NBT 11888-2025 胶结砂砾石坝设计规范标准立项发展报告

胶结砂砾石坝设计规范标准立项发展报告英文标题：StandardizationDevelopmentReport:DesignSpecificationforCementedSandandGravelDam摘要：关键词：胶结砂砾石坝；设计规范；能源行业标准；筑坝技术；水利工程；标准化发展Keywords:CementedSandandGravelDam;DesignSpecification;EnergyIndustryStandard;DamConstructionTechnology;HydraulicEngineering;StandardizationDevelopment正文第一章引言长期以来，我国的水利水电工程坝型选择主要集中于混凝土坝、土石坝等传统型式。混凝土坝对骨料质量和温控措施要求严苛，建设成本高、周期长；土石坝则需消耗大量粘土心墙料，且对当地气候条件及施工技术要求较高。随着工程建设对资源节约、环境友好和施工效率日益增长的追求，胶结砂砾石坝（CementedSandandGravelDam，简称CSG坝）技术作为一种创新的筑坝方案，逐渐进入工程界的视野。胶结砂砾石坝，又称胶凝砂砾石坝或硬填料坝，是一种利用当地河床砂砾石或开挖弃料，通过掺入少量胶凝材料（水泥、粉煤灰等）进行简单拌和，然后采用土石方机械进行运输、摊铺、振动碾压而成的坝体。其工作原理介于土石坝与混凝土坝之间，其强度、抗渗性介于二者之间，并兼具地基适应性强、施工简便、抗震性能好、投资节省等特点。特别是对于中小型工程，以及缺乏优质筑坝材料的地区，CSG坝具有极大的应用价值。尽管该技术在我国已有近二十年的研究和工程实践，如福建的仙游抽水蓄能电站下水库大坝、四川的紫坪铺水电站整治工程等，但一直缺乏一部权威、统一的国家或行业设计标准。设计人员在设计过程中往往参考《混凝土重力坝设计规范》（SL319）和《碾压式土石坝设计规范》（SL274）中的部分条目，设计理念、材料选取、结构计算、安全评价等方面存在较大差异，既影响了工程设计的规范性，也限制了该技术的规模化推广。为此，制定一部专门针对胶结砂砾石坝的设计规范显得尤为迫切。第二章标准立项背景与过程2.1产业与技术需求驱动随着我国生态文明建设的深入推进，绿色建筑和节能减排成为行业发展主旋律。CSG坝技术能最大限度地利用工程开挖料和当地材料，减少弃渣占地和对环境的破坏，其全生命周期碳排放远低于混凝土坝。同时，施工过程中无需复杂的温控措施和大型混凝土搅拌系统，可大幅缩短工期。然而，潜在用户和设计单位在决策时，常因无章可循而持观望态度。因此，从产业健康发展的角度出发，亟需通过标准化手段明确技术路线、统一技术门槛。2.2政策与法规支撑本标准的编制严格遵循《中华人民共和国标准化法》及相关行业管理规定。国家能源局作为能源行业标准的发布机构，高度重视技术创新成果向标准规范的转化，鼓励制定具有自主知识产权和先进技术水平的标准。本标准的立项，符合《国家标准化发展纲要》中关于提升标准对产业升级和质量提升支撑能力的要求，是对能源领域水利水电技术标准体系的有力补充。2.3编制历程本标准的编制工作由国家能源局负责立项，由水利水电行业权威的科研、设计、施工单位联合开展。主要经历了以下几个阶段：1.前期预研与技术储备（2018-2020年）：由中国水利水电科学研究院等牵头单位，对国内外CSG坝技术进行了系统性调研，建立了包含材料特性、本构模型、施工工艺在内的技术数据库，并编写了《胶结砂砾石坝设计导则》（初稿）。