纺土工织物大多由单丝（圆丝或扁丝）织成，且大多数编织土工织物由扁丝织成。由圆丝和扁丝结合织成的有纺土工织物有较高的渗透性，当要求制作高强土工织物时，常采用多丝。

          有纺土工织物是一种用量大、使用面广、施工简便且价格低廉的土工合成材料。它最常用的功能是作为包裹材料，即缝成编织袋，内装填砂、石、土材料，制成大小不同的土枕或土袋作为填料或压重，用于防汛抢险或临时性的支护工程。中国有些地区还将有纺土工织物做成土工模袋，内灌混凝土作为护坡之用。高质量的有纺织物还可在某些加固工程中起加筋作用。此外它还具有一定的加筋和隔离功能，表面涂以塑料的有纺织物可起临时性防渗作用。有纺土工织物中还有一种经编土工织物（warp-knitted fabric），它是用较细的经编线在经纬线交叉点处把经纬线绑起来，形成牢固的结点，使其具有较高的抗拉强度和较小的延伸率，在有特殊需要的部位使用。

          无纺土工织物  将人工合成的聚合物细丝或短纤维按定向排列或任意排列并黏合在一起呈平面布状结构的用于岩土工程的产品，又称非织造型土工织物。按黏合方式不同，又可分为热黏合、化学黏合和机械黏合3种。热黏合法产品质量好、成本低、品种规格多、用途广，20世纪末在中国发展较快。化学黏合法产品在工程中应用较少。机械黏合法是以不同的机械工具将纤维网加固，有针刺法与水刺法等。针刺法利用针刺机将网内的纤维互相缠结，使织网得以加固，其产品厚度在1mm以上，孔隙率高，渗透性大，反滤排水性能好，在水利水电及防汛抢险等工程中应用十分广泛。水刺法产品柔软，可作为卫生用品。 

          无纺土工织物主要用于反滤和排水，由于它施工方便、价格便宜，水下或土中使用期限长，可替代砂石等天然材料用于堤坝等挡水建筑物的反滤层。此外，无纺土工织物常与土工膜或有纺土工织物黏合在一起形成复合土工材料，在防渗、护坡、环保和道路等方面应用广泛。无纺土工织物的种类和规格很多，在使用时应慎加选择，尤其当用作反滤排水时，应特别注意它的等效孔径应与所保护的土和所排的水流的特性相适应，进行必要的计算和试验，防止淤堵，保证反滤和排水功能长久有效。                                                                                                土工膜  一种以聚合物或沥青为材料制成的基本不透水的薄膜状土工合成材料，又称防渗膜。土工膜主要用于防渗。为满足不同强度和变形需要，可分为不加筋和加筋2类。聚合物膜一般在工厂制造，所用材料有热塑塑料（如聚氯乙烯）、结晶热塑塑料（如高密度聚乙烯）、热塑弹性体（如氯化聚乙烯）和弹性体（如氯丁橡胶）等。沥青膜大多在现场制造。

制造土工膜时还需加入一定添加剂以改善性能和降低成本。如掺入炭黑以提高抗日光老化能力，掺入铅盐、钡、钙等衍生物提高抗热、抗光照的稳定性，掺入滑石等润滑剂以改善可操作性，掺入杀菌剂以防止细菌破坏等。对于沥青土工膜，可掺入一些填料或纤维以降低成本和提高强度。

由于土工膜很薄（几毫米至零点几毫米），容易损坏，故有时在其两侧或一侧覆有无纺织物或有纺织物的保护层或垫层（支持层），以保证其完整性，这样就成为复合土工膜，根据使用要求有一布一膜、二布一膜、三布二膜等不同品种。复合土工膜的适应性更强，因此，它的用途也更广。

土工膜用作挡水建筑物的防渗层时，应在底部做好垫层，防止尖角物体顶破，土工膜之间做好黏接，并应在其上覆盖厚25～30cm土层，以防止迅速老化。据研究测定，聚合物土工膜在土下和水中的使用寿命可达50年以上。

