DLT5016-1999混凝土面板堆石坝设计规程.pdf 32页

'工程建设标准全文信息系统中华人民共和国电力行业标准混凝土面板堆石坝设计规范条文说明主编单位国家电力公司水电水利规划设计总院批准部门中华人民共和国国家经济贸易委员会工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统目录范围坝的布置和坝体分区筑坝材料及填筑标准趾板混凝土面板接缝和止水坝基处理坝体计算抗震措施分期施工和坝体加高安全监测工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统范围本规范是在总结级及其以下的混凝土面板堆石坝的经验基础上编制的对以上的坝要对面板的应变和堆石坝体的变形控制坝体的填筑标准面板混凝土的耐久性和缝的止水结构设计等问题进行专门论证以上的级高坝也很重要应按本规范设计工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统坝的布置和坝体分区坝的布置强调要有利于枢纽中其他建筑物布置混凝土面板堆石坝平面尺寸大对坝基适应性强而泄洪和引水发电系统对地质条件要求较高若坝轴线有利于这些建筑物布置将会节省混凝土用量降低工程造价河床冲积层的变形模量一般比碾压堆石体的变形模量大只要冲积层密实将堆石坝体建在冲积层上是经济合理的冲积层内有粉细砂层和黏土层时应进行稳定和变形分析必要时可调整坝坡论证堆石坝体建在冲积层上的经济合理性利用建筑物开挖石料筑坝比用料场开挖石料经济可减少对环境的破坏在进行枢纽布置方案比较时应将土石方平衡考虑在内减少枢纽中混凝土量增加岩石开挖量的布置方案一般是经济的方案为增加岩石开挖料加大电站进水口或溢洪道引渠尺寸减小流速节省混凝土衬砌常是经济的选择天生桥一级大坝填筑的的坝料来自溢洪道开挖石料就是一例坝顶坝顶宽度影响坝体工程量在满足使用要求的前题下坝顶宽度愈小愈经济坝顶除提供交通外一般有观测电缆沟灯柱和排水沟等设施确定坝顶宽度时应考虑布置它们的需要面板混凝土浇筑平台的最小宽度为或更宽视使用的施工设备和施工布置而定国内已建以下的坝坝顶宽度为以上的坝坝顶宽度较大高的天生桥一级大坝坝顶宽度为为减少防洪超高和风浪超高所需的坝体高度常用高度较大的防浪墙以减少堆石的填筑量和面板的面积防浪墙太高墙工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统本身和坝顶细堆石料填筑的费用都将增加墙高要和减少堆石填筑量节省的费用比较以达到经济的墙高为安全和防止将坝顶下游边缘石块蹬掉坝顶下游侧要设护拦或路缘石保护坝顶和面板都要变形导致防浪墙与面板的水平接缝容易破坏当该水平接缝高程低于水库正常蓄水位时此缝可能成为一个漏水通道故防浪墙和面板的水平接缝高程宜高于水库正常蓄水位为保证大坝运行期沉降稳定后坝体仍有足够的超高也为视觉的需要坝顶需预留沉降超高碾压堆石体蓄水期的坝顶沉降值约为坝高的坝顶沉降超高可为坝高的参照坝顶长度与坝高选定沉降超高的设置应由坝头处的零值渐变到坝高最大处的最大值用局部放陡顶部坝坡实现沉降超高为方便防浪墙电缆沟和坝顶路面等施工及预留坝顶沉陷超高起拱的需要规定防浪墙底部高程以上的坝体用细堆石料填筑坝坡早期砂砾石料筑坝的上游坝坡是如格里拉斯坝后期是如萨尔瓦兴娜和雅肯布坝软岩堆石料的力学性质和母岩及填筑标准有关用软岩堆石料筑坝或软基上建坝其坝坡应具体设计为在坝坡上布置公路和节省上坝施工道路工程量可在平均坝坡不变的条件下公路间用较陡的坝坡如塞格雷多坝公路间实际坝坡为天生桥一级大坝公路间实际坝坡用已被工程证明是可行的大块石堆砌是指用推土机将大块石推到坝边缘使大头朝坡外斜坡尺检查合格后用小石将大块石楔紧或用摆石堆砌成高度大致相等的台阶平均坝坡为设计坝坡为方便护坡施工需工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统随着坝体升高及时堆砌施工垫层区上游坡面易被雨水或波浪冲刷应及时保护为了给面板混凝土施工提供坚固的作业面也需坡面保护用砂砾石料作垫层料时及时的坡面保护尤为重要坡面保护有喷阳离子乳化沥青喷混凝土及碾压砂浆等措施可按各工程具体条件选用人工修整坡面铺低强度砂浆抗压强度经坡面碾压后便完成了坡面保护工作此系我国首先使用的技术宜予推广应用坝体分区强调堆石坝体分区要方便施工和经济合理堆石坝体分区主要是充分利用当地料源安全经济地建设大坝而不是按规定的坝体断面分区去寻找合适的筑坝材料对各种开挖料的岩土性质及各种地形条件下大坝运行性能的正确理解是作好坝体分区设计的基础建筑物开挖石料或近坝区料场岩