最新《标准规范》SL 274-2001 碾压式土石坝设计规范.pdf

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1、中华人民共和国行业标准碾 压 式 土 石 坝 设 计 规 范发布实施中华人民共和国水利部发布中华人民共和国行业标准碾 压 式 土 石 坝 设 计 规 范主编单位 黄河水利委员会勘测规划设计研究院批准部门 中华人民共和国水利部施行日期年月日中华人民共和国水利部关于批准发布 碾压式土石坝设计规范的通知水国科号部直属各单位各省 自治区 直辖市水利水务厅局计划单列市水利水务局新疆生产建设兵团水利局经审查批准 碾压式土石坝设计规范 为水利行业标准并予发布标准编号为代替原和修改和补充规定本标准自年月日起实施标准文本由中国水利水电出版社出版发行二二年一月二十八日前言修订碾压式土石坝设计规范含电力工业部和水利

2、部以电办号文对该规范的修改和补充规定 的依据为水利水电规划设计总院水规设字号文和水利水电技术标准编写规定颁布以来 对我国土石坝的建设起到了巨大的推动作用 这期间修建了鲁布革天生桥小浪底等高土石坝工程并进行了六五七五和八五等国家科技攻关项目的研究国外土石坝也有了新的发展为反映这些新的建设经验对原规范进行了修订本规范的内容包括坝型选择和泄引水建筑物布置筑坝材料选择和填筑要求坝体结构和坝基处理坝体与坝基及其他建筑物的连接坝的计算和分析分期施工和扩建加高安全监测设计等基本规定和要求对的修订主要有以下几个方面本规范的适用范围有所变动坝高的计算方法增加了在坝轴线处建基面算至坝顶高度情况增加了主要术语一章规

3、定了粘性土料新的压实度标准风浪计算增加了陡于的坝坡波浪爬高计算基岩灌浆取消了按允许渗透比降计算帷幕厚度的设计方法反滤层设计增加了保护粘性土的方法规定了抗剪强度指标均采用小值平均值的取值方法混凝土面板堆石坝稳定计算中规定了粗粒料抗剪强度应用非线性指标稳定计算规定以计及条块间作用力的方法为主稳定计算的安全系数标准改为按正常非常和正常加地震三种运用条件本规范条第第款条条第第款条第款条第款第款条第款和第款条条条第第款条条条条条第第款条第第款条第款 第款条第第款条条条及条为强制性条文规范文本中用黑体字表示其余为推荐性条文本 规程解释单位水利部水利水电规划设计总院本 规程主编单位黄河水利委员会勘测规划设计

4、研究院本规程主要起草人甘宪章孙胜利钱忠柔阎中华宗志坚李治明王新奇梁承喜李现社高广淳洪广文潘少华韩秋茸姜苏阳曹国利代巧枝田华祥赵洪岭段世超杨永叶目次总则主要术语枢纽布置和坝型选择坝轴线泄水和引水建筑物坝型选择筑坝材料选择与填筑要求筑坝材料选择填筑要求坝体结构坝体分区坝坡坝顶超高坝顶构造防渗体反滤层和过渡层坝体排水护坡坝面排水坝基处理一般要求砂砾石坝基的渗流控制岩石坝基处理易液化土 软粘土和湿陷性黄土坝基的处理坝体与坝基 岸坡及其他建筑物的连接坝体与坝基及岸坡的连接坝体与其他建筑物的连接坝的计算和分析渗流计算渗透稳定计算稳定计算应力和变形计算分期施工与扩建加高分期施工扩建加高安全监测设计附录波浪和

5、护坡计算附录反滤层设计附录坝体内孔隙压力的估算附录稳定分析附录沉降计算本规范用词说明总则为规范水利水电工程碾压式土石坝的设计 达到工程安全 经济合理和技术先进的要求 特制定本规范本规范适用于级级级和级以下坝高大于的碾压式土石坝的设计对于特殊重要的碾压式土石坝应进行专门研究碾压式土石坝的级别应根据防洪标准及水利水电工程等级划分及洪水标准 中的有关规定确定土石坝按其高度可分为低坝 中坝和高坝高度在以下 为 低 坝高 度 在为 中 坝高 度 在以 上 为高坝土石坝的坝高应从坝体防渗体不含混凝土防渗墙灌浆帷幕截水槽等坝基防渗设施底部或坝轴线部位的建基面算至坝顶不含防浪墙取其大者土石坝在正常和非常运用条

6、件的荷载组合情况下 必须满足稳定渗流变形以及规定的超高等要求保证它能长期安全运用并充分发挥其经济效益和社会效益土石坝设计条件应根据所处的工作状况和作用力的性质分为正常运用条件水库水位处于正常蓄水位和设计洪水位与死水位之间的各种水位的稳定渗流期水库水位在上述范围内经常性的正常降落抽水蓄能电站的水库水位的经常性变化和降落非常运用条件施工期校核洪水位有可能形成稳定渗流的情况水库水位的非常降落 如自校核洪水位降落 降落至死水位以下 以及大流量快速泄空等非常运用条件正常运用条件遇地震碾压式土石坝设计除应符合本规范外 尚应符合国家现行有关标准的规定主要术语均质坝坝体断面不分防渗体和坝壳 绝大部分由一种土料

