插入连接：解析插头的安装步骤

插入式连接可分两种型式。一种是所有插入坝段的断面都与挡水坝段的断面相同，如图9.8 所示。

与混凝土坝接触的不透水土料需要包围到混凝土坝多少坝段，取决于与混凝土接触面的有效（容许）渗透比降。当填土密实，紧密接触，一般采用值是：铅直方向渗流，容许比降为3～4；水平方向渗流，容许比降为1～2。绕混凝土坝与填土接触面的渗流基本上是水平向，故常采用容许比降为1.0。像图9.8 这样的结构，坝的挡水水头为41m，则需要接触渗径长41m。混凝土坝上游面直立，填土与它接触不会紧密，若不计上游面接触渗径，则不透水填土从插入坝段末端向前（向河床方向）包围3 个坝段就够了。图示该坝插入了9 个坝段，是由填土的边坡稳定所决定的。该坝是美国早期的工程，包围混凝土坝的填土全部是黏性土料，边坡坡度为1∶3.0，插入坝段混凝土工程量很大。现代的插入式连接，都采用碾压式堆石戗体。即使是土坝，在连接部位都改成堆石坝，则混凝土坝插入坝段可减省一半。近代建成的许多混合式枢纽高坝，都采用插入式接头，堆石戗体包围。如巴西、巴拉圭的伊泰普（Itaipu）水电站，巴西圣西毛（Sao Simao）水电站和图库鲁伊（Tucurui）水电站，土石坝与混凝土坝接头都采用这种形式，最高的接头高88m。这些工程都位于地震区。

图9.8　混凝土坝断面相同的插入式连接图 （单位：m）

①—混凝土坝挡水坝段；②—土石坝；③—混凝土坝插入式坝段；④—不透水土料紧密填筑在混凝土坝接触面上；⑤—透水料支撑体；⑥—块石护坡；⑦—水电站厂房进水口；⑧—挡土墙

我国三道岭土坝与混凝土溢流坝采用插入式连接，溢流坝的下游左翼墙承受土坝坝趾部分土压力，故实际上可称为插入式和翼墙式混合接头。混凝土坝连接坝段长13.2m，为承台式坝，断面如图9.9 所示。该断面的剖切线见图8.7。在混凝土坝的靠土坝一侧还设置了插入墙 （刺墙），顶部长5m，底部长7.2m，如图8.7 所示。海城地震时该坝的震害已在8.2 节中描述，其连接部位没有损坏或漏水，证明插入式接头抗震性能良好。(www.xing528.com)

另一种插入式连接是将深入到土坝内部的插入坝段的断面逐段缩小，到末端成为刚性心墙插入土坝内，如图9.10 所示。这种型式可节省混凝土工程量。以前由于土石坝下游棱体对插入坝段的被动土压计算成果不准确，故插入的混凝土坝断面逐段缩小多少有很大的任意性。现在用有限元方法和优化方法可以设计出插入坝段逐段的合理断面。图9.10是将插入墙插入岸坡山体，这种结构是否还需要用不透水土料把插入坝段包围起来，取决于插入墙末端的山体是否为实际不透水岩体。如果插入墙已经与实际不透水岩体相接，则渗流已完全截断，不需用不透水土料包围插入坝段。如果插入墙末端与土层相接，则需要用不透水土料从末端向前（向河床方向）包围插入坝段，满足接触渗径要求即可，不必伸到河床坝段。

图9.9　三道岭土坝插入混凝土连接坝段面图 （单位：m）

图9.10 是美国夏斯塔（Shasta）坝右岸的连接结构，插入墙末端与实际不透水岩体相接，故插入坝段的上下游填土是任意土料，没有防渗要求。契洛基（Cherokee）坝也是这种连接型式。

上述两种插入式型式（第二种型式插入墙末端为土层时）用不透水土料包围插入坝段的上下游坝面是不合理的，应该只包上游坝面，而下游坝面则用透水料 （砂卵石、堆石）填筑，使渗透过来的水畅通排出，有利于下游戗体的稳定。在插入坝段末端黏土接触面的下游侧，设反滤层以保护接触面黏土不致冲刷流失。由于上游坝面与不透水土的接触面抗渗效果比下游坝面与不透水的接触面抗渗效果好，因此，插入坝段的混凝土坝上游面不要直立，应有1∶0.2 或更平缓的坝坡，使不透水土料与混凝土面紧密接触，保证良好的防渗效果和抗震性能。