SL 314-2018 碾压混凝土坝设计规范

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标准编号:SL 314-2018
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标准类别:水利标准
资源ID:219263
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SL 314-2018 碾压混凝土坝设计规范

5.0.5廊道可采用变态混凝土、

最高尾水位以下及坝内廊道和孔洞穿过横缝或诱导缝处的四周等 部位应布置止水设施。止水设施和材料的选择可参照SL319、 SL.282的有关规定执行。

气候条件、所在部位和便于施工等因素确定;采用二级配或三级 配碾压混凝土作为防渗层时,止水设施应置于防渗层内;采用沥 青材料、PVC薄膜及复合土工膜、喷涂高分子材料等作为坝面 防渗层时,止水设施应结合防渗布置设置。坝体横缝或诱导缝内

孔、埋设透水管或拔管等方法形成,孔距为2~3m。钻孔的孔 径宜为76~102mm,透水管或拔管的孔径宜为150~200mm。

6.0.1坝体碾压混凝土应满足强度、变形、热学等要求DB35T 1014-2010 漩涡式自吸泵,并应 根据坝体的工作条件、环境条件,具有相应的抗渗、抗冻、抗腐 蚀、抗冲磨等耐久性性能,且应符合SI654的相关规定。混凝 土所用的水泥、骨料、掺合料、外加剂、水等原材料应符合国家 现行有关标准的规定

根据坝体的工作条件、环境条件,具有相应的抗渗、抗冻、抗腐 蚀、抗冲磨等耐久性性能,且应符合SL654的相关规定。混凝 土所用的水泥、骨料、掺合料、外加剂、水等原材料应符合国家 现行有关标准的规定。 6.0.2坝体碾压混凝土强度应为用标准方法制作养护的边长为 150mm立方体试件、在设计龄期采用标准试验方法测得的具有 80%保证率的抗压极限强度,用符号“C龄期强度值(MPa)”表 示。碾压混凝土设计龄期宜采用90d或180d。 6.0.3碾压混凝土的配合比应由试验确定。碾压混凝土总胶凝 材料用量不宜低于140kg/m;水泥用量应根据大坝级别、坝高 并通过试验研究确定,且不宜低于50kg/m3。 6.0.4胶凝材料中掺合料所占的重量比,外部碾压混凝土宜小 于总胶凝材料的55%,内部碾压混凝土宜小于65%。 6.0.5坝体碾压混凝土最大水胶比宜小于0.65。在环境水有腐 蚀的情况下,坝体外部水位变化区及水下混凝土水胶比宜小于 0.45,并应进行试验论证。 6.0.6坝体不同分区混凝土所用水泥宜采用同一品种。在环境 水有腐蚀的情况下,应选择抗腐蚀性能较好的水泥。采用CA 含量较高的水泥时,应加大优质活性掺合料的掺量。 6.0.7碾压混凝土中宜掺用满足可碾性、缓凝性和耐久性要求 的缓凝减水剂、引气剂等外加剂,外加剂的品质及掺量应通过试 验确定。 +

150mm立方体试件、在设计龄期采用标准试验方法测得的具有 80%保证率的抗压极限强度,用符号“C龄期强度值(MPa)”表 示。碾压混凝土设计龄期宜采用90d或180d

伸值、自生体积变形、热学性能以及抗渗、抗冻等性能参数宜通 过试验确定。中、低坝可根据需要进行必要的试验或参照类似工

程的资料取值。高坝可根据需要进行徐变试验研究。 6.0.9坝体内部碾压混凝土宜采用相同强度等级,高坝可按高 程或部位采用不同强度等级。 6.0.10碾压混凝土坝在不同部位和不同条件下的混凝土性能 尚应符合SI319、SI282及GB/T50662的有关规定。 6.0.11坝体碾压混凝土的分区宽度,应根据坝体受力状态、构 造要求和施工条件确定。 6.0.12碾压混凝土坝基础垫层在河床部位宜采用常态混凝土, 在岸坡部位宜采用变态混凝土,其厚度不宜大于1.0m。 6.0.13坝体难以碾压的部位,可采用变态混凝土。变态混凝土 的强度、抗渗、抗冻、抗裂及热学等性能,应分别满足相应部位 要求,高坝的变态混凝土配合比或加浆量宜通过试验研究确定。

7.0.1碾压混凝土坝的高、中坝应进行坝体温度控制设计,温 度控制设计方法可分别参照SL319、SL282的规定执行。低项 可采用简化模型或参照类似工程经验进行坝体温度控制及防裂 设计。 7.0.2碾压混凝土坝温度控制设计应研究基础容许温差、上下 层新老混凝土温差、内外温差和坝内最高温度,提出温度控制标 准及防止裂缝的措施,并应重视遭遇寒潮和冬季表层混凝土的保 温设计。在严寒和寒冷地区,宜按旬提出相应温控设计要求。碾 压混凝土重力坝的高坝和碾压混凝土拱坝的高、中坝的温度控制 标准及防裂措施宜通过有限元仿真分析确定。 7.0.3在不影响碾压混凝土强度及耐久性的前提下,应采取下 列措施减少混凝土水化热温升: 1合理确定掺合料的掺量。 2采用发热量较低的水泥。 3使用高效减水剂。 7.0.4碾压混凝土应采用合适的原材料,改善碾压混凝土性能 改进混凝土施工管理和施工工艺,提高碾压混凝土的抗裂能力 温度控制设计应提出碾压混凝土的抗裂性能指标。 7.0.5碾压混凝土坝的碾压层厚、升程高度及碾压方式,应根 据工程特点、温度控制、施工条件、气候条件和施工进度安排等 确定。碾压升程的间歇期宜由温度控制分析确定。 7.0.6混凝土浇筑进度应合理安排,碾压混凝土浇筑宜利用低 温季节的有利时段

度控制设计方法可分别参照SL319、SL282的规定执行。低坝 可采用简化模型或参照类似工程经验进行坝体温度控制及防裂 设计。 7.0.2碾压混凝土坝项温度控制设计应研究基础容许温差、上下 层新老混凝土温差、内外温差和坝内最高温度,提出温度控制标 准及防止裂缝的措施,并应重视遭遇寒潮和冬季表层混凝土的保 温设计。在严寒和寒冷地区,宜按旬提出相应温控设计要求。碾 压混凝土重力坝的高坝和碾压混凝土拱坝的高、中坝的温度控制 标准及防裂措施宜通过有限元仿真分析确定

