混凝土面板堆石坝设计规范word版.doc
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1、相应的旧标准:DL 5016-93P59备案号:J112023中 华 人 民 共 和 国 电 力 行 业 标 准P DLT 50161999混凝土面板堆石坝设计规Design specifications for concrete face rockfill dams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批准文号:国经贸电力2023164号20230224 发布 20230701 实行中华人民共和国国家经济贸易委员会 发布前 言 我国现代混凝土面板堆石坝的建设始于1985年,起步虽晚,但发展不久。到1998年已建成42座,在建32座。其中坝高100
2、m以上的有11座。在此期间,在我国第一批8座混凝土面板堆石坝研究和建设经验的基础上,组织编制并于1993年发布DL50161993混凝土面板堆石坝设计导则(以下简称设计导则),对指导这一新型坝的设计起了很好的作用。随着我国水利水电建设的蓬勃发展,混凝土面板堆石坝已成为枢纽常规比较坝型。一批拟建的混凝土面板堆石坝坝高已达200m量级。在坝体布置、筑坝材料、止水结构、混凝土面板与趾板设计、地基解决、施工方法、原型观测与质量控制等关键技术方面,进行了系统的攻关研究。为了及时反映新的建设经验和成熟的技术研究成果,原电力工业部综科教199828号文中正式下达了对原设计导则进行修订的任务。 修订工作于19
3、97年上半年正式开始,先后提出过六次修改稿,召开了八次工作及审查会议。于1999年4月通过送审稿审查,1999年11月完毕报批稿。 本规范在设计导则基础上,吸取了近年来的工程建设经验和科研攻关成果,修订、增补了如下重要内容: 1.对合用范围调整为合用于1、2、3级坝和4、5级的高坝,明确200m以上的坝应做专门研究; 2.增长了术语和符号一章; 3.放宽了趾板对基岩的规定,修改了砂砾石地基上不宜建高混凝土面板堆石坝的规定; 4.修订了筑坝材料规定、填筑压实控制标准以及坝体分区;提出了对软岩和砂砾石筑坝材料的规定; 5.突出和扩充了混凝土面板、趾板及分缝止水的设计内容; 6.增长了抗震措施设计。
4、 本标准的提出部门和归口单位:国家电力公司水电水利规划设计总院 本标准负责起草单位:国家电力公司水电水利规划设计总院;参与起草单位:国家电力公司昆明勘测设计研究院;国家电力公司中南勘测设计研究院;中国水利水电科学研究院;福建省水利水电勘测设计研究院。 本标准重要起草人:董育坚 杨世源 杨德福 陈霞林 陈玉暖 孙永娟 沈义生 本标准负责解释单位:国家电力公司水电水利规划设计总院 目 次前言1 范围2 引用标准3 总则4 术语和符号5 坝的布置和坝体分区6 筑坝材料及填筑标准7 趾板8 混凝土面板9 接缝和止水10 坝基解决11 坝体计算12 抗震措施13 分期施工和坝体加高14 安全监测条文说明
5、1 范 围 本规范规定了混凝土面板堆石坝的设计原则、技术规定和计算方法等。 本规范重要合用于水利水电枢纽工程中1、2、3级坝和高度超过70m的4、5级混凝土面板堆石坝的设计,涉及坝体和趾板布置、坝料和坝体分区、面板及其止水系统、坝基解决、坝体计算、施工度汛、分期施工和抗震措施、安全监测等。 4、5级70m以下的混凝土面板堆石坝可参照使用。200m以上的高坝应进行专门研究。2 2 引 用 标 准 下列标准所包含的条文,通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时,所示版本均为有效。所有标准都会被修订,使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的也许性。 DLT50551996 水工混凝土
6、掺用粉煤灰技术规范 DLT50571996 水工混凝土结构设计规范 DL50731997 水工建筑物抗震设计规范 DLT50821998 水工建筑物抗冰冻设计规范 DLJ 20481 水利水电工程岩石实验规程 DLJ500692 水利水电工程岩石实验规程补充部分 HG228892 橡胶止水带 SDJ1278 水利水电枢纽工程等级划分及设计标准(山区、丘陵区部分)及其补充规定 SDJ1778 水利水电工程天然建筑材料勘察规程 SDJ21787 水利水电枢纽工程等级划分及设计标准(平原、滨海部分) SDJ21884 碾压式土石坝设计规范及其补充规定 SL6094 土石坝安全监测技术规范 SL169
7、1996 土石坝安全监测资料整编规程SL2371999 土工实验规程3 总 则3.0.1 混凝土面板堆石坝的级别,应符合SDJ1278水利水电枢纽工程等级划分及设计标准(山区、丘陵区部分)及其补充规定、SDJ21787水利水电枢纽工程等级划分及设计标准(平原、滨海部分)中的有关规定,但坝高超过(SDJ1278)中表3者可不再提级。3.0.2 本规范未提及部分应按SDJ21884碾压式土石坝设计规范和其他有关规范执行。4 术语和符号4.1 术 语4.1.1 混凝土面板堆石坝concrete face rockfill dam 用堆石料或(和)砂砾石料分层碾压填筑、混凝土面板作上游防渗体的坝。4.