土工塑料排水带  由不同截面形状的连续塑料芯板外面包裹无纺土工织物（称为滤膜）而成的一种复合土工合成材料。芯板的原材料为聚丙烯、聚乙烯或聚氯乙烯，其截面形式有城垛式、口琴式或乳头式等。芯板起骨架作用，截面形成的纵向沟槽供通水之用，而滤膜多为涤纶无纺织物，作用是滤土和透水。塑料排水带用于土体的竖向排水，以加速土体的固结，在水闸、道路、码头、房屋地基等软基加固工程中应用广泛，是一种方便、有效和廉价的排水材料。

塑料排水带的施工是利用插带机的导杆，利用静荷或动荷将其插到土层中预定位置，深度一般可达25m，入土速率可达6m／min，排水带的平面分布间距一般为1～2m。塑料排水带的形式有多种，常用的宽度一般为100mm，厚度3.5～4.0mm，每卷长100～200m。20世纪末期，中国生产的塑料排水带的最大宽度为230mm；有些国家已能生产宽达2000m以上的宽带产品，这也可称为复合排水板。这种产品具有较强的排水能力，有些还兼有加筋的功能。复合排水板可铺设于软基上，代替砂砾料作为横向排水垫层，或作为挡墙背面的反滤排水，或作为隧道衬砌后面的反滤排水材料等。

排水软管  由高强钢丝圈作为内支撑体，外包3层不同功能的反滤土工织物和加强合成纤维组成的可自由弯曲的透水导水软管，又称软式排水管。高强钢丝经磷酸防锈处理，并包裹一层PVC材料，使其与空气和水隔绝，避免氧化生锈。为确保排水软管的复合整体性，支撑体与外裹材料之间，以及外裹材料各层之间都用强力黏合剂黏合牢固。20世纪末，市场上排水软管的产品规格内管径为50.1mm、80.4mm和98.3mm，相应的通水量（坡降为1／250时）为45.7cm3／s、162.7cm3/s、311.4 cm3/s。

排水软管既有硬水管的耐压和耐久性能，又有软水管的柔性和轻便特点，过滤性强，排水性好，施工方便，可用于水利、农业、交通、铁路、建筑、环保等工程中，如低洼湿地和盐碱地排水，堤坝下游排水，公路路基横向排水和路堑底部盲沟排水，隧道衬砌排水，路面中央分隔带排水，桥台和支挡结构背面排水等。当在黏土中使用时应注意在管周填以不小于20cm的透水料，以保证其使用效果。

土工加筋材料   应用于岩土工程中可增加岩土稳定性或提高承载能力的土工合成材料。常用的土工加筋材料有土工格栅、有纺土工织物和加筋带等。此外，具有其他功能的若干土工合成材料有时也兼有加筋的功能，如土工网、塑料排水带，以及某些无纺土工织物等。

土工格栅 是在聚丙烯或高密度聚乙烯经压制而成的板上，先冲孔，然后在拉伸机上单向或双向冷拉伸，形成带长方形或方形孔的板材。拉伸作用使材料的强度和刚度都有较大的增长，如有的格栅的抗拉强度可达110kN／m，延伸率为9%~15%，而较大的孔眼又使较大的土、石粒嵌入，不仅使本身强度刚度提高，而且与土之间形成咬合力，因此摩擦力增大，它与土的摩擦系数可高达0.8～1.0，是一种理想的加筋材料。

若将聚丙烯或聚乙烯等聚合物加热成熔融状态，并用热塑挤出法生产出具有较大孔径和较大刚度的六方格形或方格形的网状结构材料，称为土工网（geonet）。由于这种材料未经定向冷拉伸，强度和刚度都远低于冷拉的格栅。如有的土工网其抗拉强度仅为2～8kN／m，延伸率一般达到20％以上。这类产品常用于坡面保护、植草、软基加固垫层，或用于制造复合排水排气的材料，也可用于受力水平不高的加筋场合。这种材料有的地方也称为格栅，但不甚确切。

此外，还有一种以高强度、低延伸率的涤纶纤维或玻璃纤维为原料，在经编机上编成格栅状后，按工艺要求浸渍PVC而成，称为高强纤维土工格栅。它是一种较新的产品，比传统的定向拉伸土工格栅具有更高的强度和模量。