性复杂可以在坝内另设不同的分区以充分利用各种开挖石料坝轴线下游水下的硬岩抛石体不影响大坝运行性能为下基坑方便截流前两岸有更大的填筑场地或将下游围堰的堆石体并入坝体必要时可在下游坝趾设硬岩抛石区确定上游铺盖的顶高程尚无公认的准则铺盖的高度一般为坝体高度的或铺盖顶高程到水库放空的最低高程或电站死水位下能潜水到的最低高程增加采用专门铺料措施如反铲装载机等配合人工铺料垫层区的宽度减小过渡区的宽度相应增大的内容高的塞格雷多坝设置了宽的细垫层区高的默奇松坝高的巴斯塔延坝和高的利斯坝垫层区宽度为过渡区宽度为天荒坪和东津坝的垫层区宽度分别为和过渡区宽度为竖向排水区上游设反滤层可以阻止细颗粒流失防止排工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统水被细颗粒淤塞是否设反滤层需视坝料中细颗粒含量而定雅肯布坝排水区上游砂砾石中小于颗粒含量不超过用的砾石或碎石作排水料同时具有排水和反滤作用乌鲁瓦提用的混合排水体无反滤层故改应设为必要时可设反滤层砂砾石料具有分布的不均匀性和级配的不连续性强调设排水区排水区可以是专门设置的如小干沟黑泉乌鲁瓦提等工程也可是下游堆石区如阿瓜密尔巴坝鉴于沟后坝的教训明确竖向排水区顶部高程宜高于水库正常蓄水位排水区不一定要延伸到整个河床宽度但要保证该区的排水能力有富裕雅肯布坝的主排水区宽度远小于河床宽度但有坡向和水平排水层砂砾石料作主堆石区和垫层区之间是否设过渡区依具体情况而定如格里拉斯雅肯布阿瓜密尔巴和乌鲁瓦提等坝没有过渡区黑泉和古洞口坝有过渡区这种差别和砂砾石料的级配有关砂砾石料易受水流冲刷下游应设护坡用开挖石料设下游堆石区可用较陡的下游坝坡如古洞口和萨尔瓦兴娜坝工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统筑坝材料及填筑标准坝料勘察与试验料场规划料场勘探精度不够特别是建筑物区建材勘探精度不够给施工造成困难增加投资的实例不少应重视作好料场勘探料场勘察辅以平洞不仅能收集地质资料还可取洞渣做室内试验由于料场道路布置剥离准备爆破作业面及堆存场地不当造成坝料供应不上影响施工甚至造成料场的调整和补充规划工作同样存弃渣场规划也很重要特别是河谷狭窄的工程存弃渣场规划不仅要考虑存弃建筑物开挖料的场地也要考虑临时建筑物开挖料的存弃场地天然砂砾石料分布的不均匀性和级配的多变性料场勘探时要特别重视颗粒级配调查取样垫层料与过渡料室内渗透和渗透变形试验表明小于颗粒含量为时小于的颗粒含量为相对密度大于能达到半透水性在渗水作用下细颗粒移动最终达到稳定属自反滤稳定料小于颗粒含量为时渗透变形试验时垫层料内部几乎无颗粒移动小于颗粒含量为时小于的颗粒含量为相对密度为对泥浆几乎无反滤作用增加垫层料中小于颗粒的含量易平整上游坡面减少超填混凝土故将小于颗粒含量改为这符合现代面板坝采用细垫层料的实践垫层料中需要一定数量的小于颗粒以满足半透水性要求实践表明其含量达的垫层料加工和碾压无困难故将左右改为不超过工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统由于各工程对垫层料的要求不同上述级配范围的垫层料已被许多工程成功地采用故取消对垫层料渗透系数的规定砂砾石料一般有冲蚀性特别是小于的颗粒含量多时如果坝体发生大的集中渗漏可能导致其细颗粒被渗水带走甚至被冲刷为避免发生这类事故除作好面板及其止水系统外增加了对垫层料级配连续内部结构稳定的要求以保证它具有半透水性抽水蓄能电站水位变化又快又大为保证面板稳定要求垫层区易排水规定级配需另行研究人工砂石料加工成本高掺部分天然砂砾石料可改善级配节约投资广蓄等工程已经采用天然砂砾石料筛分后级配不满足垫层料的要求需掺人工砂石料乌鲁瓦提是一例万安溪茄子山和海潮坝的垫层料用人工砂石料掺花岗岩风化砂制成效果好节省投资可以试用随着无黏性料在周边缝缝顶的使用要求周边缝下游的特殊垫层区用反滤料填筑使它和缝顶无黏性料之间满足反滤准则以保证缝顶无黏性料的自愈功能根据工程实践和室内试验表明从垫层料中筛出大于的颗粒后它具有反滤料功能和内部结构稳定的特性是导则的修订只要清出过渡区上游面分离的石块过渡料最大粒径增加到即能满足运行要求堆石料碾压后有良好级配的硬岩堆石料易获得低压缩性的填筑体但不是所有的硬岩堆石料碾压后都能级配良好如极硬岩堆石料级配不好也能筑坝阿里亚坝就是一例故规定主堆石料压实后宜有良好级配堆石料级配一般规定最大粒径不超过压实层厚度国外规定小于的颗粒含量不超过但国内无这种筛故规定了小于的颗粒含量堆石料中小于的颗粒能充填到堆石空工