8、1.2 坝高height of dam 从趾板建基面算起到坝顶路面之间的高度。对于修建在斜坡地基上的坝,可从坝轴线处最低的建基高程起算坝高,同时加以注明。4.1.3 堆石坝体embankment 面板下游用不同粗细材料分区填筑的坝体统称。4.1.4 垫层区cushion zone 面板的直接支承体,向堆石体均匀传递水压力,并起辅助渗流控制作用。4.1.5 特殊垫层区special cushion zone 位于周边缝下游侧垫层区内,对周边缝及其附近面板上的堵缝材料起反滤作用。4.1.6 过渡区transition 位于垫层区和主堆石区之间,保护垫层并共同起辅助渗流控制作用。4.1.7 主堆石区
9、main rockfill zone 位于堆石坝体的上游部分,是承受水荷载的重要支撑体。4.1.8 下游堆石区downstream rockfill zone 位于堆石坝体下游部分,与主堆石区共同保持坝体稳定,其变形对面板影响轻微。4.1.9 排水区drainage zone 由砂砾石或软岩主堆石区内竖向排水及坝底水平排水组成。它是较均匀、强透水的堆(砾)石区。4.1.10 抛石区rip-rap zone 在下游坝趾从高处由自卸汽车直接卸料形成的硬岩大块石堆石区。4.1.11 下游护坡downstream slope protection 在坝下游边沿用大块石堆砌形成的平整坡面。4.1.12
10、上游铺盖区upstream blanket zone 位于面板上游面下部,用低液限粉土或类似的其他土覆盖在面板和周边缝上,起辅助渗流控制作用。4.1.13 盖重区weighted cover zone 覆盖在上游铺盖区上的渣料,维持上游铺盖区的稳定。4.1.14 混凝土面板concrete face 位于堆石坝体上游面的混凝土防渗结构。4.1.15 趾板concrete face slab 连接地基防渗体和面板的混凝土板。4.1.16 趾板基准线plinth line 面板底面延长面与趾板设计建基面的交线。4.1.17 平趾板flat plinth 垂直于趾板基准线的剖面具有水平顶面的趾板。4
11、.1.18 趾墙toe wall 布置在趾板线上和面板连接的混凝土挡墙。4.1.19 防浪墙wave wall 位于坝顶并与面板顶部连接的混凝土防浪挡墙。4.1.20 周边缝periphery joint 面板和趾板或趾墙之间的接缝。4.1.21 垂直缝vertical joint 面板条块之间的竖向接缝。4.1.22 柔性填料flexible filling element 由沥青、橡胶和填充料配制而成并用于止水的柔性材料。4.1.23 硬岩hard rock 饱和无侧限抗压强度大于等于30MPa的岩石。4.1.24 软岩soft rock饱和无侧限抗压强度小于30MPa的岩石。4.2 符
12、号4.2.1 1A:上游铺盖区。4.2.2 1B:盖重区。4.2.3 2A:垫层区。4.2.4 2B:特殊垫层区。4.2.5 3A:过渡区。4.2.6 3B:主堆石区。4.2.7 3C:下游堆石区。4.2.8 3E:抛石区。4.2.9 F:混凝土面板。4.2.10 P:块石堆砌。5 5 坝的布置和坝体分区5.1 坝 的 布 置5.1.1 坝轴线应根据坝址的地形地质条件,按有助于趾板及枢纽中其他建筑物布置、方便施工的原则,经技术经济比较后拟定。5.1.2 坝轴线宜布置成直线。5.1.3 允许堆石坝体建在密实的河床冲积层上。当冲积层内有粉细砂层、黏性土层时,应结合坝体稳定和变形分析,论证其安全性和
