2020最新小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则
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小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则一、引言碾压式土石坝是一种常用于小型水利水电工程的重要水工结构。
其设计旨在通过合理的结构设计和施工工艺,确保坝体的稳定性和安全性。
本文将就碾压式土石坝的设计导则进行详细阐述。
二、碾压式土石坝的基本原理碾压式土石坝是以碾压机为主要施工设备,通过对土石料的碾压和压实,使其形成一个均匀、致密的水工坝体。
碾压机在施工过程中,通过对土石料的挤压和摩擦力,使其颗粒间的空隙逐渐减小,达到增强坝体稳定性的目的。
三、碾压式土石坝的设计要点1. 选择合适的土石料碾压式土石坝的设计首先需要选择合适的土石料。
一般要求土石料具有良好的侧向稳定性和抗冲刷能力,且颗粒间的填充性能良好。
根据工程实际情况,可以选择不同粒径和不同类型的土石料进行混合使用。
2. 坝体布置和截坝设计碾压式土石坝的坝体布置应根据具体工程情况进行合理设计。
在选择坝址时,要考虑地质条件、水文条件和工程用地等因素,确保坝体的稳定性和安全性。
同时,要进行截坝设计,确保坝体在各种工况下的稳定性。
3. 坝体剖面和坝顶宽度设计碾压式土石坝的坝体剖面应根据工程要求进行合理设计。
一般要求坝体剖面呈三角形或梯形状,以提高坝体的稳定性。
同时,根据工程规模和设计洪水等级,确定坝顶宽度,确保坝体的稳定性和安全性。
4. 坝体护面和排水系统设计碾压式土石坝的坝体护面和排水系统设计是确保坝体稳定性的重要环节。
坝体护面可以采用混凝土面板、斜坡护面或防渗墙等形式进行设计。
排水系统应具备良好的排水功能,以防止坝体内部水分积聚。
5. 施工工艺和质量控制在碾压式土石坝的设计中,施工工艺和质量控制是确保工程质量的关键环节。
施工过程中,应采用科学合理的施工工艺,确保碾压机的振动频率和振幅适当。
同时,要加强施工现场管理,确保施工质量的控制。
四、碾压式土石坝设计的注意事项1. 考虑地质条件和水文条件对碾压式土石坝的影响,合理选择坝址和设计参数。
2. 在碾压式土石坝的设计中,要充分考虑工程的经济性和可行性,合理控制工程投资。
中华人民共和国行业标准小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则条文说明目次总则坝址选择及枢纽布置坝址选择枢纽布置坝型选择筑坝材料及填筑标准筑坝材料填筑标准坝基处理砂砾石地基处理易液化土及软土地基处理岩石及岩溶地基处理坝体与地基和岸坡的连接坝体结构坝顶超高坝顶构造坝坡防渗体反滤层及过渡层坝体排水护坡坝面排水坝的计算渗流计算沉降计算观测设计枢纽工程挡水建筑物的高度不大于该标准中山区及丘陵区的坝高超过虽然质量事故中包含施工的原因但不难看出以往小型土石坝由于缺少调查研究和勘测设计工作不努力提高设计水平对于构造简对于复杂的岩基和覆盖层覆盖层的分层厚水利计算由于等级工程所在的有条件的还小型水利水电工程碾压式土石坝的设计除遵守本导则的规定外坝址选择及枢纽布置坝址选择坝址应选在地形地质条件有利的地方使库容大择地质条件好的地基如采用水平铺盖当地质条件比较简单涌浪威胁大坝安全堵塞泄洪设施进口引起洪水漫坝事故尤否则应采取适枢纽布置使枢纽如需转折坝轴线两端的岸坡应有足够的高度和厚度坡度较缓没有突变如天然垭口地质条件比较复杂用浆砌石或混凝土导墙