.0.7温度控制可采取下列措施

1在粗骨料堆上洒水、喷雾、骨料堆高、地珑取料、加设 凉棚。

在粗骨料堆上洒水、喷雾、骨料堆高、地城取料、加设

用冷水或加片冰拌和混凝土。 2 3 仓面喷雾或流水养护。 骨料预冷。 5 在碾压混凝土运输过程中防止热量倒灌。 理设冷却水管。 7.0.8 坝基常态混凝土垫层,在浇筑后不宜长期间歇。 7.0. 9 碾压混凝土铺筑方式宜采用连续均匀上升:不宜在基础 约束范围内长期间歇。对重要部位及易产生裂缝部位宜合理布置 限裂钢筋。 7.0.10碾压混凝土项面、仓面及侧面保温和保湿养护应根据坝 址气候条件及施工情况确定。通过保温设计,选定保温材料,确 定保温时间。对孔口、廊道等通风部位应及时封闭。严寒及寒冷 地区应加强混凝土表面的临时和永久保温,重视越冬层面的保温 和保温材料的揭开方式。

8.0.1碾压混凝土坝监测设施应根据大坝级别、坝高、坝体结 构型式、地形及地质条件等确定。安全监测设计应满足下列 要求: 1 监视大坝在施工期、蓄水期和运行期的工作状态和安全 2 指导施工,验证设计。 3积累科学研究资料

8.0.2碾压混凝土坝安全监测设计,除应符合SL725

601等的规定外,还应符合下列要求: 1坝体渗透压力测点宜布置在碾压层(缝)上,采用渗压 计进行监测。测点宜布置在上游坝面至坝体排水管之间,需要时 也可在坝体排水管下游布置测点。 2坝体温度测点布置应满足绘制等温线要求。碾压混凝土 重力坝的坝体温度测点宜按网格布置,靠近坝体表面、长间歇期 缝面及孔洞周围等温度梯度较大部位宜适当增加温度测点。碾压 混凝土拱坝坝体温度测点宜根据坝高并结合浇筑分层和横缝(或 诱导缝)灌浆分区设置。 3碾压混凝土重力坝宜在陡坡坝段沿混凝土与基岩接触面 布置测缝计,碾压混凝土拱坝宜在横缝(或诱导缝)缝面每个灌 区及拱端拉应力区布置测缝计。在可能产生危害性裂缝的部位及 裂缝可能扩展处宜布置裂缝计。 8.03监测设施的埋设安装应减少对碾压湿凝土施工的王扰

8.0.3监测设施的埋设安装,应减少对碾压混凝土施工的干扰。

标准历次版本编写者信息

SL 3142004

本标准主编单位:上海勘测设计研究院 本标准主要起草人:董勤俭李启雄柏宝忠毛影秋 陈在敏雷兴顺郭金根

华人民共和国水利行业标准

SL 3142018

总则, 19 枢纽布置. 21 坝体设计. 26 坝体构造 36 坝体材料及分区.. 42 温度控制及坝体防裂. 54 安全监测设计 62

经验仍比较缺乏。因此本标准规定对于坝高大于200m或特别重 要的碾压混凝土坝设计,在遵照执行本标准的同时,对枢纽布 置、坝体结构和防渗、坝体分缝、坝体材料性能、施工条件、温 度控制及防裂措施要进行专门研究。条文中“特别重要的碾压混 凝土坝”通常是指坝高虽然小于200m,但工程规模和社会影响 巨大、下游有重要的城市和设施、坝址地质条件特别复杂,或主 管部门认为特别重要的大坝工程。此外,考虑到我国已建坝高大 于150m的碾压混凝土拱坝仅一座(万家口子),因此,对坝高 大于150m的碾压混凝土拱坝的坝体应力、横缝或诱导缝灌浆设 计、温控设计等关键技术问题也要专门研究。

经验仍比较缺乏。因此本标准规定对于坝高大于200m或特别重 要的碾压混凝土坝设计,在遵照执行本标准的同时,对枢纽布 置、坝体结构和防渗、坝体分缝、坝体材料性能、施工条件、温 度控制及防裂措施要进行专门研究。条文中“特别重要的碾压混 凝土坝”通常是指坝高虽然小于200m,但工程规模和社会影响 巨大、下游有重要的城市和设施、坝址地质条件特别复杂,或主 管部门认为特别重要的大坝工程。此外,考虑到我国已建坝高大 于150m的碾压混凝土拱坝仅一座(万家口子),因此,对坝高 大于150m的碾压混凝土拱坝的坝体应力、横缝或诱导缝灌浆设 计、温控设计等关键技术问题也要专门研究。 1.0.4碾压混凝土坝坝高的划分与常态混凝土坝坝高的划分并 无原则上的差别,因此,本标准碾压混凝土坝坝高的划分与水利 行业标准SI319《混凝土重力坝设计规范》、SI.282《混凝土拱 项设计规范》一致,但与水电行业坝高的划分是有差别的。 1.0.5本条强调在碾压混凝土坝设计时,要认真收集和分析掌 握各项基本资料,包括河流规划、气象、水文、泥沙、地形、地 质、地震、建筑材料、施工、运用条件、生态环境等资料,对碾 压混凝土坝的结构设计、导流度汛、温度控制设计及配合比设计 等非常重要,故需要予以重视。考虑到我国对生态环境的要求已 越来越高,故将其列入。 1.0.7本标准主要针对碾压混凝土坝体本身的特点进行编制 未涉及碾压混凝土坝的大坝稳定、拱座稳定及应力分析、坝基处 理设计、泄水建筑物设计等具体的设计方法。因此,在按本标准

1.0.7本标准主要针对碾压混凝士坝体本身的特点进行编

未涉及碾压混凝土坝的大坝稳定、拱座稳定及应力分析、坝基处 理设计、泄水建筑物设计等具体的设计方法。因此,在按本标准 进行碾压混凝土坝设计时,对于本标准未涉及的部分还需要按国 家现行有关标准的规定执行

