坝下埋管用于引水、泄洪、冲沙、放空水库及施工导流等。按洞内水流形态可分为无压涵管和有压涵管。为保证坝体安全,应尽量做成无压涵管。
坝下埋管由进口、管身和出口3部分组成(见图)。涵管进口有塔式进水口、斜坡式进水口、分层式进水口和卧管式进水口等布置形式。一般在进口设置闸门,控制流量并便于检修管道。灌溉引水的小型坝下埋管也可在出口处设置闸阀。发电引水的坝下埋管,出口接压力管道通至水电站厂房。坝下埋管接明渠时,需根据出口处的水流、地形、地质等条件设置适当的消能防冲设施。有压管涵的管身多采用圆形钢筋混凝土管。当需要承受更高的内水压力时,可采用预应力钢筋混凝土管。无压埋管多为圆拱直墙式,可用混凝土、浆砌石等圬工材料建造,也可采用圆形混凝土管。
由于输水管道穿坝而过,坝下埋管渗漏、管-土接触面结合不好易引起渗透破坏,将直接威胁大坝安全。2013年,山西省曲亭水库即由于坝下埋管渗漏破坏导致溃坝。统计数据表明,坝下埋管引起的缺陷是造成土石坝失事的重要原因之一。因此,坝下埋管一般应置于岩基上,以避免不均匀沉降而产生裂缝或断裂。若置于土基或软弱岩基上,则必须进行加固处理,如在管身与地基之间设置垫座,或在一定深度内对土基以砾石等加以置换,以改善管身及地基的受力条件。为防止不均匀沉降或温度变化而造成管身断裂,沿管长每隔10~20米设变形缝一道,缝的构造应能适应管身变形且不漏水。在管外侧需设置截渗环,以防止沿管外壁产生集中渗流导致接触渗流破坏。
坝下埋管的断面尺寸通过水力计算确定。按无压流设计的涵管,切忌在有压状态下运用。有压涵管不允许出现有压与无压交替的不稳定工作状态。有压涵管要求管壁平顺光滑,避免过流时产生空蚀。涵管主要的埋置方式有沟埋式、上埋式和隧洞式。根据不同的埋置方式确定结构设计的荷载和计算方法。用于引水发电的坝下高压管道,可设置在廊道内,以确保安全并便于检修。这种形式的廊道属于不直接过水的坝下涵管。廊道式的坝下埋管可兼作施工导流用。
中国在中小型灌溉工程中较普遍地采用了坝下埋管,在较差岩基的土坝枢纽中也成功地建造了大型坝下涵洞。如河北岳城水库坝高51.5米,在坝下设9孔无压涵洞,其中2~9孔用以泄洪,总泄量4200立方米/秒。阿尔及利亚的西北默罕德本奥达坝,建在软弱岩基上,坝高64米,采用大型坝下无压泄洪涵洞,总泄流量4800立方米/秒。在地震区或高坝中不宜使用坝下埋管。