第 2 章 壩的設計
1.1 適用範圍
第 2 節 壩的基本形狀、型式與位置
2.1 壩的基本形狀
2.2 壩的型式
2.3 壩址
2.3.1 重力式混凝土壩
2.3.2 拱門式混凝土壩
2.3.3 土石壩
第 3 節 設計壩的基本條件
3.1 設計的要件
本章規定適用於堤高 15m 以上重力式混凝土壩，拱門式混凝壩與土石壩。
決定壩基本形狀，應評估必要之非溢流部高度與排洪水能力等。
決定壩的型式，須針對壩之規模、壩址的地形、地質、排洪規模與堤體材料等條件，進行 綜合檢討。
此外，堤高 30m 以上的壩，原則上不採用堤體由單一材料做的土石壩。
決定重力式混凝土壩位置，須考量水庫高度、地形、地質與洪水處理方法等。
決定拱門式混凝土壩位時，須考量水庫高度、地形、地質基礎地盤強度與洪水處理方法等
。
決定土石壩位置，應考量壩之高度、型式、地形、地質與洪水排水位置等。
設計壩時應針對壩可承受預期荷重、具備安全性以及必要之耐久性與水密構造、操作性、景 觀與經濟效益，進行綜合地考量。
3.2 設計的前提
3.3 設計水位等
3.4 荷重的組合
3.5 荷重的計算法
3.5.1 自重
3.5.2 静水壓
3.5.3 泥壓
3.5.4 上揚力
設計壩時應針對預期荷重狀態及其大小、堤體與基礎地盤物性、所使用分析法、所追求的 安全率等進行綜合檢討，確保所需安全性。
決定壩堤體設計基準亦即水庫水位時，應依據流域水文特性與水庫運用計畫等。
決定壩的堤體與基礎地盤（含這部分和堤體的接合部）相關構造設計時，應配合水庫水位 與壩之型式，決定適合的荷重種類與搭配。
堤體自重應依據堤體材料單位體積重量定之。決定單位體積重量時，原則上應針對實際所 使用材料進行試驗。
静水壓乃垂直作用在堤體表面的重量，其數値可由如下公式算出。
P＝W
0h
P
：静水壓（tf/㎡）｛kN/㎡｝W
0：水的單位體積重量（tf/㎥）｛kN/㎥｝h
：水深（m）水庫内堆積泥土所形成鉛垂方向泥壓，乃泥土在水中的重量。水平方向的泥壓，應以下列 公式算出。
P
e＝C
eW
１d
Pe：水平方向泥壓（tf/㎡）｛kN/㎡｝
Ce：泥壓係數
W
１：泥土在水中的單位體積重量（tf/㎥）｛kN/㎥｝d：泥土的深度（m）
上揚力乃垂直作用在堤體與基礎地盤接觸面的重力，應考量基礎處理狀況、排水孔位置等，
適當地決定之。
3.5.5 地震時慣性力
3.5.6 地震時的動水壓
3.5.7 温度荷重
第 4 節 壩之基礎地盤設計
4.1 基礎地盤設計基本要點
4.2 基礎地盤的特性
4.2.1 基礎地盤抗剪強度特性
4.2.2 基礎地盤的變形性
4.2.3 基礎地盤的截水性
4.2.3.1 基礎地盤的截水性
4.2.3.2 以灌漿改良特性
地震時壩之堤體慣性力乃水平作用在堤體上的力，其數值應以下列公式算出。
I＝W・k
I
：地震時堤體的慣性力（tf/㎥）｛kN/㎥｝W
：堤體自重（tf/㎥）｛kN/㎥｝k
：設計震度又，決定設計震度時，應考量壩地點的地域區分、基礎狀態與壩種類等。
地震時作用在壩之堤體的水庫任意水深動水壓，會垂直地對壩堤體產生作用，除非能用適 當的工程試驗算出，否則應依據如下公式算出。
決定拱門式混凝土壩的温度荷重時，應依據收縮接縫灌漿後預期的堤體内部温度變化。