3.0.1本条阐明采用碾压混凝土坝时需要考虑的主要因素

1碾压混凝土坝与常态混凝土坝在设计上对地形、地质等 方面的要求基本相同。对碾压混凝土重力坝而言,坝址地形条件 以U形河谷、梯形河谷及狭窄的V形河谷为宜;对于碾压混凝 土拱坝而言,坝址地形条件以河谷狭窄、河谷宽高比较小为优 碾压混凝土坝宜选择地质条件较好的坝址,否则将增加坝基处理 工程量,并干扰碾压混凝土的快速施工,影响工程进度。水文条 件将影响坝型选择及布置以及导流度汛。气象条件如严寒、酷 热、风速、降雨量、降雨天数、蒸发量等对碾压混凝土施工均有 影响。 碾压混凝土建筑材料主要包括水泥、粉煤灰、骨料及外加 剂。对于水泥,只要性质稳定,符合现行规范,运距合适即可采 用,如有较低水化热、较高抗裂性能的水泥则较理想。对于粉煤 灰,由于各个火电厂所用的煤及燃烧条件不同,其化学成分及质 量等级也不同,对碾压混凝土的性能和质量有较大影响,采用的 粉煤灰需符合现行有关规范,建议采用I级灰或IⅡ级灰。在无粉 煤灰资源地区或运距太远时,可就近选择技术经济指标合理的其 他活性或非活性掺合料,如大朝山碾压混凝土坝采用了当地的凝 灰岩粉掺磷矿渣(PT)作为碾压混凝土的掺合料,建造了百米 级的碾压混凝土大坝;又如景洪碾压混凝土坝(坝高108m)采 用了当地的锰铁矿渣和石灰岩粉双掺料(MH)作为碾压混凝土 的掺合料,使用效果也较好。对于砂石骨料,由于适当的石粉 d<0.16mm的颗粒)含量能显著改善碾压混凝土的和易性, 保水性,提高碾压混凝土的密实性、抗渗性和力学指标,且工程 实践经验表明,采用人工骨料的碾压混凝土性能较天然骨料为 优,因此不少工程均采用人工轧制粗、细骨料。砂石骨料料源的

储量需满足有关规范要求。当采用天然砂时,为了提高碾压混凝 土的密实度和改善其可碾性,可掺入岩粉来解决。此外,要避免 使用对混凝土产生碱骨料危害反应的骨料。 2大坝是枢纽建筑物中的重要组成部分,在布置碾压混凝 土大坝时,需要结合工程任务,合理安排枢纽其他各类建筑物的 布置。泄洪、发电、导流、灌溉、航运等建筑物通常采用分散布 置型式,可简化坝体结构,减少对碾压混凝土施工的干扰,便于 组织碾压混凝土施工,发挥碾压混凝土快速施工的优势。通航河 道或规划通航河道上,要研究通航建筑物的布置和型式。通航建 筑物尽量远离枢纽泄洪消能区而靠岸边布置,并与施工导流和施 工期通航统筹规划。 3为便于组织碾压混凝土进行快速施工,采用碾压混凝土 筑坝技术时,需要研究大坝的规模、结构布置型式及主要尺寸, 简化坝体结构布置。如尽量减少坝内孔洞,避免影响碾压混凝土 施工的速度:;控制合适的上下游面倒悬度,以免施工期出现不利 的应力状态;坝顶宽度需适应机械化高效快速施工的要求。 4碾压混凝土筑坝的施工条件包括施工场地、料源、施工 道路、混凝土运输、施工机械、施工管理等,其中碾压混凝土的 总方量及施工强度与施工机械的能力是否相适应,是能否发挥碾 压混凝土快速施工的主要因素之一。上述与施工条件有关的各个 方面在采用碾压混凝土坝时需要认真研究,以充分发挥碾压混凝 土快速施工、缩短工程工期的优势。

3.0.2枢纽布置需重点研究各建筑物在平面布置上的矛盾,施

工期和运行期在空间上的相互影响,需根据工程的自然条件、枢 纽功能要求、施工条件等进行综合技术经济比较,优化布置方案 和建筑物型式,必要时通过科学试验加以验证。 建设工期,尤其是大中型水电站的建设工期,对工程投资效 益有决定性影响。便于碾压混凝土快速施工,有利于缩短工期, 提前发挥效益的枢纽布置方案具有较大的比选优势。碾压混凝土 的特点是能够快速施 工程质量和效益也取决于快速施工特性

的发挥,因此碾压混凝土坝枢纽布置和施工布置需要重点研究有 利于碾压混凝土快速施工的方案,减少施工干扰,为实现碾压混 凝土快速施工创造条件。同时尽量扩大碾压混凝土的使用范围, 使碾压混凝土的用量有一定规模。 在狭谷河段碾压混凝土坝的枢纽布置以引水式厂房或地下厂 房为佳,碾压混凝土重力坝引水发电进水口推荐采用岸式、塔式 或坝式布置,碾压混凝土拱坝引水发电进水口一般布置在坝身以 外或岸边的重力墩上,以减少对碾压混凝土施工的干扰,并可均 衡枢纽各建筑物的工作量,有利于缩短总工期。国内部分碾压混 凝土坝枢纽布置中厂房布置型式工程实例见表1。

表1国内部分碾压混凝土坝枢纽布置中厂房布置型式工程实例

坝后式厂房的引(输)水管道一般根据工程的具体情况及方 更碾压混凝土快速施工为原则进行布置。坝内埋管通常采用水平 布置以减少常态混凝土或变态混凝土的浇筑厚度,为其周边的碾 压混凝土施工创造有利条件。中、低坝以采用坝内下部埋管布置 为宜,高坝以采用坝内上部埋管下接坝后背管为宜,坝内埋管高 程也可结合碾压混凝土的长间隙面进行布置。引(输)水管道的 进水口建筑一般布置在坝体碾压混凝土上游轮廓线以外,以减少 对碾压混凝土施工的干扰。 在洪水流量较大、河道宽阔而采用河床式厂房的枢纽布置 中,非溢流坝段及溢流坝段因结构较简单,适合采用碾压混凝土 施工,以加快施工进度,使工程提前投入运行而产生效益。如高 坝洲工程,一期的河床式广房及深泄水孔坝段采用常态混凝土, 而二期的非溢流坝段及表孔溢流坝段采用碾压混凝土施工,实现