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统隙中有助于增加堆石料的压实密度提高强度减小坝体变形据凤家骥等人试验测定小于的颗粒不超过它不会参与骨架能满足自由排水要求故规定其含量不超过鲁布革细堆石料碾压后小于的颗粒含量为小于的颗粒含量为该堆石料满足排水要求建筑物地基开挖的硬岩石料即可作主堆石料也可用于下游堆石区用于下游堆石区时可增加层厚和包容主堆石料的超径石料砂砾石料的压缩性低适合作主堆石料但砂砾石料易冲蚀要重视坝体分区设计和渗流控制下游堆石区的变形对面板的变形影响小它的排水性对坝体运行影响大故专列一条以引起重视下游堆石区和主堆石区用料可以来自同一料场下游水位以下的料小于的颗粒含量应不大于下游水位以上的料不受此限为节省投资可以用比主堆石区更大的层厚以包容超径料避免弃料料场中或其他不满足主堆石区的料可以用在下游堆石区水上的部分软岩堆石料适当加水薄层碾压能达到比主堆石料高的密度具有一定抗剪强度和较低的压缩性能用于高坝坝轴线下游的干燥区天生桥一级大坝坝轴线下游干燥区设薄层灰岩砂岩泥岩混合的软岩堆石料区其中泥岩湿抗压强度为要求此区压实干密度大于主堆石区就是一例砂砾石料铺料时易分离如砂砾石料中小于的颗粒含量多分离后坝体局部渗水会在坝体内形成局部饱和区不利于坝体稳定为避免发生这种不利的现象需将细颗粒含量多的料放在排水区下游的干燥区黑泉将含泥量平均为的砂砾石料用在排水区下游小干沟规定小于的颗粒含量在坝轴线上游为下游为格里拉斯坝规定面板和排水区之间用干净砾石小于的颗粒含量为排水区下游分别用干净的和脏的砂砾石料小于的颗粒含量为互层填筑故规定小于颗粒含量超过的料用在排水区下游的干燥区工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统填筑标准动力荷载对粗粒料强度影响不大删除原导则中动力荷载强度的内容影响填筑标准选择的因素很多堆石料性质千差万别设计阶段要确定好填筑标准除全面分析坝址的自然条件外要充分研究已建类似工程的资料特别是岩性相近的坝体的运行资料关于填筑标准将坝料的填筑标准扩大为坝料的干密度和孔隙率级配和碾压参数这是设计实践的反映也是为施工控制提供依据鉴于碾压设备的改进坝高增加填筑标准提高试验表明垫层料相对密度达以后相应孔隙率垫层料具有良好的工程性质推荐以此为填筑标准已建高坝主堆石料压实后的孔隙率多为高的阿里亚坝玄武岩主堆石料碾压后的孔隙率为运行良好许多高坝设计都以该坝实测变形值为控制指标的孔隙率应是主堆石区允许的最大孔隙率考虑到已建高坝的高度有限孔隙率下限定为其它各区类似确定原导则规定的坝料填筑标准是根据国外已建坝的经验确定的国外工程的干密度或孔隙率都为实测值的平均值鉴于孔隙率与堆石料的级配有关在相同压实度下不同级配的堆石料有不同的孔隙率孔隙率超过设计值不能说明它的力学性质不满足设计要求堆石料的抗剪强度高小的变形会使其抗剪强度得到发挥和均化不致因填筑不均匀导致强度有大的下降设计规定的堆石料级配是一个范围相应的孔隙率也应是个范围值级配范围越大孔隙率范围也越大要针对每一级配确定相应的孔隙率几乎不可能而且设计阶段无法确定施工期可能出现的各种级配故以平均值进行设计为使填筑均匀根据已建工程的经验规定干密度检测值的标准差工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统国外控制施工参数干密度检测仅为记录根据我国目前情况应同时控制施工参数和孔隙率或相对密度考虑到灌水法测定堆石料的压实干密度有如下缺点挖坑直径要为最大粒径的倍以上坑壁面易松驰变形凹凸不平和聚乙烯膜的厚度都影响试坑体积的准确测定不能重复测定由此可知堆石料干密度测定的精度有限宜以控制施工参数为主特别是控制铺料厚度当硬岩堆石料的软化系数大时碾压试验表明堆石料加水和不加水的压实效果一样如小浪底堆石料的软化系数为白溪为碾压时未加水寒冷地区冬季施工不能加水时需要采取措施如减少铺料厚度或增加碾压遍数才能达到设计要求工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统趾板趾板定线和布置对导则的修订基岩上的趾板一般是稳定的删除基岩稳定的要求高的圣塔扬娜坝趾板成功地建在厚的砂砾石地基上柯柯亚铜街子和梅溪坝趾板也建在砂砾石地基上趾板建在冲积层上可缩短施工期减少投资中低坝可采用这种设计趾板放在砂砾石地基上需用混凝土防渗墙防渗高坝防渗墙与趾板趾板与面板间的位移差大接缝设计不当将会形成漏水通道因此要将高坝趾板建在冲积层应专门论证需查明河床冲积层内有无连续粉细砂或黏土夹层论证坝体和防渗墙间的合适距离连接型式及合理的施工程序等平趾板是