SL274-2001碾压式土石坝设计规范.pdf

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 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 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 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