7、组成的坝土质防渗体分区坝坝体断面由土质防渗体及若干透水性不同的土石料分区构成可分为心墙坝斜心墙坝斜墙坝以及其他不同形式的土质防渗体分区坝非土质材料防渗体坝防渗体由混凝土沥青混凝土或土工膜组成而其余部分由土石料构成的坝防渗体在上游面的称为面板坝在坝体中央的称为心墙坝无粘性土粘粒粒径小于含量质量不大于塑性指数不大于颗粒间不具有粘结力的土砾石土含有碎石砾砂粉粒粘粒等组成的宽级配土有冰碛的风化的和开挖的风化岩石或软岩经碾压后形成的及人工掺合的各种砾石土膨胀土富含亲水矿物并具有明显吸水膨胀与失水收缩特性的高塑性粘土分散性粘土遇水尤其是遇纯水容易分散 钠离子含量较高 大多为中 低塑性的粘土软粘土天然含水率

8、大呈软塑到流塑状态具有抗剪强度低压缩性大透水性小灵敏度高的粘土一般采用以下标准评定液性指数无侧限抗压强度标准贯入击数灵敏度当孔隙比为淤泥当为淤泥质土有机质土含一定量有机质呈浅灰至深灰色有臭味压缩性高的粘土或粉土按有机质含量的大小可细分为有机质土泥炭土和泥炭湿陷性黄土主要由粉粒组成呈棕黄或黄褐色具有大孔隙或垂直节理特征遇水产生自重湿陷的土称自重湿陷性黄土不产生自重湿陷性的黄土称为非自重湿陷性黄土红粘土石灰岩或其他熔岩经风化后形成的富含铁铝氧化物的褐红色粉土或粘土喀斯特 岩溶可溶性岩层被水长期溶蚀而形成的各种地质现象和形态硬岩饱和无侧限抗压强度大于等于的岩石软岩饱和无侧限抗压强度小于的岩石流土在渗

9、流作用下局部土体表面隆起顶穿或粗细颗粒同时浮动而流失的现象管涌土体中的细颗粒在渗流作用下从骨架孔隙通道流失的现象接触冲刷渗流沿着两种渗透系数不同土层的接触面流动时沿层面带走细颗粒的现象接触流失渗流垂直于渗透系数相差较大的两相邻土层流动时将渗透系数较小的土层中的细颗粒带入渗透系数较大的土层中的现象不连续级配土由于土中缺乏某一范围的粒径而使粒径分布曲线上出现台阶的土压实度填土压实的干密度相应于试验室标准击实试验所得最大干密度的百分率枢纽布置和坝型选择坝轴线坝轴线应根据坝址区的地形地质条件 坝型 坝基处理方式 枢纽中各建筑物特别是泄洪建筑物的布置和施工条件等经多方案的技术经济比较确定坝轴线应因地制宜

10、地选定宜采用直线当采用折线时在转折处应布置曲线段设计地震烈度为度度的地区不宜采用折线当坝址处存在有喀斯特 大断层或软粘土等不良地质条件时 应研究避开的可能性泄水和引水建筑物枢纽中的泄水建筑物应能满足设计规定的运用条件和要求建筑物应运用灵活可靠 其泄洪能力必须满足宣泄设计洪水校核洪水要求 并应满足排沙 排污和排冰的要求泄水建筑物的布置和形式 应根据地形 地质条件和泄洪规模 水头大小和防沙要求等综合比较后选定可采用开敞式溢洪道和隧洞在地形有利的坝址 宜布设开敞式溢洪道设计地震烈度为度度地区或级级土石坝应论证是否设泄水底孔多泥沙河流应设排沙建筑物并在进水口设防淤和防护措施泄水和引水建筑物进 出口附近

11、的坝坡和岸坡 应有可靠的防护措施出口应采取妥善的消能措施 并使消能后的水流离开坝脚一定距离泄水建筑物宜布置在岸边岩基上对高 中坝不应采用布置在软基上的坝下埋管型式低坝采用软基上埋管时 必须进行技术论证地震区的坝采用坝下埋管应按水工建筑物抗震设计规范 的有关规定执行坝型选择碾压式土石坝的形式可在以下三种基本型式中选择均质坝土质防渗体分区坝非土质材料防渗体坝坝型选择应综合考虑下列因素 经技术经济比较确定坝址区河势地形 坝址基岩 覆盖层特征及地震烈度等地形地质条件筑坝材料的种类 性质 数量 位置和运输条件施工导流 施工进度与分期 填筑强度 气象条件 施工场地 运输条件和初期度汛等施工条件坝高 高坝多

12、采用土质防渗体分区坝 低坝多采用均质坝条件合适时宜采用混凝土面板堆石坝枢纽布置坝基处理以及坝体与泄水引水建筑物等的连接运行条件 如对渗漏量要求高低 上 下游水位变动情况分期建设等坝及枢纽的总工程量 总工期和总造价级低坝经过论证可采用土工膜防渗体坝轴线较长的土石坝根据地形 地质及料场的具体条件 可分段采用不同坝型 但在坝型变化处应设置渐变段筑坝材料选择与填筑要求筑坝材料选择筑坝土石料调查和土工试验应分别按照水利水电工程天然建筑材料勘察规程 和土工试验规程的有关规定查明坝址附近各种天然土石料的性质储量和分布以及枢纽建筑物开挖料的性质和可利用的数量在当地有多种适于筑坝的土石料时 应进行技术经济比较后

13、选用筑坝土石料选择应遵守下列原则具有或经加工处理后具有与其使用目的相适应的工程性质 并具有长期稳定性就地 就近取材 减少弃料 少占或不占农田 并优先考虑枢纽建筑物开挖料的利用便于开采 运输和压实枢纽建筑物开挖料的利用应与天然土石料场开采料一样从材料性质数量弃料对环境的影响施工进度安排及工程费用等进行论证料场应统一规划料场开采或枢纽建筑物的开挖料原则上均可直接作为筑坝材料或经处理后用于坝的不同部位但沼泽土膨润土和地表土不宜采用防渗土料应满足下列要求渗透系数 均质坝不大于心墙和斜墙不大于水溶盐含量 指易溶盐和中溶盐 按质量计 不大于有机质含量 按质量计均质坝不大于心墙和斜墙不大于超过此规定需进行论