了提前一年下闸蓄水发电的目标。 坝身泄洪优先采用溢流表孔,主要是为了简化混凝土分区, 方便组织碾压混凝土施工。国内外工程普遍采用这种方式,如我 国的坑口、江垭、棉花滩、大朝山、百色、龙滩、光照、官地、 万家口子、云龙河三级、大花水、招徕河、蔺河口、石门子、天 花板、三里坪等工程,以及国外的岛地川(日本)、上静水(美 国)等工程均优先采用溢流表孔泄洪。 在我国已建和在建的碾压混凝土拱坝中,绝大多数采用的泄 洪方式是拱坝坝身泄洪,但是大部分下泄流量都不大,仅布置表 孔或中孔(或底孔),与碾压混凝土重力坝相比孔口尺寸相对较 小,个别的坝身未设泄洪孔。 部分工程因放空水库、排沙、施工期导流等需要,设置了中 孔(或深孔、底孔)。为便于碾压混凝土施工,减少施工干扰 一般情况下尽量减少坝身孔口的层数和孔口数量,孔口高程尽量 在同一高程上。中孔、深孔或底孔推荐采用平底型式。 3.0.3在施工导流方式上,自目前常采用隧洞、明渠或利用碾压 混凝土坝缺口等导流方式,在狭谷河段采用隧洞导流则很普遍 利用碾压混凝土坝缺口导流方式时,要注意控制过流流速、坝面 郎道口和横缝止水等保护,以及过水可能产生的冷冲击引起大坝 裂缝等问题。在狭谷河段采用围堰一次拦断河床、隧洞导流、坝 体缺口度汛已经成为碾压混凝土坝枢纽施工导流的典型布置 型式。 若需在碾压混凝土坝体内设置施工导流底孔时,需研究后期 封堵的施工措施

4.0.1根据碾压混凝土筑坝施工的特点,体型断面需简化,以方 便施工。碾压混凝土重力坝的上游坝坡通常采用铅直面,下游坝 面取单一坡度。上游坝面采用铅直面的大坝有坑口坝、高坝洲坝、 棉花滩坝、江坝、功果桥坝等,高坝为了节省混凝土量,也可 采用上游面为斜坡或折坡,如高111m的大朝山坝及高130m的百 色坝,上游面的上部为垂直面,下部采用坡比1:0.2;高168m的 官地坝和高216.5m(最终坝高)的龙滩坝,上游面的上部均为垂 直面,下部分别采用坡比1:0.3和1:0.25。 碾压混凝土与常态混凝土相比主要是改变了混凝土材料的配 合比和施工工艺,而碾压混凝土重力坝的工作条件和工作状态与 常态混凝土重力坝基本相同,因此,碾压混凝土大坝上、下游坝 坡可按常态混凝土重力坝的断面选择原则进行优选,但需要复核 碾压层(缝)面的抗滑稳定。 碾压混凝土坝的坝顶宽度除满足设备布置、运行、检修、交 通及抗震等要求外,还需满足碾压混凝土施工的要求,如果坝顶 宽度过小,接近坝顶部位的碾压混凝土施工仓面也将减小,这对 施工作业很不利。根据国内已建部分碾压混凝土坝的坝顶宽度 (见表2),规定碾压混凝土重力坝和拱坝的坝项宽度不小于5m。

表2国内部分碾压混凝土坝坝顶宽度

为适应碾压混凝土坝全断面通仓碾压、连续上升、快速施工 的特点,碾压混凝土拱坝在体型及结构上需简化。早期建成的南 非克涅布特(Knellpoort)及我国的红坡工程均为重力拱坝,随 着我国碾压混凝土拱坝建设的发展,拱坝体型逐渐从单曲拱坝变 为双曲拱坝,但与常态混凝土拱坝相比,其体型相对要简单,倒

悬度要小一些,主要是为了适应碾压混凝土施工的特点。国内已 建及在建部分碾压混凝土拱坝体型特性见表3。

已建及在建部分碾压混凝土拱坝体型

4.0.3碾压混凝土重力坝与常态混凝土重力坝坝体抗滑稳定分 析相比,除计算沿坝基面、基础深层滑动面的抗滑稳定(必要 时)外,还需要计算沿碾压层(缝)面的抗滑稳定。由于碾压层 (缝)面的结合质量受混凝土配合比、层(缝)面处理、施工工 艺、施工管理水平及施工现场气候条件等诸多因素的影响,易成 为坝体的薄弱环节,所以需分析沿碾压层(缝)面的抗滑稳定, 坝体碾压层(缝)面的抗滑稳定计算采用抗剪断公式,其安全系 数值的控制标准需符合SI319中沿坝基面抗滑稳定安全系数的 有关规定。 碾压层(缝)面处理涉及大坝层(缝)面稳定、渗漏等,设 计需根据工程结构对层(缝)面抗剪能力和质量的要求,综合考 虑拌和物特性、季节、天气、施工方法等因素,提出相应的层 (缝)面处理措施。一般情况下,超过初凝时间但未终凝的层面 需铺设一层水泥粉煤灰净浆或水泥砂浆,超过终凝时间但间隔时 间在24h以内的层面需铺设一层水泥砂浆,间隔时间超过24h的 层面及缝面需用高压水冲毛,并铺一层水泥砂浆或小骨料混凝 土。坝基常态混凝土垫层表面一般按碾压缝面方式进行处理

坝体碾压层(缝)面的抗滑稳定计算采用抗剪断公式,其安全系 数值的控制标准需符合SI319中沿坝基面抗滑稳定安全系数的 有关规定。 碾压层(缝)面处理涉及大坝层(缝)面稳定、渗漏等,设 计需根据工程结构对层(缝)面抗剪能力和质量的要求,综合考 虑拌和物特性、季节、天气、施工方法等因素,提出相应的层 (缝)面处理措施。一般情况下,超过初凝时间但未终凝的层面 需铺设一层水泥粉煤灰净浆或水泥砂浆,超过终凝时间但间隔时 间在24h以内的层面需铺设一层水泥砂浆,间隔时间超过24h的 层面及缝面需用高压水冲毛,并铺一层水泥砂浆或小骨料混凝 土。坝基常态混凝土垫层表面一般按碾压缝面方式进行处理。 4.0.4国内部分工程芯样、现场原位试验的碾压层(缝)面抗 剪断参数分别见表4及表5。 由表4及表5可知,碾压层(缝)面的抗剪断参数离散性较 大,这与施工质量、配合比、气候条件、层面间歇时间、层 (缝)面处理以及试验取样方式等密切相关,碾压混凝土重力坝 中、低坝根据类似工程选用抗剪断参数时需慎重。 4.0.5碾压混凝土重力坝的应力特点与常态混凝土重力坝有所 不同。碾压混凝土重力坝一般不设纵缝,坝内温度降低至(准)

