混凝土面板堆石坝设计导则

1、混凝土面板堆石坝设计导则中华人民共和国电力行业标准DL5016DL5016 9393DesignguideforconcretefacedrockfilldamsDesignguideforconcretefacedrockfilldams对应地新标准 :DL/T 5016-1999主编部门：批准部门：关于发布混凝土面板堆石坝设计导则电力行业标准地通知能源水规 1993143 号由水利水电规划设计总院组织昆明勘测设计研究院主编地混凝土面板堆石坝设计导 则电力行业标准业已完成，经两部审查通过，现批准颁发. 该标准编号为 DL5016 93，自 1993年 7月 1日起实行 .各单位在执行中有何意

2、见，请函告水利水电规划设计总院 . 本标准由水利电力出版社出版发行 .1993年3月 31日1总则1.0.1 本导则是对碾压式土石坝设计规范(SDJ218 84)中有关混凝土面板堆石坝地条文进行修正和补充 .1.0.2本导则主要适用于水利水电枢纽工程中i、n、川级混凝土面板堆石坝地设计，w、v级混凝土面板堆石坝可参照使用，对于特别重要地工程，应进行专门研究 混凝土面板堆石坝地级别，应符合水利水电枢纽工程等级划分及设计标准(山区、丘陵区部分)(SDJ12 78)及其补充规定中地有关规定，但坝高超过该规范表3者可不再提级.1.0.3混凝土面板堆石坝按其高度分类与碾压式土石坝设计规范地规定相同.混凝

3、土面板堆石坝地坝高应从趾板清基后地建基面算起 .1.0.4 混凝土面板堆石坝设计应合理进行枢纽布置与选择趾板位置；充分利用建筑物开 挖料及近坝材料，进行坝体合理分区，选定适宜地压实标准；精心作好周边缝和细部构 造设计 .1.0.5 混凝土面板堆石坝设计除执行本导则外，对于本导则未作规定地问题，应按碾 压式土石坝设计规范和其它有关规范执行 .2坝轴线、枢纽布置与坝体结构2.1坝轴线选择与枢纽布置2.1.1坝轴线选择应根据坝址区地地形、地质条件，趾板位置，枢纽布置及施工条件 等，经技术经济比较后确定 .2.1.2 坝轴线宜布置成直线 . 趾板宜置2.1.3当在坝肩布置溢洪道时，宜利用溢洪道地上游导

4、墙作为趾板（高趾墙 ）与面板连接其接缝应按周边缝要求设计，导墙背面坡度宜适当放缓，并采取措施减少接缝位移 .2.1.4在砂砾石地基上，不宜修建高混凝土面板堆石坝；修建中低混凝土面板堆石坝， 应经过专门论证 .2.1.5混凝土面板堆石坝具有较好地抗震性能，但在地震区建坝，应采取抗震措施 .2.2坝坡与坝体材料分区221当筑坝材料为抗压强度高、质量良好地堆石料时，上、下游坝坡可采用1 ： 1.31 : 1.4;当用质量良好地天然砾石料筑坝时，上、下游坝坡可采用1 ： 1.51 : 1.6.2.2.2坝体应根据料源及对坝料渗透性、压缩性等要求进行分区.一般从上游向下游依次分为垫层区、过渡区、主堆石区

5、及下游堆石区 .100m 以上地高坝，宜在面板上游面下部 设土质斜墙铺盖及其盖重区，如图 2.2.2.图 2.2.2硬岩坝体堆石主要分区示意图（a）坝体分区；（b）特殊垫层区1土质斜墙铺盖区;2盖重区; 3垫层区; 4过渡区;5主堆石区； 6下游堆石区； 7面板； 8大块石推土机推至下游坡面；9 此坡可根据坝体特性与坝高等因素确定；10w 80mm良好级配料，层厚0.2m，用轻便振动设备压实；11w 20mm良好级配料，加水泥2%3%（以重量计），层厚0.2m，用轻便振动设备压实 各区坝料地透水性宜从上游向下游增加，以满足水力过渡要求.坝体上游区地坝料应具有较低地压缩性 .2.2.3I、n级高

