DL 5016-1993 混凝土面板堆石坝设计导则.pdf

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1、中华人民共和国行业标准混凝土面板堆石坝设计导则条文说明目次总则坝轴线枢纽布置与坝体结构筑坝材料及填筑标准坝基处理坝体计算分期施工与坝体加高总则按碾压式土石坝设计规范部分条文修改和补充规定条有关混凝土面板堆石坝设计应遵循混凝土面板堆石坝设计导则的有关规定本导则是在总结高及其以下的混凝土面板堆石坝的经验基础上编制的对以上的高坝要专门论证实践证明由于混凝土面板堆石坝的安全度较高渗水量小所以不需要因坝的高度而提高坝的级别为了和其它规范一致故按坝高分类的标准不变鉴于渗流渗透稳定坝体变形及接缝位移等主要由水荷载引起故坝高一般从趾板清基后的建基面算起坝轴线枢纽布置与坝体结构坝轴线选择除要有利于枢纽中其它建筑

2、物布置外主要取决于趾板位置选择趾板要避开地形突变缓倾角结构面等不稳定岩体断层节理发育地段株树桥工程考虑到坝趾两岩冲沟切割深岩石风化深度大坝前有断层横切河床等不利的地形地质条件因此在设计中将坝轴线向下游平行移动了克服了上述缺点可在两岸山体削坡之后直接浇筑贴坡面板简化了坝体结构节省了投资当利用溢洪道导墙作高趾墙时为了减少周边缝位移可采用适当放缓导墙背面坡度或减少堆石体每层填筑厚度改善堆石料的级配提高压实密度等措施在砂砾石冲积层地基上论证修建中低混凝土面板堆石坝时应查明砂砾石的性状有无淤泥细砂等压缩性较大的土层及其厚度和分布情况等分析面板和防渗墙连接处的差异变形采取结构措施提高接缝适应变形的能力以及

3、合理安排施工程序等为了提高混凝土面板堆石坝的抗震能力应加强坝顶区的结构在强震区还应适当放缓下游坝坡混凝土面板堆石坝的坝坡是根据已建工程的经验拟定已建以上的混凝土面板堆石坝的统计如表级配良好的垫层料在有过渡料的保护下能承受较大的水力梯度垫层区的宽度主要与采用的施工工艺有关垫层料和垫层区宽度可参考表垫层区的上游坡面较平整时可减少面板的混凝土超填数量和对面板变形的约束根据水利水电工程地质勘察规范以石料的饱和抗压强度小于作为软岩的近似界限混凝土面板堆石坝的面板通过趾板与基岩连接为此趾板基础内的最大水力梯度应小于允许值保证基岩的渗透稳定性并以此确定趾板的宽度一般坚硬不冲蚀可灌基岩的允许水力梯度宜为有地质

4、缺陷的基岩视工程处理措施不同其允许水力梯度不同萨尔瓦琴那坝的部分趾板建在全风化岩石及残积土层上采取连接板截水墙等措施之后趾板基础实际承受的水力梯度为利斯坝左坝肩岩石强风化深度达开挖至弱风化岩石不经济故在趾板下游用钢筋网喷混凝土保护使水力梯度减少到温列克坝的趾板基础仅挖除强风化带上部深的岩石且基岩裂隙和局部层面节理含有分散性土因此在趾板下游设混凝土护板及混凝土面板堆石坝设计导则条文说明表部分已建以上混凝土面板堆石坝统计表序号坝名国名完成年代坝高坝顶长度坝坡上游下游堆石的母岩或砾岩面板面积厚度面板配筋率趾板宽度新国库美国变质安山岩面板处性缝腊马南斯拉夫灰岩卡宾溪美国片麻岩坝轴岩伐迪斯法国花岗岩面板