4.0.4国内部分工程芯样、现场原位试验的碾压层(缝)面抗

由表4及表5可知,碾压层(缝)面的抗剪断参数离散性较 大,这与施工质量、配合比、气候条件、层面间歇时间、层 (缝)面处理以及试验取样方式等密切相关,碾压混凝土重力坝 中、低坝根据类似工程选用 参数时需慎重

由表4及表5可知,碾压层(缝)面的抗剪断参数离散性较 大,这与施工质量、配合比、气候条件、层面间歇时间、层 (缝)面处理以及试验取样方式等密切相关,碾压混凝土重力坝 中、低坝根据类似工程选用抗剪断参数时需慎重。 4.0.5碾压混凝土重力坝的应力特点与常态混凝土重力坝有所 不同。碾压混凝土重力坝一般不设纵缝,坝内温度降低至(准) 稳定温度场要经过数年甚至更长的时间,此时,坝体早已蓄水运 行,所以坝体应力为自重、水压力、温度徐变共同作用产生的应

4.0.5碾压混凝土重力坝的应力特点与常态混凝土重力坝有所

不同。碾压混凝土重力坝一般不设纵缝,坝内温度降低至(准) 稳定温度场要经过数年甚至更长的时间,此时,坝体早已蓄水运 行,所以坝体应力为自重、水压力、温度徐变共同作用产生的应 力叠加。为了较准确地反映碾压混凝土重力坝的应力状况,对于 高坝,除按材料力学法计算应力外,一般还需采用线弹性有限元 法分析。为反映坝体局部的开裂和屈服,对地质条件复杂的高坝

或抗震设防类别为甲类的重力坝,必要时进行非线性有限元法分 析。碾压混凝土重力坝的高坝需重视碾压层(缝)面的剪应力 分析。 对于修建在复杂地基上的中坝,为了分析复杂地基对项体应 力的影响及为大坝基础处理提供必要的依据,亦要采用有限元法 进行分析

常态混凝土拱坝是按柱状块浇筑,通过坝内理设的冷却水管将坝 内混凝土施工期的水化热温升消除,待坝块冷却到封拱温度后才 进行横缝接缝灌浆,使各坝块形成整体。而碾压混凝土拱坝通常 采用全断面通仓碾压,在碾压后已成拱,施工期碾压混凝土水化 热温升所产生的温度应力将随着坝体温度的回降持续影响拱坝运 行期的应力状态。碾压混凝土拱坝施工时虽然已成拱,但这时坝 体弹模还较低,碾压混凝土中水泥水化刚开始不久,尤其在碾压 混凝土中掺用了大量的粉煤灰,温升较慢,过程较长,碾压混凝 土强度增长速度较常态混凝土慢,在温升达到峰值及以后的一段 降温过程中,碾压混凝土弹模还在发展,徐变也较大。此外,碾 压混凝土拱坝因在施工时已成拱,其坝体自重应力分布与常态混 凝土拱坝也不同。由于上述因素,碾压混凝土拱坝的应力及其分 布与常态混凝土拱坝是不同的,要比较准确地反映碾压混凝土拱 坝的应力状态,除采用拱梁分载法计算外,1级、2级拱坝和高 拱坝或情况比较复杂的拱坝需采用三维有限元分析,对坝内设有 大的孔洞、地质条件复杂的高拱坝或抗震设防类别为甲类的拱 坝,必要时进行非线性有限元分析。我国的普定、沙牌、龙首、 白莲崖、蔺河口、大花水、三里坪、万家口子等碾压混凝土拱坝 均进行了三维有限元仿真分析,并通过有限元仿真分析指导碾压 混凝土拱坝的横缝或诱导缝的布置及设计。

便,可实现通仓碾压,适应碾压混凝土快速施工,易保证防渗层 与大坝内部碾压混凝土之间的结合质量,并可减少上游坝面混凝

土的水泥用量,减小温度应力。目前,国内碾压混凝土坝上游防 渗普遍采用二级配碾压混凝土,如普定、江、棉花滩、大朝 山、汾河二库、沙牌、龙首、喀腊塑克、官地、索风营、龙滩 彭水、光照、金安桥、亭子口等,并取得了丰富的实践经验和试 验成果,普定、江、汾河二库等碾压混凝土大坝其钻孔压水试 验的渗透系数均达到10"10"cm/s,能满足高坝的防渗要 求,因此将其作为优先采用的防渗方式。二级配碾压混凝土的抗 渗等级的最小允许值则采用SL191的规定。 昆明红坡水库工程大坝为碾压混凝土重力拱坝,坝高 55.2m,大坝采用全断面单一的三级配碾压混凝土施工,利用三 级配碾压混凝土与变态混凝土组合进行坝体防渗,其中上游面防 渗层碾压混凝土配合比采用稍富胶凝材料设计。由于简化了大坝 材料分区,明显减小了碾压混凝土施工仓面的相互干扰,简化了 施工程序,提高了施工速度。除了昆明红坡水库工程外,安徽流 波水电站碾压混凝土单曲拱坝(坝高70.1m)也采用了三级配 碾压混凝土与变态混凝土组合防渗,并在大坝上游面涂刷IJF 型合成高分子防渗涂料。考虑到中、低坝作用水头相对较小,因 比,将“经论证,中、低坝可采用三级碾压混凝土与变态混凝土 组合”列入本标准。由于采用三级配碾压混凝土与变态混凝土组 合防渗的工程实例较少,且因三级配碾压混凝土骨料最大粒径为 30mm,易引起骨料分离,为满足大坝防渗要求,要求对三级配 防渗层的碾压混凝土配合比、骨料级配、层间结合、施工中避免 骨料分离等进行相应的研究及工艺试验论证。 国内部分已建碾压混凝土坝的二级配碾压混凝土防渗层厚度 的有关资料见表6。原标准根据二级配碾压混凝土抗渗试验成果 及钻孔压水试验资料,对二级配碾压混凝土防渗层的有效厚度作 了规定,为坝面水头的1/30~1/15。考虑到二级配碾压混凝土 层(缝)面毕竟是大坝防渗的薄弱环节,工程实践中二级配碾压 昆凝土防渗层有效厚度绝大多数采用坝面水头的1/20~1/10, 因此,本标准对其进行了修订。二级配碾压混凝土的最小厚度需