垂直于趾板基准线的趾板剖面有水平顶面的布置型式具有灌浆作业和交通方便趾板混凝土施工较容易及岸坡水流不易流入堆石体内的优点但开挖量大垂直于趾板基准线的趾板剖面有倾斜底面或适应开挖后岩面的布置有工程量小的优点但灌浆作业趾板混凝土立模抹面及交通困难一般不用故规定宜用平趾板趾板基础一期开挖是指不用爆破的开挖即全风化和部分强风化岩石开挖一期开挖后根据揭露的地质条件二次确定趾板定线趾板尺寸国外新鲜坚硬岩基上趾板宽度一般为水头的最大为微风化及其以下的基岩几乎无冲蚀允许水力梯度可在或以上国内弱风化岩基上趾板宽度的水力梯度为土心墙与基岩接触的最大水力梯度有超过的成功实例萨尔工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统瓦兴娜坝允许残积土上趾板的水力梯度为实施后为建议全风化上趾板允许水力梯度为强风化岩石的允许水力梯度在之间风化岩基有一定冲蚀性关键是用反滤料防止趾板及其下游坝基的渗透变形水力梯度是指上游水深除以趾板宽度风化岩基上趾板宽度可能较大大于灌浆孔布置所需的宽度为减少开挖量可以用下游连接板延长渗径即用钢筋混凝土或钢筋网喷混凝土板与趾板连接由于它们的厚度小可能开裂碾压也容易使喷混凝土开裂故在它们的上面及其下游都应用反滤料覆盖岩基上趾板厚度有超挖可以利用面板厚度随岸坡均匀变化而趾板厚度是间断变化的故允许趾板厚度可比相连接的面板薄防渗墙不沉降砂砾石地基上趾板会沉降水库蓄水后坝体的侧压力会影响防渗墙的应力故将趾板分成两段以使趾板能适应防渗墙和面板间的位移差为减少坝体填筑对防渗墙的影响防渗墙与趾板间接缝的位移差防渗墙的上游段宜在水库第一次蓄水前施工规定趾板下游面的高度以保证面板端部有可压缩的填筑料支承而不是地基的直接硬性支承也不产生过大的沉陷是一经验数不同高度的坝可以少许变化趾板混凝土及其配筋明确对趾板混凝土的要求和面板相同工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统混凝土面板面板的尺寸和分缝关于混凝土面板厚度明确规定面板承受的水力梯度不超过由于混凝土施工技术的进步年代已建高中混凝土面板堆石坝的面板最大厚度约为坝高的对通过面板裂缝的渗流研究表明裂缝宽度小于水力梯度小于通过裂缝的渗流属层流据大多数观测资料在水荷载作用下面板的大部分区域受压仅在坝顶和近岸边处有拉应变面板应变和堆石体变形特性密切相关与其厚度关系不大混凝土面板只要耐久性抗渗性和抗裂性满足要求它的柔性越大越能适应坝体变形确定面板厚度时在满足上述要求的前提下应选用较薄的面板厚度许多坝的岸坡很陡如格里拉斯萨尔瓦兴娜和雅肯布等陡岸坡上面板的宽度没有减小运行良好删去原导则中在陡峻的岸坡或河谷狭窄的条件下可适当减小陡岸坡上垂直缝的间距的内容从施工工艺要求考虑规定了分期浇筑面板的顶高程比堆石体顶高程低面板混凝土设计和配筋关于面板混凝土明确面板混凝土宜用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥普通水泥绝大部分为地方用立窑生产有的质量较差且不稳定因此如拟采用其他品种水泥如矿渣水泥或其他标号水泥则应进行对比试验以论证其混凝土的各种性能不低于设计要求的指标工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统原导则规定面板混凝土强度不低于根据强度等级按边长的立方体标准值划分约相当于圆柱形试件的混凝土故规定面板混凝土强度等级不应低于由于面板的水力梯度大规定较高的抗渗标号按照规定面板混凝土抗冻标号在严寒地区为寒冷地区当冻融循环次数达到或超过时采用冻融循环次数小于时采用温和地区为在无抗冻要求的地区也不宜低于较原导则增加了宜掺粉煤灰的内容混凝土中掺入适量优质粉煤灰可提高混凝土耐久性和抗裂性抑制骨料的碱活性反应增加混凝土的和易性混凝土掺粉煤灰有利之处很多一般都应掺用仅当粉煤灰运距太远经济上不合理才可不掺级粉煤灰的烧失量太大含碳量高对混凝土可能有不利影响但也不一定有害对一些坝经试验论证后也可使用故规定粉煤灰质量等级不宜低于级混凝土水灰比对面板混凝土质量有决定性作用水灰比过大对面板的耐久性抗渗性和抗裂性都有显著的不利影响根据国内外大量试验成果和应用经验结合我国的具体情况规定了面板混凝土水灰比温和地区月平均气温高于不大于寒冷地区月平均气温和严寒地区月平均气温低于不大于增加了对混凝土骨料和砂的质量要求关于钢筋拉应力区或岸边周边缝附近的增强配筋和周边缝附近设置的抵抗挤压钢筋可以公用故删除在拉应力区或周边缝附近设增强配筋的内容已建工程的经验表明垂直缝的大部分区域挤压不明显当垂直缝有中部