14、证有较好的塑性和渗透稳定性浸水与失水时体积变化小以下几种粘性土不宜作为坝的防渗体填筑料 必须采用时 应根据其特性采取相应的措施塑性指数大于和液限大于的冲积粘土膨胀土开挖 压实困难的干硬粘土冻土分散性粘土红粘土可用于填筑坝的防渗体用于高坝时 应对其压缩性进行论证经处理改性的分散性粘土仅可用于填筑级低坝的防渗体其所选用的反滤料应经过试验验证防渗体与坝基岸坡接触处等易产生集中渗流的部位 以及易受雨水冲刷的坝表面不得采用分散性粘土填筑湿陷性黄土或黄土状土可用于填筑防渗体 但压实后应不再具有湿陷性采用的反滤料级配应经过试验验证用于填筑防渗体的砾石土粒径大于的颗粒含量不宜超过最大粒径不宜大于或铺土厚度的以

15、下的颗粒含量不应小于填筑时不得发生粗料集中架空现象人工掺合砾石土中各种材料的掺合比例应经试验论证当采用含有可压碎的风化岩石或软岩的砾石土作防渗料时 其级配和物理力学指标应按碾压后的级配设计用膨胀土作为土石坝防渗料时 填筑含水量应采用最优含水量的湿侧 并在顶部设盖重层盖重层产生的约束应力应足以制约其膨胀性盖重层应采用非膨胀土采用土工膜作为防渗体材料时应按照土工合成材料应用技术规范的规定执行反滤料 过渡层料和排水体料应符合下列要求质地致密抗水性和抗风化性能满足工程运用条件的要求具有要求的级配具有要求的透水性反滤料和排水体料中粒径小于的颗粒含量应不超过反滤料可利用天然或经过筛选的砂砾石料 也可采用块

16、石 砾石轧制 或天然和轧制的掺合料级低坝经过论证可采用土工织物作为反滤层料场开采和建筑物开挖的无粘性土包括砂砾石卵石漂石等石料和风化料砾石土均可作为坝壳料 并应根据材料性质用于坝壳的不同部位均匀中细砂及粉砂可用于中低坝坝壳的干燥区但地震区不宜采用采用风化石料和软岩填筑坝壳时 应按压实后的级配研究确定材料的物理力学指标 并应考虑浸水后抗剪强度的降低 压缩性增加等不利情况对软化系数低 不能压碎成砾石土的风化石料和软岩宜填筑在干燥区下游坝壳水下部位和上游坝壳水位变动区应采用透水料填筑开采坝壳堆石料 应遵守下列规定开采前应彻底清除覆盖层不同程度的风化料与新鲜石料应分区开采易风化的软岩 如泥岩 页岩 宜

17、边开采 边填筑宜进行爆破设计 必要时进行爆破试验护坡石料应采用质地致密 抗水性和抗风化性能满足工程运用条件要求的硬岩石料填筑要求填筑标准应根据以下因素综合研究确定坝的级别 高度 坝型和坝的不同部位土石料的压实特性和采用的压实机具坝料的填筑干密度和含水率与力学性质的关系 以及设计对土石料力学性质的要求土料的天然干密度 天然含水率 以及土料进行干燥或湿润处理的程度当地气候条件对施工的影响设计地震烈度及其他动荷载作用坝基土的强度和压缩性不同填筑标准对造价和施工难易程度的影响含砾和不含砾的粘性土的填筑标准应以压实度和最优含水率作为设计控制指标设计干密度应以击实最大干密度乘以压实度求得粘性土的压实度应符

18、合下列要求级级坝和高坝的压实度应为级中低坝及级以下的中坝压实度应为设计地震烈度为度度的地区 宜取上述规定的大值有特殊用途和性质特殊的土料的压实度宜另行确定粘性土的最大干密度和最优含水率应按照土工试验规程 规定的击实试验方法求取对于砾石土应按全料试样求取最大干密度和最优含水率砂砾石和砂的填筑标准应以相对密度为设计控制指标 并应符合下列要求砂砾石的相对密度不应低于砂的相对密度不应低于反滤料宜为砂砾石中粗粒料含量小于时应保证细料小于的颗粒的相对密度也符合上述要求地震区的相对密度设计标准应符合水工建筑物抗震设计规范 的规定堆石的填筑标准宜用孔隙率为设计控制指标 并应符合下列要求土质防渗体分区坝和沥青混

19、凝土心墙坝的堆石料 孔隙率宜为沥青混凝土面板坝堆石料的孔隙率宜在混凝土面板堆石坝和土质防渗体分区坝的孔隙率之间选择采用软岩 风化岩石筑坝时 孔隙率宜根据坝体变形 应力及抗剪强度等要求确定设计地震烈度为度度的地区 可取上述孔隙率的小值堆石的碾压质量可用施工参数 包括碾压设备的型号 振动频率及重量行进速度铺筑厚度碾压遍数等及干密度同时控制堆石碾压时宜加水 加水量宜通过碾压试验确定对于软化系数较高的硬岩堆石 应通过碾压试验确定是否加水设计填筑标准应在施工初期通过碾压试验验证 当采用砾石土 风化岩石 软岩 膨胀土 湿陷性黄土等性质特殊的土石料时 对级级坝和高坝 宜进行专门的碾压试验 论证其填筑标准粘性

