碾压混凝土坝设计规范.docx

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碾压混凝土坝设计规范

1总则…………………………………………………………………1

2引用标准……………………………………………………………2

3主要术语……………………………………………………………3

4枢纽布置……………………………………………………………4

5坝体设计……………………………………………………………5

6坝体构造……………………………………………………………7

7碾压混凝土材料和坝体混凝土分区………………………………9

8温度控制及坝体防裂……………………………………………11

9安全监测设计……………………………………………………13

标准用词说明………………………………………………………15

条文说明……………………………………………………………16

1总则

1.0.1为适应碾压混凝土坝建设发展的需要，规范碾压混凝土坝设计要求，使工程设计做到安全适用、经济合理、技术先进、质量可靠，特制定本标准。

1.0.2碾压混凝土坝的级别，应符合《防洪标准》（GB50201-94）和《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）的规定。

1.0.3本标准适用于水利水电工程岩基上的1、2、3级碾压混凝土重力坝设计，4、5级碾压混凝土重力坝设计可参照使用。

坝高大于200m的碾压混凝土重力坝设计应作专门研究。

本标准也适用于碾压混凝土拱坝设计。

1.0.4碾压混凝土坝按其坝高分为低坝、中坝和高坝，坝高在30m以下为低坝，坝高在30m～70m为中坝，坝高在70m以上为高坝。

1.0.5碾压混凝土坝设计应收集并掌握建坝地区的气象、水文、泥沙、地形、地质、地震、建筑材料、生态环境等基本资料，研究施工和运用条件。

1.0.6碾压混凝土坝设计除应符合本标准外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

2引用标准

下列标准为本标准中引用的主要标准。

标准出版时所示版本均为有效。

所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

《防洪标准》（GB50201-94）

《水工碾压混凝土试验规程》（SL48-94）

《水工混凝土结构设计规范》（SL/T191-96）

《水工建筑物抗震设计规范》（SL203-97）

《水工建筑物抗冰冻设计规范》（SL211-98）

《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）

《混凝土拱坝设计规范》（SL282-2003）

《混凝土重力坝设计规范》（SL×××）

《水工钢筋混凝土结构设计规范（试行）》（SDJ20-78）

《水工碾压混凝土施工规范》（DL/T5112-2000）

《混凝土坝安全监测技术规范》（DL/T5178-2003）

3主要术语

3.0.1碾压混凝土rollercompactedconcrete

指将干硬性的混凝土拌和料分薄层摊铺并经振动碾压密实的混凝土。

3.0.2碾压混凝土重力坝rollercompactedconcretegravitydam

指用碾压混凝土筑成的实体重力坝。

3.0.3碾压混凝土拱坝rollercompactedconcretearchdam

指用碾压混凝土筑成的拱坝。

3.0.4掺合料mineraladmixture

指为改善混凝土性能、减少水泥用量而掺入混凝土中的活性或非活性矿物质材料。

3.0.5碾压层面rollercompactedconcretelayersurface

指连续上升铺筑的碾压混凝土表面。

3.0.6碾压缝面rollercompactedconcreteliftjoint

