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混凝土面板堆石坝设计规范SL228-98(word版)

中华人民共和国行业标准 混凝 土 面 板 堆 石 坝 设 计 规 范
Design Code for Concrete Face Rockfill Dams SL 228-98 主编单位: 水利部水利水电规划设计总院 批准部门: 中华人民共和国水利部
1999-01-16 发布 1999-02-01 实施

前 言
根据水利部 1997 年下达的技术标准制定、修订计划,在 DL5016—93《混凝 土面板堆石坝设计导则》(以下简称原导则)基础上,吸收国内外十多年来的建设 经验和科研成果,对原导则行了修改补充,制订本规范。 本规范主要内容包括:混凝土面板堆石坝及有关的泄、放水等建筑物布置; 坝体堆石或砂砾石材料详细分区;坝体材料特性和填筑质量标准;坝体设计和计 算;坝基及岸坡开挖与处理;混凝土趾板与面板设计;周边缝及垂直缝等各种接 缝止水设计; 分期施工和已建坝的加高; 原型观测布置设计等的基本规定和要求。 对原导则修改补充的主要内容如下: 1 将适用范围修改为适用于 1、2、3 级及 3 级以下坝高 70m 以上的混凝土 面板堆石坝设计。 2 增列了术语和符号一章,统一图示标记。 3 修改了原导则中在砂砾石地基上不宜修建高混凝土面板堆石坝等规定。 4 强调了使用枢纽建筑物开挖料及近坝区石料或砂砾料用作坝体填筑料, 以提高技术、经济效果。 5 拓宽了对趾板地基要求。除弱风化岩层外,经过专门论证,采取工程措 施,也可建于风化破碎或软弱基岩上。补充提出了采用混凝土防渗墙、将趾板置 于砂砾石层上的基本要求。 6 补充了需要进行稳定分析和有限元法计算坝体应力、变形的基本要求。

7 增列了坝顶结构设计要求、坝体抗震措施及砂砾石坝体渗流控制的基本 要求。 8 补充了确定混凝土面板厚度的标准、对原材料及配合比等的技术规定、 面板的防裂措施和要求。对周边缝止水作了适当简化,并拓宽了要求。 9 适当简化了一般性观测项目,增列了可选择的观测项目。 本规范解释单位:水利部水利水电规划设计总院 本规范主编单位:水利部水利水电规划设计总院 本规范主要起草人:赵增凯 蒋国澄 曹克明 杨德福 杨世源王治明

目 录
1 总则 2 术语和符号 8 混凝土面板 9 接缝止水

3 坝的布置和坝体 10 分期施工与已建坝加高 分区 4 筑坝材料和填筑 11 原型观测 标准 5 坝体设计 6 坝基处理 7 混凝土趾板 1 总 则 1.0.1 为适应混凝土面板堆石坝建设发展的需要,规范混凝土面板堆石坝的设 计,使其达到安全适用、经济合理、技术先进和保证质量,特制定本规范。 1.0.2 本规范主要适用于水利水电枢纽工程中 l、2、3 级及 3 级以下坝高 70m 以上的混凝土面板堆石坝设计; 对于 200m 以上高坝及特别重要的和复杂的工程, 应进行专门研究。 1.0.3 混凝土面板堆石坝的级别,应符合 GB50201—94《防洪标准》及 SDJ12 —78《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》(山区、丘陵区部分)(试行)及其 补充规定、 SDJ217—87《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》(平原、滨海 部分)(试行)中的有关规定。 1.0.4 混凝土面板堆石坝高、中、低坝的高度范围根据 SDJ218—84《碾压式土 石坝设计规范》的规定分类。 本规范的用词说明 条文说明

1.0.5 混凝土面板堆石坝属于土石坝范畴,对于本规范未作规定的问题,应按 SDJ218 一 84 的规定执行。 1.0.6 混凝土面板堆石坝的设计,除应符合本规范外,尚应符合国家现行有关 标准的规定。 2 术语和符号 2.1 术 语 2.1.1 混凝土面板堆石坝:用堆石或砂砾石分层碾压填筑成坝体,并用混凝土 面板作防渗体的坝的统称。 主要用砂砾石填筑坝体的也可称为混凝土面板砂砾石 坝。 从趾板建基面算到坝顶路面的高度; 对于修建于斜坡地基上的坝, 2.1.2 坝高: 可从坝轴线处最低的建基高程起算,并加以注明。 2.1.3 堆石坝体:面板下游的填筑体。 2.1.4 垫层区: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。 2.1.5 特殊垫层区:位于周边缝下游侧垫层区内,对周边缝及其附近面板上铺 设的堵缝材料及水库泥沙起反滤作用。 2.1.6 过渡区:位于垫层区和主堆石区之间,保护垫层并起过渡作用。 2.1.7 主堆石区:位于坝体上游区内,是承受水荷载的主要文撑体。 2.1.8 下游堆石区:位于坝体下游区,与主堆石区共同保持坝体稳定,其变形 对面板影响轻微。 2.1.9 排水区:位于砂砾石或软岩主堆石区内及坝体底部的强透水排水区。分 为竖向和水平向排水区。 2.1.10 抛石区:在下游坝趾,由硬岩大块石卸料形成的抛石区。 2.1.11 下游护坡:保护坝体下游坡面,用大块石堆、砌形成的块石护坡。 2.1.12 上游铺盖区:用粉土、粉细砂、粉煤灰或其他材料覆盖在面板及周边缝 上,起辅助防渗作用。 2.1.13 盖重区:覆盖在上游铺盖区上的渣料,维持上游铺盖区的稳定,并起保 护作用。 2.1.14 趾板:连接地基防渗体与面板的混凝土板。

2.1.15 趾板基准线:面板底面与趾板建基面的交线。 2.1.16 趾墙:布置在趾板线上和面板连接的混凝土挡墙。 2.1.17 混凝土面板:位于堆石坝体上游面起防渗作用的混凝土结构。 2.1.18 防浪墙:位于坝顶上游侧与面板顶部连接的混凝土防浪挡墙。 2.1.19 周边缝:面板与趾板或趾墙间的接缝。 2.1.20 垂直缝:面板条块间的竖向接缝。 2.1.21 水平缝:面板与防浪墙接缝及面板分期施工的水平接缝。 2.1.22 柔性填料:由沥青、橡胶和填充料等原料配制而成,并用于止水的柔性 材料。 2.1.23 硬岩:饱和无侧限抗压强度大于或等于 30MPa 的岩石。 2.1.24 软岩:饱和无侧限抗压强度小于 30MPa 的岩石。 2.2 符 号 1A——上游铺盖区; 1A 1B——盖重区; 1B 2A——垫层区; 2B——特殊垫层区; 2B 3A——过渡区; 3A 3B——主堆石区; 3B 3C——下游堆石区; 3C 3D——下游护坡; 3D 3E——抛石区(或滤水坝趾区); 3E 3F——排水区; 3F F——混凝土面板; “X”线——趾板基准线。

3 坝的布置和坝体分区 3.1 坝的布宣 3.1.1 坝轴线选择应根据坝址区的地形、地质特点,有利于趾板和枢纽布置, 并结合施工条件等,经技术经济综合比较后选定。 3.1.2 河床冲积层内,若不存在影响坝体变形及稳定性的粉细砂、粘性土等软 弱夹层,可以在密实的砂砾石层上修建混凝土面板堆石坝。 3.1.3 3.1.3 趾板线的选择宜按照下列要求进行: 1 趾板建基面宜置于坚硬的基岩上;风化岩石地基采取工程措施后,也可 作为趾板地基。 2 趾板线宜选择有利的地形,使其尽可能平直和顺坡布置;趾板线下游的 岸坡不宜过陡。 3 趾板线宜避开断裂发育、强烈风化、夹泥以及岩溶等不利地质条件的地 基,并使趾板地基的开挖和处理工作量较少。 4 在深覆盖层上建坝布置趾板时,应根据地基地质特性,作好地基防渗结 构及与趾板以及与两岸连接的布置设计; 对于深覆盖层的地基防渗处理及趾板布 置,经详细论证后也可采用混凝土防渗墙处理地基,将趾板置于覆盖层上。 5 在施工初期,趾板地基覆盖层开挖后,可根据具体地形地质条件进行二 次定线,调整趾板线位置。 3.1.4 坝址地形地质条件有缺陷时,可用趾墙(挡墙)进行人工改造,使趾墙与 面板连接,同时应作好趾墙及周边缝设计。 3.1.5 当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布置及 连接周边缝的设计。 3.1.6 混凝土面板堆石坝的泄水放水建筑物布置,应考虑下列要求: 1 泄水建筑物应满足规定的使用条件和要求,建筑物运用应灵活可靠;必 须具备安全泄放一般洪水、设计洪水和校核洪水的能力。 2 泄水建筑物的布置和型式,应根据枢纽条件综合比较后确定。在地形条 件有利的坝址,宜以开敞式溢洪道为主要泄水建筑物。当布置开敞式溢洪道确有 困难时,也可采用泄洪隧洞,但应采用开敞式进水口,下接泄洪洞。对于 100m 以上高坝,采用单一泄洪隧洞应详细比较论证。 3 对于高坝、中坝和强地震区的坝,不得采用布置在软基上的坝下埋管型 式。低坝采用软基上的坝下埋管时,必须有充分的技术论证。

4 混凝土面板堆石坝枢纽工程布置中,一般可不设置专门的放空设施;对 重要工程及混凝土面板砂砾石坝是否设置专门放空设施,应进行专门论证。 5 岸边溢洪道布置困难、河床基岩坚硬、泄洪单宽流量不大的中、低混凝 土面板堆石坝,可在坝项设置溢洪道,但必须详细设计,经过试验论证。 6 大坝和坝肩溢洪道以及其他有关建筑物,其地基灌浆帐幕应相互连接, 形成完整的防渗帐幕。 3.1.7 混凝土面板堆石坝工程,应详细分析研究枢纽建筑物布置与开挖,尽可 能为大坝提供料源,就开挖量和填筑量的平衡进行综合比较。 3.2 坝体分区 3.2.1 坝体应根据料源及对坝料强度、渗透性、压缩性、施工方便和经济合理 等要求进行分区,并相应确定填筑标准。从上游向下游宜分为垫层区、过渡区、 主堆石区、下游堆石区;在周边缝下游侧设置特殊垫层区;100m 以上高坝,宜 在面板上游面低部位设置上游铺盖区及盖重区。 各区坝料的渗透性宜从上游向下游增大,并应满足水力过渡要求。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。 下游围堰和坝体结合时,可在下游坝趾部位设硬岩抛石体。 3.2.2 用硬岩堆石料填筑的坝体可按照图 3.2.2 进行分区。设计中可结合枢纽 建筑物开挖石料和近坝区可用料源,增加坝体其他分区。 3.2.3 用砂砾石填筑的坝体可参照图 3.2.3 进行分区,并根据需要增减分区。

图 3.2.2 硬岩堆石坝体主要分区示意图 区;4(2B)—特殊垫层区;5(3A)—过渡区; 4 5 6(3B)——主堆石区;7(3C)下游堆石区; 7

图 3.2.3 砂砾石坝体材料主要分区示意图 4(2B)特殊垫层区;5(3A)—过渡区;6(3B)—主堆 5 6 石(砂砾石)区;7(3C)下游推行(砂砾石)区; 7

l(1A)上游铺盖区;2(1B)盖重区;3 2A)—垫层1(1A)—上游铺盖区; (1B)盖重区; (2A)垫层区; 2 3 2 3

10(3F) 8(3D)—下游护坡;9—可变动的主堆石区与下 8(3D)—下游护坡;9(3E)—滤水坝趾区;10 9 9 10 游堆石区界面,角度依坝料特性及坝高而定; 排水区;11 11(F)混凝土:面板;12 12—坝基冲积层 11 12 10(3E)—抛石区(或滤水坝趾区);11. 11.(F)—混 10 11. 凝土面板

3.2.4 对渗透性不满足自由排水要求的砂砾石、软岩坝体,应在坝体上游区内 设置竖向排水区,并与坝底水平排水区连接,将可能的渗水排至坝外,保持下游 区坝体的干燥。必要时可设置下游坝趾大块石棱体,起到反滤排水作用。 3.2.5 坝基为砂砾石层,或岩基中有可冲蚀的夹层,且与坝体材料的层间关系 不满足反滤要求时, 应在地基表面设置水平反滤过渡层。 以防止地基材料的冲蚀。 3.2.6 坝体材料分区可通过工程类比确定。100m 以上高坝,应在坝料试验的基 础上,通过技术经济比较确定。 3.2.7 垫层区的水平宽度应由坝高、地形、 施工工艺和经济比较确定。当采用汽车直接卸 料、推土机平料的机械化施工时,垫层水平宽 度以不小于 3m 为宜。如采用反铲、装载机等 及配合人工铺料时,其水平宽度可适当减小, 并相应增大过渡区宽度。垫层区可采用上下等 宽布置;垫层区宜沿基岩接触面向下游适当扩 大,延伸长度视岸坡地形、地质条件及坝高确 定。应对垫层区的上游坡面提出平整度要求。 在周边缝下游侧应设置薄层碾压的特殊 垫层区,见图 3.2.7。 3.2.8 对于砂砾石坝,当设计的垫层区和主 堆石(砂砾石)区之间满足水力过渡要求时,也 可不设专门过渡区。
图 3.2.7 特殊势层区示意图 1 趾板; 一面板; 一周边缝; (2A)— 2 3 4 垫层区;5(2B)—特殊垫层区 5

4 筑坝材料和演筑标准 4.1 筑坝材料 4.1.1 各种料物的料场勘察,应按照 SDJl7—78《水利水电工程天然建筑材料 勘察规程》进行,查明其储量、质量及开采条件;当利用枢纽建筑物区的开挖石 料时,应按料场要求对开挖区进行建筑材料方面的勘察工作。筑坝材料应按照 DLJ204—81《水利水电工程岩石试验规程》(试行)及 DL5006—92《水利水电工 程岩石试验规程》(补充部分)和 SD128 一 84《土工试验规程》、SDl28 一 86《土 工试验规程》、SDl28—87《土工试验规程》,进行室内物理力学性质试验。 1、2 级高坝的岩石室内试验,主要应包括比重、密度、吸水率、抗压 4.1.2 强度和弹性模量等。100m 以上高坝,宜作岩石矿物成分和岩矿化学分析。 l、2 级高坝坝料的室内试验应包括级配、孔隙率、相对密度、抗剪强度和 压缩模量等;垫层、砂砾料及软岩料,还应进行渗透及渗透变形试验。100m 以 上高坝或强震区高坝,还应做应力、应变参数试验。