20、土的施工填筑含水率应根据土料性质 填筑部位 气候条件和施工机械等情况 控制在最优含水率的偏差范围以内有特殊用途和性质特殊的粘性土的填筑含水率应另行确定填筑含水率还应符合下列要求上限值不影响压实和运输机械的正常运行施工期间土体内产生的孔隙压力不影响坝坡的稳定在压实过程中不产生剪切破坏下限值填土浸水后不致产生大量的附加沉降使坝顶高程不满足设计要求 坝体发生裂缝以及在水压力作用下不产生水力劈裂等不致产生松土层而难以压实在冬季负气温下填筑时 应使土料在填筑过程中不冻结粘性土的填筑含水率宜略低于塑限 砂和砂砾料中的细料部分的含水率宜小于并适当提高填筑密度坝体结构坝体分区坝体分区设计应根据就地取材和挖填平

21、衡原则 经技术经济比较确定坝体各种不同材料应有明确的分区对各区材料的性质和施工压实要求等应有具体的可供考核 检验和进行质量评定的技术指标均质坝宜分为坝体 排水体 反滤层和护坡等区土质防渗体分区坝宜分为防渗体 反滤层 过渡层 坝壳排水体和护坡等区防渗体在上游面时 坝体渗透性宜从上游至下游逐步增大 防渗体在中间时 坝体渗透性宜向上 下游逐步增大当采用风化料或软岩筑坝时 坝表面应设保护层 保护层的垂直厚度应不小于坝体分区设计 宜研究围堰与坝体相结合的可能性坝坡坝坡应根据坝型 坝高 坝的等级 坝体和坝基材料的性质坝所承受的荷载以及施工和运用条件等因素经技术经济比较确定均质坝 土质防渗体分区坝 沥青混凝

22、土面板或心墙坝及土工膜心墙或斜墙坝坝坡 可参照已建坝的经验或近似方法初步拟定 最终应经稳定计算确定沥青混凝土面板坝的上游坡不宜陡于当坝基抗剪强度较低 坝体不满足深层抗滑稳定要求时宜采用在坝坡脚压戗的方法提高其稳定性设计地震烈度为度的地区 坝顶附近的上 下游坝坡宜上缓下陡 或采用加筋堆石 表面钢筋网或大块石堆筑等加固措施上下游坝坡马道的设置应根据坝面排水检修观测道路增加护坡和坝基稳定等不同需要确定土质防渗体分区坝和均质坝上游坡宜少设马道非土质防渗材料面板坝上游坡不宜设马道根据施工交通需要 下游坝坡可设置斜马道其坡度宽度转弯半径弯道加宽和超高等应满足施工车辆行驶要求斜马道之间的实际坝坡可局部变陡但

23、平均坝坡应不陡于设计坝坡马道宽度应根据用途确定 但最小宽度不宜小于若坝基土或筑坝土石料沿坝轴线方向不相同时 应分坝段进行稳定计算 确定相应的坝坡当各坝段采用不同坡度的断面时 每一坝段的坝坡应根据该坝段中最大断面来选择坝坡不同的相邻坝段 中间应设渐变段坝顶超高坝顶在水库静水位以上的超高应按式确定式中坝顶超高最大波浪在坝坡上的爬高可按本规范附录计算最大风壅水面高度可按本规范附录计算安全加高按表确定表安全加高值坝的级别设计校核山区 丘陵区平原 滨海区地震区的安全加高尚应增加地震沉降和地震壅浪高度 按水工建筑物抗震设计规范 的有关规定确定如库区内有可能发生大体积塌岸和滑坡而引起壅浪时 壅浪高度及对坝面

24、的破坏能力等应进行专门研究对特殊重要的工程安全加高可大于本规范表规定的数值坝顶高程等于水库静水位与坝顶超高之和 应按以下运用条件计算 取其最大值设计洪水位加正常运用条件的坝顶超高正常蓄水位加正常运用条件的坝顶超高校核洪水位加非常运用条件的坝顶超高正常蓄水位加非常运用条件的坝顶超高 再按本规范规定加地震安全加高当坝顶上游侧设有防浪墙时 坝顶超高可改为对防浪墙顶的要求但此时在正常运用条件下 坝顶应高出静水位在非常运用条件下 坝顶应不低于静水位波浪要素应按本规范附录计算设计风速的取值应遵守下列规定正常运用条件下的级级坝采用多年平均年最大风速的倍正常运用条件下的级级级坝采用多年平均年最大风速的倍非常运

25、用条件下 采用多年平均年最大风速坝顶应预留竣工后沉降超高沉降超高值应按本规范的规定确定各坝段的预留沉降超高应根据相应坝段的坝高而变化预留沉降超高不应计入坝的计算高度坝顶构造坝顶宽度应根据构造 施工 运行和抗震等因素确定如无特殊要求高坝的顶部宽度可选用中低坝可选用坝顶盖面材料应根据当地材料情况及坝顶用途确定 宜采用密实的砂砾石 碎石 单层砌石或沥青混凝土等柔性材料坝顶面可向上 下游侧或下游侧放坡坡度宜根据降雨强度 在之间选择 并应做好向下游的排水系统坝顶上游侧宜设防浪墙 墙顶应高于坝顶防浪墙必须与防渗体紧密结合防浪墙应坚固不透水 其结构尺寸应根据稳定 强度计算确定 并应设置伸缩缝 做好止水位于地