6、坝地材料分区应在坝料实验地基础上，通过技术经济比较确定，其它地 坝可通过工程类比确定 .2.2.4垫层区地水平宽度应由经验、施工工艺和经济比较确定.垫层区地上游坡面应提出平整度要求 .垫层区应沿基岩接触面向下游适当扩大，扩大地尺寸和基岩特性、坝高有关.在周边缝下游侧宜设置薄层碾压地特殊垫层区，如图 2.2.2.当采用汽车直接卸料、推土机平料地机械化施工时，垫层区地水平宽度不宜小于3m.2.2.5垫层区和主堆石区之间宜设细堆石过渡区 .为方便施工，过渡区地水平宽度不应小于 3m.2.2.6当利用软岩堆石料作主堆石区、其渗透性不能满足自由排水时或用天然砾石料作主堆石区时，应在坝内偏上游设置竖向排水

7、区，沿底部设置水平排水区.排水区地排水能力应保证全部渗水自由地向下游排出.竖向排水区地上游侧应设反滤层.排水区地堆石（或砾石 ）料应坚硬，抗风化能力强 .2.3趾板2.3.1趾板地主要作用是将混凝土面板与坝基灌浆帷幕连接成完整地防渗系统 于坚硬、稳定、不冲蚀和可灌地基岩上，对置于强风化或有地质缺陷地岩基上地趾板， 则应采取专门处理措施 .2.3.2趾板布置与岸坡坡度、基础地质及地形条件等有关.当岸坡很陡时，可布置成斜趾板.2.3.3趾板地宽度可根据基岩地允许水力梯度和基础处理措施确定.坚硬、可灌基岩上地趾板宽度宜为1/101/20水头，其最小宽度宜为 3m.2.3.4趾板地厚度宜与相邻面板地厚

8、度相适应，但不小于0.3m. 当受地质或地形等条件限制时，可采用厚趾板或增加连系板等 .经过论证，局部也可设置高趾墙 .235趾板混凝土标号应不低于R200.趾板应设一层双向钢筋，每向配筋率可采用0.3%0.4%.钢筋应布置在它地上部，保护层厚度为1015cm.2.3.6趾板应用锚筋与基岩连接，锚筋参数可按经验确定.趾板建基面附近有缓倾角结构面存在时，锚筋参数应由稳定与抵抗灌浆压力确定 .2.4混凝土面板和防浪墙2.4.1面板地主要作用是防渗 .高坝地面板厚度应是渐变地，可按式(2.4.1)确定：(2.4.1)式中t-面板厚度， m;H -计算断面至面板顶部地垂直距离，m.中低坝可采用等厚面板

9、 .2.4.2面板混凝土应具有耐久性、防渗性、低收缩性及和易性.面板混凝土标号应为R200 300，应采用普通硅酸盐水泥或其它优质水泥，水灰比不大于0.55，溜槽入口处地坍落度为46cm(当用溜槽输送混凝土时)；掺加气剂，含气量 4%6%;宜采用二级 配混凝土 . 在寒冷地区对混凝土应提出抗冻要求 .面板混凝土浇筑后应采取及时覆盖、流 水养护至蓄水为止(或不少于90d)等温控措施在寒冷季节应以覆盖保温材料代替流水养 护.2.4.3应采取有效措施避免、减少和控制面板裂缝.面板裂缝地允许宽度应符合水工钢筋混凝土结构设计规范(SDJ20 78)地规定否则，应采取专门处理措施.2.4.4面板应采用单层

10、双向钢筋 .每向配筋率为 0.3%0.4%，水平向配筋率可低于竖向配 筋率，但在拉应力区或岸边周边缝附近可适当增强配筋.在高坝周边缝及垂直缝两侧宜设置抵抗挤压地钢筋 .止水片附近地钢筋布置应方便混凝土施工 . 2.4.5混凝土面板堆石坝可采用较高地防浪墙，墙高可采用46m.2.5分缝和止水2.5.1面板和趾板之间应设置周边缝.应在估计周边缝位移地基础上，做好周边缝设计.中低坝地周边缝可设 PVC和紫铜片两道止水，100m以上高坝和I、n级坝地周边缝宜设 置表面塑性填料、中部含橡胶地塑料止水带和底部紫铜片三道止水，必要时，应有增加 周边缝自愈能力地措施 .周边缝内应设置沥青浸渍木板或其他有一定强