满足施工要求。 由于变态混凝土水泥用量较多,施工时加浆也不易做到均 匀,且大坝上游面温度梯度较大,易产生裂缝,因此,二级配碾 压混凝土防渗层上游表面采用变态混凝土时,变态混凝土不宜 厚,原标准规定变态混凝土的厚度为30~50cm。随着变态混凝 土技术的发展,目前在工程实践中,绝大多数工程变态混凝土的 厚度采用50~80cm,以兼顾施工时模板拉筋布设。因此,本标 准对其进行了修订。 当库水具有侵蚀性时,防渗层抗渗等级要进行专门的试验 研究。 为满足坝体防渗要求,设计需对坝体碾压层、缝面处理提出 具体措施

国内部分采用二级配碾压混凝土防渗层

4.0.11采用沥青材料、PVC薄膜及复合土工膜、喷涂高分子 材料等作为碾压混凝土坝的防渗方式在以往国内外碾压混凝土筑 坝中均有成功应用的实例,故对上述防渗方式予以保留。 在国内的一些工程实践中,在大坝上游坝面喷涂高分子材料 (水泥基渗透结晶材料或其他合成高分子材料)作为辅助防渗层, 如龙滩、百色、索风营、彭水等碾压混凝土坝均采用聚合物水泥 防水涂料作为辅助防渗层

5.0.1由于碾压混凝土采用大面积摊铺碾压的施工方式,国内 外已建的碾压混凝土坝绝大多数均不设纵缝,我国的龙滩(最终 坝高216.5m)、光照(坝高200.5m)大坝均未设纵缝,故规定 碾压混凝土坝不宜设置纵缝”。 碾压混凝土重力坝需设横缝。早期的几座碾压混凝土重力坝 如坑口坝、龙门滩坝、水东坝、荣地坝等,因坝轴线长度较小且 处于气候温和地区而未设横缝。随着坝高的增加、河谷变宽、筑 坝地域分布的扩展及碾压混凝土施工技术的发展,碾压混凝土重 力坝大都设置了横缝。 碾压混凝土拱坝项体通常较薄,一般不设置纵缝。碾压混凝 土拱坝一般每40~80m设置一条横缝(或诱导缝)或在上游面 拱端处设置应力释放缝(周边短缝)和下游面拱冠处设置应力释 放缝。 碾压混凝土拱坝的横缝一般沿径向布置,采用预制混凝土重 力式模板、矩形式模板形成全面贯通、作用明确的缝面,该缝面 可很好地释放温度应力,对碾压混凝土快速施工的影响也不大。 诱导缝一般沿径向布置,采用类似于横缝的预制模板间隔布 置,部分切断混凝土,使诱导缝处断面的连接面积减小,强度削 弱,形成半断开半连续的缝面。诱导缝常采用双向间断的布置型 式,即沿水平径向间距1m左右,沿高程方向每隔2~3个碾压 层设置间断的预制模板。 应力释放缝是在坝面切入坝体有限深度的人工缝,一般布置 在碾压混凝土拱坝坝体拉应力较大部位(上游拱端部位和下游拱 冠部位),沿径向布置,缝的深度一般不大于坝体断面的1/3 并在缝端部位采用工字钢、钢筋等止缝措施阻止缝向深部发展 采用应力释放缝对坝体混凝土温度未冷却到准稳定温度时提前蓄

水发电有利,不影响全断面的碾压施工.。此类缝的构造型式简 单、效果较好,但必须保证这种人工缝的稳定性,对止水要求 较高。 5.0.2近年来修建的碾压混凝土重力坝大都设置了横缝或诱导 缝,只是横缝或诱导缝的间距较常态混凝土重力坝略大。据调 查,部分横缝或诱导缝间距超过30m的碾压混凝土重力坝,主 要在其上游面出现了不同程度的表面裂缝。三维有限元温度应力 计算分析研究也表明,随着横缝间距增大,沿坝轴线方向的坝体 拉应力相应增大,其范围也增大。随着碾压混凝土施工技术日臻 成熟,切缝机具的改进及成缝方式的多样化,使横缝或诱导缝的 成缝已不再成为制约碾压混凝土快速施工的主要因素。国内近期 部分已建碾压混凝土重力坝分缝情况见表7。为了避免坝体裂 缝,本条规定碾压混凝土重力坝的横缝或诱导缝“间距宜 为15~30m”,该间距是指横缝(诱导缝)之间或横缝与诱导缝 之间的距离。按目前碾压混凝土重力坝横缝设计的趋势,基本倾 向横缝间距与常态混凝土重力坝一致,综合考虑坝体温控防裂 大坝结构布置、地形地质条件等因素后确定,通常取20m左右

水发电有利,不影响全断面的碾压施工。此类缝的构造型式简 单、效果较好,但必须保证这种人工缝的稳定性,对止水要求 较高。

国内近期部分已建碾压混凝士重力坝分

碾压混凝土重力坝横缝常采用切缝机切制、设置诱导孔或隔 缝材料等方法形成。横缝又分为全部切断的横缝和部分切断或隔 断的诱导缝。切缝机切缝有“先碾后切”和“先切后碾”两种方 式,隔缝材料可用镀锌铁片、化纤编织布或干砂隔缝,诱导孔可 由风钻钻孔形成。有些位于高地震烈度区的碾压混凝土重力坝, 如金安桥重力坝,其横缝或诱导缝的切缝深度取浇筑层厚的2/3, 以加强坝段间连接,达到既能满足温控要求,又可增强大坝整体 性的目的