26、震区的土石坝应核算防浪墙的动力稳定性工程运行要求坝顶设照明设施时 应按有关规定执行对于高坝 坝顶下游侧和不设防浪墙的上游侧 根据运用条件可设栏杆等安全防护措施坝顶结构与布置应经济实用 建筑艺术处理应美观大方并与周围环境相协调防渗体土质防渗体分区坝的防渗体断面尺寸应根据下列因素研究确定防渗土料的质量 如允许渗透比降 塑性 抗裂性能等防渗土料的数量和施工难易程度防渗体下面坝基的性质及处理措施防渗土料与坝壳材料单价比值设计地震烈度为度度地区适当加厚土质防渗体断面应满足渗透比降 下游浸润线和渗透流量的要求应自上而下逐渐加厚 顶部的水平宽度不宜小于底部厚度 斜墙不宜小于水头的心墙不宜小于水头的土质防渗体

27、顶部在正常蓄水位或设计洪水位以上的超高应按表的规定取值非常运用条件下 防渗体顶部不应低于非常运用条件的静水位并应核算风浪爬高高度的影响当防渗体顶部设有防浪墙时 防渗体顶部高程可不受上述限制 但不得低于正常运用的静水位防渗体顶部应预留竣工后沉降超高表正常运用情况下防渗体顶部超高防渗体结构形式超高防渗体结构形式超高斜墙心墙土质防渗体顶部和土质斜墙上游应设保护层保护层厚度包括上游护坡垫层 应不小于该地区的冻结和干燥深度 还应满足施工机械的需要斜墙上游保护层的填筑标准应和坝体相同 其坡度应满足稳定要求反滤层和过渡层坝的反滤层必须符合下列要求使被保护土不发生渗透变形渗透性大于被保护土 能通畅地排出渗透水

28、流不致被细粒土淤塞失效土质防渗体包括心墙 斜墙 铺盖和截水槽等与坝壳和坝基透水层之间以及下游渗流出逸处如不满足反滤要求均须设置反滤层土质防渗体分区坝的坝壳内各土层间 宜满足反滤要求下游坝壳与坝基透水层接触区 与岩基中发育的断层 破碎带和强风化带接触部位 如不满足反滤要求 应设反滤层防渗体下游和渗流出逸处的反滤层 除应满足本规范外在防渗体出现裂缝的情况下土颗粒不应被带出反滤层裂缝可自行愈合根据材料性能 库水位变化情况等 防渗体上游反滤层材料的级配 层数和厚度相对于下游反滤层可简化反滤层的级配和层数应按本规范附录计算经过比较选择最合理的方案级级坝和高坝还应经试验验证反滤层每层的厚度应根据材料的级配

29、料源用途施工方法等综合确定人工施工时水平反滤层的最小厚度可采用垂直或倾斜反滤层的最小厚度可采用采用机械施工时 最小厚度应根据施工方法确定如防渗体与坝壳料之间的反滤层总厚度不能满足过渡要求时 可加厚反滤层或设置过渡层在下列情况下应论证是否要加厚防渗体上下游侧反滤层设计地震烈度为度度地区的土石坝峡谷地区的高土石坝或岸坡坡度有突变的部位防渗体与岩石岸坡或刚性建筑物接触面附近部位防渗体由塑性较低压缩性较大的土料筑成防渗体与坝壳的刚度相差悬殊坝建于深厚覆盖层上土石坝的过渡层应具有协调相邻两侧材料变形的功能混凝土面板堆石坝的垫层和堆石之间 沥青混凝土心墙和坝壳之间均应设过渡层土质防渗体分区坝是否设过渡层应

30、根据防渗体和坝壳材料特性及反滤层厚度综合研究确定土质防渗体分区坝坝壳为堆石时 过渡层应采用连续级配 最大粒径不宜超过顶部水平宽度不宜小于采用等厚度或变厚度均可在填筑过程中反滤层宜与坝体同时上升 且不应有明显的颗粒分离和压碎现象选用土工织物作反滤层 宜用在易修补的部位 并应按土工合成材料应用技术规范 设计坝体排水土石坝应设置坝体排水 降低浸润线和孔隙压力 改变渗流方向防止渗流出逸处产生渗透变形保护坝坡土不产生冻胀破坏坝体排水必须满足以下要求能自由地向坝外排出全部渗透水应按反滤要求设计便于观测和检修坝体排水可在以下几种型式中选择坝体内排水竖式排水 包括直立排水 上昂式排水 下昂式排水等水平排水 包

31、括坝体不同高程的水平排水层 褥垫式排水 坝底部水平排水层网状排水带 排水管等棱体排水 滤水坝趾贴坡式排水综合型排水由上述各种排水型式中的两种或多种综合组成排水型式的选择 必须结合坝基排水的需要及型式 根据下列情况 经技术经济比较确定坝型 坝体填土和坝基土的性质 以及坝基的工程地质和水文地质条件下游有水 无水 下游水位高低和持续时间 以及泥沙淤积影响施工情况及排水设备的材料筑坝地区的气候条件均质坝和下游坝壳用弱透水材料填筑的土石坝 宜优先选用竖式排水 其底部可用褥垫排水将渗水引出均质坝和坝壳用弱透水料填筑的坝 若需要降低坝体内的孔隙压力可在上下游坡不同高度设置坝体水平排水层其设置位置层数和厚度应

32、根据计算确定但最小厚度不宜小于棱体排水设计应遵守下列规定顶部高程应超出下游最高水位超过的高度级级坝应不小于级级级坝应不小于并应超过波浪沿坡面的爬高顶部高程应使坝体浸润线距坝面的距离大于该地区的冻结深度顶部宽度应根据施工条件及检查观测需要确定 但不宜小于应避免在棱体上游坡脚处出现锐角贴坡排水设计应遵守下列规定顶部高程应高于坝体浸润线出逸点 超过的高度应使坝体浸润线在该地区的冻结深度以下级级坝不小于级级和级坝不小于并应超过波浪沿坡面的爬高底脚应设置排水沟或排水体材料应满足防浪护坡的要求坝内水平排水设计应遵守下列规定由砂 卵砾石组成的水平排水层的厚度和伸入坝体内的长度应根据渗流计算确定 排水层中每层

