《碾压式土石坝设计规范》(sl274-2001)条.doc

2,中华人民共和国行业标准碾压式土石坝设计规范条文说明目次总则 主要术语枢纽布置和坝型选择筑坝材料选择与填筑要求坝体结构坝基处理坝体与坝基 岸坡及其他建筑物的连接坝的计算和分析分期施工与扩建加高安全监测设计总则该条将原规范中 适用于水利水电枢纽工程级级 级碾压式土石坝设计级级碾压式土石坝可参照使用 改为适用于 级级和 级和 级以下坝高大于的碾压式土石坝的设计因小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则 第条规定 本导则适用于水利水电枢纽工程等级划分及设计标准山区 丘陵部分 中的级且坝高小于和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级碾压式土石坝原规范年修改和补充规定改为 土石坝的坝高应从防渗体 不含混凝土防渗墙灌浆帷幕截水槽等地基防渗设施 的底部算至坝顶 不含防浪墙本次修订为 坝高应从坝体防渗体底部算至坝顶 并补充从坝轴线部位的建基面算至坝顶的情况 因坝址地形复杂时 上下游坡脚高程相差较大 如混凝土面板堆石坝 防渗体在上游 若只用上游防渗体高程控制 坝的高度很低 不能代表坝的实际规模原规范年修改和补充规定取消了非常工作条件遇地震情况使设计条件分为正常运用条件和非常运用条件两种情况 其中非常运用条件分四种情况一 施工期 二 校核洪水位下有可能形成稳定渗流情况三 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 大流量快速泄空等 四正常运用条件遇地震上述非常运用条件中 四 正常运用条件遇地震 与其他三种情况相比由于地震荷载大 若列在同一非常运用条件 一般情况下坝坡稳定安全均由地震情况控制 其他三种情况不控制 这是不合理的因此修改为将该种情况列为非常运用条件将上述其他三种情况列为非常运用条件这里特别指出 混凝土面板堆石坝 沥青混凝土面板和心 墙土石坝土工膜斜墙和心墙坝同属碾压式土石坝范畴 这些坝型已有相应的规范或准则 分别为混凝土面板堆石坝设计规范土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则 和土工合成材料应用技术规范对上述坝型除执行本规范外还需分别执行上述有关规范主 要术 语共列了个术语 其中大多数术语是在原规范中需进行单独 解释的 如均质坝 土质防渗体分区坝 非土质材料防渗体坝 流土 管涌接触冲刷和接触流失等上述术语的解释基本上来自原规范 其中非土质材料防渗体坝只包括常用的混凝土面板堆石坝 沥青混凝土面板和心墙土石坝土工膜斜墙和心墙坝 未包括钢材 木材等其他材料的防渗体坝 无粘性土膨胀土 分散性粘土 软粘土 有机质土 湿陷性黄土 红粘土 喀斯特 不连续级配土和压实度引自岩土工程基本术语标准对无粘性土增加了含粘粒 粒径小于不大于和塑性指数不大于软粘土根据建筑地基基础设计规范 和水工建筑物抗震设计规范也增加了一些具体控制指标 又可分为淤泥 淤泥质土 有机质土引自中国建筑出版社工程地质手册第三版又根据有机质不同含量又可分为有机质土 泥炭土 泥炭砾石土系根据其级配和生成条件概括的硬岩 软岩的定义是根据建筑地基基础设计规范 确定的枢纽布置和坝型选择坝 轴线坝轴线的曲 向上游起拱 直问题曾有人进行研究和讨论 国外有些土石坝采用过向上游起拱的曲线形坝轴线 特别是峡谷高坝 认为这样有利于防止裂缝和与陡岸连接但实践表明 防渗体是否产生裂缝主要取决于工程措施和压实质量 近年来已不大采用这种形式 罗贡 努列克 奇科森 买加 契伏等以上的高坝都是采用直线 其运行情况正常当不得已向下游起拱时 土质防渗体分区坝一般加厚防渗体和反滤层有的沥青混凝土面板坝采用聚酯网格等加强泄水和引水建筑物溢洪道和隧洞是最常用的泄水建筑物 相对而言 隧洞布 置较低 溢洪道位置较高 在工程运行中 在一般洪水情况下隧洞运用几率较高 只有洪水较大时才起用溢洪道 因此对于中 高坝 大多需采用隧洞泄洪 国内外的工程实践表明 土石坝枢纽多采用溢洪道 