碾压混凝土重力坝横缝常采用切缝机切制、设置诱导托或隔 缝材料等方法形成。横缝又分为全部切断的横缝和部分切断或隔 断的诱导缝。切缝机切缝有“先碾后切”和“先切后碾”两种方 式,隔缝材料可用镀锌铁片、化纤编织布或干砂隔缝,诱导孔可 由风钻钻孔形成。有些位于高地震烈度区的碾压混凝土重力坝, 如金安桥重力坝,其横缝或诱导缝的切缝深度取浇筑层厚的2/3, 以加强坝段间连接,达到既能满足温控要求,又可增强大坝整体 性的目的。 5.0.3由于碾压混凝土拱坝在碾压后已成拱,施工期碾压混凝 土水化热产生的温升在冷却到准稳定温度场的过程中,将产生较 大的温度拉应力,且碾压混凝土由于高掺粉煤灰等掺合料,坝体 温降过程较长,不可能待坝体温度降到准稳定温度场后才开始蓄 水,因此,横缝或诱导缝灌浆体系要具有重复灌浆的功能,才能 保证拱坝的安全运行。此外,横缝或诱导缝的设置要便于碾压混 凝土施工。因此,横缝或诱导缝的分缝位置、分缝结构及灌浆设 计是碾压混凝土拱坝设计的一个关键问题。我国的设计及科研单 位在这方面进行了大量的科学研究,并将成果应用于工程实践 国内碾压混凝土拱坝一般每4080m设置一条横缝(或诱导缝) 或在上游面拱端设置应力释放缝(周边短缝)和下游面拱冠处设 置应力释放缝,碾压混凝土拱坝的分缝类型、条数、位置需要根 据坝体布置条件、坝体受力状态、温度温制措施和施工条件等综

合考虑选择。为避免坝体裂缝,分缝间距不宜过大。国内部分巨 建的碾压混凝土拱坝分缝情况见表8

表8国内部分已建碾压混凝土拱坝分缝情况

沙牌拱坝采用2条诱导缝加2条横缝的组合方案,其中靠近 拱冠附近的②号、③号缝为诱导缝,靠近拱肩的①号、④号缝为 横缝,从左岸到右岸沿坝轴线各缝距分别为35.07m、50.41m、 59.04m、69.70m及43.70m。诱导缝结构采用预制混凝土重力 式模板成对组装形成,模板长1.0m、高0.3m,在缝面上呈双 向间断、缝长与缝距不等布置,即沿水平径向缝长1.0m、间距 0.5m;沿高程方向缝长0.3m、间距0.6m(即两个碾压层)设

一间断诱导缝。横缝结构采用类似于诱导缝的预制混凝土重力式 模板形成缝面,将间断布置方式改成沿缝面全面贯通布置,形成 作用明确的横缝,模板长1.0m、高0.3m。在诱导缝及横缝的 上游面设置边缘切口缝,以防止裂缝绕过止水片和止浆片。在诱 导缝及横缝内均布置了重复灌浆系统,灌浆管路上布置可重复灌 浆用的特制橡胶套阀。 龙首拱坝上设置了2条诱导缝,分别布置在1号表孔右侧及 4号表孔左侧,2条诱导缝将拱坝分成40m、60m及41m三段。 诱导缝采用径向间断型式,即沿水平方向和高程方向设置一定数 量的间断六面体空隙,空隙由特制的混凝土预制板形成,使其在 坝体内同一径向断面上形成若干人造缝隙。在诱导缝中埋设两套 灌浆系统,一套进行水泥灌浆,另一套可进行化学灌浆,灌浆系 统可进行多次重复灌浆。 大花水拱坝在坝上共设置2条诱导缝(②号、③号缝)和2 条周边短缝(①号、④号缝)。②号、③号缝设在左、右溢流表 孔的两侧,径向布置,分别距拱坝中心线40m和40.5m;①号、 ①号缝为周边短缝,分别布置于左、右岸两拱端,距拱端1m, 缝面靠上游坝面布置,缝长为拱圈厚度的1/3,缝的末端采用工 字钢止缝,工字钢后设过缝钢筋。缝面均预埋灌浆系统。 5.0.4碾压混凝土坝坝内廊道设计总体上与常态混凝土坝相似, 由于坝内设置廊道和竖井对碾压混凝土的快速施工造成较大影 响,且将削弱坝体结构,因此强调碾压混凝土坝要使廊道具有多 种用途,并尽可能减少廊道和竖井的数量,方便碾压混凝土快速 施工。 5.0.5工程实践中,廊道大都采用变态混凝土、混凝土预制构 件、常态混凝土等方式。由于变态混凝土对碾压混凝土施工干扰 较少,使异种混凝土之间能良好结合等优势已被广泛应用,目前 廊道型式以变态混凝土加混凝土预制构件拼装型式居多,使廊道 可直接设置在碾压混凝土坝体内,可不受以往大坝基础廊道往街

5.0.4碾压混凝士坝坝内廊道设计总体上与常态混凝士

由于坝内设置廊道和竖井对碾压混凝土的快速施工造成较天 响,且将削弱坝体结构,因此强调碾压混凝土坝要使廊道具有 种用途,并尽可能减少廊道和竖井的数量GB/T 30595-2014 挤塑聚苯板(XPS)薄抹灰外墙外保温系统材料,方便碾压混凝土快 施工。

5.0.5工程实践中,廊道大都采用变态混凝土、混凝王

件、常态混凝土等方式。由于变态混凝土对碾压混凝土施工干 较少,使异种混凝土之间能良好结合等优势已被广泛应用,目 郎道型式以变态混凝土加混凝土预制构件拼装型式居多,使廊 可直接设置在碾压混凝土坝体内,可不受以往大坝基础廊道往 设置在基础常态混凝土或基础内的限制。在坝内设置廊道,其

围的混凝主内将产生局部应力。局部应力主要由项体自重、上游 水压力及温度应力产生,可采用有限元法分析计算。廊道顶部采 用的混凝土预制构件内配筋还需要对施工期其上已摊铺碾压混凝 土的重力及振动碾激振力等荷载工况进行复核。 5.0.6、5.0.7碾压混凝土坝设横缝或诱导缝时,需结合坝体防 渗形式选择合适的止水与排水形式。当采用二级配或三级配碾压 混凝土作为上游防渗层时,横缝或诱导缝内止、排水需设置在防 渗层内。碾压混凝土重力坝高坝的横缝(或诱导缝)的上游侧 般设置两道止水片,一般情况下止水片后设一道排水孔(槽) 中、低坝止水设施可适当简化。坝体下游面一般设置一道止水片。 碾压混凝土拱坝收缩缝在坝体上游侧的止水片可兼作止浆 用。止水片一般采用厚1.2~2.0mm的铜片、不锈钢片,宽度 为50~60cm。 目前普遍采用二级配碾压混凝土作为大坝防渗层,考虑到在 坝体横缝或诱导缝内设置沥青井对碾压混凝土施工干扰较大,且 沥青易老化,维护复杂,效果也并不理想。实际工程中采用二级 配碾压混凝土防渗层的大坝,无一例设置沥青井,故规定“坝体 横缝或诱导缝内不宜设沥青井”。 5.0.8为降低碾压混凝土坝坝体内的扬压力及保证碾压混凝土 的耐久性,坝体内需要设置坝体排水系统。经过工程实践与总