33、料的最小厚度应满足反滤层最小厚度的要求网状排水带中纵向排水带 平行于坝轴线 的厚度和宽度及伸入坝体内的深度应根据渗流计算确定网状排水带中的横向排水带宽度应不小于其坡度不宜超过或按不产生接触冲刷的要求确定当渗流量很大 增大排水带尺寸不合理时 可采用排水管管周围应设反滤层坝内水平排水伸进坝体的极限尺寸 对于粘性土均质坝为坝底宽的砂性土均质坝为坝底宽的对于土质防渗体分区坝 宜与防渗体下游的反滤层相连接护坡坝表面为土砂砂砾石等材料时应设专门护坡 堆石坝可采用堆石材料中的粗颗粒料或超径石做护坡护坡可在以下几种形式中选择上游护坡堆石抛石干砌石浆砌石预制或现浇的混凝土或钢筋混凝土板或块沥青混凝土其他形式如水

34、泥土下游护坡干砌石堆石卵石或碎石草皮钢筋混凝土框格填石其他形式如土工合成材料护坡的形式 厚度及材料粒径应根据坝的等级 运用条件和当地材料情况 根据以下因素经技术经济比较确定上游护坡波浪淘刷顺坝水流冲刷漂浮物和冰层的撞击及冻冰的挤压下游护坡冻胀干裂及蚁鼠等动物破坏雨水大风水下部位的风浪冰层和水流作用有条件时 上游护坡宜采用堆石护坡在波浪较大的坝段和坡面 可采用与其他部位不同的护坡厚度和形式下游护坡的水上 水下可采用不同的护坡厚度和形式护坡的覆盖范围应按以下要求确定上游面上部自坝顶起 如设防浪墙时应与防浪墙连接下部至死水位以下不宜小于级级坝可减至最低水位不确定时应护至坝脚下游面应由坝顶护至排水棱体

35、无排水棱体时应护至坝脚堆石 干砌石护坡与被保护料之间不满足反滤要求时 护坡下应按反滤要求设置垫层现浇混凝土或钢筋混凝土 沥青混凝土和浆砌石护坡应设排水孔在寒冷地区的粘性土坝坡 当有可能因冻胀引起护坡变形时 应设防冻垫层 其厚度不小于当地冻结深度除堆石坝护坡外 应在马道 坝脚和护坡末端设置基座护坡厚度和粒径应按本规范附录的方法计算 其中设计风速应符合本规范的规定坝面排水除干砌石或堆石护坡外 均必须设坝面排水应包括坝顶坝坡 坝头及坝下游等部位的集水 截水和排水措施除堆石坝与基岩交坡处外 坝坡与岸坡连接处均必须设排水沟 其集水面积应包括岸坡集水面积在内坝面排水系统的布置 排水沟的尺寸和底坡应由计算确

36、定有马道时 纵向排水沟宜与马道一致 并设于马道内侧竖向排水沟可每设置一条排水沟可用混凝土现场浇筑或浆砌石砌筑 若用混凝土预制件拼装时 应使接缝牢固 成一整体坝基处理一般要求坝基包括坝头 下同处理应满足渗流控制包括渗透稳定和控制渗流量静力和动力稳定 允许沉降量和不均匀沉降量等方面要求 保证坝的安全运行处理的标准与要求应根据具体情况在设计中确定竣工后的坝顶沉降量不宜大于坝高的对于特殊土的坝基 允许总沉降量应视具体情况确定坝基中遇到下列情况时 必须慎重研究和处理深厚砂砾石层软粘土湿陷性黄土疏松砂土及少粘性土喀斯特 岩溶有断层 破碎带 透水性强或有软弱夹层的岩石含有大量可溶盐类的岩石和土透水坝基下游坝

37、脚处有连续的透水性较差的覆盖层矿区井 洞砂砾石坝基的渗流控制砂砾石坝基应查明砂砾石的平面和空间分布情况 以及级配 密度 渗透系数 允许渗透比降等物理力学指标在地震区还应了解标准贯入击数剪切波速动力特性指标等勘测试验应分别按照水利 水电 工程地 质勘察规 范土工试验规程 进行砂砾石坝基渗流控制可选择以下形式垂直防渗明挖回填截水槽混凝土防渗墙灌浆帷幕上述两种或两种以上形式的组合上游防渗铺盖下游排水设备及盖重水平排水垫层反滤排水沟排水减压井下游透水盖重反滤排水沟及排水减压井的组合经过论证的其他有效措施砂砾石坝基渗流控制的措施 应根据坝高坝型水库的用途及坝基地质条件选择几种可能的方案通过技术经济比较确

38、定能可靠而有效地截断坝基渗透水流的垂直防渗措施 在技术条件可能而又经济合理时应优先采用在下列情况下 对中 高坝应采用垂直防渗措施对渗漏量损失要求较高的水库坝基砂砾石层渗透稳定性差 采用铺盖及排水减压措施仍不能保证坝与坝基的渗透稳定时砂砾石坝基深厚 水平层次非常显著 具有强渗漏带时垂直防渗措施应设在坝的防渗体底部 均质坝可设于距上游坝脚坝底宽度处垂直防渗措施的底部宜伸入相对不透水层也可按渗流计算模拟试验成果确定必要时可对基岩进行灌浆处理坝的防渗体 砂砾石覆盖层和基岩内的防渗设施应紧密地连结成一整体垂直防渗措施的选择应符合下列原则砂砾石层深度在以内 宜采用明挖回填粘土截水槽砂砾石层深度在以内 可采