5、袋鼠溪澳大利亚片岩塞沙纳澳大利亚石英岩安其卡亚哥伦比亚角闪岩设双层坎皮托斯西班牙劳查因法国花岗岩面板输水管小帕拉澳大利亚粘板质白云岩格里纳斯哥伦比亚砾石奥塔迪斯加拿大片麻岩面板接厄丘洛西班牙有廊贝雷美国砂岩温列克澳大利亚砂岩下游阿利亚巴西玄武岩杜利米奎委内瑞拉灰岩曼格诺溪澳大利亚泥岩砂岩马肯托士澳大利亚硬砂岩马勒瓜西班牙埃霍拉西班牙有廊默奇松澳大利亚流纹岩巴斯塔延澳大利亚流纹岩奥菲罗里斯西班牙有廊混凝土面板堆石坝设计导则条文说明序号坝名国名完成年代坝高坝顶长度坝坡上游下游堆石的母岩或砾岩面板面积厚度面板配筋率趾板宽度格伦尼斯澳大利亚凝灰岩桑安顿西班牙有廊鲍杜马澳大利亚流纹岩将来阿麦勒灰圭西班牙

6、萨尔瓦琴纳哥伦比亚砾石砂岩有连希罗罗尼日利亚花岗岩下游考兰泰国灰岩坝高板和廊巴塘艾马来西亚辉绿岩比哲西班牙花岗岩特劳湖美国硬砂岩泥板岩柯特梅利斯里兰卡紫苏花岗岩利斯澳大利亚辉绿岩希拉特印度尼西亚角砾岩安山岩将加斯皮瑟美多美国花岗岩阿宁马来西亚石英岩砾岩关门山中国安山岩尤柳艾马来西亚硬砂岩砂岩福蒂纳巴拿马安山岩西北口中国白云质灰岩成屏中国凝灰岩熔岩死水有廊沟后中国砾石株树桥中国灰岩板岩龙溪中国凝灰岩熔岩小干沟中国砾石塞格雷多巴西玄武岩克罗特澳大利亚石英岩坝顶广蓄中国花岗岩混凝土面板堆石坝设计导则条文说明表部分已建混凝土面板堆石坝垫层料特性表序号坝名垫层料来源垫层区宽度垫层料级配最大粒径小于含量不

7、均匀系数垫层料层厚填筑干密度填筑孔隙率渗透系数或渗透特性过渡区宽度过最大新国库变质安山岩碎石法迪斯有效排水袋鼠溪花岗片麻岩密孔高装药系数爆破自由排水塞沙纳石英岩洞渣半透水安其卡亚小帕拉两次破碎的石英岩砂砾料半透水格里纳斯破碎筛分的河床砂砾石奥塔迪斯筛分后的碎石贝雷砂岩碎石和较低渗透性温列克轧制碎石阿利亚两次轧制的玄武岩碎石曼格诺粉砂岩选择开挖料马肯托士轧制碎石默奇松格栅筛分坚硬花岗岩流纹岩洞渣巴期塔延筛分开挖料格伦尼斯鲍杜马轧制碎石萨尔瓦琴那筛分拌和的河床沙砾希罗罗和考兰混凝土骨料拌和和混凝土面板堆石坝设计导则条文说明序号坝名垫层料来源垫层区宽度垫层料级配最大粒径小于含量不均匀系数垫层料层厚填

8、筑干密度填筑孔隙率渗透系数或渗透特性过渡区宽度过最大巴塘艾天然砂砾料掺粘质粉土特劳湖河床砂砾石科特梅利利斯希拉特二次破碎的安山岩关门山直接爆破福蒂纳轧制碎石西北口两次破碎的砂砾石成屏轧石及人工砂掺河砂沟后天然砂砾石株树桥轧石掺砂龙溪洞渣轧石掺砂小干沟天然砂砾石塞格雷多玄武岩轧石广蓄死水位以下为天然砂砾料注括号内的数值为设计值本表序号与表对应以下各表均同混凝土面板堆石坝设计导则条文说明反滤层基础承受的水力梯度为曼格诺坝趾板基础内有软弱夹层和卸荷的张开裂隙存在趾板下游设长厚的混凝土护底趾板基础承受的水力梯度约为这些坝的运行情况良好只要趾板基岩面经过仔细精洗浇筑混凝土前用水泥砂浆涂刷岩面使混凝土和基