5.0.8为降低碾压混凝土坝坝体内的扬压力及保证碾压混凝土 的耐久性,坝体内需要设置坝体排水系统。经过工程实践与总 结,坝身竖向排水孔常采用钻孔、埋设透水管或拔管等方法形 成,故予以推荐。上述方法中钻孔因不易堵塞、排水效果最佳 考虑节约投资,加快排水孔施工进度等因素,钻孔的孔径可比埋 设透水管或拔管的孔径小,故提出“钻孔的孔径宜为76~ 02mm”,高坝一般取大值,中、低坝项一般取小值。 有些碾压混凝土双曲薄拱坝,受坝体体型复杂和上、下层廊 道高差较大的制约,坝体排水采用竖向排水管与水平排水管组合 的网格形式,如三里坪拱坝将坝体排水布置成竖向与水平向间距 6m×6m的网格形式,竖向排水孔采用g150mm钢管拔管成孔, 水平排水管则采用150mm的软式透水管,坝体排水效果也较好

(+O)/M 020 02*0 690 09°0 29'0 9.0 t9'0 69°0 8°0 69°0 CS0 090 SS0 SS'0 (gw/8y)/ M 9co1 86 86 68 06 06 66 5 8 S2 t8 3 0. 201 ()/ 0 5 6 19 5 S9 8 19 8 18 8 69 15 18 3 (sw/8)/ 00 F 0 0 601 221 1S1 0 SSI 01 SS 881 C91 161 (gu/By)/ 08 to0 o11 F 8 8 8 96 C6 68 8 66 so 6 8 (g/8)/ 09 5 15 6 SS 29 18 SS 2 09 t9 58 69 o[1 2湿游 11 111 11 11 三 111 111 111 111 三 111 11 111 11 6 0 0 01 001 00 0 0 0 000 0 000 台华 牛重 重 请4重 牛重 近4重 近4重 重 牛重 近4重 雨诉 9861 6861 6861 0661 2661 1661 661 661 8661 8661 861 5661 口 J ? 品 投知

表11国内常用的引气剂

足碾压作业的前提下不宜太厚,这对大坝温度控制及尽快转入碾 压混凝土施工、加快施工进度是比较有利的。有时需要采用垫层 混凝土作为盖重,对下部基岩进行灌浆等工作时,垫层厚度可适 当加厚,如龙滩、官地等工程采用厚2.0m垫层,光照、洪口、 招徕河、白莲崖等工程采用厚1.5m垫层,大多数工程采用厚 1.0m垫层。目前,在工程实践中也有采用机拌变态混凝土作为 河床部位大坝基础垫层,如丰满水电站重建工程采用了机拌变态 混凝土垫层,使垫层与上部碾压混凝土的材料性能更为接近,应 用效果良好。 在岸坡部位采用变态混凝土基础垫层,施工较方便,其初凝 时间易与坝体碾压混凝七协调,且易使变态混凝土区域与碾压混 凝土区域良好过渡结合,但厚度不宜太厚,一般不宜大 于1.0m。 6.0.13变态混凝土在碾压混凝土坝的上、下游坝面模板,廊道 等孔洞周围,大坝岸坡基础垫层,止水片,管道,布设钢筋区等 部位已得到广泛应用,并取得了良好的效果。变态混凝土较好地 解决了异种混凝土之间的结合问题,进一步发挥了碾压混凝土快 速施工的特点。变态混凝土净浆加入量一般采用4%6%(体 积比),考虑到高坝的重要性及保障变态混凝土的性能,高坝的 变态混凝土配合比或加浆量一般通过试验确定

7.0.1自原标准发布实施以来,我国已建的碾压混凝拱坝有 20多座,坝高超过百米的有10多座,在建设碾压混凝土拱坝方 面积累了较丰富的实践经验,故将原标准的7.0.1条和7.0.2条 合并编写,碾压混凝土重力坝和拱坝高、中坝的温度控制设计方 法可分别参照SI.319及SL282的规定执行。 碾压混凝土重力坝温度控制特点是:水泥用量少DB31 700-2020 钢质冷模锻件单位产品能源消耗限额,粉煤灰等 掺合料掺量高,降低了混凝土的发热量,且发热过程较慢;坝体 一般不设置纵缝,横缝不形成暴露面,主要靠层面散热,散热过 程大大延长。温度控制设计需根据材料性能、结构尺寸、气候条 件、铺筑层厚、连续升程及间歇方式,并结合温控措施等进行研 究,合理安排施工时段,简化温度控制方式。高坝由于其重要 性、混凝土温控防裂难度较大、影响因素多等,除采用常规的差 分法分析温度场,影响线法分析温度应力外,一般采用有限元法 分析温度场和温度应力。对于中坝,采用差分法和影响线法分析 通常可满足工程要求。 碾压混凝土拱坝在坝体布置、体形选择和应力稳定计算方法 方面同常态混凝土拱坝基本相同,但在温度荷载、项体分缝方面 同常态混凝土拱坝有较大不同。碾压混凝土拱坝需重点研究水化 热过程对坝体应力的影响。由于碾压混凝土拱坝通常采用全断面 通仓碾压,在碾压后已成拱,横缝(或诱导缝)分缝间距较大, 施工期碾压混凝土水化热温升所产生的温度应力因坝体温降过程 较长将长期影响拱坝的应力状态,温控措施的实施使得坝内各处 温度均不相同,残余的温度应力不同。碾压混凝土拱坝一般不进 行封拱灌浆前的通水冷却,封拱灌浆时坝体温度常常高于坝体多 年平均温度,若按常态混凝土拱坝以坝体多年平均温度为温度荷 载的算起点,将低估温降荷载。拱坝拉应力中温度应力占较大

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