39、用混凝土防渗墙砂砾石层很深时 可采用灌浆帷幕 或在深层采用灌浆帷幕 上层采用明挖回填粘土截水槽或混凝土防渗墙根据砂砾石层性质和厚度也可沿坝轴线分段采用不同措施截水槽应采用与坝体防渗体相同的土料填筑 其压实度不应小于坝体同类土料底宽应根据回填土料的允许渗透比降及土料与基岩接触面抗渗流冲刷的允许渗透比降和施工条件确定混凝土防渗墙设计应遵守下列原则厚度应根据坝高和施工条件确定混凝土防渗墙顶应作成光滑的楔形 插入土质防渗体高度宜为坝高 高坝可适当降低 或根据渗流计算确定 低坝应不低于在墙顶可设填筑含水率大于最优含水率的高塑性土区墙底宜嵌入基岩对风化较深和断层破碎带可根据坝高和断层破碎情况加深高坝深砂砾

40、石层的混凝土防渗墙 应进行应力应变分析核算墙的应力 为确定混凝土的强度提供依据混凝土防渗墙除应具有所要求的强度外 还应有足够的抗渗性和耐久性在混凝土内可掺粘土 粉煤灰及其他外加剂对高坝深厚覆盖层中的混凝土防渗墙宜采用钻孔 物探等方法做强度和渗透性的质量检查在砂砾石坝基内建造灌浆帷幕前 宜先按可灌比判别其可灌性可灌注水泥浆可灌注水泥粘土浆可灌性应通过室内及现场试验最终确定可灌比可按式计算式中受灌地层中小于该粒径的土重占总土重的灌注材料中小于该粒径的土重占总土重的砂砾石坝基灌浆材料宜用粒状材料水泥粘土和膨润土等也可在粒状材料灌浆后再灌化学灌浆材料应通过现场帷幕灌浆试验论证灌浆帷幕的技术可能性和经济

41、合理性帷幕灌浆试验应确定帷幕的布置排距孔距深度厚度灌浆压力灌浆材料水灰比灌浆设备灌浆方法施工工艺等并应通过检查孔验证是否达到预期的防渗效果灌浆帷幕设计应遵守下列原则帷幕厚度可按式计算式中最大设计水头帷幕的允许比降 对一般水泥粘土浆 可采用对深度较大的多排帷幕 根据渗流计算和已有的工程实例可沿深度逐渐减薄帷幕的底部深入相对不透水层宜不小于若相对不透水层较深 可根据渗流分析 并结合类似工程研究确定多排帷幕灌浆的孔 排距应通过灌浆试验确定 初步可选用排数可根据帷幕厚度确定使用的水泥粘土浆最优配比应由试验确定 但其中水泥量应为水泥和粘土总量的按质量计灌浆结束后 对表层未固结好的砂砾石应挖除 在完整的帷

42、幕顶上填筑防渗体必要时可设置利于结合的齿槽或混凝土垫层灌浆方法宜用套阀花管法铺盖应与下游排水设施联合作用对高中坝 复杂地层渗透系数较大和防渗要求较高的工程应慎重选用铺盖设计应遵守下列原则长度和厚度应根据水头 透水层厚度以及铺盖和坝基土的渗透系数通过试验或计算确定铺盖应由上游向下游逐渐加厚 前端最小厚度可取末端与坝身防渗体连接处厚度应由渗流计算确定 且应满足构造和施工要求铺盖与坝基土接触面应平整 压实当铺盖和基土之间不满足反滤原则时 应设反滤层铺盖应采用相对不透水土料填筑 其渗透系数应小于坝基砂砾石层的并应小于应在等于或略高于最优含水率下压实也可采用土工膜作铺盖当利用天然土层作铺盖时 应查明天然

43、土层及下卧砂砾石层的分布厚度级配渗透系数和允许渗透比降等情况论证天然铺盖的渗透性 并核算层间关系是否满足反滤要求必要时可辅以人工压实局部补充填土利用水库淤积等措施对抗渗性差的天然土层宜避免采用铺盖宜进行保护 避免施工和运用期间发生干裂 冰冻和水流淘刷等坝基中的渗透水流有可能引起坝下游地层的渗透变形或沼泽化 或使坝体浸润线过高时 宜设置坝基排水设施坝基排水设施应根据坝基地质情况 并结合坝体排水按下述情况选用透水性均匀的单层结构坝基以及上层渗透系数大于下层的双层结构坝基可采用水平排水垫层也可在坝脚处结合贴坡排水体做反滤排水沟双层结构透水坝基 当表层为不太厚的弱透水层 且其下的透水层较浅渗透性较均匀

44、时宜将坝底表层挖穿做反滤排水暗沟并与坝底的水平排水垫层相连将水导出此外也可在下游坝脚处做反滤排水沟对于表层弱透水层太厚 或透水层成层性较显著时 宜采用减压井深入强透水层坝基反滤排水暗沟的位置宜设在距离下游坝脚坝底宽度以内 坝外的反滤排水沟及排水减压井应设在靠近坝脚处坝外反滤排水沟宜采用明式并与排地面水排水沟分开避免冲刷和泥沙淤塞坝基反滤排水暗沟 水平排水垫层及反滤排水沟断面均应由计算或试验确定 并作好反滤层排水减压井系统设计应包括确定井径井距井深出口水位并计算渗流量及井间渗透水压力使其小于允许值同时应符合下列要求出口高程应尽量低 但不得低于排水沟底面井径宜大于进水花管贯入强透水层的深度 宜为强