应根据试验成果并结合工程类比, 合理确定坝体各分区材料的物理力学特性 指标。 作好开采石料(或砂砾 4.1.3 应根据工程枢纽布置及对坝料料源和质量的要求, 料)及建筑物区开挖石料的料场规划及填筑规划,在施工组织设计中详细安排。 4.1.4 主堆石区宜采用硬岩堆石料或砂砾料填筑。枢纽建筑物开挖石料符合主 堆石区或下游堆石区质量要求者,也可分别用于主堆石区或下游堆石区。 4.1.5 硬岩堆石料压实后应能自由排水,有较高的压实密度和变形模量。 坝料最大粒径应不超过压实层厚度,小于 5mm 的颗粒含量不宜超过 20%, 小于 0.075mm 的颗粒含量不宜超过 5%。 4.1.6 软岩堆石料压实后应具有较低的压缩性和一定的抗剪强度,可用于下游 堆石区下游水位以上的干燥区,如用于主堆石区时需经专门论证和设计。渗透性 不能满足要求时可设置坝内排水。坝坡及周边缝止水结构,应适应软岩堆石料的 特性。 4.1.7 砂砾石料压实后具有较高的抗剪强度和较低的压缩性,宜用于填筑主堆 石区,应按本规范 5.5 节的规定作好坝体渗流控制设计。 4.1.8 下游堆石区在坝体底部下游水位以下部分,应采用能自由排水的、抗风 化能力较强的石料填筑;下游水位以上部分,可以使用与主堆石区相同的材料, 但可以采用较低的压实标准,或采用质量较差的石料,如各种软岩料、风化石料 等。 4.1.9 过渡区细石料要求级配连续,最大粒径不宜超过 300mm,压实后应具有 低压缩性和高抗剪强度,并具有自由排水性能。过渡区材料,可采用专门开采的 细堆石料、经筛选加工的天然砂砾石料或洞挖石渣料等。 4.1.10 高坝垫层料应具有连续级配,最大粒径为 80~100mm,粒径小于 5mm 的 颗粒含量宜为 30%~50%,小于 0.075mm 的颗粒含量宜少于 8%。压实后应具有 内部渗透稳定性、低压缩性、高抗剪强度,并应具有良好的施工特性。 垫层料可采用经筛选加工的砂砾石、人工砂石料或其掺配料。人工砂石料应 采用坚硬和抗风化能力强的母岩加工。 在严寒地区或抽水蓄能电站,对垫层料的排水性能有专门要求时,经论证可 对垫层料级配作出专门规定。 4.1.11 周边缝下游侧的特殊垫层区,宜采用最大粒径小于 40mm 且内部稳定的 细反滤料,薄层碾压密实,以尽量减少周边缝的位移。同时对缝顶粉细砂、粉煤 灰等能起到反滤作用。

粉细砂、 粉煤灰或其他材 4.1.12 混凝土面板上游铺盖区材料(1A)宜采用粉土、 料。 上游盖重区(1B)可以采用渣料。 或由堆石体内选取超径大石, 运至下游坡面, 4.1.13 下游护坡可采用于砌块石, 以大头向外的方式码放。 应选用耐风化的岩石或砾石, 并 4.1.14 坝体内如设置竖向和水平向排水体时, 具有良好的排水能力。 4.2 填筑标准 4.2.1 垫层区、过渡区、主堆石区及下游堆石区材料的填筑标准,应根据坝的 等级、高度、河谷形状、地震烈度及料场特性等因素,并参考同类工程经验综合 确定。 4.2.2 各区坝料填筑标准可根据 经验初 表 4.2.2 坝料填筑标准垫层料 步确定,其值可在表 4.2.2 范围内选用。 料物或分区 孔隙率(%) 相对密度 设计应同时规定孔隙率(或相对密度)、坝 垫层料 15~20 料级配范围和碾压参数。设计干密度可用 过渡层细堆石 18~22 孔隙率和岩石密度换算。平均干密度应不 料 20~25 小于用设计孔隙率(或相对密度)换算的干 主堆石区堆石 23~28 3 密度值,其标准差应不大于 0.1g/cm 。周 料 边缝下游侧的特殊垫层区,应适当提高填 下游区堆石料 筑标准,以减少周边缝的变形量。软岩堆 砂砾石料 0.75~0.85 石料的设计指标和填筑标准,应通过试验 和工程类比确定。 4.2.3 坝料填筑宜明确加水要求。加水量可根据经验或试验确定。寒冷地区冬 季碾压不加水的坝,应采取措施达到设计要求。 4.2.4 在施工初期,填筑标准应通过碾压试验复核和修正,并确定相应的碾压 施工参数。在施工过程中,应控制坝料的级配范围,采用碾压参数(碾重、行车 速率、铺料厚度、加水量、碾压遍数)和孔隙率或相对密度两种参数,作为施工 控制标准。 4.2.5 对重要的高坝,或坝主体材料性质特殊,已有经验不能覆盖的情况,可 根据需要,在设计阶段进行必要的现场爆破和碾压试验,作专门论证。 5 坝 体 设 计 5.1 坝顶结构

5.1.1 坝顶宽度应由运行、布置坝顶设施和施工的要求确定,宜按照坝高不同 采用 5~8m,100m 以上高坝宜适当加宽。如坝顶有交通要求时,坝顶宽度还应遵 照有关规定选用。 5.1.2 坝顶上游侧应设置防浪墙,墙高可采用 4~6m,墙顶高出坝顶 1~1.2m, 防浪墙的底部高程宜高于正常蓄水位,与面板的接缝应详细设计。 防浪墙上游侧底部位,宜设置宽 0.6~0.8m 的小道,以利检查行走。 坝顶下游侧可设置护栏或低挡墙,护栏高度为 0.5~1.0m,挡墙高度 1m 左 右。 低坝防浪墙可以采用与面板连成整体的低防浪墙结构型式。 5.1.3 防浪墙必须坚固不透水,并经稳定和强度验算。防浪墙应设伸缩缝,其 止水应和面板的止水或面板与防浪墙问水平接缝的止水连接。 5.1.4 坝顶应预留沉降超高,其值可参考类似工程确定。沉降超高的设置应由 坝头处的零值, 渐变到坝最高点处的最大值, 用局部放陡顶部坝坡实现沉降超高。 5.1.5 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。坝顶应作好排水。 5.1.6 5.1.6 坝顶结构应经济实用,建筑处理要美观大方,并作好照明设施。 5.2 坝 坡 5.2.1 当筑坝材料为硬岩堆石料时,上、下游坝坡可采用 1:1.3~1:1.4,软岩 堆石体的坝坡宜适当放缓;当用质量良好的天然砂砾石料筑坝时,上、下游坝坡 可采用 1:1.5~1:1.6。 5.2.2 下游坝坡上设有道路时,道路之间的实际坝坡可以比本规范 5.2.1 条规 定的坝坡值略陡,但平均坝坡应满足上述要求。 5.2.3 高坝的下游坝坡可用于砌石、大块石堆砌或摆石砌护,并使坝体具有良 好的外观。 5.2.4 施工期垫层区的上游坡面应及时作好固坡处理。可视具体情况选用碾压 砂浆、喷乳化沥青、喷混凝土或砂浆等固坡措施。 5.3 稳定分析 5.3.1 混凝土面板堆石坝坝坡参照已建工程选用,一般可不进行稳定分析。当 存在下列情况之一时,须进行相应的稳定分析: 1 坝基有软弱夹层或坝基砂砾石层中存在细砂层、粉砂层或粘性土夹层;

2 坝址位于地震设计烈度 8、9 度的坝; 3 施工期堆石坝体过水或堆石坝体用垫层挡水度汛、且挡水水深较高时; 4 坝体用软岩堆石料填筑; 5 地形条件不利。 5.3.2 高坝的坝料抗剪强度宜采用三轴压缩仪测定。中低坝的坝料抗剪强度可 由工程类比法确定。 试验用模拟料应能反映坝料的力学性质,试验条件应模拟实际工况。 粗粒料的抗剪强度与法向应力呈非线性关系,计算时应计及这一特性。 应按照 SDJ218——84 执行, 计算中的最小安全系数 5.3.3 堆石坝体稳定计算, 应满足该规范(修改和补充规定)的要求。施工期过水并有钢筋网加固的下游坝 坡,应考虑钢筋网的作用。 5.3.4 抗震稳定计算,应按照 SL203—97《水工建筑物抗震设计规范》执行。 5.4 应力和变形分析 5.4.1 100m 以上高坝或地形地质条件复杂的坝,坝体应力和变形宜用有限元法 计算。其他的坝,可用经验方法估算坝体变形。有限元计算的参数宜由试验结合 类似工程分析确定。试验用模拟料、制样条件及加载方式应力求能反映坝料的力 学特性。 5.4.2 在应力和变形有限元分析中,应能反映坝体的不连续界面的力学特性, 并按照施工填筑分期和蓄水过程,模拟坝体分期加载的条件。 5.4.3 地震设计烈度为 8、9 度的高坝,以及地基中存在可液化土时,除用拟静 力法外, 应同时用有限元法对坝体进行动力分析, 综合判断其抗震安全性; 100nl 以上 1 级高坝宜进行动力试验。 5.4.4 100m 以上高坝,在施工过程中应结合施工质量检查资料及坝体原型观测 资料,及时分析,研究计算结果的合理性,校核、修正计算模式及参数,必要时 应修改设计。 5.5 砂砾石坝体渗流控制 5.5.1 混凝土面板砂砾石坝的垫层料应是连续级配且内部渗透稳定,并要符合 本规范 4.1.10 条及 4.1.11 条的规定。压实后渗透系数宜为 1×10-3~1× 10-4cm/s。

5.5.2 当坝体主要用砂砾石填筑,并设置竖向和水平向排水区时,排水区的排 水能力应保证全部渗水自由地排出坝外; 竖向排水区的顶部高程宜高于水库正常 蓄水位,排水区与坝体间应满足水力过渡要求,必要时可设置反滤层。 5.5.3 砂砾石料填筑的坝体用垫层料挡水度汛时,应进行坝体渗流计算,校核 坝体的渗透稳定性。渗流计算可参照 SDJ218—84 的方法进行。 5.6 地震区坝体的抗震措施 5.6.1 设计烈度为 8、9 度时,宜加宽坝顶,适当放缓坝坡和采用上缓下陡的坝 坡,并在坝坡变化处设置马道。下游坡面顶部宜用大块石干砌,或用加筋堆石、 表面用钢筋网加固。宜用较低的防浪墙,并采取措施增加防浪墙的稳定性。 5.6.2 确定地震区坝的安全超高时,应包括地震涌浪高度。设计烈度为 8、9 度时,安全超高应计入坝和地基在地震作用下的附加沉降。 5.6.3 应加大垫层区的宽度,加强和地基及岸坡的连接,当岸坡较陡时,宜适 当延长垫层料与基岩接触的长度,并采用更细的垫层料。 5.6.4 宜在面板中间部分选择几条垂直缝,缝内填塞沥青浸渍木板或其他有一 定强度的填充板。 5.6.5 宜增加河谷中间顶部面板的配筋率,特别是顺坡向的配筋率。 5.6.6 宜增加坝体堆石料的压实密度,特别是在地形突变处的压实密度。 5.6.7 坝体用砂砾石料填筑时,应增加排水区的排水能力。下游坝坡以内一定 区域宜采用堆石填筑。 6 坝 基 处 理 6.1 坝基及岸坡开控 6.1.1 趾板地基开挖面应力求平顺,避免陡坎和反坡,必要时可进行削坡和回 填混凝土找平处理。 6.1.2 趾板建基面宜为坚硬、不冲蚀和可灌浆的基岩。对高坝趾板建基面宜开 挖到弱风化层上部,中低坝可建基于强风化层下部。如因地形地质条件限制,只 能建于风化破碎或软弱岩层时,应进行专门论证,并采取相应加固处理措施。 堆石坝体可置于风化岩石上, 6.1.3 坝体岩石基础的开挖标准按位置不同而异, 变形模量要适应。趾板下游约 0.3~0.5 倍坝高范围内的坝体地基宜具备低压缩 性,在 0.5 倍坝高范围以远坝体地基的压缩性可放宽要求。 6.1.4 坝体地基砂砾石覆盖层是否需要挖除,须经详细勘察、试验和论证后确 定。

6.1.5 趾板上方的岩质岸坡,应按稳定边坡或经加固处理后的稳定边坡开挖, 以确保运行期安全。 6.1.6 堆石体地基在趾板下游 0.3~0.5 倍坝高范围内的岸坡,宜开挖成 1:0.5 坡度,岸坡很陡时,可开挖成不陡于 1:0.25 的稳定坡度,但需设置低压缩堆石 区或回填混凝土补坡。其余须将妨碍堆石压实的陡坎、倒悬体清除。坝轴线下游 岸坡按满足自身稳定条件确定。 6.2 坝基处理 6.2.1 坝基处理应作到减小地基变形,提高抗剪强度,防止渗漏和地基材料的 冲蚀,改善地基表面的平整度,使之符合大坝正常和安全运行的要求。 6.2.2 趾板的岩石地基应进行固结和帐幕灌浆处理。 6.2.3 固结灌浆应采用铺盖式,宜布置 2~4 排,深度应不小于 5m。 6.2.4 帐幕灌浆应布置在趾板中部,并可与固结灌浆相结合。帐幕深度宜深入 相对不透水层以下 5m。也可根据地质条件,按坝高的 1/3~1/2 选定。在复杂水 文地质条件下,或相对不透水层埋藏较深时,防渗帐幕的布置、深度和向两岸延 伸长度,宜按计算并结合类似工程经验确定。 6.2.5 灌浆压力的升幅、浆液配比、吸浆量等参数,应通过试验确定。灌浆设 计中应制定提高灌浆帐幕耐久性和表层基岩灌浆压力的措施。 6.2.6 趾板范围内的基岩如有断层、破碎带、软弱夹层等不良地质条件时,应 根据其产状、规模和组成物质,逐条进行认真处理,可用混凝土塞作置换处理, 延伸到下游一定距离,用反滤料覆盖,并加强趾板部位的灌浆。 6.2.7 当趾板位于岩溶地基时,应查明岩溶发育情况,并对其防渗处理措施作 专门论证。 6.2.8 趾板地基如遇深厚风化破碎及软弱岩层,难以开挖到弱风化岩层时,可以 采取如下处理措施: 1 延长渗径,如:加宽趾板,设下游防渗板,设混凝土截水墙等; 2 增设伸缩缝; 3 下游铺设反滤料覆盖。 6.2.9 在砂砾石覆盖层地基上,混凝土面板堆石坝的防渗处理可采用如下两种 形式,经技术经济比较后选用: 1 将趾板及下游一定范围内的砂砾石层挖除,趾板建于基岩面;