指经间歇后必须经过处理的碾压混凝土层面。

3.0.7变态混凝土groutenrichedvibratedrollercompactedconcrete

指在已摊铺的碾压混凝土拌和料中，掺入一定比例的灰浆后振捣密实的混凝土。

4枢纽布置

4.0.1碾压混凝土坝设计应研究以下因素：

1坝址区的地形、地质、水文、气象条件和建筑材料的来源及适应性；

2结合工程任务，合理安排泄水、发电、灌溉、供水及航运等建筑物的布置；

3坝体的规模、结构布置型式和主要尺寸；

4坝体稳定、混凝土强度和耐久性的要求；

5碾压混凝土筑坝的施工条件；

6坝体快速施工、缩短工期、节约水泥和简化温度控制措施等。

4.0.2碾压混凝土坝的枢纽布置宜为扩大碾压混凝土的使用范围及快速施工创造条件；大坝中采用碾压混凝土的部位宜相对集中。

狭谷河段碾压混凝土坝的枢纽布置宜采用引水式或地下厂房。

若采用坝后式厂房时，应研究引（输）水管道布置，方便碾压混凝土施工。

洪水流量较大、河道宽阔而采用河床式厂房的枢纽布置中，碾压混凝土宜应用于非溢流坝段及坝顶溢流坝段。

碾压混凝土坝上布置泄水建筑物时，宜优先采用开敞式溢流孔或溢流表孔。

4.0.3枢纽的施工导流宜采用隧洞、明渠或利用碾压混凝土坝的缺口等导流方式。

当需在碾压混凝土坝段内设置施工导流底孔时，应研究后期封堵的施工措施。

5坝体设计

5.0.1碾压混凝土重力坝的体型断面设计宜简化，便于施工，坝顶最小宽度不宜小于5m，上游坝坡宜采用铅直面，下游坝坡可按常态混凝土重力坝的断面进行优选。

5.0.2作用在碾压混凝土重力坝上的荷载及其组合、坝体抗滑稳定和应力的计算方法及其控制标准应符合《混凝土重力坝设计规范》（SL×××）的有关规定。

5.0.3高坝的碾压混凝土重度应根据料源、配合比、施工条件等由试验确定，中、低坝可根据类似工程的参数选用。

5.0.4碾压混凝土重力坝坝体抗滑稳定分析应包括沿坝基面、碾压层（缝）面和基础深层滑动面的抗滑稳定。

必要时，应分析斜坡坝段的整体稳定。

碾压混凝土重力坝碾压层（缝）面的抗滑稳定计算应采用抗剪断公式，其安全系数应符合《混凝土重力坝设计规范》（SL×××）第×条的规定。

碾压混凝土重力坝坝体的碾压层（缝）面的计算参数，高坝应根据层（缝）面的施工条件及处理措施进行试验测定；中、低坝，若无条件进行试验时，其计算参数可参照类似工程选用。

5.0.5碾压混凝土重力坝应力分析的主要内容包括：

1坝体选定截面上的应力（包括坝基面、折坡处截面及其它需要计算的截面）。

高坝应重视其碾压层（缝）面的剪应力；

2坝体廊道、孔洞、管道等坝体削弱部位的局部应力；

3坝体上闸墩、导墙等部位的应力；

4地质条件复杂时坝基内部的应力。

设计时可根据工程规模和大坝的具体情况，分析上述内容的全部或部分，或另加其它内容。

5.0.6碾压混凝土重力坝除按材料力学法计算应力外，高坝尚宜采用有限元法进行计算。

修建在复杂地基上的中坝，必要时可采用有限元法进行计算。

当不宜作为平面问题分析时，可采用三维有限元法或其它合适的方法进行应力分析。

5.0.7作用在碾压混凝土拱坝上的荷载及其组合、坝体应力和拱座稳定的计算方法及其控制标准应符合《混凝土拱坝设计规范》（SL282）的有关规定。

5.0.8碾压混凝土拱坝在拱坝体型、拱坝结构设计上宜简化，并适应碾压混凝土的快速施工；应研究施工期碾压混凝土水化热温升对拱坝的不利影响；拱坝应力分析除采用拱梁分载法计算外，高、中坝还宜采用三维有限元计算。

5.0.9布置在碾压混凝土坝上的泄水建筑物设计，应符合《混凝土重力坝设计规范》（SL×××）及SL282的有关规定。

5.0.10采用常态混凝土或变态混凝土的部位，如闸墩、溢流面及坝内孔洞周边等，需配置钢筋时，应符合《水工混凝土结构设计规范》（SL/T191）和《水工钢筋混凝土结构设计规范（试行）》（SDJ20）的有关规定。