加筋带一般由聚丙烯材料制成。带宽10～50mm，厚0.8～2.5mm。表面制成不同形状的凹凸纹，以增加糙度。制造时在150～170℃下拉伸，提高其拉伸强度达150～220 MPa，延伸率为20％～30％。为降低其应变，若在带内加入高强钢丝或玻璃纤维，外包裹聚乙烯或聚丙烯，则形成了复合加筋带，拉伸强度可达2110MPa，断裂延伸率可低到2％。

加筋材料应用时通常是水平分层铺设在土体内，形成复合土。当受荷时，凭借土一筋材界面的摩阻力（或加上咬合力），限制土体侧向位移，提高土体的承载力。这主要用于软土地基加固、挡土墙和陡坡加筋等场合。

当软基加固时，土工格栅或有纺土工织物铺在软基地面与结构物之间，或分层铺在换土垫层中，借地基变形时材料中的拉伸力对滑动面产生附加的抗滑力矩，提高安全度。当挡土墙或陡坡采用土工格栅或有纺土工织物加筋时，应按适当的垂直间距层层满堂铺设，并在土体端部翻回包裹，土坡表面再用预制混凝土面板或植被保护。若用加筋带时，则需在垂直和水平向按一定间距层层相间铺放。加筋挡墙应注意墙背和底部的排水，以免承受过大的水压力。

贴坡排水  铺设在土石坝下游坡面底部的表面排水设施，又称表面排水、表层排水。贴坡排水可保护下游坝坡底部及附近坝基，防止渗透水流逸出表面时出现管涌与流土。贴坡排水是由一层或两层堆石或砌石和在块石与坝坡间设置的反滤层构成（见图）。排水体顶部高出浸润线出逸点0.5～1.0m，并高出下游最高水位1.5～2.0m。贴坡排水的优点是构造简单，施工方便，所需石料少，易于观察和维修，与大坝填筑不发生干扰；但因未伸入坝体，不能降低坝体浸润线，因此一般只适用于中、小型的均质坝，以及有防渗体且浸润线较低的坝。

排水棱体   在土石坝坝趾处用块石堆砌成棱形体的排水设施，又称堆石排水、排水锥形体、滤水坝趾。排水棱体是土石坝工程中应用最广的一种排水设备，能有效地降低坝体浸润线，防止坝坡土料的冻胀和渗透变形，并支撑下游坝坡增加其稳定性，保护坝脚不受尾水冲刷，且工作安全可靠。但石料用量大，费用较高，与坝体施工有干扰，检修也较困难。排水棱体适用于下游有水且较高的土石坝和石料较多的地区。

为保证结构稳定，排水棱体外部使用较大石块，较小石块填在靠近反滤层处。排水棱体顶部高出下游最高水位0.5～1.0m，并在浸润线出逸点1m以上。顶部宽度不小于0.5～1.0m，必要时可以行人，以便检查。内坡为1：1或1：1.5，外坡为1：15～1：2或更缓，见图（a）。对于岩基，排水棱体可直接置于地基上；对于软基，排水棱体至少嵌入地基1m以上。在排水棱体与坝体及软基之间应设置反滤层，以防止坝体及坝基出现管涌与流土。为了更有效地降低浸润线，排水棱体可与褥垫式排水结合使用，见图（b）；若下游高水位持续时间不长，为节省石料，降低造价，还可考虑将排水棱体与贴坡排水相结合，正常水位以上用贴坡排水，其下用排水棱体。

       褥垫式排水  铺设在土石坝下游坝体与坝基之间，并向上游延伸一定距离的水平排水设施。

       均质土坝或下游坝壳填料透水性较弱的心墙坝，当下游无水或尾水较低时，可采用褥垫式排水。当下游无水时，褥垫式排水能有效地降低浸润线，并有助于坝基排水，加速软黏土地基的固结；当下游水位高于排水体时，降低浸润线的效果将显著下降。褥垫式排水的排水体工程量大，对不均匀沉降地基的适应性较差，且难于检修。   