2 用混凝土防渗墙或其他垂直防渗设施对砂砾石层进行防渗处理,并用连 接板将混凝土防渗墙与混凝土趾板相连接。 7 混凝土趾板 7.0.1 趾板布置可在以下三种方式中选用: 1 趾板面等高线垂直于趾板基准线; 2 趾板面等高线垂直于坝轴线; 3 趾板面等高线适应开挖以后的岩面。 第一种方案称之为平趾板。平趾板便于施工,宜首先考虑采用。 7.0.2 位于基岩上的趾板,应结合地形、地质条件,设置必要的伸缩缝,并和 面板的垂直缝错开。趾板施工缝可根据施工条件设置。 7.0.3 趾板下岩石地基的容许水力梯度,应根据地基岩石的冲蚀性及其存在的 缺陷情况确定,可按表 7.0.3 选用。 表 7.0.3 岩石地基容许水力梯度
岩石风化程度 新鲜、微风化 弱风化 容许水力梯度 ≥20 10~20 岩石风化程度 强风化 全风化 容许水力梯度 5~10 3~5

7.0.4 岩石地基上的趾板宽度按容许水力梯度确定。高坝趾板宜按水头大小分高程段采用不同 宽度。趾板最小宽度不宜小于 3m。 趾板的水力梯度要求也可以由增设下游防渗板得到满足。但趾板的宽度应满足灌浆的要求。 下游防渗板的上面及下游均须用反滤料覆盖。 7.0.5 岩基上趾板厚度可小于与其连接的面板厚度,最小设计厚度应不小于 0.3m。高坝底部趾 板厚度应不小于 0.5m,并可按高程分段采用不同厚度。 7.0.6 趾板下游面垂直于面板底面的高度应不小于 0.9m。 7.0.7 超挖 1m 以上的趾板地基,在浇筑趾板前,宜先用混凝土填平。 为便于面板的无轨滑模施工, 趾板宜提供不小于 0.6m 的息 7.0.8 面板与趾板处于同一平面时, 止长度。 7.0.9 趾板混凝土性能及其防裂要求和面板混凝土相同,参见本规范 8.3 及 8.5 的有关规定。

7.0.10 基岩上趾板钢筋的各向含钢率可按平板段设计厚度的 0.3%采用,钢筋应采用单层双 向,保护层厚度应为 10~15cm。软基上趾板的钢筋宜布置在板的中央,单层双向,各向含钢率 为 0.3%~0.4%。 锚杆参数可按经验确定。 趾板建基面附近有缓倾 7.0.11 趾板应用砂浆锚杆与基岩连接在一起, 角结构面存在时,锚杆参数应由稳定与抵抗灌浆压力确定。 7.0.12 趾板一般可不作稳定分析。趾板厚度超过 2m 时,需进行稳定和应力分析。趾板稳定分 析用刚体极限平衡法。 计算中不计趾板锚筋作用及面板与趾板之间的传力。 堆石压力只能考虑堆 石的主动压力,或考虑面板下的堆石在面板承受水库压力后产生的侧向压力。 7.0.13 位于砂砾石冲积层上的趾板,宜分成上、下游两段,以保证防渗墙的施工与包括下游段 趾板在内的坝体施工的平行作业。 上游段趾板应在防渗墙及坝体部分面板完工后再行施工, 以有 利于减少趾板接缝的位移量。 8 混 凝 土 面 板 8.1 面板的分缝分块 8.1.1 应根据坝体变形及施工条件进行面板分缝分块。垂直缝的间距可为 12~18m。 8.1.2 在两坝肩附近的面板应设张性垂直缝,其余部分的面板设压性垂直缝。张性垂直缝的数 量可根据地形地质条件参照工程经验或有限元计算确定。两岸垂直缝在距周边缝法线方向约 0.6~1.0m 范围内,应垂直于周边缝布置成折线形式。 8.1.3 面板水平施工缝的设置宜考虑施工条件,满足临时挡水或分期蓄水的要求。继续浇筑混 凝土之前,施工缝的缝面应经凿毛处理,清理干净,缝面用水湿润,铺一薄层高强度砂浆。面板 钢筋应穿过缝面。 8.1.4 分期浇筑的面板,其施工缝应低于填筑体顶部高程,高差宜大于 5m。如发现已浇筑面板 与垫层间有脱空现象,应以低标号、低压缩性砂浆等灌注密实后再浇筑面板混凝土,保证其良好 结合。 8.2 面 板 厚 度 8.2.1 面板厚度的确定应满足下列要求: 1 应能便于在其内布置钢筋和止水,其相应最小厚度为 0.30m; 2 控制渗透水力梯度不超过 200; 3 在达到上述要求的前提下,应选用较薄的面板厚度,以提高面板柔性,降低造价。 8.2.2 面板的顶部厚度宜取 0.30m,并向底部逐渐增加,在相应高度处的厚度可按式(8.2.2)确 定:

t=0.30 十(0.002~0.0035)H 式中 t——面板厚度,m; H——计算断面至面板顶部的垂直距离,m。 中低坝可采用 0.3~0.4m 等厚面板。 8.3 面 板 混 凝 土

(8.2.2)

8.3.1 面板混凝土应具有优良的和易性、抗裂性、抗渗性和耐久性。 面板混凝土强度等级应不低于 C25; 面板混凝土的抗渗等级应不低于 W8; 面板混凝土的抗冻等级应按照 SL211—98《水工建筑物抗冰冻设计规范》的规定确定。 8.3.2 面板混凝土宜采用 525 硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。当采用其他品种和标号水泥时, 应进行对比试验确定。 8.3.3 面板混凝土中宜掺用粉煤灰或其他优质掺合料。粉煤灰的质量等级不宜低于Ⅱ级,粉煤 灰掺量宜为 15%~30%。应符合 GBJ146—90《粉煤灰混凝土应用技术规范》的规定。 骨科级配不良、砂料较粗时,可掺人适量粉煤灰,改善混凝土和易性;也可超量取代,以减 少水泥和砂料,改善混凝土性能。 8.3.4 面板混凝土应掺用引气剂,并同时掺用高效减水利或普通减水剂。根据需要,也可掺用 调节混凝土凝结时间的其他种类外加剂。采用外加剂和掺合料的种类及掺量应通过试验确定。 8.3.5 面板混凝土应采用二级配骨料,石料最大粒径应不大于 40mm。用于面板的砂料吸水率应 不大于 3.0%,含泥量应不大于 2.0%,细度模数宜在 2.4~2.8 范围内。石料的吸水率应不大于 2.0%,含泥量应不大于 1.0%。 8.3.6 面板混凝土的水灰比,温和地区应小于 0.50,寒冷及严寒地区应小于 0.45。溜槽输送混 凝土时,坍落度应满足施工要求,溜槽入口处的坍落度宜控制在 3~7cm。混凝土的含气量应控 制在 4%~6%。 8.4 钢 筋 布 置 8.4.1 面板宜采用单层双向钢筋,钢筋宜置于面板截面中部,每向配筋率为 0.3%~0.4%,水 平向配筋率可少于竖向配筋率。 8.4.2 在拉应力区或岸边周边缝及附近可适当配置增强钢筋。高坝在邻近周边缝的垂直缝两侧 宜适当布置抵抗挤压的构造钢筋,但不应影响止水安装及其附近混凝土振捣质量。
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8.4.3 计算钢筋面积应以面板混凝土的设计厚度为准。 8.5 面 板 防 裂 措施 8.5.1 面板建基面应平整,不应存在过大起伏差、局部深坑或尖角。侧模应平直。 8.5.2 当采用碾压砂浆或喷射混凝土作垫层料的固坡保护时,其 28d 抗压强度应控制在 5MPa 左右,以减少面板建基面的约束。 8.5.3 面板混凝土配合比中应采用优质外加剂和掺合料,降低水泥用量和用水量,减少水化热 温升和收缩变形。 应根据工程实际条件选用热膨胀系数较低的骨料, 保证面板混凝土具有较高的 抗拉强度和极限拉伸值。 8.5.4 面板混凝土宜在低温季节浇筑,混凝土人仓温度应加以控制,并加强混凝土面板表面的 保湿和保温养护,直到蓄水为止,或至少 90d。 8.5.5 面板混凝土浇筑至坝顶后,宜至少间隔 28d 再浇筑防浪墙混凝土。 8.5.6 当面板裂缝宽度大于 0.2mm 或判定为贯穿性裂缝时,应采取专门措施进行处理。严寒地 区和抽水蓄能电站的混凝土面板堆石坝。面板裂缝处理标准,应从严确定。 9 接 缝 止 水 9.1 接缝止水设置 9.1.1 周边缝应设置止水。底部止水铜片应选为最基本的防渗线,中部 PvC 或橡胶止水片及顶 部止水视情况选用。顶部止水系统一般由柔性填料、粉细砂(或粉煤灰)等材料构成,可以是其中 的一种止水材料, 也可以是柔性填料和无粘性材料两种止水材料。 低坝和 50m 以下中坝可以只采 用一道底部止水。中坝及 100m 以下高坝宜设置底、顶部两道止水。100m 以上的高坝宜选用底、 顶部两道止水,或底、中、顶部三道止水。 9.1.2 不同坝高的压性垂直缝均应采用硬平缝结构,都只需采用一道底部止水。缝的一侧缝面 应涂沥青乳液等防粘剂。 止水铜片下应设置 PVC 垫片并粘合在水泥砂浆垫座上。 止水铜片两侧底 角应设置沥青止浆条。 高坝张性垂直缝宜采用底、 顶部两道止水, 中、 低坝可只采用一道底止水, 其结构同压性缝。 9.1.3 面板水平施工缝须用钢筋穿过,应不设止水。 9.1.4 趾板伸缩缝可采用铜片、PVC 或橡胶片止水,并应与周边缝止水构成封闭系统。 9.1.5 防浪墙与面板的水平接缝,宜设置底、顶部两道止水。 9.1.6 中间与顶部止水均应与相接缝的底部止水连接形成封闭结构:周边缝 PVC 止水带宜用夹 具与垂直缝处的底部止水连接; 周边缝柔性止水可用柔性填料塞与垂直缝的底部止水连接。 止水 面膜宜粘结或压结,固定在面板上。

9.1.7 寒冷地区在水位变动区不应采用角钢、膨胀螺栓作为柔性填料面膜的止水固定件,宜采 用粘结材料,以避免遭到冻胀的破坏而失去其固定作用。 9.1.8 混凝土防渗墙与连接板之间的接缝止水,应按周边缝止水设计。 9.2 接缝止水材料 9.2.1 铜片底部止水宜符合下列要求: 1 采用退火纯铜卷材,其延伸率应大于 20%; 2 厚度 0.8~1.0mm; 3 立腿高度 60~80mm,鼻高 50~80mm,鼻宽 12mm,平段宽度不小于 165mm; 4 F 形不带立腿侧的平段宽度不小于 150mm; 5 铜片宜在现场加工压制成型,异形接头宜在工厂加工压制成型。 9.2.2 柔性止水材料在运行环境条件下应高温不流淌、低温不硬化,在水压力作用下易压入缝 内,应粘结在混凝土界面上。 9.2.3 粉细砂或粉煤灰渗透系数应比特殊垫层区至少低一个数量级,最大粒径应小于 1mm。 9.2.4 PVC 止水带,其拉伸强度、断裂延伸率、邵氏硬度及脆性温度等性能,应满足设计要求。 9.2.5 橡胶止水带性能应符合化工行业标准 HG2288—92《橡胶止水带》的有关规定。 9.2.6 周边缝应采用沥青浸渍木板嵌缝,其厚度宜为 12mm。 10 分期施工与已建坝加高 10.1 分 期 施 工 10.1.1 应根据坝址的地形、施工进度、导流及度汛、水库蓄水等要求,合理地制订坝体填筑及 面板浇筑的分期施工规划。 10.1.2 堆石坝体分期填筑规划应遵循下述原则: 1 垫层料、过渡料应和相邻的部分堆石料平起填筑; 2 堆石料之间的接合坡度应不陡于 1:1.3,天然砂砾石料应不陡于 1:1.5; 3 可以在堆石区内设置运输坝料用的临时坡道; 4 坝体用临时断面挡水或坝面过水度汛时,填筑分期应与度汛要求相适应;

5 在后续断面填筑时,应对结合部位进行处理,避免大块石集中,适当清除断面松散材料, 加强结合部位的碾压。 应满足抗滑稳定和渗透稳定要求。 垫层区的上游坡面应予保 10.1.3 坝体临时断面挡水度汛时, 护,护面材料应按本规范 5.2.4 条的规定选用。 10.1.4 施工期坝体表面过水度汛时,其过流表面、下.游坡面和坡脚都应妥加保护,以免水流 冲刷。保护方法视过流面体型和水流流速、被保护材料等具体情况确定,重要工程应进行水力学 模型试验,为选择防护措施提供依据。 10.1.5 混凝土面板分期施工时,其水平缝可按施工缝处理,并遵循本规范 8.1.3 条的规定。 10.1.6 周边缝止水的施工期保护,应作保护罩设计。 以减轻坝内积水对垫层或面板的浮托力, 并适 10.1.7 必要时可设置通向上游的临时排水系统, 时封堵。 必须按最终规模设计。 第一期工程的趾板、 面板、 止水、 10.1.8 分期完建的混凝土面板堆石坝, 分缝等以及坝基处理,应按最终设计断面施工;第一期工程可不设防浪墙。 10.2 已建坝加高 应充分论证已建坝体、 坝基及防渗工程和已有止水 10.2.1 已建混凝土面板堆石坝加高设计中, 系统的适应性,保证加高后坝体的正常运行; 在坝体加高时, 原混凝土面板与坝体之间如因坝体沉降而有空隙时, 应按本规范 8.1.4 条的 规定妥善处理,充填密实,保证其良好结合。 10.2.2 土质防渗体堆石坝采用混凝土面板堆石坝从下游面加高时,应研究以下问题: 1 对原坝基及坝体防渗设施的适应性及可靠性进行论证,必要时作补强处理; 2 对原土质防渗体与混凝土面板之间的连接和止水作专门设计,以形成完整的防渗系统; 3 对加高后的坝体进行坝坡稳定分析,以确定上游坡是否需要加固及必要时的加固措施, 并确定下游坡的坡度。 10.2.3 重力式混凝土坝或砌石坝采用混凝土面板堆石坝从下游面加高时,应研究以下问题: 1 对原坝基及坝体防渗设施的适应性及可靠性进行论证,必要时作补强处理; 2 应考虑堆石压力和水压力,对原混凝土坝进行稳定和应力分析,确定混凝土面板在原坝 体上支撑点的高度; 3 对坝体主堆石区规定更高的压实密度,以尽量减少堆石体的变形量;