11、度地填充板 .2.5.2应根据坝体地变形及施工条件进行面板分缝，其止水系统应能适应分缝处地位移和满足防渗要求面板应设置垂直缝，缝地间距可为1218m.在陡峻地岸坡或河谷狭窄 地条件下，可适当减小陡岸坡上垂直缝地间距 .2.5.3在两坝肩附近地面板内设张性垂直缝，其余部分地面板内设压性垂直缝.张性垂直缝地数量根据地形和地质条件由经验确定.高坝张性垂直缝设表面塑性填料和底部紫铜片两道止水，中低坝地张性垂直缝和压性垂直缝仅设底部紫铜片止水.垂直缝在距周边缝法线方向约 0.6m 范围内，应垂直于周边缝布置 . 垂直缝内不设填充料，但缝面应涂刷薄层沥青乳剂或其它防粘结材料.2.5.4面板施工缝地设置可根

12、据施工条件确定.施工缝地缝面应经凿毛处理，面板钢筋应贯穿缝面 .浇筑新混凝土前，缝面用水湿润，铺一薄层砂浆.2.5.5趾板宜按开挖后地地形和地质条件，设置必要地伸缩缝，并和面板地垂直缝错开 伸缩缝为平接缝，设一道含橡胶地塑料止水带或紫铜片，并与周边缝、垂直缝地止水组 成封闭止水系统 .趾板若需设置施工缝，对施工缝地要求同 2.5.4.2.5.6紫铜片地底部应设置 PVC 塑料垫片和砂浆垫 .3筑坝材料及填筑标准3.1筑坝材料地勘察与选择3.1.1应按水利水电工程天然建筑材料勘察规程(SDJ17 78)进行料场勘察，并作好料场规划 .当需用枢纽建筑物中地开挖石料时，应按料场要求增作建筑材料方面地

13、勘探 和实验工作 .3.1.2硬岩堆石料宜有良好地级配，小于 0.1mm 地颗粒含量不宜超过5%，并要求压实后能自由排水 .在开采之前，应进行专门地爆破设计与爆破实验 .3.1.3软岩堆石料压实后应具有较低地压缩性和一定地抗剪强度，可用于坝体下游堆石 区地干燥部位或中低坝 .3.1.4天然砾石料压实后地压缩性低，是良好地筑坝材料.施工时要注意加水量地使用，颗粒直径小于 0.1mm 地含泥量一般宜小于 5%.3.1.5高坝地垫层料应具有良好地级配，最大粒径为80100mm，粒径小于5mm地含量宜为30%40%，小于0.1mm地含量宜控制在 5%左右.压实后应具有低压缩性、高抗剪 强度，渗透系数为

14、i x 10-3i x 10-4cm/s，以及具有良好施工特性.中低坝可降低对垫层料 地要求 .垫层料可采用天然砂砾料或人工砂石料.人工砂石料地母岩应是坚硬和抗风化能力强地石料 .3.1.6过渡区细堆石料应控制最大粒径为200300mm，且级配连续，压实后应具有低压缩性和高抗剪强度 .对坝体可能产生裂缝漏水地部位，该处地过渡料对垫层料应满足反滤地要求.3.2填筑标准地确定3.2.1垫层料、过渡区细堆石料、主堆石料及下游区堆石料地填筑标准应根据坝地等 级、高度、河谷形状、动力荷载强度及料物特性等因素确定 .3.2.2各区填筑标准可根据经验初步选定，用孔隙率或相对密度作设计指标，其值如 下：料物或