9、岩很好粘结灌浆时混凝土与基岩接触面一般不会串浆但趾板可按经验设置锚筋其直径长各向间距均为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坡处有拉应变面板应变和堆石坝体变形特性关系密切与其厚度关系不大可以认为面板是贴在堆石坝体上的防渗膜只要抗渗性耐久性收缩性和易性满足要求它的柔性越大越能适应坝体变形在确定面板设计厚度时其水力梯度不应超过从抗裂和耐久性考虑混凝土的标号不应太低国外大多数坝的混凝土抗压强度为圆柱体强度约相当于我国的的立方体抗压强度寒冷地区的面板混凝土配合比设计要从材质入手采取措施控制混凝土的水灰比不大于以减少混凝土中自由水的数量适当提高混凝土的设计标号增强混凝土的抗

10、冻性面板混凝土浇筑均匀密实是提高面板抗裂和耐久性的另一重要方面故提出了面板混凝土应具备的施工特性用二级配混凝土有助于接缝附近混凝土浇筑密实和止水片的良好粘结已建部分混凝土面板堆石坝周边缝构造见表由该表中周边缝位移表明一般中低坝周边缝设两道止水高坝设三道止水是可行的由于可能发生未预见的情况周边缝有可能局部失效故重要工程应增加缝的自愈能力的措施如在周边缝顶部填土料粉砂底部设反滤层等氯磺化聚氯乙烯止水带含橡胶的塑料止水带比抗老化和抗臭氧腐蚀的能力强有更好的延伸性因此以上的高坝和级建筑物应采用面板设垂直缝的目的主要是适应滑模施工的需要在两岸地形或地质条件变化较大的情况下需设置张性垂直缝以适应其变化根据

11、目前滑模机具的规格垂直缝的间距可为狭谷或陡岸坡的混凝土面板堆石坝在两坝肩附近的拉伸区可适当增加缝的数目或在面板的下部增设垂直缝以适应坝体的变形如塞沙纳坝利斯坝和西北口坝等垂直缝内无填充物仅在缝面涂防粘材料目的在于减小面板水平方向的变形面板宜少设施工缝但对起始板面板分期施工或在滑模过程中被迫中断处可设水平施工缝混凝土面板堆石坝设计导则条文说明表部分已建混凝土面板堆石坝周边缝构造和坝运行情况序号坝名周边缝宽度周边缝构造缝顶部中部底部面板挠曲值蓄水后观测年限周边缝位移张开沉陷切向渗漏量新国库力拱伐迪斯橡胶片面观测袋鼠溪有软木塞沙纳铜片安其卡亚橡胶片放小帕拉有软木格里纳斯铜片趾点沉奥塔迪斯铜片贝雷面水

12、下温列克橡胶铜片阿利亚铜片渗曼格诺橡胶铜片面系防马肯托士海勃隆不锈钢默奇松不锈钢巴斯塔延格伦尼斯有填料铜片鲍杜马有填料海勃隆铜片挠两个混凝土面板堆石坝设计导则条文说明序号坝名周边缝宽度周边缝构造缝顶部中部底部面板挠曲值蓄水后观测年限周边缝位移张开沉陷切向渗漏量萨尔瓦琴那马蹄脂铜片希罗罗橡胶面考兰海勃隆铜片周竖缝巴塘艾铜片特劳湖填料橡胶铜片个月仅柯特梅利柔性填料橡胶片铜片利斯海勃隆不锈钢希拉特海勃隆铜片关门山沥青橡胶橡胶带铜片福蒂纳柔性料铜片第测值西北口塑胶带铜片成屏橡胶带铜片沟后丁基胶橡胶带铜片株树桥铜片龙溪铜片小干沟铜片混凝土面板堆石坝设计导则条文说明筑坝材料及填筑标准料场勘察辅以平洞不仅能