5.0.11碾压混凝土重力坝及碾压混凝土拱坝的坝基处理设计应分别符合《混凝土重力坝设计规范》（SL×××）及SL282的有关规定。

6坝体构造

6.0.1碾压混凝土重力坝不宜设置纵缝，根据工程的具体条件和需要设置横缝或诱导缝。

横缝或诱导缝间距应根据坝基地形地质条件、坝体布置、坝体断面尺寸、温度应力、施工强度等因素综合比较确定，其间距宜为20m～30m。

6.0.2碾压混凝土拱坝设计应研究拱坝横缝或诱导缝的分缝位置、分缝结构及灌浆体系。

6.0.3碾压混凝土坝的基础灌浆、排水、检查、安全监测及交通等廊道宜予合并；低坝可设置1条，中、高坝可设置1～3条。

廊道的断面应满足施工、运行、安全监测和检修等要求。

6.0.4廊道可采用变态混凝土、常态混凝土或混凝土预制构件等形成。

6.0.5碾压混凝土坝的上游面应设防渗层。

防渗层宜优先采用二级配碾压混凝土，其抗渗等级的最小允许值为：

1H＜30m时，W4；

2H=30m～70m时，W6；

3H=70m～150m时，W8；

4H＞150m时，应进行专门试验论证。

注：

H为水头，m。

二级配碾压混凝土防渗层的有效厚度，宜为坝面水头的1/30～1/15，但最小厚度应满足施工要求。

二级配碾压混凝土防渗层上游表面采用变态混凝土时，变态混凝土的厚度宜为30cm～50cm，最大厚度不宜大于100cm。

6.0.6采用沥青材料、合成橡胶及复合土工膜等作为上游坝面防渗层时，其厚度及技术要求应根据材料的抗渗性、耐久性及变形性能通过试验研究确定。

采用常态混凝土作为碾压混凝土坝的防渗层时，其厚度和抗渗等级应满足坝体防渗要求。

6.0.7碾压混凝土重力坝横缝或诱导缝的上游面、溢流面、下游面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。

6.0.8坝体横缝或诱导缝内止水设施及材料应根据工作水头、气候条件、所在部位和便于施工等因素确定；采用二级配碾压混凝土或常态混凝土作为上游防渗层时，止水设施应置于防渗层内；采用沥青材料、合成橡胶及复合土工膜等材料作为上游坝面防渗层时，应结合防渗布置设置止水设施。

坝体横缝或诱导缝内不宜设沥青井。

6.0.9碾压混凝土重力坝高坝横缝或诱导缝上游面附近的止水应采用两道厚1.0mm～1.6mm的止水铜片。

中、低坝的横缝或诱导缝止水可适当简化，但中坝横缝或诱导缝上游面的第一道止水片应为铜片。

止水铜片每一侧埋入混凝土内的长度可为20cm～25cm。

6.0.10碾压混凝土重力坝坝内竖向排水孔应设在上游防渗层下游侧，可采用钻孔、埋设透水管或拔管等方法形成，孔距为2m～3m。

钻孔的孔径宜为76mm～102mm，透水管或拔管的孔径宜为15cm～20cm。

6.0.11根据坝的重要性、结构布置、运行条件和地质条件等因素，可在大坝基础设置排水廊道。

6.0.12下游坝面应根据下游水位变幅等情况，视工程的具体条件采取防渗措施。

7碾压混凝土材料和坝体混凝土分区

7.0.1碾压混凝土所用的水泥、骨料、活性掺合料、外加剂和拌和用水应符合国家现行有关标准的规定。

胶凝材料中掺合料所占的重量比，在外部碾压混凝土中不宜超过总胶凝材料的55%，在内部碾压混凝土中不宜超过总胶凝材料的65%。

7.0.2碾压混凝土的配合比应由试验确定，碾压混凝土的总胶凝材料用量不宜低于130kg/m3；水泥用量应根据大坝级别、坝高并通过试验研究确定；水胶比宜小于0.70。