止水为安装侧模的需要挤压钢筋距缝面较大使其承受挤压应力的能力降低将在垂直缝两侧宜设置抵抗挤压的钢筋改为临近周边缝的垂直缝两侧宜设置抵抗挤压的钢筋工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统即仅在垂直缝底部两侧宜设置抵抗挤压的钢筋面板防裂措施表面保潮养护的作用在于降低面板的热交换系数提高表面温度以降低混凝土表面温度冲击应力同时减少湿度变化引起裂缝的可能性保湿养护时间越长越好一般地区至少要养护面板混凝土表面保护是防止温度裂缝的有效温控措施由于面板厚度很薄当外界气温骤降日气温变幅较大或连续几天高温紧接几天大幅度降温等情况时都会使混凝土温度急速降低产生较大的拉应力引起面板裂缝在施工安排可能的条件下选择日气温变幅小的低温时段浇混凝土较好寒冷地区受温度的影响更为突出因此对寒冷地区面板的保温要求更严格在一般情况下面板的保温和保湿可以结合进行温尼克辛戈和西北口等面板坝规定裂缝宽度在以上需要处理澳大利亚的混凝土面板堆石坝设计导则规定裂缝宽度大于需要处理广蓄和龙溪对小于的裂缝也作处理为限制通过裂缝渗水的流速和钙的溶出规定大于的裂缝或断定为贯穿性裂缝应作处理严寒地区和抽水蓄能电站的面板坝面板的微裂缝在严寒气候和库水位大幅度变化条件下有可能扩展故规定应按照各工程具体条件从严确定处理标准工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统接缝和止水止水材料纯铜片焊缝处的脆性比母材大规定选用卷材在现场压制成型以减少焊缝数量若用半硬纯铜为增加纯铜片抗疲劳的强度和延伸性出厂前应要求退火加工成型后不需退火用软铜不必退火铜片厚度大挤压成型时可能出现裂纹其厚度不宜大于异型接头若用焊接加工焊缝多使其适应位移的能力大为降低且限制其双向变形能力故规定异型接头宜专门加工国外有用不锈钢片代替紫铜片的成功实例国内仅黑泉工程使用不锈钢片实践经验不多试验表明无黏性材料的渗透系数愈低缝内无黏性材料承担的水头愈大无黏性材料固结愈快渗水减小愈快所以规定无黏性材料的渗透系数比特殊垫层区的反滤料的渗透系数小一个数量级周边缝袋鼠溪小帕拉和法迪斯工程仅有止水带平达利坝加高到仍只有止水带坝体漏水量很小以下的坝周边缝位移小一道止水即能满足防渗要求止水带价廉侧模要分半缝底混凝土不易浇筑密实铜止水片稍贵施工期需要保护混凝土浇筑质量较有保证从确保混凝土浇筑质量出发推荐用铜止水片龙溪和小干沟坝有底部和顶部止水国外许多以下的大坝包括塞沙娜和利斯坝只有底部和中部止水运行良好故坝用两道止水能满工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统足大坝运行要求除底部铜止水片外第二道止水的材料与施工经验及经济有关中部止水带价廉要求精细施工顶部柔性填料止水较贵密封不易用无黏性填料要求缝底特殊垫层区的填料起反滤作用故第二道止水需仔细选择以上高坝出现渗水量大的实例所占比例较大周边缝止水结构要包含三种止水材料以提高其止水的可靠性周边缝止水结构的典型实例如图所示天生桥坝塞格雷多坝阿里亚坝垫片沥青垫止水铜片止水片沥青木板角钢粉质砂玛王帝脂面膜氯丁橡胶棒砂浆垫穿孔镀锌铁皮土工布填土粉煤灰图典型周边缝止水结构图工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统止水材料的水压试验成果表明当水压力大于止水带和混凝土间的结合面可能会被水力劈裂各种柔性填料可能出现陷孔无黏性填料和缝底反滤料自愈裂缝的防渗效果已被混凝土面板堆石坝水下堵漏和高土心墙堆石坝所证明故规定以上的坝应设无黏性填料的自愈防渗措施面板及其止水系统是坝体主要防渗线要求周边缝和垂直缝内的各种止水材料自成或相互组合成封闭止水系统否则通过垂直缝的渗水可能进入周边缝内使止水带和缝顶柔性填料失去止水能力周边缝和垂直缝的底部铜止水片容易形成完整的止水系统对周边缝顶部的柔性填料可在周边缝附近的垂直缝内设柔性填料井使柔性填料与铜止水片连接实现封闭截断从垂直缝向周边缝的渗水或同时在所有垂直缝顶部设柔性填料止水自成完整的表面止水系统如莲花和雅肯布坝若周边缝有止水带应在距周边缝范围内的垂直缝中部设止水带一端与周边缝的止水带连接另一端与面板的铜止水片连接为防止铜止水片被刺破其下应设垫片如橡胶片或土工织物因周边缝预埋的止水片在施工期有被破坏的实例强调应作好周边缝止水片保护设计止水片可用保护罩保护保护罩可以是木结构或设计成抽屉式的钢结构也有用砂袋覆盖铜止水片防止滚石砸坏效果也较好垂直缝面板的应力计算成果可以供判断面板拉应力区参考作为确定面板张性接缝的考虑因素之一