将溢洪道和土坝为避免水流冲刷或回流淘刷坝脚开敞式溢洪道超泄能力大施工和管理方便为便于运行管理但当下游有防洪要求或汛后抬高水位利用防洪库容蓄水时溢洪道也可设置闸门陡槽及侧壁可采用混凝土或浆砌石防为了减少工程量和节约投资已建工程中有不使水库不能正常蓄坝下埋管一旦破损故当坝址区有修建隧洞的地形地质条地震烈度在度或度以上的地区为满足检查和维修的要求埋管的最小断面尺寸建议如下圆形断面内径面高以下做法可供参考采用料石用坐浆法砌筑砂浆标号不得低于号砌好后应将洞内外砌缝凿除在洞内外抹坝型选择常见的坝型有钢筋混凝土面板在没有适宜布置岸边溢洪道的地方采用过水土石坝解坝高不大且溢洪量小图这是因为小型土坝所需土料少一般坝址施工方这种坝型在小型土石坝工程中也有发展如砂砾石层比较土工膜不仅防渗性能简化了施工程序刚性心墙与两侧填土的弹性模量相差较大在度及过水土石坝坝顶过流时的工作条件比较复杂起较大的动水压力将直接影响溢流护全国土坝过水现场会讨论的倾向性意见认小于对于浆砌石护吉他们建议的沥青混凝土护面过水土坝可用于坝高左右的已建中小型水库的安全加固工程对于新建的工单宽流量宜在安徽省根据本省的工程实践认为在下一般最大坝高钢筋混凝土板一般可用于坝高在为了适应土坝的沉降防止不均匀沉降筑坝材料及填筑标准筑坝材料及开采条件和运距为选择坝型建筑材料调查内容包括土料和砂石料的性质及其储存土工试验的内容主要包括下列各项而且在长期渗如开挖取料会对今后工程运用带来危害有条件时不宜筑坝外设计者可根据坝址附近材料的生孔洞但是对有机质含量究竟限制多水溶盐含量太大本条文规定不超过均质坝与分区坝的防渗体对渗透系数的要求有所不同值应从严因此在条文中规定均质坝不大于宜选用如采用塑性指数较低的土料填筑斜墙或心墙其防渗性和渗透稳定性砾石土具有良好的抗剪影响砾石土渗透性的主要因素是细料的性质和粗料的含量当粗粒含量在此本条文规定粗砾含量不大于粒径当小于到考虑一定的安全度本条文规定粒径小于红土的粘粒含量一般在由于粘粒含量高表面的负电荷愈浸水后土体将膨胀软化更不处理措施对于湿陷性黄土为消除黄土的湿陷变形可采用下列方法冻土筑坝的主要特点试验证明冻结前水的含水当土冻结前含水量大于塑土将产生较大的孔隙水压力导致坝体出现不允许的变形或不均根据以上特点考虑到我国北方高寒地区在冬春季施工时有时不得不使用含有冻土的土料为保证坝体填筑质量故规定冻土块含量不得大于于铺土厚度的强度较低的软岩风化石料适应变形的能力较其他防渗型式低这两种坝型对其含泥量用于护坡和排水设施的材料因长期暴露在大气中单价较高对于面板来说稳定性是指沥青混凝土在高温下不流淌的热稳定性和面板在自重作用下沿坝坡不发生滑动的结构稳定性在一定的运用期内对这几项基本但所选用的石油沥青的含蜡量以低于抗剪强度高土和有机物填料是指粒径小于适量的填料可以提高包裹骨料颗粒的沥青薄膜的粘在岩土工程中用于防渗的合成材料称为起透水和反滤作用的称土工织物土工膜和土工织物的有关特性包括以下几方面对于土工膜指防渗性对于土工织物指孔隙效果良好今后尚需不断地积土工膜的破坏拉应力一般不低于率一般不小于渗透系数应不大于般为有效使用年限应不低于土工织物的过滤准则可参考表注被保护土的渗透系数填筑标准坝体填筑料应采用碾压机具分层压实填土的干密度和含水量与取如无做试验的条件也可参考已建工程经验确定设计干密度并在施工过程中如含量小于当砾石含量大于将最大干密度乘以压实度如无进行大型优含水量乘以压实度先采用与以上相同办法求出相应于不同粗料含量的全样最大干密度和最优含水量到相应于小型击实试验得出的最大干密度进行修正后乘以压实度如粗料为风化料含量的干密度参考值