4 对原混凝土坝体与混凝土面板接合处周边缝的止水结构进行专门设计,以适应原混凝土 坝与堆石间的不均匀沉降,保证止水效果; 5 对周边缝下游侧的特殊垫层区提出更高的密实度要求。 11 原 型 观 测 11.0.1 混凝土面板堆石坝的原型观测应按 SL60—94《土石坝安全监测技术规范》的有关规定, 根据坝的等级、坝高、坝的结构型式及地形地质条件,遵循少而精的原则设置必要的观测设备, 进行施工期及运行期的系统观测,井及时整理分析资料。 11.0.2 原型观测设计应满足施工期观测的需要,取得早期观测资料,指导施工,优化设计。 11.0.3 观测设施的选择应符合可靠、耐久、经济、实用的原则,力求先进,有条件时宜实行观 测自动化。观测设施宜按下列原则布置: 1 能较全面地反映大坝的工作状态; 2 外部表面位移观测点可大致按等距离布置; 3 内部观测设备至少沿最大坝高处的一个横断面布置,必要时可沿其他横断面或沿坝轴线 的纵断面加设观测断面; 4 内部观测设施应尽量避免施工干扰,并便于观测作业,保证在恶劣气候条件下仍能进行 必要项目的观测; 5 加强混凝土面板变形、周边缝三向变位、渗流量等观测项目。 11.0.4 应根据设计计算结果,并参照类似工程的观测成果,确定观测值的预计范围,选定观测 仪器的型式及量程范围。 11.0.5 1、2 级坝及 100m 以上高坝应设置下列观测项目,其他的坝可适当简化。 1 坝面垂直位移和水平位移; 2 坝体内部垂直位移; 3 接缝位移; 4 面板变形、应变; 5 渗流。 11.0.6 必要时可增设下列观测项目: 1 坝体内部水平位移;

2 坝基覆盖层的沉降; 3 坝基及坝体渗透压力,坝肩绕渗; 4 寒冷地区冰层对面板的推力; 5 混凝土面板裂缝监测; 6 土压力及接触压力; 7 混凝土防渗墙的监测; 8 趾墙或挡墙监测; 9 地震反应; 10 其他。 本 规 范 的 用词 说 明 为便于执行规范,对要求严格程度不同的用词说明如下: ——表示严格,在正常情况均应这样做的: 正面词采用“应”,反面词采用“不应”。 ——表示允许稍选择,在条件许可时首先应这样做的: 正面词采用 “宜” 反面词采用 “不宜” 表示有选择, ; 在一定条件下可以这样做的, “可” 采用 。 中华人民共和国行业标准

混凝 土 面 板 堆 石 坝 设 计 规 范
SL228— SL228—98

条 文 说 明 目 录
l 总则 7 混凝土趾板 3 坝的布置和坝体 8 混凝土面板

分区 4 筑坝材料和填筑 9 接缝止水 标准 5 坝体设计 6 坝基处理
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10 分期施工与已建坝加高 11 原型观测
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1 总 则 但 1.0.1 我国混凝土面板堆石坝(以下简称面板坝)的建设从 80 年代中期起步, 发展较快,包括不断增多的以砂砾石料填筑的面板坝,以及在深厚覆盖层修建的 面板坝。至 1998 年末,已建的已有 42 座,在建的 32 座,最高的达 178m;设计 中最高的达 233m。 DL5016—93 《混凝土面板堆石坝设计导则》 (以下简称原导则) 颁布实施 5 年多来,起到了重要的作用。为适应需要,反映新的建设经验和科研 成果,在原导则基础上,进行了修改与补充,制定本规范。 本规范不是束缚而是推进面板坝设计的进一步发展。为了不断推进技术进 步,取得更好的安全经济效果,设计中可根据坝址具体条件和坝的特点,对某些 专题进行深入论证或试验研究,提出成果,报上级主管部门审定后采用。 在建 200m 高度及以下同类坝经验基础上编 1.0.2 本规范主要是在国内外已建、 制的,主要适用于 1、2、3 级及 3 级以下坝高 70m 以上同类坝的设计;对于现有 经验不足以涵盖的 200m 以上高坝及特别重要和复杂的工程,应对坝料分区、面 板的应变和堆石坝体变形控制、面板混凝土的耐久性、接缝止水结构设计及坝基 处理等问题,依其特点专门论证。 按 坝高 30m 以下为低坝, 1.0.4 混凝土面板坝的高度分类, S 贝 218—84 规定, 坝高 30~70m 为中坝, 坝高 70m 以上为高坝, 这是我国各类型坝的沿用分类标准。 1.0.6 本规范所引用的标准都会修订,使用本规范时,应探讨使用引用标准最 新版本的可能性。 3 坝的布置和坝体分区 3.1 坝 的 布 置 3.1.1~ 3.1.1~3.1.3 面板坝的坝轴线是和趾板线的选择同步进行的。首先应综合地 形、地质及施工条件,选择趾板线,然后根据趾板线,定坝轴线。坝轴线的位置 还要有利于泄水、引水及厂房建筑物布置,经技术经济综合比较后,确定最佳的 枢纽布置方案。

近几年来,国内外面板坝工程对趾板地基要求有所放宽,为趾板线的选择留 有了较大余地。例如,哥伦比亚的萨尔瓦兴娜坝(Sslvajing,高 148m,1985 年 建成)的部分残积土地基,澳大利亚的利斯坝(Reece,高 122m,1986 年建成)的 坝肩强风化岩石地基,中国的株树桥坝(高 78m,1990 年建成)河床部分趾板的风 化板岩地基及白云坝(高 120m,1998 年建成)两岸坝段部分强风化岩石地基等。 随着在深厚砂砾石覆盖层上修建面板坝的发展, 一些高坝把趾板置于砂砾石 层上,采用混凝土防渗墙对地基作防渗处理,用趾板和连接板将坝体面板及地基 防渗墙连接起来,连同面板接缝止水和基岩帐幕灌浆,构成完整的防渗系统。例 如,摩洛哥的本穆罕默德坝(Mohammed Ben A.K.,高 40m,砂砾石地基,1981 年建成);智利的圣塔扬那坝(Santa Juana,高 110m,坝基砂砾石层厚 30m,防 渗墙插入基岩, 1995 年建成); 中国的柯柯亚坝(高 41.5m, 坝基砂砾石层 37.5m, 1982 年建成)、梅溪坝(高 40m,覆盖层 30m,1997 年建成)、梁辉坝(高 35.4m, 覆盖层 26m,1997 年建成)、岑港坝(高 27.6m,覆盖层 39m,1997 年建成)等。 在覆盖层上采用防渗墙对地基进行防渗处理的高面板坝, 其技术还有待进一步提 高和发展。 在各种不同的河谷地形坝址,均可修建面板坝,从河谷宽度与坝高的宽高比 看, 多数坝在 2~3 左右。 少量工程位于宽阔河谷, 例如泰国的考兰坝(Khao Leam, 高 115m,1984 年建成)为 7.7,巴西的阿里亚坝(Foz Do Areia,高 160m,1980 年建成)为 5,我国的天生桥 1 级坝(高 178m,在建)为 6.5;也有少量工程位于 狭谷坝址, 例如哥伦比亚的格里拉斯坝(Go1i11as, 125m, 高 1978 年建成)为 0.86。 当然,有条件时,选择两岸比较对称,并且两岸岸坡地形较为平顺的坝址,有利 于施工碾压的质量控制和坝的变形安全。 3.1.4~ 3.1.4~3.1.5 当坝址地形地质条件受到限制,并有缺陷时,需作一定的改造, 例如采用趾墙(挡墙)的工程措施,可使面板坝布置合理,安全可靠。例如委内瑞 拉的雅肯布坝(Yacambu,高 162m,1996 年建成)、中国的小于沟坝(高 55m,1990 年建成), 设置了趾墙改造地形, 均取得了良好的效果。 利用坝肩溢洪道的导墙(或 边墙)作为岸边趾墙,设置周边缝,与面板连接,已在一些面板坝工程中采用。 3.1.6 巴西已建的面板坝多是高坝大库工程,例如阿里亚坝、塞格雷多坝 (Segredo,145m,1991 年建成)、辛戈坝(Xingo,高 151m,1994 年建成),导流 洞导流后即封堵不利用,没有专设放空水库的设施,认为面板坝一般不会有放空 水库进行处理的可能性,如有意外处理的要求,可由潜水员或采取其他措施进行 检修。近几年修建的面板坝,例如辛戈坝、塞格雷多坝,除在面板上游面底部周 边缝附近及其以下设置铺盖(采用土料或粉细砂)外, 也同时在周边缝下游侧设置 特殊垫层区,对万一渗漏造成粉细砂流动时起到反滤保护作用,属反滤型安全设 施。 澳大利亚塔斯马尼亚水电局已修建 13 座面板坝,漏水量都很小,从来没有 放空水库检修,但设计仍利用导流洞堵头设置放空管,万一使用时可炸开连接螺 栓,打开钢闷盖放水,称谓可爆堵头。

我国的万安溪面板坝(高 93.8m,1995 年建成),施工中取消了原设计专设的 放空洞,必要时利用发电引水洞上留下的施工支洞,打开闷头放水,坝上游坡底 部周边缝附近及其下游侧分别设置土料铺盖及特殊垫层区。天生桥一级面板坝, 坝高库大,是红水河梯级的龙头屯站,在右岸设置了放空洞,并可参与后期导流 及必要的泄洪。东津(高 85.5m,1995 年建成)、白云面板坝设置了放空隧洞。松 江河梯级的松山(高 78m,在建)、小山(高 85.5m,1998 年建成)两坝,采用了发 电引水隧洞作为放水的后备措施。 我国许多面板坝均设置了上游土料铺盖及下游 特殊垫层区。在认真设计和严格控制施工质量条件下,对于一般大中型工程,不 专设放空洞是可以作到安全运行管理的。 对于重要工程及面板砂砾石坝是否设置 放空设施,应详细论证确定。 鉴于现代面板坝坝体碾压比较密实,其变形量在施工期已大部完成,竣工蓄 水运行后剩余变形量小,且在头几年基本稳定,因此,对于中、低坝当岸边泄洪 设施难以布置,且河床基岩较好、泄洪流量不大等特定条件下,在坝顶设置正常 的或非常的溢洪道是允许的,以便于枢纽整体泄洪布置,并强调要经主管部门审 定,以确保安全。可资参考的工程实例,国外有印度尼西亚的巴吐皮西坝 (Batubesi, 32m), 高 在坝顶设置了自溃式非常溢洪道, 设计最大泄流量 800m3/s, 3 单宽流量约 11~13m /(s·m);澳大利亚的克罗蒂坝(Crotty,高 83m,1991 年建 成),设坝顶溢洪道,过水宽度 12.2m,设计最大泄流量 245m3/s,单宽流量 3 20m /(s·m),1991 年 7 月建成后曾溢流,尚未经设计流量检验,大坝观测表明 其运行性状良好。近年来,我国曾进行了 3 座面板坝坝顶溢流的设计,即浙江的 大奕坑坝、瑞详二级坝和新疆的鲍尔德坝,并进行了水工模型试验,工程尚未实 施,可供研究参考。 3.1.7 面板坝工程中的土石方挖填平衡,是论证枢纽布置技术经济效果很重要 的一个方面,日益为人们所重视。国外的面板坝工程,很注意枢纽建筑物大开挖 有效挖方的充分利用和土石方的挖填平衡, 大量或全部使用枢纽建筑物开挖料筑 坝,以取得更好的技术经济效果。国内工程也日益注意到这方面的特点,并在实 际工程中体现。巴西的阿里亚、塞格雷多和辛戈等 3 座高面板坝,枢纽布置都很 紧凑,都对岸边溢洪道、电站尾水渠及电厂区采用大开挖设计方案,将开挖石料 直接上坝。阿里亚坝与辛戈坝都在两岸分别布置溢洪道和引水发电建筑物,塞格 雷多坝则是溢洪道和电站共用一个大进水渠,进而分成两个进水口。电站厂区都 是半露天式的。阿里亚坝坝体填筑方量为 1400 万 m3,其中 1250 万 m3 来自两岸 建筑物有效开挖量,平均运距不足 1.5km,坝址岩体是玄武岩,其中以块状玄武 岩为主占 75%, 抗压强度达 235MPa, 软化系数 0.80; 还有玄武角砾岩夹层占 25%, 抗压强度 37MPa,软化系数 0.67。除垫层料用块状玄武岩轧制外,其他都是使用 上述两者混合料。塞格雷多坝石料特点和上述类似,坝体堆石 720 万 m3,其中 690 万 m3 来自有效挖方。辛戈坝坝体 1270 万 m3,也是主要利用建筑物开挖的花 岗片麻岩石填筑。为了使开挖料尽量满足填筑要求,施工中和设计方面配合,还 对堆石分区和施工填筑分区进行调整,取得了更好的效果。我国天生桥一级水电 站面板坝,坝体积 1780 万 m3,溢洪道布置在右岸,开挖量 1764 万 m3,其中 1520 万 m3 用于筑坝和加工混凝土用骨料,不足部分由溢洪道右侧山沟内补充料场供 应,取得了良好效果。我国十三陵抽水蓄能电站上池面板坝,坝体方量 255 万