隧洞相结合的泄洪形式 也有采用单一的溢洪道或隧洞泄洪形式 因此本条规定开敞式溢洪道和隧洞均可采用 由于溢洪道的超泄能力较强 可以提高特殊情况下的运用可靠性 因此本条强调了 当地形有利时 宜布设开敞式溢洪道本条是从保证工程安全的目的出发 在出现意外情况时以便将水库放空 避免出现垮坝等恶性事故但设置泄水底孔工程投资增加较多 因此仅对地震烈度为 度度地区或级的土石坝才要求考虑是否需要设置泄水底孔多泥沙河流的泥沙淤积将减小库容 大大影响水库的效益 有些水库因淤积不得不加高大坝或增建泄洪设施 因此设排沙建筑物是必要的 另外泥沙淤积还影响闸门的提升 因此要求进口设防淤防护措施 近年来的工程实践表明 对泄水建筑物进 出口附近边坡不仅仅是简单的护坡问题 还存在着是否需要进行加固的问题 对于天然边坡有时可能仅进行坡面清理和护坡就能满足要求 而隧洞进口处开挖的边坡往往因坡度过陡而需要进行加固 比如小浪底等几个工程的进水口均为人工开挖的高边坡 不仅采用了边坡坡面保护 还采取了预应力锚索 锚杆等措施进行加固条文中要求泄水引水建筑物 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的目的是避免水流冲刷和回流淘刷也有的工程受地形条件限制 泄水出口布置在距坝脚较近处 有些工程的溢洪道是在坝肩的岸边山坡开挖而成 而对坝脚进行适当的保护软基上的坝下埋管历来是土石坝较忌讳的问题 除非是在迫不得已的情况下 一般不采用坝下埋管这种形式的泄水建筑物坝 型选 择本条列出了常采用的三种基本坝型 说明如下 均质坝均质坝是低 中坝常采用的坝型 但这种坝型有其明显的不足之处 如相对于堆石等材料 土料的抗剪强度低 对坝坡稳定不利 坝坡较缓 体积庞大 使用土料多 铺土厚度薄 填筑速度慢 填筑施工容易受降雨和冰冻影响 不利于加快进度 缩短工期 因此均质坝大多为低 中坝且坝址处除土料外 缺乏其他材料的情况下才采用土质防渗体分区坝该种坝型是高 中坝最常用的坝型 目前世界上最高的坝 前苏联的罗贡坝达即是该种坝型非土质材料防渗体坝条文中的 非土质材料防渗体坝 指混凝土面板堆石坝 沥青混凝土面板和心墙坝 土工膜斜墙和心墙坝混凝土面板堆石坝 自从世纪年代采用薄层堆石碾 压施工工艺以来 解决了坝体沉降鲜题 混凝土面板堆石坝坝型坝体断面小便于施工 填筑施工进度快等优点充分显现出来 因此近年来采用较多从世纪年代初 我国开始引进这一坝型 目前在建的天生桥一级坝已高达设计中的水布垭坝坝高达左右 混凝土面板堆石坝大多修建在岩基上 近年来也开始在不太深厚的覆盖层上修建混凝土面板堆石坝沥青混凝土面板和心墙坝该种坝型已应用多年 但与上述坝型相比 总数量相对偏少近年来修建的一些抽水蓄能电站上库 为尽量减少渗漏采用了此种坝型 如天荒坪电站土工膜防渗体坝土工膜防渗体坝是近年来才开始采用的新坝型 多为中 低坝 数量不多本条列出了坝型选择要考虑的 种主要因素 这对坝型选择的影响程度 因工程具体情况不同而有所不同种因素相对而言 第种因素对坝型选择影响较大 土石坝在很大程度上是 因材设计的所以当地筑坝材料情况如何对坝型选择往往起决定性的作用 在国内均质坝多为中 低坝高于的碧口石头河 鲁布革 小浪底等均为土质防渗体分区坝 国外的土质防渗体分区坝已达以上用土工膜作防渗体的坝近些年来也有较快的发展 多用于病险坝除险加固 单独用土工膜或复合土工膜的新建坝相对较少采用土工膜作防渗体的有 浙江小岭头坝高云南李家箐坝高浙江源口坝高吉林白河坝 高青海温泉坝 高等 从国内总的发展水平看 土工膜防渗体坝仍处于初期发展阶段 没有形成成熟的设计施工技术体系 因此 规定可用于 级低坝筑坝材料选择和填筑要求筑坝材料选择查明筑坝材料的性质储量和分布是土石坝设计的首要 工作 目的是经济合理地选择筑坝材料确定合适的坝型和断面结构 并保证顺利施工本条将枢纽建筑物开挖料提到与天然筑坝材料同等重要的地位旨在引起设计者对开挖料应用的重视本条提出了筑坝材料选择的三项原则 说明如下防渗材料 反滤料和坝壳料等在坝体中所起作用不同 对材料的要求也不同 当某种材料不能完全适应使用的目的时 