砾石含量最大为设计时表不同砾石含量砂砾料设计干密度有些试验结果振动容器测得的最大干密度比用振动碾在现场压实的堆石干密度要表如果堆石的级配良好加上必要的施工措施其孔隙率可小于渗面板变形坝基处理砂砾石地基处理当砂砾石地基厚度小于水地层相联则距上游坝脚岩或相对不透水层倍以上且有一定厚度并且连续时但已能满足坝基渗流需要采取垂直防高压喷射灌浆法在水利工程中的应用研究始于水利水电系统采用高喷灌浆技术的工程项目已超过万关于高喷我国目前已达国内水利工程中最大施工深度近但国内大部分已施工项目的处理深度在可在上游设置铺如砂砾石地基存在强透水层我国北方地区中小型土坝实际采用的铺盖长度是水头不大时土料的允许坡降按推荐的数值选铺盖的土料应尽量与防渗体的土料的密度要大系数应小于或等于透水地基上的粘土铺盖在水库蓄水运用中往往出现裂根据一些工程运用要有分析原因后认为除了在设计人工粘土铺盖时要控制水力坡好下列几点再分先铺一层粗砂及级配好的小颗粒含水量适度注意处理好每层土体之间的联接在河床及两岸的阶地上往往有覆盖土层天然沉积土干密度一般较小如果覆盖层薄在库内取土筑万是一座最终决定采用复合柔毡作上游铺在水平褥垫排水一般是用透水滤料铺筑在坝下游部分的底面或下游盖重的下面以提前汇集渗在下述情况下常采用水平排水褥垫在有石料的地方如弱透水层较厚开挖工作量较大时减压井设计的主要内容是沟底宽一般不小于防止坝基管涌是有如反滤层重量不足以抵消渗流上举力易液化土及软土地基处理当挖除比较困难或很不经济人工加密措施主要有以下几种锤重一般采用对地基深层的饱和松砂一般须通过试验来确定炸药用此法较多用于坝基处理边回填粗振冲法用于加固地基该法利用振冲器的径向振动和振这种振冲外力使砂土颗粒间的摩擦力迅速的冲击力这种强大的冲击力在地基中产生应力和振经强夯后可以提高地基其天然含水量往往大于液限和孔隙比大于在软土上建造土石坝将会遇到以下问题因此常用的方法有并夯压密切破坏并通过应力扩散作用其次通过换砂后形成垫层起排水作还可能减少基础的沉降一般情况其厚度约为坝高的镇压层的宽度一般为高度的砂井法的特点是地近年来用振冲法加固粘性土地基时采用土工合成材料铺垫法处理软土地基如然后再继续填土例如四明湖水库坝基下为厚平均含水量为年月初为了提前月日坝趾位移达每天月究主要观测项目有荷方式等因素有关在荷载的作用下软土坝基的孔隙水压力值直接反映地基土的变形和强度变化状况湿陷性黄土地基处理湿陷性黄土浸水并加荷时会产生较大的变形也可采用表面夯实法表面夯实法是将锤提高一定高度后自由下落保证蓄水后湿湿陷性黄土层的厚度超过不使浸湿后的土层干燥以便在坝体填筑过程中得到相应的压实参见本条文说明第参见本条文说明第岩石及岩溶地基处理表层风化裂隙发育的岩基可开挖截水槽穿透风化裂隙密集带槽底宽按回填防渗土料的允许下游侧铺设反滤料并于槽当断层破碎带较深应首先做好工程地质与常用的处理方法如下可采用截水墙深入到隔水层或相对隔水围的方法进行处理其形式一般为消水时不漏掉库水对于库区内比较多又比较集中而又互相连通的反复坝体与地基和岸坡的连接为使坝体与岸坡结合紧密成阶梯形关于防渗体与岩石岸坡和混凝土建筑物的结合坡度是参考补充规定两坝体结构坝顶超高能完全固结因此本条要求竣工时的坝顶高程应考虑足够的预留沉降量地震区如坝体及坝基的性质较差一是频率分析法二是多年平均最大风速级土石坝正常情况下设计风速采用倍多非常情况采用多年平均最大风速确定风速进坝顶构造的综合考虑条文中的四种因素后提出坝顶宽度建议值为采用浆砌石砌筑的防浪墙技术可行经济合理如坝坡对于粘性可采用一坝体和坝基材料的强度指标和压缩性高低是影响坝坡的重要以及坝