土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则.pdf

0 0中华人民共和国行业标准土石坝沥青混凝土面板 和心墙设计准则实施中华人民共和国水利部能源部发布土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则主编部门 陕西省水利水土保持厅陕西机械学院水电学院上 海 勘 测 设 计 院 东北勘测设计院科研所清 华 大 学 水 利 系批准部门 中华人民共和国水利部能源部施行日期年月中华人民共和国水利部能源部 关于颁发 土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则 的通知水科教号 能源技号根据国家计委关于编制设计规范的要求 为了满足水利水电工程中的土石坝沥青混凝土防渗墙设计工作的需要 我部水利水电规划设计院组织有关单位编制了 土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则现颁发施行 各单位在执行过程中 如有意见 请随时告陕西机械学院水电学院和我部水利水电规划设计院年月日目次说明 第一章总则 第二章材料与配合比 第三章碾压式沥青混凝土面板的设计第四章碾压式沥青混凝土心墙的设计 第五章浇筑式沥青混凝土面板和心墙的设计 第六章原型观测附录一水工沥青混凝土配合比选择 附录二碾压式沥青混凝土面板厚度计算附录三碾压式沥青混凝土心墙应力应变计算 附录四沥青混凝土防渗墙与基础 岸坡和刚性建筑物的连接构造图例附录五原型观测布置实例 附加说明说明本准则在我国系首次制订 在编制过程中进行了广泛地调查研究 认真总结了我国土石坝沥青混凝土面板和心墙工程的实践经验 试验研究和原型观测成果 同时也借鉴了国外已有的研究成果 和实践经验 本准则系由陕西省水利水土保持厅 陕西机械学院水电学院等单位协作编写的 经过多次讨论 审查修改 最后由水利水电规划设计院审定 报水利部 能源部批准 现颁发施行 参加本准则编写的主要人员为 陕西机械学院水电学院杨全民 孙振天 丁朴荣上海勘测设计院苗琴生 水电部东北勘测设计院科研所侯希明清华大学水利系翁文斌 陕西省水利水土保持厅赵伯友土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则第一章总则第条本准则适用于水利水电工程中土石坝沥青混凝土面板和心墙 统称为防渗墙 的 设计其它工程的沥青混凝土防渗墙设计可参考使用第条沥青混凝土防渗墙是土石坝坝体防渗结构 与坝基和岸坡防渗设施共同组成土 石坝的完整防渗体系 以满足坝体和基础的渗透稳定与控制渗流量的要求采用沥青混凝土防渗墙的土石坝 其填筑体和基础的设计 应按 碾压式土石坝设计规范 及有关规程执行第条沥青混凝土防渗墙的型式有 碾压式面板 碾压式心墙 浇筑式面板和浇筑式心墙等 沥青混凝土防渗墙型式的选择应根据坝高 库容 坝址区的气象 地形 地质 施工技术 材料供应等条件和坝的运行要求 经技术经济比较合理选定 第条沥青混凝土防渗墙应具有工程所要求的防渗性 抗裂性 稳定性和耐久性 做到技术先进 经济合理 安全运行 第条防渗墙使用的沥青混凝土 其性能及各项技术指标应根据工程的具体条件确定 沥青混凝土的原材料和配合比可根据其技术指标的要求 参照有关规范 通过试验选定对某些特殊要求的性能 应进行专门的试验研究 第条沥青混凝土防渗墙与基础 岸坡及刚性建筑物的连接结构是整个防渗体系的重 要部位 必须慎重设计 必要时应专门试验研究 保证防渗的可靠性第条沥青混凝土防渗墙设计中有关施工技术要求和质量控制标准 应遵照本准则有关规定和 土石坝碾压式沥青混凝土防渗墙施工技术规范确定 第条为监视沥青混凝土防渗墙的工作性状 检验设计和积累科学技术资料 对沥青混凝防渗墙应进行必要的原型观测 作好观测设计 提出施工技术要求 第条为合理进行沥青混凝土防渗墙的设计 要重视基本资料的收集 特别要注意沥青 矿料 气象条件和已建工程的调查研究第二章材料与配合比第条水工沥青混凝土的各项技术指标应满足沥青混凝土防渗墙设计所规定的要求 组成水工沥青混凝土的沥青 骨料 填料 掺料等原材料 必须满足本准则规定的要求第条水工沥青混凝土所用的沥青材料主要是石油沥青 