設計壩的基礎地盤應具備可承受堤體荷重的安全性，以及能阻隔除貯水池滲漏的能力。
決定基礎地盤剪力摩擦阻抗力時，原則上應依據原位試驗結果，將基礎地盤性狀等納入考 量。
考量基礎地盤變形而進行設計時，原則上須進行原位試驗，決定其彈性係數與變形係數。
基礎地盤截水工法判定設計與截水性改良度，應參考配合基礎地盤地質狀況等實施的透水 試驗結果。
設計基礎地盤灌漿時應參考壩型、規模、地形、地質構造、基礎的透水性、灌漿測試結果 等。
4.3 基礎地盤的處理方法
4.4 混凝土壩基礎地盤的設計方針
4.4.1 基礎地盤的穩定計算
4.4.2 基礎地盤的處理
4.4.2.1 基礎地盤的處理
4.4.2.2 固結灌漿設計
4.4.2.3 帷幕灌漿
4.4.2.4 排水孔
4.4.2.5 斷層處理
4.5 土石壩基礎地盤設計方針
4.5.1 基礎地盤的處理
4.5.2 岩盤基礎
4.5.2.1 岩盤基礎的處理
基礎地盤的處理方法，應依據壩型與規模、地形、地質構造、基礎的滲透性等決定。
混凝土壩基礎地盤應可承受荷重所造成的剪力與變形壓力，確保預定的安全性。
混凝土壩應進行基礎地盤處理，確保面對剪力、變形與貯留水滲透等壓力仍具備安全性。
設計固結灌漿須注意，與堤體、基礎地盤接觸部附近，應具備所需變形性與截水性。
設計帷幕灌漿應考量壩型、高度、壩邊緣地形、地質與基礎地盤等，具備所需的截水性。
為了降低作用在底面與基礎地盤内的上揚力，帷幕灌漿下游側原則上應設排水孔。
基礎地盤斷層外的軟弱層，須具備必要的強度與截水性，必要時應以混凝土置換等適當的 處理。
土石壩應進行基礎地盤處理，避免地滑、變形、滲透、地震時液化等，確保安全性。
岩盤基礎應挖到穩定岩盤為止，並須進行基礎地盤處理，避免滲透與變形，確保必要的安 全性。
4.5.2.2 固結權漿
4.5.2.3 覆蓋灌漿
4.5.2.4 帷幕灌漿
4.5.3 砂礫基礎
4.5.4 岩盤及砂礫以外的基礎
第 5 節 混凝土壩的設計
5.1 設計的基本要點
5.2 堤體材料
5.2.1 堤體混凝土的基本要點
5.2.2 混凝土的物理常數
5.2.3 混凝土的強度
固結權漿應注意在構造物與基礎地盤接觸部附近灌漿，以獲得所需的變形性與截水性。
覆蓋灌漿應在堤體與基礎地盤接觸部附近灌漿，取得所需截水性。
帷幕灌漿應考量霸型、高度、地形、地質與基礎地盤等，取得所需截水性。
砂礫基礎除了須抑制滲透流，為確保能面對滲透破壊的必要安全性，應進行基礎地盤處理
。
岩盤與砂礫以外的基礎應具備截水性，確保具備對抗變形、地震液狀與滲透等的安全性。
混凝土壩設計時應考量構造上的特質與基礎地盤特性，面對預期的荷重組合，能確保安全 性。
堤體混凝土應使用具備所需耐久性、水密性、強度與單位體積重量，並能保証其均質性的 材料。
決定混凝土設計所使用的物理常數，原則上應依據實際使用的材料與配料試驗結果。
混凝土強度材齡以 91 日強度為基準，所需強度應具備設計應力所需安全率。
混凝土配料強度應將所需壓縮強度及壓縮強度變動納入考量，必要時得實施預拱。又，拱 式混凝土壩應考量進一步組合應力效果，適度地修正。
5.3 重力式混凝土壩設計
5.3.1 形狀與穩定計算
5.3.2 應力解析
5.4 拱式混凝土壩的設計
5.4.1 形狀與穩定計算