       褥垫式排水体的构造是在顶部和底部按粒径及层数要求铺筑反滤层，中间铺块石、卵石以利排水。排水体伸入到坝体内的长度一般不大于1／4～1／3坝底宽，并布置成倾向下游5‰～10‰的纵坡（图1）。褥垫式排水还可与贴坡排水相结合（图2），适用于下游短时内有水的情况。

竖式排水  位于土坝坝体中央或偏下游处的竖向（或倾斜）排水设施，又称上昂式排水、烟囱式排水。竖式排水与铺设在坝底的水平排水设施结合在一起，形成土坝坝体排水系统（见图）。常用于均质土坝或坝壳土料不均匀、透水性差的心墙（斜墙）土坝。

竖式排水能有效地降低坝体浸润线，其作用与大型排水棱体类似。当水平排水长度与排水棱体底宽相同时，用料较排水棱体经济。对于坝体大部分为黏性土的坝，或下游部分为渗透性很不均匀的土料筑成的坝，特别是土料的不均匀性为水平成层时，修建竖式排水可以更有效地降低坝体浸润线，并可在施工期间排除坝体渗水，加速坝体土料固结。例如高55m的北哈特兰坝，坝体原为不透水料均质土坝，设置了竖式排水，并在下游侧坝体不同高程处增设了几层水平抛石层，从而减小了施工期坝体的孔隙水压力，降低了稳定渗流期的浸润线，使下游坝坡可以陡至1:2。

反滤层  设在渗流介质中的细颗粒料与粗颗粒料之间，保持细颗粒料的抗渗稳定，防止发生渗透破坏的滤水设施，也称滤层。反滤层广泛应用于土石坝、闸坝基础、井管等工程中。

反滤料一般有砂砾料反滤和土工合成材料反滤两种。砂石料反滤层一般由1～3层不同粒径的非黏性土从细到粗铺筑而成。层面与渗流方向近于垂直，各层的粒径随渗流方向逐级增大（见图）。用人工夯实法施工的反滤层厚度以50cm左右为宜，即粗砂层厚20cm，砂层15～20cm，砾石层20～30cm，中、细砂层各厚15cm。如采用机械化施工，则各层应加厚。   

反滤层需满足下列要求：①各层内的颗粒不发生移动。②较细层的颗粒不穿过相邻较粗层的孔隙。③被保护的土体颗粒，除极细小的颗粒外，不随渗流带入滤层；其极小颗粒如随渗流带走，也不淤塞滤层。④透水性好。根据以上要求进行反滤层设计时，一般采用下列规定：①当采用筛分加工的均匀砂石料作反滤料时，要求保护层的粒径（D）与被保护层粒径（d）之比小于或等于5～10。这种筛分加工的均匀砂石料费用高，较少使用。②当采用天然砂石料作反滤料时，对于第1层反滤料，要求D15/d85≤4~5和D15/d15≥5。其中，D15为第1层反滤料中小于该粒径的土占总土重的15％的粒径；d85为被保护土中小于该粒径的土占总土重的85％的粒径；d15是被保护土中小于该粒径的土占总土重的15％的粒径。选择第二层反滤料时，以第1层反滤料为保护土，同样按以上要求进行。其后依此类推。

土工合成材料作为反滤料始用于20世纪中期，它具有施工简单、容易保证质量、造价低廉等优点，是一种很有发展前途的化工反滤材料。由于土工合成材料在紫外线照射、高温作用以及其他环境条件作用下的老化问题尚未妥善解决，以及设计理论还有待完善等原因，多用于中、小型水工建筑物中。 

减压井   用以降低作用在闸、坝、堤下游地基覆盖层中的承压水头，以防止下游地面发生管涌、流土、沼泽化等现象的一种井管排渗设施。减压井有时也可起到降低坝、堤下游浸润线的作用。当闸、坝下游地基表层透水性弱，难以承受过大的渗透压力，且采用其他设施如排渗沟等难以解决问题或不够经济时，或在工程运用中，闸、坝下游出现翻砂、冒水、管涌、流土等征兆必须加以补救时，常在下游靠近坝址处设置减压井系统减压排渗（图1）。