2.立项申报与评审（2021年）：基于前期研究成果，向国家能源局提交了标准制定项目建议书，通过了专家对立项的必要性、可行性及技术成熟度的论证。3.标准起草与内部研讨（2022-2023年）：标准起草工作组成立后，广泛搜集国内外相关标准、文献和百余项工程的实践经验。工作组召开了多次技术研讨会，就坝体材料分区、应力应变分析方法、渗流控制标准、抗滑稳定系数等关键技术问题进行了深入探讨和试验验证。4.公开征求意见与审查（2024年）：形成标准征求意见稿后，向全国范围内的水利水电设计、施工、科研及管理部门广泛征求意见，共收到有效反馈意见200余条。编制组逐一分析处理，对标准文本进行了充分修改和完善，最终形成送审稿。经过专家审查会严格审议，标准顺利通过审查。5.报批与发布（2025年）：标准于2025年9月28日由国家能源局发布，编号为NB/T11888-2025，并于2026年3月28日开始实施。第三章标准主要内容及技术要点本标准共分9章和2个附录，涵盖了胶结砂砾石坝设计的全过程。主要技术内容如下：3.1术语与符号（第二章）定义了“胶结砂砾石”、“胶结砂砾石坝”、“胶凝材料”、“碾压胶结砂砾石”等核心术语，为后续条款的理解奠定了基础。引入了材料力学、水力学及结构力学中的标准符号，确保技术语言的一致性。3.2基本规定（第三章）明确了本标准的适用范围为坝高在70米以下的中低坝，且主要适用于重力坝型式。强调设计应贯彻“安全可靠、技术先进、经济合理、环境友好”的原则。对坝址工程地质勘察、水文计算、抗震设防等提出了基础性要求，明确了设计洪水标准、地震基本烈度等关键参数的选取依据。3.3筑坝材料（第四章）这是本标准的核心创新点之一。详细规定了胶结砂砾石材料的原材料（骨料、胶凝材料、水）的技术要求、配合比设计方法及力学性能指标。-骨料：放宽了对骨料级配的要求，允许使用连续级配和间断级配的天然砂砾石或人工轧制砂石料，并对细骨料含量、含泥量、压碎指标等提出了具体限值。-胶凝材料：推荐使用普通硅酸盐水泥，并鼓励掺加粉煤灰、矿渣微粉等活性掺合料，以改善材料性能、降低成本并利用工业废渣。-配合比设计：采用绝对体积法，重点考验材料的“VC值”（维勃稠度），确保其具有良好的碾压性能。标准中提出了基于目标强度和密度进行配合比设计的技术路线。-性能指标：首次系统性地明确了胶结砂砾石的抗压强度（标准养护90天强度为代表强度）、弹性模量、抗拉强度、抗渗等级以及耐久性（抗冻融、干湿循环）等指标的最低要求。3.4坝体结构设计（第五章）阐述了坝体断面设计的核心原则，采用“简化断面、以大代小”的设计理念。-坝顶宽度、坝坡稳定性：根据坝高和交通要求，规定了坝顶最小宽度。采用结构力学方法和极限平衡法，对大坝在各种工况（正常、非常、特殊）下的抗滑、抗倾覆及坝体应力进行了详细规定。-材料分区：提出了坝体内部的材料分区概念，根据坝体不同部位的受力特点，可将坝体分为上游防渗区、下游排水区及中间核心承重区等，对不同区域材料的强度和抗渗等级进行差异化要求，以达到优化成本和性能的目的。-稳定与应力分析：推荐采用线弹性有限元法或材料力学法，进行坝体的整体稳定性和局部应力分析。给出了在各种荷载组合下（自重、水压力、扬压力、泥沙压力、地震力等）的应力控制标准和分项系数。3.5坝体防渗与排水（第七章）鉴于胶结砂砾石坝本身为半透水性材料，防渗设计至关重要。标准重点规定了采用上游面“复合防渗体系”的方案，包括：-上游防渗面板：优先推荐采用钢筋混凝土面板或沥青混凝土面板，并对面板的厚度、配筋、分缝止水等细部构造进行了详细规定。