其品种和标号应根据工程类别 当地气温 使用部位 水上或水下 内部或表面运用条件和施工要求等进行选择 碾压式沥青混凝土通常可选用道路石油沥青甲或甲 其质量应符合 道路石油沥青规 格为了提高浇筑式沥青混凝土的抗流变性 可选用针入度指数较大的沥青当沥青的技术指标不能满足设计要求时 可用两种沥青掺配或加入掺料以改善其性能掺配的比例和掺料的用量应经试验确定 第条粗骨料以采用碱性岩石 石灰岩 白云岩等 轧制的碎石为宜当采用酸性碎石 或卵石时 应进行技术经济论证土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则对粗骨料的技术要求是一 质地坚硬 新鲜 不因加热而引起性质变化 吸水率不大于 二 含泥量不大于 三 耐久性好 用硫酸钠法干湿循环次 重量损失小于 四 粘附性能良好 与沥青的粘附力应达四级以上五 级配良好 第条细骨料可选用河砂 山砂 人工砂等 加工碎石筛余的石屑应充分加以利用 对细骨料的技术要求是 一 质地坚硬 不因加热而引起性质变化二 不含有机质和其它杂质 含泥量不大于 三 耐久性好 用硫酸钠法干湿循环次 重量损失小于四 水稳定等级不低于四级 五 级配良好 第条填料可采用石灰岩粉 白云岩粉 也可采用滑石粉 普通硅酸盐水泥 粉煤灰等粉 状矿质材料对填料的技术要求是 一 颗粒组成应符合表的规定表填料细度要求筛孔尺寸通过率二 亲水系数不大于 三 含水率小于 四 不含泥土 有机物等杂质 结块和团粒 第条为改善沥青混凝土的物理力学性能 可选用合适的掺料 掺料品种及其用量应通 过试验确定为提高沥青混凝土的水稳定性 可掺用消石灰 普通硅酸盐水泥或其它高分子材料 为提高沥青混凝土的低温抗裂性 可掺用再生橡胶粉 天然橡胶 合成橡胶 塑料或其它高分子 材料为提高沥青混凝土斜坡热稳定性和抗流变能力 可掺用石棉 但施工中必须完善劳动保护措施 第条沥青混凝土配合比应通过室内试验和现场铺设试验进行选择所选配合比的各 项技术指标应满足设计对沥青混凝土提出的要求 并应有良好的施工性能 且经济上合理 在无试 验资料时 可参照附录一初步选择沥青混凝土配合比 用作估算成本和施工准备沥青混凝土室内试验的温度 加荷速度等试验条件 应根据气温 工程的特点和运用条件等确 定 第条碾压式沥青混凝土面板防渗层的沥青混凝土 要求孔隙率为渗透系 数不大于水稳定系数 或稳定度 不小于斜坡流淌值不大于低温不开 裂 并满足设计提出的强度和柔性的要求沥青含量一般为矿料总重的骨料最大 粒径不大于一次碾压层厚度的 第条碾压式沥青混凝土面板排水层的沥青混凝土 要求渗透系数不小于 热稳定系数不大于沥青含量一般为矿料总重的骨料最大土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则粒径为第条碾压式沥青混凝土面板整平胶结层的沥青混凝土 要求渗透系数为 热稳定系数不大于沥青含量一般为矿料总重的骨料最大粒径 不大于一次碾压层厚度的第条碾压式沥青混凝土面板封闭层使用的沥青胶 橡胶沥青胶或其它防水材料 应 与防渗面层粘结牢固 高温不流淌 低温不脆裂 并易于涂刷或喷洒 当防渗面层分层铺筑时 层间结合涂层使用的乳化沥青 稀释沥青等涂层材料 应易于喷洒或涂刷配制乳化沥青 稀释沥青使用的沥青 其针入度宜控制在 第条碾压式沥青混凝土心墙的沥青混凝土 要求孔隙率为渗透系数不大于水稳定系数 或残留稳定度 不小于并满足设计要求的柔性和有关的力学指标沥青含量一般为矿料总重的骨料最大粒径不超过 第条浇筑式沥青混凝土心墙和面板的沥青混凝土 要求渗透系数不大于 水稳定系数 或残留稳定度 不小于抗流变性能好 浇筑时应有足够的施工流动性和抗分层性沥青混凝土的沥青含量一般为沥青混合料总重的骨料的最大粒径 心墙以不大于面板以不大于为宜沥青砂浆的沥青含量一般为沥青混合料总重的 骨料的最大粒径可用到第三章碾压式沥青混凝土面板的设计第条碾压式沥青混凝土面板易于监测和维修 与坝体施工干扰少 施工速度快但受外界气温影响大 沥青混凝土品种多 施工管理较复杂适用于高度以下的土石坝 第条沥青混凝土面板的坡度 除满足填筑体自身稳定外 根据目前施工水平 从面板 铺筑机械的施工效果和操作人员的安全考虑 