m ,全部用池盆开挖料填筑,其中包括大量安山岩风化石料,也取得了良好的技 术经济效果。 3.2 坝 体 分 区 要充分利用开挖料和近坝区料源, 3.2.1 本条说明进行坝体分区的原则和目的。 因材设计,合理分区,而不是先画定坝体断面再去找料。对各种开挖料岩土性质 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。从 安奇卡亚坝(AltoAnchicaya,高 140m,1974 年建成)开始,在面板上游面下部设 土质铺盖,防渗效果好,故宜用无粘性或低粘性土料。 根据工程情况,可将下游围堰并入坝体,以取得好的经济效益,并可作为排 水棱体,此部分抛填堆石不影响坝的运行性能,例如辛戈坝的经验,有条件时可 以采用。 列出硬岩坝体堆石主要分区图, 供设计参用, 3.2.2 根据 10 多年来的实践经验, 并统一用语。防浪墙上游侧底部,宜留出不小于宽 0.6~0.8m 的人行小道,以利 检查行走,必要时可在其上游侧设护栏。 3.2.3 鉴于混凝土面板砂砾石坝日益增加,根据近 10 余年来的初步实践经验, 在此列出了其坝体材料分区图,供设计参用。其中竖向排水区两侧 3B 区,可以 采用同一种砂砾石料,也可在下游侧采用质量较低的料,根据料源及坝的运行要 求设计。下游堆石 3C 区,可结合料源条件布置,但宜尽量采用堆石料。同上条, 防浪墙上游侧留人行小道。 3.2.4 本条规定了砂砾石坝体,或软岩坝体,如不能满足自由排水要求时,要 设置坝内竖向和水平向排水区,作为一项重要的渗流控制措施。砂砾石坝体竖向 排水区的位置,可就布置在主砂砾石料区或靠近过渡区的不同方案比较选定。国 外已建成和在建的 8 座混凝土面板砂砾石坝中,其坝高在 50~187m 之间,其中 有 4 座设有专门的竖向和水平向排水系统,即委内瑞拉的雅肯布坝、哥伦比亚的 萨尔瓦兴娜坝、格里拉斯坝、澳大利亚的克罗蒂坝,这 4 座坝中,克罗蒂坝的竖 向排水紧靠在垫层区下游面,而其他 3 座都处在上游坝体的偏上游部位。智利的 圣塔扬那坝、普卡罗坝(Puclaro,高 80m),阿根廷的皮其皮克利费坝(Pichi PicunLeafu,高 50m),都因砂砾石料的渗透系数不小于 10-2cm/s,可以自由排水 而未设专门的坝内排水系统。 墨西哥的阿瓜密尔巴坝(Aguamilpa, 187m, 高 1993 -3 年建成)原设计有竖向排水,因天然冲积料的最小渗透系数为 2×10 cm/s 量级, 且小于 0.075mm 的细粒含量少于 2%, 而在实施中予以取消, 其上游区为砂砾石, 下游区为堆石,两区之间还设一堆石过渡区,即堆石均为排水区。国内已建在建 的混凝土面板砂砾石坝有 11 座,坝高在 37~138m 之间,已建的小干沟坝,排水 区设在垫层区下游坝体内,未设过渡区,运行良好。由于沟后坝(高 70m)的失事 教训,为慎重起见,砂砾石为主要填筑料的坝体,均设有内部排水系统。 3.2.6 由于混凝土面板坝目前仍以经验性设计为主,一般均以工程类比确定坝 的结构设计,故规定坝体分区一般通过工程类比确定;而对 1、2 级 100m 以上的 高坝,要通过试验和应力应变分析、料物平衡等,进行技术经济比较后确定。湖

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南株树桥坝,下游坝体采用坝区附近的风化板岩填筑,以代替原定采用的距坝 8km 外的灰岩料,虽然坝坡放缓到 1:1.7,但仍比使用远处的灰岩料经济。 3.2.7 本条主要规定垫层区宽度及布置的基本要求,并结合面板坝建设的发展 列入特殊垫层区布置要求。 1 垫层料的水平宽度,当采用反铲、装载机等或配合人工铺料条件下,可 采用 1~2m。这是考虑近期国内外的实践经验而补充的。采用自卸汽车卸料、推 土机铺料的施工方法,其最小水平宽度需要 3m 左右。巴西塞格雷多坝,设置了 水平宽度为 0.5m 的细垫层区,而将过渡区扩大为 5m;澳大利亚的默奇松坝 (Murchison,高 94m,1982 年建成)、巴斯塔延坝(Bastyan,高 75m,1983 年建 成)、利斯坝等,垫层区宽度采用 1m,过渡区宽度 5m;中国的天荒坪抽水蓄能电 站下库坝(高 95m, 1998 年建成), 垫层宽度也采用 1m, 东津坝垫层宽度采用 2.5m, 过渡区 4.0m。应根据坝料特性、施工及工程运行条件等,综合分析确定。 2 垫层区宽度改为一般可采用上下等厚布置。 3 垫层区在与地基接触面处宜向下游适当扩大延伸,一般延伸 3~5m。当 岸坡有可冲蚀性材料填充的断层裂隙等不利地质条件时, 其延伸长度视地质情况 而定。如澳大利亚的利斯坝,就沿断层一直铺到下游面。 4 明确特殊垫层区的基本布置要求,并以图示之。 3.2.8 对垫层料、过渡料及主堆石料要求内部渗透稳定。对于有的工程砂砾石 体之间能够满足水力过渡要求时,可不设专门的过渡层,但需限制界面上不能有 粗颗粒集中现象。 4 筑坝材料和填筑标准 4.1 坝 体 材 料 4.1.1 面板坝是当地材料坝,坝料关系到坝体本身的质量、安全度汛与总进度 以及投资效果。 一些面板坝工程, 由于坝料料场勘探精度不够, 以致延误了工期, 增加了投资,为此,必须给予高度重视,充分作好料场勘探和坝料试验工作。料 场勘探辅以平洞,不仅能收集地质资料,还可取建筑物区开挖石渣料做试验。 4.1.2 本条规定了筑坝材料应做的物理力学特性试验,通过试验获得的成果是 正确设计面板坝的重要依据,但还应结合工程类比,合理确定各种坝料的设计指 标。 4.1.3~ 结合研究充分利 4.1.3~4.1.4 现代面板坝设计应注意在枢纽建筑物布置区内, 用开挖石料筑坝,尽量做到挖填平衡,以取得更好的技术经济效果。在施工组织 设计中,应深入作好料场规划和填筑规划。包括料场工作面,采、装、运的设备, 运料上坝的道路, 备料场及弃料场布置以及相应的环保措施; 坝面铺料、 碾压等。

4.1.5 本条即原导则的第 3.1.2 条。补充了对主堆石级配最大粒径不超过压实 层厚度和小于 5mm 颗粒含量不宜大于 20%的规定,使堆石料级配范围可以大体 确定。但接近铺层厚度的大颗粒不能集中成片,以免影响压实效果。 4.1.6 本条即原导则中的第 3.1.3 条,补充了如将软岩用于主堆百区时要作专 门论证的规定,并提出一些要求和措施。 对软岩堆石坝,国外如美国的贝雷坝(Bailey,高 95m,1979 年建成)、印尼 的希拉塔坝(Cirata, 125m, 高 1987 年建成)、 澳大利亚的小帕拉坝(LittlePara, 高 53m,1977 年建成)等,主堆石区用软岩填筑,在坝上游或中间部位设有内部 排水系统,一般都将软岩置于下游干燥区。国内的株树桥坝、十三陵上池坝(高 70.5m,1998 年建成),都是将软岩置于坝的下游区,而在坝底设一水平排水层 与上游堆石体连接。软岩堆石料不要求一定级配,适当加水薄层碾压,可达到高 密度,并具有一定抗剪强度和较低的压缩性。 根据 GB50021—94《岩土工程勘察规范》,以石料的饱和单轴抗压强度小于 30MPa 作为软岩的界限,国内外混凝土面板堆石坝的实践中,也常以 30MPa 为其 界限。 4.1.7 本条根据原导则 3.1.4 条内容修订。现代面板坝实践中,砂砾石料的利 用日益增多。国外已建成的墨西哥的阿瓜密尔巴坝,哥伦比亚的萨尔瓦兴娜坝、 格里拉斯坝等,都是用砂砾石作坝的主体材料;澳大利亚的克罗蒂坝,在坝面修 建溢洪道,也用砾石填筑。上述坝运行情况都良好。中国在建的 100m 以上高面 板坝中,有乌鲁瓦提、古洞口、黑泉、珊溪、白溪 5 座,其坝体大部分或部分采 用砂砾石填筑。100m 以下的还有不少。足见砂砾石也是面板坝的优良筑坝材料。 但是青海沟后面板砂砾石坝的失事,更加明确地表现出天然砂砾石料变异性大, 渗透稳定性和抗冲蚀能力较堆石料差,以及易沿坡面滚动等特点。为此要采取有 效的渗流控制措施,并对可能过流的表面作有效的防护,按本规范 5.5 的规定作 好坝体渗流控制设计。 4.1.8 下游堆石区可以使用与主堆石区相同的材料, 但可采用较低的压实标准; 也可使用质量比主堆石料差的料物,特别是利用各种开挖石渣料。4.1.9 本条即 原导则的第 3.1.6 条,说明了过渡区石料的要求。 4.1.10 本条即原导则的第 3.1.5 条,修改补充了以下内容: 1 小于 5mm 的颗粒含量从 30%~40%扩大到 30%~50%.小于 0.075mm 的颗粒含量宜少于 8%;一般小 0.075mm 颗粒的含量在 8%以上时,虽对其力学 特性尚无明显影响,但施工时含水量对压实效果有明显影响,故不宜采用其含量 太高的材料。这是符合现代面板坝采用细垫层料的实践的。
-3 -4 由于各工程对垫层料要求 2 去掉渗透系数为 1×10 ~1×10 cm/s 的要求。 的不同,可以采用透水或半透水垫层,故取消对垫层料渗透系数的统一规定。

3 严寒地区或抽水蓄能电站的面板坝,对垫层料有特殊要求时,经论证可 对垫层级配作出专门规定。 4.1.11 关于周边缝下的特殊垫层区的条文。 近期修建的面板坝,借鉴以往因周边缝变形过大,引起止水失效而大量渗水 的实例,特别注意直接位于周边缝下游侧的特殊垫层区选料和压实。一方面碾压 密实后变形较小,可减轻周边缝止水结构的负担,以保持其有效性;另一方面, 对周边缝表面铺设的粉细砂、粉煤灰等松散材料起反滤作用,截留并淤堵于张开 的接缝中,使接缝自愈而减少渗流量,为此提出的专门要求。 近期修建的一些坝,将周边缝铜止水片下面的沥青砂垫改为水泥砂浆垫,不 需要在特殊垫层区上游坡面再设置粒径小于 20mm、加 2%~3%水泥的小区。例 如国外的塞格雷多、辛戈、阿瓜密尔巴等高坝及我国的天生桥一级高坝,均未设 此特殊垫层的小区,故本规范未列此项。 4.2 填 筑 标 准 4.2.2 本条即原导则第 3.2.2 条。对于堆石部分拟定的标准是根据己建面板堆 石坝的经验确定的平均孔隙率。设计的填筑标准可在此范围内选用。由于近期面 板坝高度和所用振动碾的静重和激振力不断加大, 有必要也有可能将孔隙率的范 围值适当下调,使坝体更为密实而较小变形,更有利于混凝土面板和接缝止水设 施的工作条件。 因此, 在设计中要规定尽可能大的压实干密度或尽量小的孔隙率。 同时要求干密度的标准差不超过 0.1g/cm3。 将坝料的填筑标准扩大为坝料的干密 度和孔隙率、级配和服压参数,这是实践检验得到的结果。对于砂砾石料部分, 规定相对密度 0.75~0.85 作为填筑标准。地震区的工程,对于无粘性土压实, 要求浸润线以上材料的相对密度不低于 0.75,浸润线以下材料的相对密度则根 据设计烈度大小,选用 0.75~0.85;对于砂砾石料,当大于 5mm 的粗粒含量小 于 50%时,应保证细料的相对密度满足上述对无粘性土压实的要求,并按此要 求分别提出不同含砾量的压实干密度作为填筑控制标准。 强震区的工程应提高其 合格率。同时适当提高特殊垫层区(周边反滤料区)填筑标准。 4.2.3 堆石料填筑时加水有利于提高压实密度,增加堆石体的早期变形,因此 一般宜加水碾压。对新鲜、坚硬的堆石料,经碾压试验中加水和不加水的对比试 验,加水效果确实不明显时,方可取消加水工序。对软岩堆石料,如加水碾压可 引起泥化现象时,需通过试验确定适宜的加水量。 4.2.4~ 也积累了很多碾压试验 4.2.4~4.2.5 由于目前修建堆石坝已有相当多的经验, 及填筑质量检查资料,按经验初步选定填筑标准,并在施工前期通过碾压试验复 核和必要的修正,确定填筑施工参数,一般不会有很大出入,没有必要在设计阶 段进行施工性的现场爆破和碾压试验。但考虑到有的高坝,或性质特殊的石料, 已有经验不能覆盖,而各方面疑虑较多时,也可在设计阶段进行现场爆破和碾压 试验,论证筑坝材料的适用性,并提供较为符合实际的设计参数。确定碾压参数 时,要充分利用碾压试验得到的碾压遍数与沉降(或沉降率)关系曲线,在技术经 济合理的条件下,获得更好的压实效果。