周边缝顶部有用柔性填料的也有用无黏性填料的为方便施工规定高坝张性垂直缝缝顶止水材料和周边缝缝顶止水材料相同和周边缝一样垫片可以是或橡胶片砂浆垫尺寸工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统是控制面板尺寸的基础需要严格控制砂浆垫视作面板的一部分故规定砂浆和面板混凝土强度相同其它接缝水库蓄水后防浪墙和面板都在发生位移防浪墙和面板之间的接缝容易破坏为确保该缝的止水效果宜在缝内全充填柔性填料从施工工艺分析可以将柔性填料预塑成薄板形先粘贴在已浇混凝土的缝面上再浇筑另一侧的混凝土当此接缝的高程高于水库正常蓄水位时为节省费用缝内中下部柔性填料也可用沥青浸渍木板代替面板和溢洪道或其他建筑物边墙连接接缝下堆石体较厚会使接缝位移较大需放缓边墙坡度或减少其下堆石体的压实层厚度等措施减小接缝位移删除原导则中对施工缝处理的工艺要求内容工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统坝基处理基础开挖为防止趾板上游开挖边坡在运行期失稳砸坏周边缝附近的面板规定趾板上游边坡按永久边坡设计为避免周边缝附近面板出现较大的变形梯度当趾板布置在冲沟内或趾板下游岩石风化或地形突变时规定趾板槽的开挖形状垂直于趾板基准线方向的坡度陡于堆石体厚度变化很快面板的变形梯度大可能会在高坝周边缝附近出现平行于周边缝方向的结构性裂缝因此当不能满足要求时可设低压缩堆石区或回填混凝土作以下几点说明上游倍坝高范围内地基沉降将影响面板的变形强调此部分地基的低压缩性柯柯亚铜街子副坝梅溪和梁辉等中低坝以及圣塔扬娜坝趾板建在冲积层上故删除原导则中必须挖除趾板及其下游一定范围内的砂砾石的规定明确陡坎和反坡的界线的坡度不影响振动碾靠近岸壁坡度大于的陡坡为陡坎岸坡很陡垂直于趾板基准线方向堆石体厚度变化很快加大了变形梯度为减少面板的变形梯度放缓开挖坡度和设堆石体的低压缩区都是有效措施可用有限元法分析确定开挖坡度和堆石体低压缩区的范围坝基处理根据工程实践经验提出对固结灌浆深度和帷幕灌浆深度的要求趾板承受的水力梯度大补强灌浆困难除做好趾板下基工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统岩的灌浆外灌浆帷幕的耐久性对混凝土面板堆石坝尤其重要规定要有措施提高灌浆的耐久性如近年来用高压稳定浓浆灌浆采用高标号水泥或磨细水泥等增加灌浆的耐久性措施小浪底和江垭已经采用等强度灌浆法灌浆用浓浆灌浆能减小浆液硬化后的收缩增加结合面的强度有效地封堵裂隙降低岩体透水率增加帷幕耐久性提高表层岩性的灌浆压力对提高以上高坝灌浆帷幕的耐久性和密实性有好处阿瓜米尔帕坝也采用了等强度灌浆法灌浆并增加了趾板与基岩间的接触灌浆该坝的接触灌浆压力为和两段的灌浆压力分别为和栓塞都在趾板混凝土内以下的灌浆压力达趾板建在河床砂砾石层上用混凝土防渗墙截断砂砾石层的渗时流仍有因某些缺陷而产生集中渗流的可能性需要作好渗流出逸区的反滤保护在防渗墙下游的砂砾石层上铺反滤料是措施之一我国岩溶防渗处理的经验丰富故将原导则规定宜在趾板上设置灌浆廊道改为可在趾板上设置灌浆廊道工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统坝体计算稳定分析关于稳定分析建筑在岩基上的混凝土面板堆石坝抵抗水压力的抗滑稳定安全系数大于在冲积层上已建的混凝土面板堆石坝的坝坡一般为或已安全运行多年故一般不需进行坝坡稳定分析仅当冲积层内有细砂粉砂或黏土层时才需进行坝坡稳定分析岩基上的碾压土石坝在中等强度地震作用下运行情况良好科高蒂坝是抛填混凝土面板堆石坝高下游坝坡为经受了几次地震的考验最大一次地震时坝址地面加速度达除坝顶沉陷和下游坡顶石块松动外尚未发生较大损害由此推断混凝土面板碾压堆石坝能承受中等强度地震的作用但因缺乏高地震烈度下的运行经验明确设计烈度为度时需作稳定分析堆石坝体挡水度汛且挡水水深较高时堆石体内浸润线可能较高对稳定不利故增加了对这种工况进行稳定分析的要求如果坝体仅包含软岩堆石料区特别是中部包含软岩堆石区且填筑干密度较大时不一定对坝坡稳定起控制作用故规定坝体主要用软岩堆石料填筑时需进行坝坡稳定分析地形不利如坝基倾向下游坝体可能沿堆石体和基岩接触面滑动需进行稳定分析关于抗剪强度直剪试验设备较简单但试件所受主应力方向是变的试验成果与盒间的开度有关不宜采用删去原导则中直剪试验的内容工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统试样最小尺寸一般为试验用料最大粒径的倍当不满足这一要求