土石坝的填筑速度及施工质量对坝坡稳定性有一定影响水库的运用条件也是影响坝的重要因素为满足稳定的要求一般坝坡防渗体条文中根据已有试验资料和工程顶部宽度一般不小于当防渗体最小尺寸可为防渗体对土料的要求较高一是两种材料性质不同较难紧密连接为克服上述保护层的厚其粒径可根据土工膜的厚度而如防正常运用反滤层及过渡层两相邻土层如不满足层间关系反滤层的尺寸取决于下面三个因素一是能顺利排出被保护土的渗水二是反滤自身能形成必要的滤网其厚度一般不小于求均匀变形反滤材料大致可分为两类都带有一定的局限对一些具有特殊级配或性质的材料提出化引为适用太沙基公式的处理方法近些年来人们通过对具有不同性质的被保护土的试验提出了不同反滤料设计准则坝体排水棱体排水可以降低坝内浸润线防止坝坡冻胀影响和渗透变形保护下游坝脚不受尾水淘刷且有支持坝体增加稳定的作用其顶部高程一般要求高出下游水位棱体排水应能使坝体浸润线与坝面的最小距离大于当地最大冻土厚度贴坡排水的顶部高程应高出浸润线出逸点褥垫排水也能降低浸润线坝护坡常用于小型土石坝的上游护坡有下列几种其中以干砌块径偏小浆砌石护坡的沥青混凝土护坡的物理坝体与块石护坡之间应设置垫层在水库最低水位一般不受风浪作用卵石护坡厚度一般采用碎石护坡厚度可采用浆砌石或混凝土护坡的透水性较差为保证沟内水流顺利排往横向排水沟纵向排水纵横向排水沟的断面尺寸及横向排水沟的间距应能顺畅排泄设计暴雨所形成坝的计算渗流计算渗流计算的内容有坝体及坝基的渗透稳定性对一般凝聚性土只有流土对于无凝聚性土为判别依据流土管涌流土或管涌流土管涌流土或管涌视相对密度而异式中级配曲线中平台以下细粒的含量土的渗透允许坡降可参考下列原则确定式中允许计算时可根据分析先计算较不利的条初拟好断面后再补充其他条件的计并根据不同的运用条件有效应力法的抗剪强度指标采用排水剪试验小型土石坝可制备相应于填筑的设计干密度和含水量的土样取其强度作用在滑弧上的应力陷变形产生孔隙压力如地基没有排水时轴验或无侧限抗压强度试验的强度如地基设有排水固结措施在正常运行期稳定渗流业已形成坝体荷通过流网等势水位降落时水位而降落对于小型土石坝也可采用以下简化的方法计算库用浮容重在度及度以上地震区沉降计算施工过程中的沉降量体产生裂缝的可能性观测设计例如最大的工作情况测压管宜进入砂砾石层地下水位以下为了解软土地基上的坝在施工期的变形必要时可设岩溶地区地基情况复杂除设置必要的观测设备外更主要的是应经常和定期的对土石坝及其附属建筑物的表观进行巡视检查。
小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范小型水利水电工程中的碾压式土石坝结构是非常重要的水利建筑物,主要用于调节河流上游的水位,防止洪水泛滥,隔阻洪水对下游河道及沿岸地区的侵害。
碾压式土石坝设计规范旨在推动和规范小型水利水电工程中的碾压式土石坝的设计,防止洪水及其造成的损害,为更加安全、可靠、经济的水利水电工程提供保障。
二、设计要求1、土石坝应根据洪水流量、地形特征等因素进行合理设计,使其满足安全,可靠,经济和节能的要求;2、土石坝应符合《水利水电工程安全技术标准》及其他相关规范要求,结构抗滑计算应根据《水利水电工程抗滑安全计算规范》及其他相关规范进行,保证土石坝的可靠性;3、土石坝的排水系统应经过合理的设计以满足一定的排水要求并考虑到池库积蓄量、抗洪能力和节约电量的原则;4、土石坝的结构受力分析应按照有关规范进行,保证结构的安全性;5、土石坝的渗流系统应按照有关规范进行设计,保证渗流量控制在安全范围内,保证土石坝的安全稳定性,不出现渗漏等问题;6、控制洪水过程中应考虑洪水在土石坝上游靠近池库实时调节水位的可能性,避免洪水造成把洪水实时调节破坏性,同时应做好洪水的实时观测、监测和分析;7、测坑的厚度应经过合理的设计以满足安全、可靠、经济的要求;8、土石坝的维护保养及检测应按照有关规范进行,以确保设施的安全可靠,同时应建立完善的维修维护体系。