在施工控制方面,国际上多采用以控制碾压参数为主的方法,挖坑取样测定 干密度和孔隙率作为记录和统计分析之用,不作控制标准,因为只要按照碾压试 验或经验确定的参数进行压实,就可达到要求的干密度。国内因考虑施工管理方 面还有差距, 完全技碾压参数控制还存在一定问题, 故倾向于控制坝料级配范围, 采用碾压参数和干密度(孔隙率)两种参数作为施工控制标准。 但近年施工的工程 正逐步向碾压参数为主的方向发展,并辅以面波仪等无损检测方法,有待不断总 结和提高。 5 坝 体 设 计 5.1 坝顶结构 5.1.1 坝顶宽度影响坝体工程量。在满足使用要求的前提下,坝顶宽度愈小愈 经济。坝顶一般有高压电缆沟或观测电缆沟、灯柱和排水沟等,确定坝顶宽度时 应满足布置它们的需要。面板混凝土浇筑平台的最小宽度为 9m 或更宽,视使用 的施工设备和施工布置而定。国内已建工程,坝顶宽度一般在 5~8m 之间,有抗 震要求的高坝坝顶宽度一般在 10~12m 之间,为此对不同坝高作了规定。如有交 通要求时,坝顶宽度尚须符合道路标准。 5.1.2 5.1.2 为减少防洪和风浪所需的坝体高度,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。防浪墙过高,墙本身和坝顶细堆石料填筑的费用都将 增加,要和减少堆石填筑量节省的费用比较,以确定经济的墙高。从质量要求及 安全运行考虑,防浪墙高度要适当,一般为 4~6m,墙顶高出坝顶 1.0~1.2m。 因坝顶和面板都变形,防浪墙与面板的接缝容易破坏,防浪墙底部高程宜高于水 库正常蓄水位。如低于水库正常蓄水位时,此缝可能成为一个漏水的薄弱环节, 故应详细设计。龙溪和万安溪坝的防浪墙底部高程低于水库正常蓄水位,大坝运 行正常,但沟后却因此缝大量漏水导致失事,故应慎重对待。 5.1.3 为适应坝体变形,防浪墙应设置伸缩缝,缝问埋止水片。防浪墙的止水 片必须和面板的止水片连接。 坝体仍有足够的超高, 也为视觉的需要, 5.1.4 为保证大坝运行期沉降稳定后, 坝顶需预留沉降超高,可参考类似工程确定。 5.1.5 为便于防浪墙、电缆沟和坝顶路面等施工,及预留坝顶沉降超高起拱的 需要,防浪墙底部高程以上的坝体宜用细堆石料填筑。 为坝顶排水的需要,坝顶路面应具有倾向下游的坡度,如为由中间向上下游 方向起坡,则也应在上游侧设排水沟,并隔一定距离用暗沟排向下游。 5.2 坝 坡 5.2.1 本条即原导则第 2.2.1 条。硬岩堆石料的内摩擦角远大于它的休止角。 以休止角确定坝坡,被已建混凝土面板堆石坝证明是安全的。砂砾石料的内摩擦 角小于同等干密度硬岩堆石料的值,需用稍缓的坝坡。砂砾石料填筑的坝体,有

蓄水压重作用,上游坡多采用 1:1.5,而下游坡多采用 1:1.5~1:1.6。例如智利 的圣塔扬那坝上、下游坡分别为 1:1.5、1:1.6;我国两岔河坝(高 43m)及小干沟 坝分别为 1:1.5、1:1.6 和 1:1.55、1:1.6。坝上游区采用砂砾石料的坝,上游 坡也多采用 1:1.5,例如墨西哥阿瓜密尔巴坝,我国古洞口坝(高 117.5m)等。 5.2.2 为了在坝坡上布置道路(马道)和节省坝体工程量,可在平均坝坡不变的 条件下。道路间用较陡的坝坡。如塞格雷多坝道路间实际坝坡为 1:1.2,天生桥 一级坝道路间实际坝坡用 1:1.25,已被工程证明是可行的。局部边坡偏陡者, 坡面以块石砌护为宜。 5.2.3 堆石坝坡本身可以防止雨淋和人为破坏,可不做护坡,但为外部观测、 排水及美观等要求,对高坝也可加以砌护。大块石堆砌是用推土机将大块石推到 坝边缘,使大面朝坡外,以斜坡尺检查合格后,用小石将大块石楔紧。或用摆石 堆砌成高度大致相等的小台阶,平均坝坡为设计坝坡。为方便护坡施工,需随着 坝体升高,及时堆砌施工。 5.2.4 上游坡面是垫层料.施工期为防止暴雨或波浪冲刷,并为面板混凝土施 工提供坚固的作业面,需对坡面进行临时保护。坡面保护措施有喷阳离子乳化沥 青、喷混凝土及碾压砂浆,可按各工程具体条件选用。人工修整坡面、铺低标号 砂浆(抗压强度 5MPa),再作坡面碾压,同时完成斜坡碾压和坡面保护,系我国 的创造,可以推广应用。 坡面保护以后,上游面不能自由排水,坝体施工用水或雨水可能对上游坡面 形成反向水压力,可能冲坏上游坡面,甚至破坏已浇筑的面板,国内已有实例, 因此要重视施工期坝体排水。可以设水平排水管、竖井抽水,或两者都设。估计 反向水压力较大时,在面板被上游铺盖覆盖之前,可设通向上游的水平排水管或 竖井抽水,以降低坝内水位,结合施工进展适时封堵。 5.3 稳 定 分 折 5.3.1 本条根据原导则 5.1.1 条内容修订。 建筑在岩基上的面板坝抵抗水压力的抗滑稳定安全系数约大于 7。已建混凝 土面板堆石坝的坝坡一般为 1:1.3 或 1:1.4,已安全运行多年,故一般不需进行 坝坡稳定分析。 仅当在本条中指出的坝基和坝料不利, 或坝体在非常运行条件下, 才需进行坝坡稳定分析。 5.3.2 本条根据原导则 5.1.2 条内容修订。 1 直剪试验用的设备较简单,但试件所受主应力方向是变的,试验成果和 盒间的开度有关,一般不用,故删去直剪试验的内容。 2 试样最小尺寸一般为试验用料最大粒径的 4~6 倍。当不满足这一要求 时,试验用料必需采用模拟级配,故增加对试验用料的要求。试验用料要注意下 述各点:

1) 有条件时,尽可能用大尺寸的仪器,以减少缩尺的影响。 2) 超径颗粒含量少于 40%,可用允许的最大粒组取代超径颗粒的等量替 代法模拟。 3)堆石料经相似模拟后,小于 5mm 的颗粒含量仍小于 15%时,可用相似模 3) 拟法制备试验用料;否则,先相似模拟,再等量替代制备试验用料。即以满足相 似模拟后的小于 5mm 的颗粒含量为 15%左右,再用等量替代法解决相似模拟后 的超径颗粒。 3 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映。剪切过程中,颗粒之间滑动摩擦力基本不变,咬合作 用随粒问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指标随法向应力增加而减少, 呈非线性关系。虽然以往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,建议取值时计入这个因素。 5.3.3 施工期过水,并有钢筋网加固的下游坝坡,考虑钢筋网的作用时,宜先 求出无钢筋网坝坡的最危险滑弧位置,再求出满足允许安全系数所需的锚筋抗 力,并以此进行锚筋设计。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,参考国外工程经验,提出这个近似处理方法。 5.4 应力和变形分析 5.4.1 本条与原导则 5.2.2 条内容基本相同,补充了对试验的要求。混凝土面 板堆石坝的应力和变形计算模型及方法尚不完善, 不能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。随着高面板坝建设的增加,一些高坝设计正在研究提 高计算参数及模拟不连续结构面的精度,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。要得到可靠的计算成果,就 要有可靠的计算参数。可靠的计算参数不仅与制样条件有关,而且和试验加载的 应力路径、操作方法及资料整理有关,需要探索和研究。所以,要得到较可信的 坝体应力和变形计算成果,费时费钱,100m 以下的坝体不一定要进行这种计算, 可用经验方法估算坝体变形。对需要作坝体应力和变形有限元计算的工程、重要 工程或有条件的工程,要专门测试计算参数,其他的工程,也可用工程类比确定 计算参数。 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 1.5~3 倍,若不能作三轴卸载试验,可近似取卸载模量数 Kur 等于 2 倍加 载模量数 K,两者模量指数相等。

5.4.2 面板和堆石料的变形特性相差很大,面板和堆石体的变形是不连续的, 需设接触面单元。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 计算表明,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,缝的弹模取近零的小值;受压时,缝的弹性模量和混凝 土弹性模量一致。有限元计算成果的可信度与坝体填筑和蓄水过程模拟也有关, 需要通过施工规划预先确定,再反应到计算中。 5.4.3 坝体经历烈度为 8、9 度的地震后,高坝坝顶地震反应强烈,需要作动力 反应分析,甚至动力模型试验,以获得坝体动变形值,并校核动力稳定,为抗震 措施设计提供参考依据。 5.4.4 本条根据原导则 5.2.3 条内容修订。设计期间要准确地拟定堆石料的级 配和干密度是很困难的, 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,及时分析计算成果的合理性,甚至于 在必要时修改设计是很重要的。但这个工作量较大,因此规定 100m 以上高坝才 作此项工作。 5.5 砂砾石坝体渗流控制 5.5.1 砂砾石料具有分布的不均匀性和级配的不连续性,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,要求垫层料能起第二道防渗线的作用,规定级配应 是连续的和内部结构稳定的,具有半透水性。 5.5.2 为作好砂砾石料的渗流控制,必须根据料源进行材料分区,将细颗粒含 量高的砂砾石料放在排水区的下游。排水区可以是专门设置的,如小于沟坝;也 可是下游堆石区, 如墨西哥的阿瓜密尔巴坝。 对不同的工程要作具体分析后确定。 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。 竖向排水区上游设反滤层,可以阻止细颗粒流失,也可能被细颗粒淤塞,是 否设反滤层,需视坝料中细颗粒含量而定。墨西哥的雅肯布坝排水区上游砂砾料 小于 0.075mm 的颗粒含量不超过 6%,采用 30~76mm 的砾石或碎石作排水料, 可同时具有排水和反滤作用。我国黑泉面板坝(高 123.5m)采用 40~80mm 混合料 设在排水体上游侧作为保护层。应据工程特点具体研究确定。 5.6 地震区坝体的抗震措施 5.6.1 面板坝震害观察和振动台动力模型试验表明,面板坝地震破坏始于下游 坡面顶部的岩块松动、 滚落导致坝顶坍塌、 面板悬空、 断裂。 增加坝体抗震能力, 应从阻止坝体堆石滚落人手。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。努列克坝按 9 度地震设防,在坝的上部 1/5 范围内设四层钢筋或钢 筋混凝土梁加固,可资参考。

放缓下游坡的上部坝坡,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。按照少量动力模型试验资料,只需将 坝体上部 0.2~0.25 倍坝高的坝坡放缓即可。伊朗拉尔土坝(高 103m),设计采 用的地面加速度为 0.25g,靠近坝顶的坝坡为 1:3.5,较低部位为 1:2.5。我国 在建的云南茄子山面板坝(高 101m),按 8 度地震设计,上部 1/4 坝高的坝坡为 1:1.6,此高程设 2m 宽马道,其下坝坡为 1:1.4;青海黑泉面板坝,按 8.3 度地 震设计,上部约 l/5 坝高的坝坡为 1:1.5,设 3m 宽马道,其下坝坡为 1:1.4。 5.6.2 可根据设计烈度和坝前水深大小,取地震涌浪高度为 0.5~1.5m。 5.6.3 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。 5.6.4 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。阿瓜密尔巴坝面板设 5 条柔性垂直缝,缝内填了沥青木板。 5.6.5 研究表明,在 0.75~0.8 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。 5.6.7 为提高砂砾石坝体抗震的稳定性,除增加排水区的排水能力外,其竖向 排水区位置宜尽量向坝体内上游布置,以增大坝体干燥区;在下游坝坡以内一定 范围,尽量采用堆石料填筑。 6 坝 基 处 理 6.1 坝基及岸坡开挖 6.1.1 本条即原导则的第 4.1.1 条。采用滑模浇筑趾板的工程,应将趾板线选 定为折线形,线段较长,以利施工。 近期一些高坝采用了风化岩石以至残积土作为趾板基础, 如: 6.1.2 新增条文。 澳大利亚的利斯坝,左侧河床及左岸为 30~50m 深的风化岩石;哥伦比亚的萨尔 瓦兴娜坝,部分趾板基础为残积层;株树桥坝,河床段趾板基础为风化板岩,左 右岸趾板基础为最深近 30m 风化岩层等。 渗流控制的主要措施为延长渗径及渗流 出口处的反滤料保护。 6.1.3 本条根据原导则 4.1.2 条内容修订。按对面板变形的影响程度,根据工 程经验,对地基分别提出要求。 6.1.4 本条根据原导则 4.1.2 条后半部分内容修订。

近期修建的面板坝有不少建基于砂砾石层上,且有将趾板建基于基岩上,以 及趾板与防渗墙连接的两种处理方案.并都有成功实例。国外有智利的圣塔扬那 坝及普卡罗坝等,国内有柯柯亚、铜街子副坝、梅溪、岑港、梁辉等坝,都是用 混凝土防渗墙处理面板坝砂砾石地基的成功实例。因此。将原导则第 4.1.2 条中 “但趾板及其下游一定范围内的砂砾石必须挖除”这一规定作了修改。 6.1.6 如有条件.宜将坝轴线上游的堆石地基的岸壁均开挖成不陡于 1:0.5 的 坡度; 如有困难, 应至少将趾板下游 0.3~0.5H 范围的岸坡开挖成不陡于 1:0.25 的坡度,并在岸边设置低压缩区。因为最上游的不密实的堆石将直接影响面板的 不均匀沉降及周边缝的变形。面板可以适应碾压堆石的变形,因此现代面板坝基 本不会发生结构性裂缝, 但是高坝还有在周边缝附近发生平行于周边缝的结构性 裂缝的实例。因为在周边缝附近的堆石的沉降梯度变化最大,会产生较大的面板 弯曲应力。因此,根据工程的经验作出了有关规定。对于较高的坝,对陡岸边坡 应作专门论证,可进行二维有限元分析,其剖面应垂直于面板及趾板基准线。 6.2 坝 塞 处 理 6.2.2~ 趾板下岩石地基表层一般裂隙 6.2.2~6.2.5 本条对原导则 4.2.3 条进行补充。 夹泥层等较发育, 又不能用高压灌浆, 且承受的水力梯度最大, 是防渗薄弱环节, 因此强调了固结灌浆的作用,并力求提高灌浆压力。阿瓜密尔巴坝为了提高固结 灌浆效果,先进行 1kg 压力的接触灌浆,然后在孔深 0~2.5m 采用 5kg 的灌浆压 力,在孔深 2.5~5m 采用 7kg 灌浆压力,并采用 0.9:1 水灰比稳定浆液。其采用 的灌浆方法充分说明了固结灌浆的重要性。 阿瓜密尔巴坝的帐幕灌浆也采用相同 稠度的稳定浆液,最大灌浆压力为 4MPa。稠浆、高压对提高幕体的耐久性有很 大的作用。 帐幕深度,1、2 级坝和高坝可按深入基岩的单位吸水率 3~5Lu 以下 5m,其 他的坝按 5~10Lu 控制。 6.2.8 新增条文。近期修建的面板坝建基于风化岩层上的成功实例已有不少, 其主要的措施是延长渗径及设下游反滤料保护。 延长渗径是为了减少水力梯度至 容许值,防止渗透破坏。渗流破坏总是从渗流出口开始,渗流出口的反滤料对防 止渗透破坏,延长渗径的作用是相辅相成的,甚至更为重要。延长渗径的方法可 以向上游延长,如铺盖(以趾板及连接板形式),或向下游延长。在趾板下游设混 凝土板或钢筋网喷混凝土的方法延长渗径, 位于坝区内无多余开挖并可以得到更 好的保护。以混凝土截水墙切断风化夹泥的岩层,既可延长渗径,又可截断风化 岩层中的渗透水流,是一种有效的防渗措施。萨尔瓦兴娜坝,在残积土部位的趾 板下设置宽 1m、深 3m 的截水墙,以防止松散材料的冲蚀。美国贝雷坝,在河谷 的破碎砂岩地带,在趾板下设置了最小厚度为 0.3m 的钻孔式混凝土防渗墙,深 度约 18.3m。国内的株树桥坝在趾板下的风化板岩中设有宽 1~2m,深 2~5m, 局部深 7m 的混凝土截水墙等。 设置伸缩缝的目的是在趾板跨过岩石硬软不同的地基时, 防止其不均匀变形 引起趾板的断裂。萨尔瓦兴娜坝采用向上游延长渗径方案,在风化岩层和残积层