时试验用料必需模拟提出对试验用料和试验方法能模拟坝体工况的要求研究表明堆石料的抗剪强度是颗粒之间滑动摩擦咬合及颗粒破碎后重新定向排列的综合反应剪切过程中颗粒之间滑动摩擦力基本不变咬合作用随粒间法向应力增加而减少颗粒破碎随粒间法向应力增加而增加颗粒重新定向排列需吸收部分能量导致堆石料的抗剪强度随法向应力增加而减少呈非线性关系虽然使用非线性抗剪强度作稳定分析的工程经验不多但从技术发展考虑规定取值时应计及这个因素由于堆石料抗剪强度取值计及非线形特性用非线性的抗剪强度作稳定分析抗滑安全系数取值目前可按碾压式土石坝设计规范修改和补充规定中第条执行巴昆坝设计标准中规定堆石料抗剪强度用双曲线包线水库最高运行水位的抗滑安全系数为加筋堆石料的抗剪强度尚无确定方法为校核加筋堆石体的稳定性参考已有的工程经验提出这个近似的处理方法观测资料表明在水荷载作用下周边缝均有不同程度的张开故面板不直接传力给趾板趾板是坝和地基之间的连接单元不允许趾板和基岩之间相对位移否则灌浆帷幕将被剪坏趾板虽不发生相对位移但水荷载通过面板作用在堆石体上堆石体有产生侧向位移的趋势给趾板一定压力其值按主动土压力或侧压力计算水工建筑物抗震设计规范只规定土石坝的地震设计烈度为度时进行稳定计算混凝土面板堆石坝属于土石坝的一种但混凝土面板堆石坝内基本是干的稳定性比其他土石坝高地震设计烈度度时一般不控制土石坝的坝坡故使用水工建筑物抗震设计规范时仍按本规范款执行工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统应力和变形分析关于应力及变形分析混凝土面板堆石坝的应力和变形计算尚不完善难于得到准确的应力和变形值用于定量设计但计算成果可以给出坝体应力和变形的近似值显示其变化趋势为坝体设计提供参考依据随着高混凝土面板堆石坝建设的增加一些高坝设计正在研究提高计算参数及模拟各种界面的精度以此得到更可靠的应力和变形计算成果有限元计算成果的精度和计算参数的精度有关可靠的计算参数不仅与制样条件有关而且与试验加载的应力路径操作方法及资料整理有关需要探索和研究因此规定以上的级高坝才需用有限元法计算坝体应力和变形其他的坝不一定做可用经验方法估算坝体变形如需计算其参数除试验外也可用工程类比法确定水库蓄水期是堆石坝体剪应力减载的过程最好在三轴试验中近似模拟这种受力条件以得到卸载变形模量实测资料表明蓄水期堆石料的变形模量为施工期的倍若不能做三轴卸载试验可近似取卸载模量数等于两倍加载模量数两者模量指数相等面板和堆石料的变形特性相差很大面板和堆石体界面可设接触面单元否则面板的切向位移计算值偏小周边缝的张开值偏大面板之间及其和趾板之间有缝分开也是不连续界面需用缝单元模拟一些大坝的计算结果表明压缩区面板垂直缝受压接缝可不专门模拟拉伸区垂直缝用无厚度的缝单元模拟受拉时缝的弹性模量取近于零的小值受压时缝的弹性模量和混凝土的弹性模量一致有限元计算成果的可信度与坝体填筑和蓄水过程模拟有关需要通过施工规划预先确定再反映到计算中设计期间要准确地拟定堆石料的级配和干密度是很困难工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统的即便作了堆石爆破和碾压试验也会与施工结果有出入根据施工期质量检查成果和原型观测资料看及时分析计算成果的合理性甚至于修改设计是必要的故规定以上高坝应做此项工作工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统抗震措施按水工建筑物抗震设计规范规定确定度地震区坝的安全超高应包括地震涌浪的高度关于抗震措施放缓上部坝坡有助于堆石体稳定提高坝体抗震能力为节省工程量下部坝坡可以较陡上缓下陡的下游坝坡是强地震区坝坡的特点在坝坡改变的地方设一马道更有利于坝坡稳定按照一些动力模型试验资料只需将坝体上部倍坝高的坝坡放缓即可伊朗的拉尔土坝高设计采用的地面加速度为靠近坝顶的坝坡为较低部位为高的茄子山坝按度地震设计上部坝高的坝坡为其下坝坡为在变坡高程处分别设宽的马道高的黑泉坝按度地震设计上部坝高的坝坡为其下坝坡为在变坡高程处分别设宽的马道混凝土面板堆石坝震害观察和振动台动力模型试验表明混凝土面板堆石坝地震破坏始于下游坡面顶部的岩块松动滚落以至坝顶坍塌面板悬空断裂增加坝体抗震能力应从阻止坝体堆石滚落着手如增加坝顶宽度下游坝坡顶部用干砌大块石或加筋堆石加固等措施努列克坝按度地震设防在坝的上部范围内设四层钢筋或钢筋混凝土梁加固强地震期间面板可能被破坏严重时坝体可能开裂加大垫层区的宽度可使垫层区不被错开保持挡水前缘的连续性减少通过坝体的渗透流量岸坡陡的条件下为避免坝体与岸坡间发