13、收集地质资料还可取洞渣做室内试验堆石料中小于的颗粒能充填到堆石空隙中有助于增加堆石料的压实密度提高强度减少坝体变形从已有工程资料分析一般小于的颗粒含量在以上时堆石有良好的级配堆石料使用情况见表为降低软岩堆石料的压缩性和提高其抗剪强度一般采用减小层厚增加碾压遍数的措施以提高软岩堆石料的压实密度软岩堆石料使用的情况见表粒径小于含量为的垫层料具有良好力学特性经仔细铺料不易分离但成本较高低坝可以用小于含量低的垫层料或仅在渡汛挡水水位以下及周边缝附近用小于含量高的垫层料其它区域用小于含量低的垫层料如成屏混凝土面板堆石坝的垫层料分区根据混凝土面板堆石坝的施工经验采用最大粒径为的连续级配堆石料可起良好的过渡

14、作用所拟定的填筑标准是根据已建混凝土面板堆石坝的经验确定如表施工初期填筑标准应通过碾压试验复核并确定碾压参数在选择碾压参数时要使坝料获得尽可能大的压实干密度或可能大的压实变形施工过程中必须严格按照选定的碾压参数施工特别要控制铺料厚度以达到规定的压实功能和要求的填筑干密度加水可以降低石块棱角的强度和接触面的摩擦阻力增加压实效果但加水增加的压实效果随着母岩软化系数的提高而降低坝基处理趾板下基岩承受的水力梯度大应作好表层基岩的固结灌浆并适当加大固结灌浆的深度坝体计算在有保护的条件下允许堆石坝坝体过水或直接挡水渡汛是混凝土面板堆石坝的优点之一并已在一些工程获得成功西北口堆石坝坝体高坝面孔隙中过水流量为

15、成屏坝垫层挡水高度达株树桥坝垫层挡水高度为塞沙纳坝挡水高度为垫层直接挡水渡汛应校核渗水出逸区堆石的稳定性堆石坝体过水时应论证堆石体的稳定性和进行保护设计分期施工与坝体加高堆石料的变形特性和土不同在面板浇筑前堆石坝体在自重作用下的变形基本完成堆石料可以设置纵横向施工缝垫层料可设置横向施工缝但垫层料过渡料及相邻部分堆石料必须平起施工阿利亚和考兰坝的堆石坝体填筑分期很灵活运行情况满意由于堆石料的沉降完成的时间短设计中应对坝的填筑分区进行仔细研究以减小坝体填筑的高峰强度混凝土面板堆石坝设计导则条文说明表部分已建混凝土面板堆石坝堆石料使用情况表序号坝名主堆石区下游堆石区料源层厚碾重遍数填筑干密度或孔隙率

16、加水量料源层厚遍数填筑干密度或孔隙率加水新国库安山岩安山岩腊马白云质灰岩伐迪斯花岗岩花岗岩袋鼠溪软片岩塞沙纳石英岩石英岩安其卡亚闪长岩和角闪岩比上游堆石的细料多小帕拉白云质页岩格里纳斯天然砾石料奥塔迪斯贝雷坚硬砂岩页岩凸块碾汽胎碾温列克坚硬新鲜粉砂岩风化粉砂岩阿利亚块状玄武岩块状玄武岩和玄武角砾岩曼格诺粉砂岩砂岩默奇松流纹岩格伦尼斯胶结凝灰岩开挖料鲍杜马溢洪道的流纹岩开挖料萨尔瓦琴那天然砾石料软弱砂岩粉砂岩开挖料希罗罗花岗岩考兰灰岩灰岩巴塘艾混凝土面板堆石坝设计导则条文说明序号坝名主堆石区下游堆石区料源层厚碾重遍数填筑干密度或孔隙率加水量料源层厚遍数填筑干密度或孔隙率加水特劳湖硬砂岩和泥岩硬砂岩和泥岩柯特梅利利斯希拉特凝灰角砾岩或关门山安山岩安山岩允许部分风化料福蒂纳西北口白云质灰岩含少量泥和微风化岩石成屏凝灰岩不小于较风化的凝灰岩沟后天然砾石料天然砾石料株树桥灰岩饱和抗压强弱风化板岩龙溪溶凝集块岩风化岩石小干沟天然砾石料天然砾石料塞格雷多块状玄武岩和小于角砾岩玄武岩和角砾岩广蓄花岗岩注括号内数值为孔隙率其中线下数值为设计值混凝土面板堆石坝设计导则条文说明