需要进行处理如人工掺合砾石土 轧制掺合反滤料 分散性土改性等就地取材是设计当地材料坝的基本原则 当坝址附近有多种筑坝材料可选用时 在满足技术要求的前提下尽量采用运距近的材料 以降低工程造价 不片面追求所谓的 材料高质量便于开采 运输和压实的要求对于缩短工期 保证工程质量 降低工程造价等均有重要的意义充分利用枢纽建筑物开挖料 不仅有利于降低工程造价也有利于减少环境污染 理应引起重视近年来修建的天生桥一级和小浪底等坝 均较重视开挖料的应用本条提出对建筑物开挖料利用要求的目的 除了要更多地掌握开挖料的资料 还要使设计者注意没有充分的理由不能将开挖料弃掉 从开始阶段 以及各个环节作好开挖料利用的工作 确保开挖料的利用落到实处近年来土石坝建设的突出进步之一 就是筑坝材料的应用范围越来越广风化料 软岩 砾石土等越来越多地用于筑坝 有利于充分发挥土石坝就地取材 就近取材的优势 如鲁布革坝采用风化的砂页岩填筑防渗体 十三陵抽水蓄能电站上库坝 采用风化安山岩 大广坝采用风化花岗岩筑坝等由于坝料处理技术的发展对不完全满足要求的土石料处理后上坝 更加拓宽了筑坝材料的应用范围如前苏联努列克坝 高的心墙材料 由于料场土料含砾量极不均匀 从是经过堆料场混合 使砾石含量都在之间才上坝的鲁布革坝填筑防渗体的风化料剔除了超径石后上坝 小浪底坝采用砂砾石与粘土掺合料填筑内铺盖 反滤料采用轧制料与筛分料掺合对所列出的不宜采用的三类土 因含较多的粘粒或存在未分解的有机质等 故不宜用作坝料本条对用作防渗土料 包括砾石土 的渗透系数水溶盐和有机质三项基本指标作了定量规定 并对塑性渗透稳定性和失水体积变化提出了定性要求 分别说明如下渗透系数 国内已建成的心墙和斜墙坝防渗料的渗透系数一般不大于均质坝不大于水溶盐含量 水溶盐一般分为易溶盐 中溶盐和难溶盐三类 易溶盐包括氯盐 重碳酸盐碳酸纳和硫酸钠等 中溶盐主要是石膏难溶盐包括碳酸钙 碳酸镁等 难溶盐在非浸蚀性水中淋洗速度很慢 引起的填土性质变化一般可以不计 因此规范仅对易溶盐中溶盐的含量提出要求 常用的筑坝土料中的易溶盐含量一般不大 但石膏在长期渗透作用下的淋洗使土料性质变坏 会产生附加沉降 是实践中必须考虑的主要问题 为降低石膏的淋洗速度 工程实践中常采用提高压实密度降低渗透系数和减小渗透比降等措施 针对石膏淋洗将会产生附加沉降的情况常采用增加超高的工程措施对水溶盐含量 国内外没有统一规定 前苏联规定氯盐含量不超过其他国家的规范没有定量规定有机质含量 土中有机质有两种未完全分解的植物残渣 树皮草根等 这些有机质的继续分解可以在土中形成孔洞 其化学变化能改变土的性质完全分解的有机质这种有机质对土的影响与其处于分散或凝聚状态有关 前苏联规定未完全分解的有机质含量不大于完全分解的有机质含量不大于日本坝工规范仅说明有机质含量高不好 没有定量规定相比之下本规范规定偏于严格防渗体土料的塑性 渗透稳定性和浸水与失水时的体积变化不能定量地给出规定 在设计中只能根据工程的具体情况 参照已建的类似工程 经论证研究确定本条列出了几种不宜采用的粘性土 说明如下塑性指数大于和液限大于的冲积粘土和干硬粘土主要是施工不便 不易保证填筑质量 对含水率比较敏感 干硬粘土不易压散 含水率不易调整均匀 膨胀土遇水易膨胀 失水易裂缝和形成干硬土块冻土块不易压碎 含水率一般偏高 填筑往往不密实融化后抗剪强度显著降低 对稳定不利 融化时还有融沉问题 使坝体附加沉降加大红粘土是在湿热气候条件下的风化产物 我国南方分布较多 在成土过程中 二氧化硅 碱和碱土金属不断淋洗 使铁铝相对富集形成以高岭石为主 含有大量铁铝氧化物的红色或棕色粘土 在酸性介质条件下 可以形成稳固的团粒结构 其主要特征为矿物成分以高岭石为主化学成分 土悬液的值小于二氧化硅和三二氧化物的当量比小于游离氧化物含量高物性指标比重高达或更高 流塑限都高而塑性指数不大塑性图上的位置以下渗透系数一般为左右压缩性由于粒间结合力强而耐水 其容重虽低 但具有中低压缩性而在高压力下压缩变形并未停止 不过没有因团粒结构崩溃而突然下沉的现象抗剪强度比同样密度的一般粘土高 并具。