生裂缝在与岸坡相邻处需要用细垫层料填筑加宽垫层区的尺寸地震后坝体观测资料和有限元计算表明地震期间坝体会沿纵向挤压若在挤压应力大的部位的垂直缝内填易压缩材料可以减少面板混凝土被压碎的危险和范围阿瓜密尔巴坝面工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统板设条柔性垂直缝缝内填沥青木板研究表明在倍坝高附近面板动应力最大坝顶堆石松动滚落引起面板悬空面板可能开裂甚至断裂增加这部分面板的配筋率特别是顺坡向的配筋率可以抵抗水压力产生的弯矩以减少面板开裂的危险和范围砂砾石料的内摩擦角比堆石料小下游坡用块石压坡在下游坝坡一定范围内用堆石料填筑以增加稳定性压坡和护坡不同它不只一层块石工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统分期施工和坝体加高分期施工关于堆石体分期填筑规定与垫层料和过渡区平起填筑的堆石体宽度至少有利于不同料物的平起填筑混合碾压保证压实质量同时可以避免界面附近块石分离集中为混凝土浇筑提供一个施工场地减轻早期浇筑的面板顶部与堆石体脱开的程度面板分期施工在坝体继续填筑中可能引起早期浇筑的混凝土面板顶部与垫层区脱开天生桥和辛戈坝出现过这种现象经灌砂浆处理后未给施工造成困难较原导则增加了施工期度汛坝体过水等应和分期施工同时规划的内容即要先确定度汛方案不要临时修改以免影响施工部署坡面保护以后上游面不能自由排水当趾板建基面低于堆石坝体基础面时坝体施工用水或雨水可能对上游坡面形成反向水压力反向水压力可能冲坏上游坡面甚至损坏已浇的面板国内已有上游坡面和面板被反向水压力损坏的实例故要重视施工期坝体排水施工期排水可以设水平排水管竖井抽水或两者都设估计反向水压力大时面板被上游土质铺盖覆盖之前坝体应有排水的条件过水保护过水保护措施和水力梯度流速分布有关这些参数和过水流量及围堰堆石坝体的平面立面轮廓尺寸关系密切局部地形变化引起的回流也会破坏保护措施重要的工程宜通过水工模型试验确定过水坝面的体型过水保护设计的参数和计算工况有关依不同工程而异如工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统下两种工况应予考虑但不限于这两种工况堆石体顶面刚过水时堆石体内渗透梯度大且下游坝坡会出现急流下游坝坡稳定性最差应求出此工况的流网供校核坝坡稳定用淹没溢流后下游坡面流速可能较大需要按此工况的流速确定坡面保护设计室内试验表明坝面过水时的渗透压力受坝面水深制约但不等于水深的压力两者之差维持水流下渗堆石体内的渗流坡降和过水时的水面坡降有相近的变化趋势下游坝顶刚过水时可假定渗流坡降近似等于水面坡降可按此计算通过堆石坝体的渗流量堆石体在表面水流和渗流共同作用下可能有两方面的问题临近下游面附近的渗透比降大加上过流时水流动水压力的作用坡面甚至坝顶面的石块会被冲走过水时坝体浮力增大在渗透压力作用下降低了堆石坝体的稳定性在允许堆石坝体过水的同时必须采取措施确保过水堆石坝体的稳定性基础的稳定性和坝坡稳定性一样重要过水保护措施设计应与坝体保护同时考虑坝体加高横山坝是在高的土心墙堆石坝上加高的面板坝该坝已运行余年面板与心墙连接加高成的混凝土面板堆石坝运行良好在此基础上提出设计要研究的问题新国库坝是在的拱坝上加高的混凝土面板堆石坝是部分碾压部分抛填的堆石坝高由于接缝设计不当垫层料中无细料及坝体变形大等原因发生了的渗水奥塔迪斯二级坝是在重力坝上加高的面板坝为高的碾压堆石坝运行良好据此提出两个问题要研究最重要的是减少接缝下的位移增加垫层区的宽度或加设低压缩区是有效方法雅肯布坝面板和高的趾墙连接垫层区宽工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统安全监测根据土石坝安全监测技术规范观测设备的选择应符合可靠耐久经济和实用的要求由于电子技术和计算机技术的发展一些重要工程正在实现自动化监测故提出了有条件时实现自动化监测将原导则的内容确定观测值的预计量程范围改为确定观测值的预计范围和仪器选型是对原导则的修订坝基渗透压力观测可了解坝基防渗处理效果将此观测项目作为应设项目第项内容很少观测列入第项内容不是混凝土面板堆石坝特有的观测项目予以删除当缺乏观测面板挠度的仪器时可参考阿里亚坝的方法测面板的垂直位移再近似转换成面板挠度天生桥工程用电平仪观测面板挠度渗流量量测最直接的方法是用量水堰但对堆石体建在砂砾石层上的坝当截断砂砾石层渗流的代价太大时也可在坝基内埋设渗压计观测渗压推求渗流量除本条文所提具体内容外如趾板建在冲积层上尚宜增加防渗墙的观测项目工程建设标准全文信息系统'