13、经济合理性。5.1.4 在坝肩布置溢洪道时,应作好面板和溢洪道边墙或导墙的连接设计。5.1.5 在枢纽布置中,在拟定建筑物型式和尺寸时,宜结合建筑物岩石开挖量和坝体填筑量的平衡进行综合比较。5.2 坝 顶5.2.1 坝顶宽度应根据运营需要、坝顶设施布置和施工规定拟定,坝顶宽度一般为5m8m,100m以上高坝应适当加宽。当坝顶有交通规定期,坝顶宽度应遵照有关规定选用。5.2.2 坝顶上游侧应设立防浪墙,墙高可采用4m6m,墙顶高出坝顶1m1.2m。 高坝坝顶下游侧应设护拦,护拦高度为0.5m1.0m。中、低坝下游侧设路缘石。 低坝防浪墙可采用与面板连接成整体的低防浪墙结构型式。5.2.3 防浪墙
14、与混凝土面板顶部的水平接缝高程,宜高于水库正常蓄水位。5.2.4 坝顶应预留沉降超高,其值由计算或工程类比拟定。5.2.5 防浪墙底部高程以上的坝体,应用细堆石料填筑,并铺设路面。当有坝顶公路时,应按公路标准设计坝顶路面。5.2.6 防浪墙立墙上游的底板上,宜设宽度0.6m0.8m的检查用人行便道。5.2.7 防浪墙必须坚固不透水,并进行稳定和强度验算。防浪墙应设伸缩缝,缝内设一道铜止水片或PVC止水带,并和防浪墙与面板水平接缝的止水片连接。5.2.8 坝顶结构应经济实用,建筑设计美观大方,并作好照明和排水设计。5.3 坝 坡5.3.1 当筑坝材料为质量良好的硬岩堆石料时,上、下游坝坡可采用1
15、1.311.4,当用质量良好的天然砂砾石料筑坝时,上、下游坝坡可采用11.511.6。软岩堆石料筑坝和软基上建坝,坝坡由稳定计算拟定。5.3.2 在下游坝坡上设有公路时,对公路之间的坝坡可作局部调整,但平均坝坡应不低于5.3.1的规定。5.3.3 下游坝坡宜用大块石堆砌,规定坡面平整,具有良好的外观。5.3.4 应对施工期垫层区的上游坡面提出平整度规定,并及时作好保护。坡面保护措施应按13.2.4选用。5.4 坝 体 分 区5.4.1 坝体应根据料源及对坝料的强度、渗透性、压缩性、施工方便和经济合理等规定进行分区。用硬岩堆石料填筑的坝体可按图5.4.1分区,从上游向下游依次可分为垫层区、过渡区
16、、主堆石区及下游堆石区。在周边缝下应设特殊垫层区。100m以上的坝面板上游面下部应设上游铺盖区及盖重区。 各区坝料的透水性宜按水力过渡规定从上游向下游增长。下游堆石区下游水位以上的坝料不受此限制。 堆石坝体上游部分应具有低压缩性。 必要时,可在坝体下游坝趾水下设硬岩抛石体,此抛石区可为下游围堰的组成部分。结合建筑物开挖石料和近坝区可用的料源,坝体可增长其他分区。1A上游铺盖区;1B盖重区;2A垫层区;2B特殊垫层区;3A过渡区; 3B主堆石区;3C下游堆石区;3E抛石区;P块石堆砌;Q按坝料特性及坝高而定;F面板图5.4.1 岩基上硬岩堆石坝体分区示意图5.4.2 1、2级高坝的坝体分区应在坝