宜不陡于第条铺设沥青混凝土面板的填筑体坡面应力求平整 不设马道 一坡到底 尽量做到不变坡 如需变坡 应采用曲线连接 其过渡段曲率应使摊铺机顺利施工 第条在沥青混凝土面板与填筑体或基础之间 应设置垫层 其作用是 整平 支承 排 水 粒径过渡及防冻胀等垫层有碎石或卵砾石 干砌块石 无砂水泥混凝土等类型 可根据实际工程条件 通过技术经济比较选定 第条碎石或卵砾石垫层的材料最大粒径与相邻沥青混凝土骨料的最大粒径之比应小于 其厚度应根据填筑体及基础变形大小 排水要求 施工方法等条件选定中等高度堆石坝的垫层厚度不宜小于垂直坡面对重要工程和高坝应适当加厚第条无砂水泥混凝土垫层的厚度宜不小于干砌块石垫层的厚度宜不小于第条沥青混凝土面板铺筑前 必要时应垫层坡面上喷洒除除草剂除草剂用量应根据试验确定 坡面上还应喷洒乳化沥青或稀释沥青 以利面板与垫层的结合 并可提高碎石或卵砾石垫层边坡的稳定性其用量约为 第条沥青混凝土面板板后排水必须通畅 以便将面板和下面的渗水迅速汇集排出填 筑体外 保证在库水位迅速下降时 不出现反向水压力土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则第条沥青混凝土面板有复式断面和简式断面两种 图防渗要求高的重要工 程宜采用复式断面 第条复式断面各层的作用和要求如下 封闭层是为了封闭沥青混凝土防渗面层表面缺陷 提高面板的防渗性 延缓沥青混凝土老化 等使用的材料为沥青胶或橡胶沥青胶等防渗面层是面板的主防渗层 其厚度一般为分两层或三层铺压分层铺压时 层间 要喷涂乳化沥青或稀释沥青结合层 以提高防渗面层的整体性喷涂量一般为排水层是汇集防渗面层的渗水 将其引入廊道或排水管 沟 排出填筑体外排水层的厚度一 般为可根据防渗面层的渗流量 坝坡坡度和排水层沥青混凝土的渗透系数 参考附录二 的方法进行核算复式断面简式断面 封闭层防渗面层排水层 防渗底层整平胶结层垫层填筑体图沥青混凝土面板断面的型式排水层沿坝轴线方向每隔用防渗沥青混凝土设一隔水带 将排水层分区 以便分区 观测渗水隔水带宽度可为或摊铺机一次摊铺的宽度 防渗底层是隔断防渗面层的渗水由排水层引走 并将面板后渗水隔断 其厚度一般为 分一层或两层铺压 整平胶结层是使面板与垫层结合良好 并为铺筑防渗层创造良好条件其厚度一般为 分一层或两层铺压 第条简式断面的分层除无排水层和防渗底层外 其余与复式断面相同土石坝工程 中多采用简式断面 第条沥青混凝土面板应设置降温设施 防止沥青混凝土高温流淌降温设施有 面 板表面喷涂浅色涂层和在坝顶喷 淋 水 第条沥青混凝土面板总厚度 应根据荷载 填筑体的特性 施工技术水平 运行条件 等 参考已成工程的经验 综合考虑确定 并可参考附录二通过计算复核 第条修建在最低月平均气温在以下地区的沥青混凝土面板应进行低温抗裂 的分析研究当一般沥青混凝土不能满足低温抗裂要求时 可选用掺聚合物的沥青混凝土 第条对重要的沥青混凝土面板高土石坝 应尽量结合坝体 基础进行面板的应力 变形 计算 修建在高烈度地震区的沥青混凝土面板高土石坝 除进行静力的应力 变形计算外 应尽量进 行动力分析地震荷载和内力计算按照 水工建筑物抗震设计规范确定 第条沥青混凝土面板与基础 岸坡和刚性建筑物的连接结构 应根据连接部位的相土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则对变形及水头大小等条件进行设计 以保证连接部位不发生开裂 漏水连接结构的型式可参考附 录四对重要的工程 连接结构应进行结构模型试验第条连接部位的沥青混凝土面板 在其上部一定范围内可增设聚乙烯树脂网或玻璃 丝布等加强层 以增加连接部位的安全性第条连接部位的混凝土齿墙或岸墩 其尺寸和基础处理应满足抗滑稳定和基础防渗 的要求第条连接部位的面板在紧靠齿墙 岸墩及其它刚性建筑物处 可采取适当结构措施以提高防渗面层适应变形的能力如在防渗层下设置沥青砂浆或细粒沥青混凝土楔形体 与岸坡 连接部位的面板局部拱起 采用滑动接头 设置止水带等第条沥青混凝土面板土石坝初次蓄水时间宜在气温较高的季节 并应控制库水位上升速度运用过程中应注意监测板后水位 控制水库水位下降速度第四章碾压式沥青混凝土心墙的设计第条沥青混凝土心墙受气候。