5.4.2 應力解析
5.5 温度管控與混凝土塊裂縫
5.5.1 温度管控
5.5.2 混凝土塊裂縫
5.6 堤體各部位之設計
5.6.1 收縮接縫的構造
5.6.2 止水裝置
設計重力式混凝土壩堤體形狀時，應考量谷地形狀、岩盤性狀與洪水處理方法，確保堤體 與基礎地盤安全性。
實施穩定計算時，應滿足如下條件 1. 不會產生堤體上游、鉛垂方向的張應力。
2. 堤體、堤體與基礎地盤接觸部以及基礎地盤應具備安全、足夠的抗剪力。
3. 堤體内應力度不可超過容許應力度。
重力式混凝土壩應力解析應使用能正確判斷其應力狀態的方法，原則上應參考與壩軸成直 角方向的二次元應力計算。
設計拱式混凝土壩堤體形狀時，應考量谷地形狀、岩盤性狀與洪水處理方法，確保堤體與 基礎地盤安全性。
實施穩定計算時，應滿足如下條件：
1. 堤體内應力度不可超過容許應力度。
2. 堤體與基礎地盤接觸部及基礎地盤具備安全、足夠的抗剪力。
進行堤體應力解析，應掌握堤體形狀與基礎地盤對堤體應力的影響，並使能正確判斷堤體 應力的方法。
混凝土壩應考量最高上昇温度與温度履歷，實施可避免混凝土塊產生裂縫的温度管控。
混凝土壩應以適當間隔設置收縮接縫，防止混凝土塊裂縫。
收縮接縫原則上應設計成鋸齒型，必要時應實施接縫灌漿。
止水裝置應使用具備充分水密性與耐久性材料、可配合接縫伸縮的構造，並設在靠近橫接 縫的上游位置。
5.6.3 通廊
5.6.4 堤頂構造物
5.7 計測裝置
第 6 節 土石壩的設計
6.1 設計的基本要點
6.1.1 均一型土石壩
6.1.2 分區式土石壩
6.1.3 表面截水壁土石壩
6.1.4 複合壩
6.2 堤體材料
6.2.1 堤體材料
6.2.2 透水性材料
為了壩之管理方便而設置排水孔、實施帷幕灌漿施工時，應在堤體内設置通廊。
堤頂必要時應設峯面門用橋腳、天端橋梁、高欄等堤頂構造物，配置時應將相互位置與安 全性納入考量。
混凝土壩堤體與基礎地盤應配合目的擬定適宜的配置計畫，據此安裝適當的計測裝置。
土石壩設計時應考量堤體材料與構造上的特質，重點是能抵抗堤體與基礎滑動破壊或滲透 破壊，確保充分的安全性。
應適宜地設計均一型土石壩，讓浸潤線不會出現在下游的坡面上。又，必要時為了解消堤 體内發生的孔隙水壓，應設適宜的排水口。
分區式土石壩應適宜地配置截水區段、半透水區段與透水區段，避免粒子在各區段之間移 動。
應適宜地設計表面截水壁型土石壩，避免出現會損及截水壁截水機能的裂縫。
複合壩設計時應考量接合部的止水性與耐震性。
堤體材料應使用擁有適宜性質的材料，配合各種堤坊所須達成的目的。
透水性材料須具備足夠的抗剪強度與排水性、堅硬耐久性，並使用凝固狀態下形變小的材 料。
6.2.3 半透水性材料
6.2.4 截水材料
6.2.4.1 土質材料
6.2.4.2 土質材料以外的截水材料
6.2.5 堤體材料的試驗
6.3 堤體設計方針
6.3.1 抗滑動破壊的安全性
6.3.2 抵抗滲透破壊的安全性
6.3.3 坡面坡度
6.3.4 堤頂寬度
6.3.5 預拱
6.3.6 坡面保護
半透水性材料須具備所需粒度分布、排水性與抗剪強度，並須使用易凝固且凝固狀態下變
半透水性材料須具備所需粒度分布、排水性與抗剪強度，並須使用易凝固且凝固狀態下變