交界处设置了伸缩缝,并将残积土段的趾板用伸缩缝分割,以利用伸缩缝内止水 吸收不均匀变形,效果良好。 7 混凝土趾板 7.0.1 平趾板方案的优点有:提供便于施工的通道,供钻孔及灌浆作业;提供 排水通道,避免造成暴雨冲刷填筑体;趾板可以采用滑模施工;趾板上游端基岩 地质条件较好。其缺点是开挖量大。因此,在地形较陡时,还有可能采用其他布 置方案。 7.0.2 以前趾板是分伸缩缝的。目前有些工程的做法是一般地段不分伸缩缝, 施工缝用钢筋穿过,不设止水。这种方法较经济,可以简化周边缝结构,已为我 国天生桥、 天荒坪面板坝工程采用。 天生桥一级坝趾板用滑模浇筑, 浇筑段较长, 产生的裂缝较多。万安溪坝有一段趾板混凝土中掺了 UEA 微膨胀剂,一次浇筑 30m 长,未发现裂缝,有待总结和改进。故应结合地形、地质条件,设置必要的 伸缩缝。 7.0.3~ 耐冲蚀性和可灌的岩基。 这 7.0.3~7.0.4 以前都是强调趾板的地基应为坚硬、 种地基至今仍为最理想的。由于经验的积累,且风化岩石具有一定的抗渗性及抗 冲蚀性及可以满足要求的刚度与强度等的固有工程特性,近期建成的一些坝,将 趾板放在风化岩石地基上。趾板宽度按容许水力梯度确定.并按不同高程分段采 用不同宽度。趾板最小宽度不小于 3m,是为了满足灌浆作业需要而规定的。对 高坝或地质条件较差的坝,因需要趾板宽度较大而引起过大的开挖量时,也可由 下游防渗板得到满足,以节省开挖量。这种做法已有一些实例。如利斯坝,1986 年建成,整个左岸,包括河床的左侧为 30~50m 深的风化岩石。开挖至新鲜岩层 很不经济,故在趾板下游设置下游防渗板,用 15cm 厚的钢筋网喷混凝土板延长 渗径,使其水力梯度减少到 2。在喷混凝土板的上面及其下游全坝基用反滤料覆 盖,目的是防止混凝土板开裂造成地基管涌。利斯坝的实际漏水量左岸反比右岸 小,设计是很成功的,现已被广泛采用。国内已有柴石滩、珊溪、小溪口等工程 的部分坝基采用这种设计。 趾板的冲蚀性地基除应加宽趾板减小梯度外,还需强调反滤的保护作用。 最近,库克建议将趾板分成 4m 宽标准趾板及下游防渗板两个组成段,前段供作 灌浆盖板使用,后段作为满足渗径长度的补充段,其宽度则根据需要决定,可以 节省大量开挖。这种建议的设计概念已应用于马来西亚的巴贡坝(Babagon,高 63m, 1996 年建成)。 该坝在无冲蚀性的新鲜砂岩地基上, 采用 4m 宽的标准趾板, 在有层间泥沙夹层地段,则加设 6m 长的下游钢筋混凝土防渗板。这就是库克所 建议的(4 十 X)的趾板设计概念,值得注意。

7.0.5 趾板的工作条件比 面板的有利,并且有地基的 超挖可以利用。因此,趾板 的设计厚度可以比面板薄。 如辛戈坝的面板最大设计 厚度为 0.7m, 同水深的趾板 设计厚度采用 0.5m。 7.0.6 规定趾板下游面堆 石高度的目的,是保证有 90cm 的堆石厚度起缓冲作 用,避免地基对面板的端部 产生硬性支承、造成过大弯 曲应力。趾板的一般体型及 趾板各部位的名称见图 1。 7.0.9 对趾板混凝土的基 本要求是耐久性、抗渗性、 低收缩性及和易性等,和面 板相同。 低水灰比的规定,自然会得到较高强度和抗渗性的混凝土。用溜槽输送的混 凝土,应减小塌落度和水泥用量,以利于趾板的限裂。 配筋的目的是为了限裂, 消除由收缩及温度应力所引起的较宽的有害于耐久 性的裂缝。岩基上仅需在表面配钢筋,因为混凝土与岩石的牢固结合,会使收缩 裂缝均匀分布,并可消除锚固式底板的弯曲应力。因此,表层钢筋含量各向均可 采用 0.3%。土基上的趾板配放的单层钢筋,使趾板具有最大的柔性,可适应地 基之沉降变形。软基上趾板的钢筋含量同面板,各向均为 0.3%~0.4%。 7.0.11 只要趾板混凝土能与基岩很好粘结, 灌浆时浆液是不会对趾板形成显著 压力的。 趾板插筋可按经验设置, 一般采用直径 25~35mm 砂浆锚杆, 间距 1.2~ 1.5m,长 3~4.6m,用 90°弯钩与面筋连接。在地基刚度发生明显变化的地方, 要加强锚杆的锚固,以保证在水库水压力作用下的趾板与地基的沉降变形协调。 巴塔埃工程在趾板地基由火成岩过渡到沉积岩地段补充了间距为 30cm 的短锚 杆,可供参考。趾板一旦与地基脱开,其后果一定会是很严重的,但尚无此工程 实例的报道。 不能考虑堆石的被动压力。 因为在堆石发生被动压 7.0.12 趾板的稳定计算中, 力作用下,趾板已发生相对大的位移,趾板与地基灌浆帐幕的连接就可能遭到破 坏,这是不能容许的。 7.0.13 智利的圣塔扬那高坝,对此提供了有益的经验,可资借鉴。

图 1 趾板体型及分部名称

对于较低的面板坝,趾板也可按 1 段布置。我国浙江的梅溪坝、岑港坝、梁 辉坝等坝的经验可资借鉴。 8 混 凝 土 面板 8.1 面板的分路分块 8.1.1 面板分缝的目的是为了适应坝体的变形,并且设垂直缝以适应滑模施工 的需要。根据目前滑模机的规格,垂直缝的间距可为 12~18m。以前在分块时, 将靠近岸坡的条块宽度减小,以更好适应不均匀变形。而近期修建的澳大利亚的 利斯坝、墨西哥的阿瓜密尔巴坝及我国的天荒坪坝均已采用等宽面板。 8.1.2 垂直缝分为张性缝和压性缝两类,其目的是为了设置不同要求的止水体 系。这也是根据工程实践经验而提出的。 8.1.3 较长的面板需要分期浇筑,其间设水平施工缝。面板长度减短可以减轻 约束作用,以达到释放部分温度收缩应力的目的。设置水平施工缝也是为了便于 施工,以及适应临时挡水或分期蓄水的要求。除起始块、面板分期施工或在滑模 过程中因故被迫中断可设施工缝外,面板宜少设施工缝。 8.1.4 分期浇筑的面板,为了施工工艺便利的需要,坝体填筑高程宜高于面板 顶部高程。此外,因坝体继续填筑而增加已填筑坝体的变形,可能使已浇面板顶 部与垫层面脱开,为避免发生这种现象,要求面板施工缝的高程应低于填筑体顶 部高程,高差宜大于 5m,这是参考辛戈、天生桥一级等坝的经验及离心模型试 验提出的。 8.2 面 板 厚 度 8.2.1 大多数观测资料表明,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。可以认为混凝土面板只要抗渗性、抗裂性和耐久性满足要求,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。水力梯度不大于 200 是根据 SL/T191—96《水工混凝土结构设计规 范》要求制定的。 8.2.2 高面板坝在确定面板设计厚度时,以 t=a 十 bH 表示。迄今为止所建的 面板坝,采用的 a 值为 0.23~0.48,一般采用 0.30,并认为这是布置钢筋和止 水所需要的最小厚度。而 b 值一般采用 0.001~0.004;澳大利亚的利斯坝采用 0.001,我国已建的面板坝,多数采用 0.003,仅白云坝和大桥坝(高 91m)采用 0.002。本规范规定 b 值为 0.002~0.0035。对于中低坝采用等厚面板也是现代 面板坝的实践经验,一般可采用 0.30~0.40m。 8.3 面 板 混凝 土 8.3.1 面板混凝土的设计指标按强度、抗渗及抗冻要求确定。

强度等级按立方体标准值划分。规定为不低于 C25。由于 C25 混凝土约相当 于国外圆柱形试件的#200 混凝土,故规定以 C25 为下限值,其保证率为 95%。 混凝土面板主要是用于防渗,由于厚度较薄且具有较大的水力梯度,因此,对面 板规定较高的抗渗等级是必要的。根据我国已建的混凝土面板坝的经验,二级配 混凝土的抗渗等级大多在 W20~W40,因此规定面板混凝土的抗渗等级不低于 W8 是可以达到的。高坝的防渗等级尚宜提高。 混凝土抗冻性是作为衡量其耐久性的综合指标考虑的,故无论严寒地区、寒 冷地区或温和地区,对面板混凝土都应有抗冻性要求。混凝土抗冻性由于试验方 法和取值标准的不同有很大差异。我国规定当采用快冻法时,混凝土动弹性模量 值降至 80%作为下限,不再采用 60%为其下限,以与国外的取值标准相一致, 也修正了过去我国对抗冻融耐久性规定要求偏低的问题。 关于面板混凝土抗冻等级在 SL211—98 中有明确规定,在严寒地区采用 F300;寒冷地区当年冻融循环次数不小于 100 时,采用 F300,小于 100 时采用 F200;温和地区采用 F100。本规范也遵循这一规定。 8.3.2 面板混凝上土采用大型水泥厂生产的#525 硅酸盐水泥或普通硅酸盐水 泥,由于我国生产的#425 普通硅酸盐水泥绝大部分为地方用立窑生产。有的质 量较差。因此,当拟采用其他品种水泥如矿渣水泥或其他标号如#425 普通硅酸 盐水泥时,则应进行对比试验,以论证混凝土各种性能是否符合设计要求。 8.3.3 面板混凝土应使用不低于Ⅱ级的粉煤灰,以保证面板混凝土的抗裂性和 耐久性。其掺用量,严寒地区取较低值。温和地区取较高值。当采用其他品种掺 合料时,应论证其是否能显著改善面板混凝土的性能。当砂料较粗或石料粒形、 级配不良时,可掺人适量粉煤灰,以改善混凝土和易性。也可超量取代,以减少 水泥和砂量,改善混凝土性能。 8.3.4 面板混凝土必须掺用引气剂,并可同时掺用高效减水剂或普通减水剂, 并以掺高效减水剂为好。根据浇筑混凝土时的气温情况和运输距离,也可掺用调 节凝结时间的外加剂。 8.3.5 砂石料的吸水率和含泥量对面板的抗裂性能及耐久性等都有很大的影 响。因此,对面板混凝土砂石料的吸水率和含泥量特别提出明确的限量规定是必 要的。砂的细度模数规定宜在 2.4~2.8 范围内,当低于或高于上述范围时,可 采取有效的技术措施加以调整,否则应进行试验论证,当能满足面板混凝土各种 性能要求,经有关部门同意后也可使用。 8.3.6 混凝土水灰比对面板混凝土质量具有决定性作用。水灰比过大对面板的 抗渗性、抗裂性和耐久性都会有显著的不利影响。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,对面板混凝土水灰比,温和地区应小于 0.50, 寒冷地区应小于 0.45 是合适的。 面板应采用二级配混凝土, 有利于接缝处混凝土浇筑密实和与止水片的良好 粘接。也是考虑面板混凝土应有较高的抗渗性,且当溜槽输送混凝土时,避免石