45、透水层厚度的进水花管的开孔率宜为进水花管孔眼可为条形和圆形 进水花管外填反滤料粒径与条孔宽度之比应大于等于与圆孔直径之比应大于等于减压井周围的反滤层应按本规范附录的规定进行设计采用砂砾料或土工织物作反滤均可采用砂砾料作反滤料时反滤料的粒径应不大于层厚的蓄水后应加强观测 对效果达不到设计要求的地段可加密井系下游坝脚渗流出逸处 若地表相对不透水层不足以抵抗剩余水头 可采用透水盖重透水盖重的延伸长度和厚度由计算或试验确定计算方法可按本规范的规定执行岩石 坝 基 处 理当岩石坝基有较大透水性 软弱夹层 风化破碎或有化学溶蚀以致通过地层的渗漏量影响水库效益 影响坝体和坝基的稳定或渗透稳定时 应对坝基进行

46、处理在喀斯特地区筑坝 应根据岩溶发育情况 充填物性质 水文地质条件 水头大小 覆盖层厚度和防渗要求等研究处理方案可选择以下方法处理大面积溶蚀未形成溶洞的可做铺盖防渗浅层的溶洞宜挖除或只挖除洞内的破碎岩石和充填物 用浆砌石或混凝土堵塞深层的溶洞 可采用灌浆方法处理 或做混凝土防渗墙防渗体下游宜做排水设施库岸边处可做防渗措施隔离采用以上数项措施综合处理坝基范围内有断层 破碎带 软弱夹层等地质构造时应根据产状宽度组成物性质延伸长度及所在部位研究其渗漏 管涌 溶蚀和滑动对坝基和坝体的影响 确定其处理措施除应按本规范的规定做好接触面的表面处理外 还可采用灌浆混凝土塞和盖板混凝土防渗墙铺盖扩大截水槽底宽挖

47、除和放缓坝坡等处理措施在防渗体下游断层或破碎带出露处应设置排水反滤设施土质防渗体坝当其基岩透水性较大时应做帷幕灌浆高坝还宜同时进行固结灌浆处理基岩裂隙宽度大于应采用水泥灌浆裂隙宽度小于应采用化学灌浆或超细水泥灌浆化学灌浆宜作为水泥灌浆的加密措施受灌地区的地下水流速不大于时 可采用水泥灌浆大于此值时可在水泥浆液中加速凝剂或采用化学灌浆但灌浆的可能性及其效果应根据试验确定当地下水有侵蚀性时 应选择抗侵蚀性水泥或采用化学灌浆化学灌浆应采用低毒或无毒材料 并应对环境污染进行分析灌浆帷幕设在坝的防渗体底部的位置应符合本规范的规定灌浆帷幕的钻孔方向宜与岩石主导裂隙的方向正交当主导裂隙与水平面所成的夹角不大

48、时宜采用垂直帷幕反之则宜采用倾斜式帷幕 其倾斜方向应与主导裂隙的倾斜方向相反 并应结合施工条件确定帷幕深度应根据建筑物的重要性 水头大小 地质条件 渗透特性以及对帷幕所提出的防渗要求等按下列方法综合研究确定坝基下存在相对不透水层 且埋藏深度不大时 帷幕应深入该层至少当坝基相对不透水层埋藏较深或分布无规律时 应根据渗流分析 防渗要求 并结合类似工程经验研究确定帷幕深度喀斯特地区的帷幕深度 应根据岩溶及渗漏通道的分布情况和防渗要求确定灌浆帷幕的设计标准应按灌后基岩的透水率控制级级坝及高坝透水率宜为级及其以下的坝透水率宜为蓄水和抽水蓄能水库的上库可取低值 滞洪水库等可用高值基岩相对不透水层透水率的标

49、准同上灌浆帷幕宜采用一排灌浆孔基岩破碎带部位和喀斯特地区宜采用两排或多排孔对于高坝 根据基岩透水情况可采用两排多排帷幕灌浆孔宜按梅花型布置 排距 孔距宜为灌浆压力应根据地质条件 坝高及灌浆试验等确定灌浆帷幕伸入两岸的长度可依据下述原则之一确定至水库正常蓄水位与水库蓄水前两岸的地下水位相交处至水库正常蓄水位与相对不透水层在两岸的相交处根据防渗要求 按渗流计算成果确定帷幕灌浆完成后应进行质量检查检查孔宜布置在基岩破碎带灌浆吸浆量大钻孔偏斜度大等有特殊情况部位和有代表性的地层部位 其数量宜为灌浆孔总数的检查标准按本规范规定的透水率执行固结灌浆可沿土质防渗体与基础接触面整个范围布置根据地质情况 孔 排

50、距可取深度宜取固结灌浆的灌浆压力当没有混凝土盖板时初步可选用当有混凝土盖板时 初步可选用最终应通过灌浆试验确定固结灌浆的设计标准宜与帷幕灌浆相同灌浆后应进行质量检查 检查孔的数量不宜少于固结灌浆孔总数的帷幕灌浆和固结灌浆对浆液的要求灌浆方法灌浆结束标准等应按照水工建筑物水泥灌浆施工技术规范执行当两岸坝肩岩体有承压水或山体较单薄存在岩体稳定问题时 宜做灌浆帷幕和排水幕设施易液化土 软粘土和湿陷性黄土坝基的处理对地震区的坝基中可能发生液化的无粘性土和少粘性土应按水利水电工程地质勘察规范进行地震液化可能性的评价对判别可能液化的土层 应挖除 换土在挖除比较困难或很不经济时 可采取加密措施对浅层可能液化