17、料实验的基础上,通过技术经济比较拟定。其他的坝可通过工程类比拟定。5.4.3 垫层区的水平宽度应由坝高、地形、施工工艺和经济比较拟定。当用汽车直接卸料、推土机平料的机械化施工时,垫层区的水平宽度不宜小于3m。当采用专门铺料措施,垫层区宽度可以减小,并相应增大过渡区宽度。 垫层区应沿基岩接触面向下游适当延伸,延伸的长度与岸坡地形、基岩特性、坝高有关。 在周边缝下游侧应设立薄层碾压的特殊垫层区。5.4.4 硬岩堆石料作主堆石区,它与垫层区之间应设过渡区。为方便施工。过渡区的水平宽度不应小于3m。5.4.5 软岩堆石料用作中低坝主堆石区,其渗透性不能满足自由排水规定期,应在坝内偏上游设立竖向排水区、
18、沿底部设立水平排水区。排水区的排水能力应保证所有渗水自由地排出坝外,必要时竖向排水区上游侧可设反滤层。排水区的堆石(砾石)料应坚硬、抗风化能力强。5.4.6 用砂砾石填筑的坝体,应设立可靠的竖向和水平向排水区;不设排水区时,应专门论证。竖向排水区的顶部高程宜高于水库正常蓄水位,排水区的排水能力应保证所有渗水自由地排出坝外。 垫层区与砂砾料主堆石区之间设立过渡区的必要性依砂砾石料的级配而定。 下游应设护坡,或用开挖石料作下游堆石区。5.4.7 坝基为砂砾石层,且与坝体材料的层间关系不满足反滤规定期,应在坝基表面设立水平反滤层。 6 6 筑坝材料及填筑标准6.1 坝料勘察与实验、料场规划6.1.1
19、 应按SDJ1778进行料场勘察,查明其储量、质量。当运用枢纽中建筑物的开挖石料时,应按料场规定增作建筑材料方面的勘探和实验工作。天然砂砾石料勘察中,应重视砂砾石料的颗粒级配调查取样。6.1.2 应根据工程枢纽布置、施工组织设计及对坝料的质量规定,作好开采石料及建筑物开挖运用石料的料场规划,选择合理的开采、运送、加工、堆存方式、作好存、弃渣场规划和相应的环保措施设计。6.1.3 筑坝材料应按DLJ20481和DL5006、SL237进行室内物理力学性质实验。6.1.4 1、2级高坝的岩石室内实验项目应涉及容重、密度、吸水率、抗压强度和弹性模量。100m以上的坝,宜作岩石矿物成分和岩石矿物化学分
20、析。6.1.5 1、2级高坝坝料室内实验项目应涉及坝料的颗粒级配、相对密度、抗剪强度和压缩模量,垫层料、砂砾石料和软岩料的渗透和渗透变形实验。100m以上的坝,应测定坝料的应力应变参数。6.2 垫层料与过渡料6.2.1 高坝垫层料应具有良好的级配,最大粒径为80mm100mm,小于5mm的颗粒含量宜为30%50%,小于0.075mm的颗粒含量不宜超过8%。压实后具有低压缩性、高抗剪强度,并具有良好的施工特性。中低坝可适当减少对垫层料的规定。 用天然砂砾石料筑坝时,垫层料应是级配连续、内部结构稳定,压实后渗透系数宜为1103cms1104cms。 寒冷地区及抽水蓄能电站的混凝土面板堆石坝,垫层料
21、的颗粒级配应满足排水性规定。6.2.2 垫层料可采用人工砂石料、砂砾石料,或两者的掺料。人工砂石料应采用坚硬和抗风化力强的母岩加工。6.2.3 特殊垫层区应采用最大粒径不超过40mm,内部结构稳定,对缝顶粉煤灰、粉细砂或堵缝泥浆有自愈作用的反滤料。6.2.4 过渡料应采用级配连续、最大粒径不宜超过300mm的料。压实后应具有低压缩性和高抗剪强度,并具有自由排水性。过渡料可以采用专门开采的细堆石料、经筛分加工的天然砂砾石料或洞室开挖石料。6.3 堆 石 料6.3.1 硬岩主堆石料压实后宜有良好的颗粒级配,最大粒径不应超过压实层厚度,小于5mm的颗粒含量不宜超过20%,小于0.075mm的颗粒含量
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