料过大,降低混凝土抗渗性及可能产生的不利情况等因素。面板混凝土含气量, 对严寒及寒冷地区抗冻要求高的可取大值,温和地区可取小值。 8.4 钢 筋 布 置 8.4.1 8.4.1 随着面板坝的技术不断进步,面板钢筋的配置率有不断减小的趋势。较 早修建的面板坝面板配筋一般采用 0.5%。1978 年哥伦比亚修建的格里拉斯坝, 采用配筋率为 0.4%。1985 年修建的萨尔瓦兴娜坝,周边缝附近的面板配筋率为 0.35%,中间面板的配筋率减少到 0.32%。巴西的阿里亚坝。每向配筋率皆为 0.4%, 1992 年完成的塞格雷多坝, 而 对于预计将产生压应力的中央部位的面板, 水平向配筋由 0.4%减为 0.3%。减小面板配筋率尤其是水平向和压缩向配置较 少钢筋,反映了现代的设计趋向。 近十几年来建成的面板坝,其面板配筋率以竖向 0.4%、横向 0.3%为多, 且均布置在面板中部。1994 年建成的阿瓜密尔巴坝,将面板水平向和顺坡向分 为 12 个区,每区都设计出典型的配筋量,较大的配筋量用于趾板与面板之间的 连接板。配筋率为 0.3%~0.5%,钢筋的布置更趋合理。 此外,面板的包角钢筋在利斯坝、塞格雷多坝及阿瓜密尔巴坝等进行了简化 或相应取消。这反映了包角面板边缘的压碎疑问,对于碾压堆石上的面板已不成 为问题,因为面板变形量小且变形比较均匀。 8.5 面 板防 裂 措 施 8.5.2 面板地基基础越是坚硬,其变形模量越高,对混凝土面板约束越大,面 板混凝土降温期产生的拉应力也越大,易于发生贯穿性裂缝。因此,对作为面板 基础的垫层料固坡保护层提出明确的规定是必要的。 8.5.4 混凝土面板表面保护是防止温度裂缝的有效措施。由于面板厚度很薄, 当外界气温骤降、日气温变幅较大,以及连续几天曝晒高温、紧接几日降雨大幅 度降温等,都将使面板温度急速降低,产生较大的拉应力引起面板裂缝。表面保 护的作用在于降低面板的热交换系数, 提高表面温度, 以降低表面温度冲击应力。 尤其在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应严 格,规定面板保温直到水库蓄水为止,对防止面板施工期直至蓄水前产生危害性 裂缝是必要的。面板的保湿,与面板温控措施同样重要,由于湿度变化引起的裂 缝,对较薄的面板也产生危害性较大的裂缝。因此,规定从面板混凝土一经滑模 完成应即进行保湿,至少 90d 进行不间断的潮湿养护,当停止养护后如出现裂缝 有发展趋势时,应延长养护时间,必要时应养护到水库蓄水时为止。保温和保湿 可以结合进行。 9 接 缝 止 水 9.1 接缝止水设置

9.1.1 70 年代中期以前修建的面板坝,多数的周边缝止水结构比较简单,只设 一道 PVC 或橡胶片,如袋鼠溪坝(高 59m)、安奇卡亚坝及小帕拉坝等,其中安奇 卡亚坝产生 1800L/s 渗漏量, 放空水库修补周边缝, 采用玛缔事半功倍脂型 IGAS 材料在缝口封堵, 顶部用 PVC 膜覆盖。 同期建成的澳大利亚的塞沙那坝(Cethana, 高 110m,1971 年建成)则采用底部铜片止水及中部 PVC 止水两道止水,取得了良 好效果。随着面板堆石坝建设的进展,周边缝止水结构设计及材料选择,一直在 深化研究和实践中改进。 世界上,部分已建成的面板坝的周边缝实测位移量见表 1。澳大利亚塔斯马 尼亚水电局的塔拉巴定面板坝(Ta11abardine,高 26m,1981 年建成)周边缝的剪 切位移为 0.3mm,马肯托士坝(Mackintosh,高 75m,1981 年建成)周边缝的剪切 位移为 2.8mm,因此坝高低于 50m 时,最大剪切位移将小于 3mm,采用一道铜片 止水是可行的。 如澳大利亚塔斯马尼亚水电局的安东尼面板坝(Anthcny。 39m, 高 1993 年建成),其周边缝采用一道铜片止水。
表 1 部分已建面板堆石坝周边缝实测最大位移量 工程 塞沙那(Cethana) 马肯托士(Mackintosh) 塔拉巴丁 (Tallabardine) 默奇松(Murchison) 巴斯塔延(Bastyan) 考兰(Khao Laem) 阿里亚(For Do Areia) 温尼克(Winneke) 希罗罗(Shiroro) 安奇卡亚(Alto Anchicaya) 萨尔瓦兴娜(Salvajina) 柯特梅利(Kotmale) 坝高 (m) 110 75 26 94 75 130 160 85 130 140 148 97 建成年 份 1971 1981 1981 1982 1983 1984 1980 1979 1984 1974 1984 1985 张开 下沉 剪切 (mm) (mm) (mm) 12 4.8 — 12 4.8 5 24 9 30 125 9.1 2 — 20 0.7 9.6 21.5 8 55 - 50 106 - 20 - 7.5 2.8 0.3 7.0 — - 25 24 21 15

50~100m 高度的坝设置两道止水能满足大坝运行要求,例如我国龙溪坝(高 58.9m)、小于沟坝及国外许多 100m 以下的坝,包括 100m 左右的塞沙那坝和利斯 坝,效果良好。两道止水,可在缝中部设置 PVC 或橡胶止水片,也可在缝顶部设 置柔性填料止水或无粘性低透水性料止水,并作好系统封闭。 坝高超过 100m,止水铜片可能发生开裂,需要设置底、中及顶部三道止水, 或底、顶(包括柔性填料和其上部粉细砂或粉煤灰等)的两道止水。辛戈、塞格雷 多坝均采用上述底部及顶部组成的两道止水,并认为中部 PVC 止水不适宜 100m 水头以上的水压力,止水会削弱混凝土质量,止水附近混凝土不易振捣密实,而 宜产生蜂窝,反而形成渗漏通道,因此不采用中部止水。

顶部止水结构,目前尚处于发展阶段,规范中的顶部止水是一个统称。 9.1.2 面板的垂直缝分为压性缝及张性缝两种类型。缝的变形只呈开合向的一 维位移。由于止水材料不止一种,故高坝张性缝止水材料应和周边缝相同。 9.1.5 本条规定主要是吸取了沟后坝的经验教训。 9.1.7 冬季发生冰冻的北京十三陵上池坝及牡丹江莲花面板坝玛蹄脂止水面膜 的部分角钢及膨胀螺栓,均在结冰后发现膨胀螺栓拔出。加拿大在严寒地区修建 的 Out Dards 2 面板坝的柔性嵌缝材料止水面膜仅用化学材料粘结在混凝土面 上,其实践经验可供参考。 9.2 接缝止水材料 9.2.1 紫铜片止水早已在坝工设计中得到广泛应用。面板坝的紫铜片用卷材在 现场加工的技术,在我国已得到了应用,故规定宜采用现场加工减少焊缝,以利 进一步推广。此外,T 形接头和十形接头均为止水连接的最薄弱环节,焊缝将制 约接缝的双向变形。 工厂模压成型的接头, 已在十三陵工程得到应用, 效果良好, 也值得推广。 紫铜片底止水要求采用退火纯铜卷材,其延伸率应大于 20%,例如天生桥 一级坝铜片延伸率为最低 23%,最高 48%,平均 35.5%等。 鉴于目前铜片止水的尺寸不规范; 尤其立腿和鼻部偏短, 故作了详细的规定, 以期发挥其应有的止水作用。 国外(如澳大利亚)有用不锈钢片代替紫铜片的成功经验;国内(如黑泉坝) 也开始研究使用,有待实践、总结。 9.2.2 玛缔脂止水首先在处理安奇卡亚面板坝的周边缝漏水方面取得成功。然 后在阿里亚、萨尔瓦兴娜等坝得到推广应用,并取得成功。本条提出粘结在混凝 土界面上的要求。 格里拉斯的玛缔脂老化成粒状,认为这是因为 4 年不蓄水造成的,如已被压 入缝内,则认为老化后的材料仍能起到止水作用。 9.2.3 由于有的工程发生的面膜漏水引起码脂穿孔现象,玛缔脂的工作可靠性 受到怀疑,于是进一步发展了粉细砂或粉煤灰止水。粉煤灰及粉细砂系无粘性材 料,在流入张开的接缝并为反滤料截留后,可对张开的接缝起自愈作用,减少漏 水量。其效果与其渗透系数有关,因此以粉煤灰较好。根据阿瓜密尔巴的试验, 其粉煤灰的漏水量在 1000m 缝长情况下约 10L/s,这对高坝还是可以接受的。阿 瓜密尔巴坝蓄水以后,漏水量曾达到 260L/s,但很快减少到约 50L/s,认为是粉 煤灰起了作用。因此,这种自愈性止水的作用得到了初步验证。

用土料对面板坝堵漏,由来已久。1967 年,美国新国库坝用泥浆槽的回填 材料,即砂砾石、土料、斑脱土混合级配料堵漏,漏水量由 11400L/s 减少到 300L/s。以后在安奇卡亚坝用砂砾石、粘土、斑脱土堵漏,其漏水量由 480L/s 减少到 180L/s。 1984 年, 希罗罗坝用能自愈的粉细砂堵漏, 漏水量先由 1800L/s 减少到 500L/s,以后进一步减少到 100L/s。希罗罗用的粉细砂最大颗粒直径为 2mm,小于 0.075mm 粒径的颗粒含量占 30%,可以自滤。这些堵漏工作,均发生 在垫层料及特殊垫层区料设计未改进前。 现在垫层料及特殊垫层区料已设计成半 透水料,本身就可以限漏,以致起自愈作用。 10 分期施工与已建坝加高 10.1 分 期 施工 仅将最后一句修改为 “合理制订坝体填筑及 10.1.1 本条即原导则第 6.1.1 条。 面板浇筑的分期施工规划。”将坝体填筑分期及面板浇筑分期联系在一起统一考 虑。 但增加了第 4 款和第 5 款。 4 款提出填筑 第 10.1.2 本条即原导则第 6.1.2 条, 分期要与度汛要求相适应,按利用坝体临时断面挡水或在未完工的坝面过水,而 有不同的安排。第 5 款提出继续填筑时,应对结合部位加强处理和压实。 10.1.3 新增条文。在利用坝体临时断面挡水时,上游垫层坡面应予保护,以免 风浪或暴雨冲刷,也可作为施工期防止人为破坏的防护。固坡措施在本规范第 5.2.4 条中已有规定。国外多用喷混凝土或喷乳化沥青做防护层,国内早期也曾 采用。但自关门山坝采用低标号碾压砂浆固坡技术以后,施工方便、快速,不需 专门机具;效果也较好,已在许多工程上推广使用。喷乳化沥青可减小垫层对面 板的约束,对防止面板裂缝有利,可根据工程具体情况选定。 坝面过水度汛时, 对过流表面及下游坡面和坡脚要作好防护。 10.1.4 新增条文。 防护材料一般采用填块石的钢筋笼或钢筋网用锚筋固定在堆石体上, 也有在下游 坡面用碾压混凝土层保护的工程实例。重要工程应进行水力学模型试验,作为选 定和完善工程防护措施的依据。 10.1.5 新增条文。规定混凝土面板分期施工时,其水平接缝可按施工缝处理。 10.1.6 本条即原导则的第 6.1.3 条。 鉴于在面板坝施工实践中, 常发生坝体内的积水向上游反渗, 10.1.7 新增条文。 使垫层或面板受到损坏的现象,特别对河床段趾板基础深挖的情况更为严重,因 此规定施工期应设向上游的临时排水系统,减轻反渗压力,结合施工进展适时封 堵。这种排水设施可以设置在趾板内,也可设置在堆石体内;可以是自流排水。 也可以是抽排。 10.1.8 本条即原导则第 6.2.1 条。

10.2 已 建坝 加 高 面板坝加高时, 发现原坝体因附加荷载而发生沉降变形, 10.2.1 根据国外经验, 在顶部与混凝土面板间出现空隙,用水泥砂浆灌注密实后再浇筑加高的面板,而 增加了这一条,以引起注意。 有些土质心墙堆(砾)石坝是用混凝土面板堆石坝从下游面加 10.2.2 新增条文。 高的, 如中国的横山水库, 原粘土心墙坝高 48.6m, 就是在不放空水库的情况下, 用混凝土面板堆石坝从下游面加高到 70m 的, 这样做施工很方便, 不需放空水库, 经济效益好。条文中提出了一些设计中应注意的问题,主要是原坝基及坝体的防 渗设施能否适应加高后的要求,是否需作补强处理;土质心墙与加高的混凝土面 板之间的连接和止水;加高后上下游坝坡的稳定等。 国外有重力拱坝从下游面用面板坝加高的实例, 如美国的新 10.2.3 新增条文。 国库坝。根据新国库坝的运行情况,提出了采用这种加高方式时应注意的问题, 主要是原坝基及坝体防渗设施是否适应加高后的要求,是否需要作补强处理;原 混凝土坝与加高的堆石体间有较大的沉降差, 使周边缝负担过大而有止水失效和 漏水的可能,需采取相应措施。应对原混凝土坝与面板间接缝止水作专门设计, 并尽量提高堆石的压实密度,以减少周边缝的变形。这种采用面板坝加高的方式 可以避免仍然用混凝土坝加高时产生的许多困难,不失为有竞争力的比较方案。 11 原 型 观 测 11.0.1~ 强调了施工期观测设计, 包括坝的 11.0.1~11.0.2 本条即原导则第 7.0.1 条。 临时断面观测,以取得早期观测资料,并将其另列为 11.0.2 条。 水利部和电力部在 1994 年发布了 SL60—94《土石坝安全监测技术规范》, 对各种类型土石坝安全监测的仪器设备、布置、安装、观测方法和要求、监测资 料的整编和分析都有详细规定和说明。 其中也包括了对混凝土面板堆石坝的有关 规定,在混凝土面板堆石坝设计中应予遵循。由于在本条中已写明按 SL60—94 的规定,故相应删除原导则中的第 7.0.4 条。 11.0.3 本条即原导则第 7.0.2 条,并作了如下修订: 1 观测设施选择的原则,根据 SL60—94 修改为可靠、耐久、经济、实用。 鉴于目前电子技术和计算机技术的发展, 愈来愈多的重要工程正在实现自动化监 测,并实现流域或地区的监控系统,故在本条中增加了“有条件时宜实行观测自 动化”的要求。 2 将原导则中“寒冷地区应增加观测设备的防冻措施”一句取消,而在本 条第 4 款中增加“保证在恶劣气候条件下仍能进行必要项目的观测”,包括寒冷 地区的防冻措施,暴雨、洪水、干热等恶劣气候条件下的措施等。 3 增加了第 5 款,强调针对混凝土面板堆石坝的特点,加强混凝土面板的 变形、周边缝三向位移和渗流量(含渗透水浑浊度和水质)的观测。特别是渗流观

测是面板坝运行状态的综合反映指标, 要认真做好, 有条件时尽量做到分区观测, 有利于分析原因和采取补强措施。 但将确定观测值的预计范围及选定仪器设备 11.0.4 本条即原导则第 7.0.3 条, 的量程分别列出。 11.0.5~ 但将 11.0.5~11.0.6 本条即原导则第 7.0.5 条, “寒冷地区冰层对面板的推力” 改为在必要时可以增设的项目,并在可增设项目中增加了混凝土面板裂缝监测、 土压力及接触压力监测、混凝土防渗墙监测等项目。


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