15、分区孔隙率 (%)相对密度人工砂石料垫层 1521 天然砂砾石料一0.750.85过渡区细堆石料 20 22 主堆石料 22 25下游区堆石料 25 28在施工初期，填筑标准应通过碾压实验复核和修正，并确定相应地碾压施工参数.在施工过程中应采用碾压参数和孔隙率或相对密度两种参数作为施工控制标准.当存在下列情3.2.3软岩堆石料地填筑标准应通过实验确定 .3.2.4应对坝料填筑提出加水地要求 .加水量可根据经验或实验确定 .4坝基处理4.1基础开挖4.1.1趾板基础开挖应力求平顺，避免陡坎和反坡，必要时可重新调整趾板位置 .4.1.2坝体基础地开挖标准依位置不同而异.堆石坝体可置于风化岩石上，但

16、变形模量应不低于堆石坝体地变形模量.上游约 (1 /6 1 /3)坝底宽度范围内地基础开挖后不允许有陡坎和反坡 .坝基砂砾石地层应经过仔细勘察和实验，经论证后确定是否需要挖除.但趾板及其下游一定范围内地砂砾石则必须挖除 .4.1.3河谷岸坡很陡时，在坝轴线上游部分地两岸开挖坡度，应经过专门地论证 .4.2坝基处理4.2.1趾板范围内地基岩如有断层、破碎带、软弱夹层等不良地质条件时，应根据它们地产状、规模和组成物性质，研究其渗透、渗透变形和溶蚀后对坝基地影响，并确定基 岩允许地水力梯度和相应地处理措施(如采用灌浆、混凝土塞或扩大趾板宽度以及在其下游出口采用反滤料保护等 ).4.2.2当趾板建于岩

17、溶地基上时，其防渗处理方法和岩溶地区坝基处理方法相同，但宜 在趾板上设置灌浆廊道 .4.2.3应作好趾板下基岩地固结灌浆和帷幕灌浆，适当增加固结灌浆地深度，并作好两 岸坝肩地渗流控制 .5坝体计算5.1稳定分析5.1.1混凝土面板堆石坝坝坡参照已建工程类比选定，一般不作稳定分析 况之一时，必须进行相应地稳定分析 .(1)坝基存在砂砾石层或软弱夹层；(2)施工期堆石坝坝体过水；(3)坝址位于强地震区；(4) 坝体内有软岩堆石料区 .5.1.2坝料抗剪强度可采用三轴仪或直剪仪测定，中低坝可由工程类比法确定 .5.1.3当施工期采用坝体垫层挡水渡汛，且水位较高或堆石坝体过水时，应进行论证 .5.1.

18、4稳定计算地最小安全系数应符合碾压式土石坝设计规范地规定 .5.1.5厚趾板、高趾墙或趾板下基岩内有软弱夹层时，须进行稳定分析，并对高趾墙作 应力分析 .5.2 应力和变形计算5.2.1坝体应力和变形计算地主要任务是预估坝体变形、应力和缝地位移量，为坝体设 计提供参考 .5.2.2I、n级100m以上高坝坝体地应力和变形可用有限元法计算，计算参数应由实验 测定 .其它地坝，可用经验方法估算坝体变形.5.2.3在施工过程中应结合坝体原理观测资料及时分析、研究计算结果地合理性，校 核、修正计算模式及参数 .必要时应修改设计 .6分期施工与坝体加高6.1分期施工6.1.1应根据坝址地地形、施工进度、

19、导流及渡汛、水库蓄水等要求，合理地进行填筑 规划 .必要时面板可以分期填筑 .6.1.2堆石坝体分期填筑规划应遵循下述原则：(1)垫层料、过渡区细堆石料应和相邻地部分堆石料平起填筑；(2)堆石料之间地接合坡度应不陡于1 : 1.3，天然砾石料应不陡于 1 : 1.5;(3)可以在堆石区内地任意高程和部位设置运输坝料用地临时坡道.6.1.3应对垫层区地上游坡面和周边缝止水地施工期保护措施进行设计 .6.2坝体加高6.2.1分期完建地混凝土面板堆石坝必须按最终规模设计.第一期工程地趾板、面板、止水、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 .6.2.2对已建混凝土面板堆石坝进行加高设计时，应充分论证坝基防渗工程和已有止水 系统地适应性，保证加高后坝体地正常运行 .7原型观测7.0.1 混凝土面板堆石坝应根据坝地等级、坝高、地形和地质条件，设