面板与坝体之间通过垫层过渡区连接。-坝基及绕坝渗流控制：规定了灌浆帷幕和排水系统的设计参数，确保坝基渗流稳定。-坝体内部排水：要求设置坝体内部排水孔或廊道，并在下游坝体设置排水棱体，以降低坝体浸润线，防止坝体下游坡面发生渗透破坏。3.6施工与监测要求（第八章、第九章）虽然主要规范设计，但标准中也对施工工艺提出了原则性要求，包括铺层厚度、碾压遍数、层间结合处理（“冷缝”处理）、养护等。同时，对安全监测设计进行了全面规定，要求设置坝体内部（变形、应力、渗压、温度）及外部（位移、渗流量、库水位）的自动化监测系统，为大坝运行期的安全评估提供数据支持。第四章主要参与单位介绍本标准的编制凝聚了我国水利水电行业内多家顶尖机构的智慧与力量。其中，中国水利水电科学研究院（简称“中国水科院”）作为牵头起草单位，发挥了至关重要的作用。中国水科院成立于1958年，隶属于中华人民共和国水利部，是国家级综合性水利水电科学研究机构，是国家水利水电科技创新的核心力量。在岩土工程、水工结构、材料科学、自动化监测等领域具有深厚的研究底蕴。早在2000年代初，中国水科院就率先在国内开展了胶结砂砾石坝的理论研究和模型试验，先后承担了国家“863”计划、国家自然科学基金等多项重点课题。在本标准的编制过程中，中国水科院组建了由岩土所、结构所、材料所及自动化所数十名研究员和高级工程师组成的技术攻关组。他们利用其世界先进的土工离心机试验设备、大型三轴试验系统及水力模型试验厅，对胶结砂砾石材料的工程特性、本构关系、碾压密实机理及水力破坏模式进行了系统研究。例如，该院通过大量试验，验证了采用新的配合比设计方法（基于粒子干涉理论）能够使材料在极低水泥用量的情况下（通常在60-90kg/m³），即可获得满足中低坝要求的结构强度。此外，他们还牵头编写了标准的可行性研究报告和草案，并在专家审查会上负责解答关键技术难题，协调各参编单位的意见分歧。可以说，没有中国水科院多年如一日的技术沉淀和超前布局，就不可能有今天的这部高水平标准。第五章结论与展望《胶结砂砾石坝设计规范》（NB/T11888-2025）的发布实施，是我国水利水电标准化建设的一项重要成果。它系统总结了我国在该领域近二十年的科技创新与工程实践，标志着胶结砂砾石坝技术从“经验探索”迈向了“有标可依”的规范化新阶段。1.核心价值与意义：-填补行业空白：作为我国首个针对胶结砂砾石坝设计的行业标准，它解决了长期以来技术“无法可依”的困境。-提升工程安全裕度：统一、科学的技术指标为工程设计提供了明确依据，有效避免了因经验不足或参数选取不当造成的安全隐患，显著提升了工程的整体安全性和耐久性。-促进绿色低碳发展：标准的实施将大力推动材料利用最大化、弃渣最小化和碳排放最低化的筑坝理念，助力实现“双碳”目标。-降低工程造价与缩短工期：通过简化施工工艺、放宽材料要求，使得CSG坝在50米以下的中型工程中，相比混凝土坝可节约10%-20%的投资，工期缩短30%以上。2.未来发展展望：尽管本标准已经非常全面，但技术的演进永无止境。展望未来，标准的后续修订与配套工作应关注以下几点：-拓展应用范围：当前标准主要解决70米以下的中低坝问题。随着高碾压技术及超高性能胶凝材料的研发，该标准未来可考虑修订以涵盖70米至100米级别的高坝设计。-智能化设计与施工：随着BIM、数字孪生及物联网技术的成熟，标准可逐步引入智能配合比设计与实时施工质量反馈控制的内容，实现从“经验设计”到“数据驱动设计”的跃升。-标准体系的完善：本规范仅为设计阶段。建议未来尽快立项