有抗侵蚀性要求时，水泥中C3A含量宜低于5%，水胶比宜小于0.45，并应进行试验论证。

7.0.3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。

7.0.4碾压混凝土的抗压强度宜采用180d（或90d）龄期抗压强度。

注：

碾压混凝土抗压强度是指设计龄期180d（或90d）、15cm立方体的强度，保证率采用80％。

7.0.5碾压混凝土重力坝在不同部位和不同条件下的混凝土性能，应符合《混凝土重力坝设计规范》（SL×××）及《水工建筑物抗冰冻设计规范》（SL211）的有关规定。

7.0.6坝体内部碾压混凝土宜采用一种标号，高坝可按高程或部位采用不同的标号。

7.0.7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。

7.0.8坝体不同分区的碾压混凝土所用的水泥，宜采用同一品种。

7.0.9坝体混凝土的密度、强度、抗渗、抗冻、抗侵蚀、热学、抗裂等性能参数，应视坝高和运行条件进行全部或部分试验确定。

7.0.10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1m。

7.0.11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。

8温度控制及坝体防裂

8.0.1碾压混凝土重力坝的高、中坝应进行坝体温度控制设计，提出温度控制标准及防止裂缝的措施。

高、中坝的温度控制设计方法可参照《混凝土重力坝设计规范》（SL×××）的规定执行，高坝尚宜采用有限元法对坝体温度场、温度应力进行分析。

低坝可参照类似工程经验，提出坝体温度控制要求及防止裂缝的措施。

8.0.2碾压混凝土拱坝的高、中坝应采用三维有限元法进行坝体温度控制分析，提出温度控制标准及防止裂缝的措施。

8.0.3碾压混凝土坝温度控制设计，应收集坝址区年平均气温和变幅、多年月平均气温、旬平均气温、气温骤降的变幅和历时及相应的频率、河流水温、坝基地温以及类似工程水库水温等资料。

8.0.4碾压混凝土高、中坝应进行碾压混凝土力学性能、热学性能、变形性能（极限拉伸、自生体积变形、干缩）的试验研究，高坝还宜进行徐变试验研究。

8.0.5碾压混凝土坝温度控制设计应研究基础容许温差、内外温差和坝内最高温度，并应重视遇寒潮及冬季的保温设计。

8.0.6碾压混凝土重力坝高、中坝的基础容许温差应根据坝址区的气候条件、碾压混凝土的抗裂性能和热学性能及变形性能、浇筑块的高长比、基岩变形模量等因素，通过温度控制设计确定。

以下各情况的基础容许温差应进行专门论证确定：

1在基础约束范围内长期间歇或过水的浇筑块；

2基岩变形模量与混凝土弹性模量相差较大；

3基础回填混凝土、混凝土塞及陡坡坝段。

8.0.7应根据气候条件等因素，提出坝体内外温差或坝内最高温度的控制标准。

8.0.8在不影响碾压混凝土强度及耐久性的前提下，应采取下列措施降低水泥用量，减少发热量。

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。

8.0.9应采用合适的碾压混凝土原材料，改善碾压混凝土性能，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。