减压井系统的设计，主要是确定井的位置、井距、井径、井深、出口水位和井的构造，计算相应的渗透流量和减压效果。井的位置可放在排水沟的上游侧，也可放在排水沟内。井距一般为15～30m或更小。运行期间还应根据实际观测进行必要的补井调整。井管内径一般为15～30cm。井内渗水需设排水沟排走。井的出水口愈低则排水效果愈好，但井口应高出排水沟水位0.1～0.3m，以免倒灌入井。井管进入透水层深度一般为透水层厚度的50％～70％。

减压井由井孔、井管、反滤层、井口结构和排水沟等部分组成（图2）。井管与井壁之间填充砂石反滤料或土工合成材料。反滤层顶部用不透水的黏土或混凝土封堵，以防渗水沿井管外壁上升。井孔外径视造孔机具和井管材料而定，一般为60～75cm。井管上部为上升管，下部为滤水管（俗称花管）。最下部留1～2.5m作为沉淀管，运用一段时间后，可用压缩空气冲洗井管，清除沉淀的泥沙。上升管和沉淀管部分的管壁是不透水的，滤水管部分在管壁上开小孔以进水，其开孔率一般为15％～20％。为防止中、细砂渗入井管，在利用砂石料作为井孔内的反滤料时，花管外壁需包上铜丝网或土工织物。减压井的井管，可采用石棉水泥管、钢管、混凝土管、透水混凝土管、塑料管、木管和瓦管等，常用的为石棉水泥管和钢管。

减压井运行期间，要定期检查，加强管理和维护。应经常进行清洗，保持排水畅通。

盖重  在堤坝下游一定范围内，铺填足够重量的砂石透水料，以防止发生流土、地基抬动、滑移或液化等现象的防护设施。盖重不仅用于防止坝基渗透破坏，也常用于提高软土地基的抗滑稳定性。

当地基内有透水层，采用防渗铺盖或垂直防渗等设施后，作用在靠近下游表面不透水层上的剩余扬压力仍过大时，可在堤坝下游坡脚附近加设盖重，以平衡剩余水头产生的上举力。在土石坝中常与减压井、排渗沟、褥垫式排水等排渗减压措施联合运用。此外，由于盖重可以快速施工，在汛期护堤抢险中也使用较多。

盖重的范围及厚度应根据被保护土层和剩余水头的情况计算决定。盖重的厚度应使其重力超过渗流的扬压力，表面向下游做成缓坡，以利排水。盖重与被保护土之间必要时要设置反滤层。

盖重的材料根据堤坝下游地面覆盖层的情况选定。当地基表层为透水层或不透水覆盖层很浅时，应采用透水材料做盖重，以免增加扬压力。如只有不透水料可用时，盖重下面需做好水平褥垫排水，以避免增大扬压力。当地基透水层上覆盖有较厚的不透水层时，则可填不透水料或其他弃土作为盖重。

在地震烈度较高地区，如果地基内有可能产生液化的土层而又不能挖除时，可加设盖重，以防止地基在地震时产生液化。此时，盖重范围及厚度需经防液化试验分析确定。

排渗沟  在土石坝坝趾处平行于坝轴线开沟，以降低坝下游覆盖层内的承压水头和渗透压力，防止发生管涌、流土、浸没和沼泽化等现象的一种排渗设施。排渗沟适用于较薄的弱透水覆盖层。

排渗沟宜尽量靠近坝趾（见图），使之能迅速降低坝体浸润线和地基的承压水头；排渗沟要挖穿表部弱透水土层，将沟底置于透水层上；排渗沟应有足够的排水断面。排渗沟一般采用明沟，为防止地表水流入沟内造成淤塞，排渗明沟最好与地面水的排水沟分开，沟顶略高于地面。排渗沟也可采用暗沟，其优点是不易淤塞，但检修困难。无论明沟和暗沟，整个沟底和边坡都要设置反滤层。排渗沟与下游河道开沟连接，保持排水通畅。