8.0.10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控计算研究确定。

8.0.11合理安排混凝土浇筑进度，宜利用低温季节的有利时段浇筑碾压混凝土。

8.0.12必要时，可采取下列温度控制措施：

1在粗骨料堆上洒水、喷雾、料堆加高、地垅取料、加设凉棚；

2用冷却水或加片冰拌和碾压混凝土；

3仓面喷雾或流水养护；

4骨料预冷；

5在碾压混凝土运输过程中防止热量倒灌；

6埋设冷却水管。

8.0.13坝基常态混凝土垫层，在浇筑后不宜长期间歇。

8.0.14应合理布置、简化坝体细部结构。

在碾压混凝土铺筑方式上宜优先采用连续均匀上升，不宜在基础约束范围内长期间歇。

根据结构物布置和受力情况，对重要部位及易产生裂缝部位应适当布置限裂钢筋。

8.0.15碾压混凝土坝应根据坝址的气候条件及施工情况进行坝面、仓面及侧面的保温和保湿养护。

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。

严寒及寒冷地区应重视冬季的表面保温。

9安全监测设计

9.0.1碾压混凝土坝安全监测设计应根据大坝级别、坝高、结构型式与特点、地形和地质条件，设置必要的监测设施。

安全监测应符合下列规定：

1分别监视大坝在施工期、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。

9.0.2碾压混凝土坝安全监测设计除应符合《混凝土坝安全监测技术规范》（DL/T5178）及其它与安全监测有关的标准外，还应结合碾压混凝土坝的特点提出安全监测补充要求。

9.0.3碾压混凝土坝安全监测范围，包括坝体、坝基以及对大坝安全有重大影响的近坝区岸坡和其它与大坝安全有直接关系的建筑物和设备。

9.0.4安全监测设计应遵循下列原则：

1监测项目和测点布设应针对碾压混凝土坝的特点，准确反映大坝的工作性态，突出重点，做到少而精；

2监测断面应选择地质条件复杂或具有代表性的部位；

3监测项目应根据工程的重要性、设计计算及模型试验成果、温度控制等方面的要求确定；

4监测项目应统筹安排，配合布置，重点部位的监测项目应能相互校核；

5应选择性能稳定可靠，且适宜于在潮湿恶劣的环境中长期工作的监测仪器和设备，仪器的量程和精度应满足工程监测要求，采用的监测方法应技术成熟，便于操作；

61、2级碾压混凝土坝宜设置具有数据采集、数据管理和实时安全监测功能的监测自动化系统。

3级碾压混凝土坝必要时可设置监测自动化系统。

采用监测自动化系统的同时，应具备人工测读条件。

9.0.5安全监测设计应符合下列要求：

1应重视施工期及首次蓄水期的安全监测工作，及时取得主要监测项目的基准值。

2应为监测作业及监测设施提供良好的交通、照明、防潮、防寒及保安等条件。

3应排除或减少影响监测成果的因素，监测仪器及电缆应有必要的保护措施。

9.0.6碾压混凝土坝的补充监测项目及布置要求：

1坝体渗透压力监测，宜在监测断面的上游防渗层内及防渗层与内部碾压混凝土界面附近埋设渗压计，同一高程截面宜布置1～2只。

在监测断面的坝内排水孔后，宜在具有代表性的碾压层（缝）面沿上、下游方向布置渗压计，同一高程截面宜布置1～3只。

2坝体温度监测，宜在监测断面上按网格布置温度测点。

监测断面不宜少于2个。

在靠近坝体表面、长间歇期缝面和孔洞周围等温度变化剧烈部位宜适当增设温度测点。

3坝体应力、应变监测，宜根据坝体应力分析及研究成果并结合坝体混凝土分区、碾压混凝土分层铺设的特点，反映出坝体主要部位的应力状态。

在碾压混凝土重力坝的监测坝段上，根据坝高可选1～3个水平监测截面，最下部一个截面宜在距坝基面5m以上的碾压混凝土铺筑层内。

测点沿坝段中心线布置，同一水平截面内沿上下游方向不宜少于3个测点。

4接缝和裂缝监测，碾压混凝土重力坝陡坡坝段沿混凝土与基岩接触面、碾压混凝土拱坝横缝或诱导缝缝面宜埋设测缝计。

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。

9.0.7有关水平位移、垂直位移、挠度、倾斜、扬压力、渗漏量、绕坝渗流、水位、库水温、水力学观测、局部结构的应力应变、地震反应等安全监测布置，应符合DL/T5178及其它与安全监测有关标准的规定。

标准用词说明

执行本标准时，标准用词应遵守下表规定。

标准用词说明

标准用词

在特殊情况下的等效表述

要求严格程度

应

有必要、要求、要、只有……才允许

要求

不应

不允许、不许可、不要

宜