三、设计步骤1、首先评估水库内水情、地形等因素,确定水库的库容要求,确定坝库的存水量及设计洪水流量;2、对碾压式土石坝的结构完整性、受力特性及稳定性进行研究,以确定此种坝结构的可行性;3、考虑洪水的调节效果,确定土石坝的坝高及控制水位;4、根据实验结果确定土石坝的坝库底部坡面斜率及测坑厚度;5、根据洪水历史统计和计算数据,确定土石坝的校核洪水流量;6、根据计算结果确定土石坝结构尺寸,确定结构及排水系统设计方案;7、全面考虑施工条件及抗滑安全要求,确定土石坝的抗滑安全计算方案;8、制定有效的施工管理措施,确保施工质量,以保证土石坝的安全性及可靠性;9、根据计算结果确定土石坝的监测方案,保证土石坝的安全及可靠性;10、完成碾压式土石坝的综合设计,以便进行实施。
碾压土石坝1总则1.0.1为规范水利水电工程碾压式土石坝的设计,满足工程安全、经济合理、技术先进的要求,特制定本规范。
1.0.2本规范适用于1、2、3级和3级以下坝高大于30m的碾压式土石坝的设计。
对于特殊重要的碾压式土石坝,应进行专门研究。
碾压式土石坝的等级按《防洪标准》(gb50201-94)和《水利水电工程分类与洪水标准》(SL252-2000)的有关规定确定。
1.0.3土石坝按其高度可分为低坝、中坝和高坝。
高度在30m以下为低坝,高度在30~70m为中坝,高度在70m以上为高坝。
土石坝的坝高应从坝体防渗体(不含混凝土防渗墙、灌浆帷幕、截水槽等坝基防渗设施)底部或坝轴线部位的建基面算至坝顶(不含防浪墙),取其大者。
1.0.4在正常和非正常运行工况的荷载组合下,土石坝必须满足稳定、渗流、变形和规定超高的要求,以保证其长期安全运行,充分发挥其经济效益和社会效益。
1.0.5土石坝设计条件应根据所处的工作状况和作用力的性质分为:1.正常运行条件1)水库水位处于正常蓄水位和设计洪水位与死水位之间的各种水位的稳定渗流期;2)水库水位在上述范围内定期下降;3)抽水蓄能电站的水库水位经常变化和下降。
12非常运用条件ⅰ1)施工期;2)校核洪水位可能形成稳定渗流;3)水库水位的非常降落,如自校核洪水位降落、降落至死水位以下,以及大流量快速泄空等。
3非常运用条件ⅱ正常运用条件遇地震。
1.0.6碾压式土石坝的设计不仅应符合本规范的规定,还应符合现行国家有关标准的规定。
22主要术语2.0.1均质坝homogeneousearthdam坝体断面不分为防渗体和坝壳,大部分是由一种土料组成的坝。
2.0.2土质防渗心墙分区坝断面由土质防渗心墙和若干不同渗透性的土石分区组成,可分为心墙坝、斜心墙坝、斜墙坝等不同形式的土质防渗心墙分区坝。
2.0.3非土质材料防渗体坝non-soilimperviouszonedearthdam防渗体由混凝土、沥青混凝土或土工膜组成,而其余部分由土石料构成的坝。
碾压土石坝设计规范2020
碾压土石坝是以挖土填洞,紧凑地碾压混凝土技术构筑的水库坝址。
碾压土石坝是以抗冲击和抗滑力为基础的水库坝堤,具有良好的安全性、稳定性和可排水性。
从而,它可以承受很大的含水量、雨水等洪水,起到调节洪水和保护岸边河道、山区等环境的作用。
碾压土石坝设计规范主要有以下几点。
首先、坝体抗冲击强度的设计。
在设计坝体时,要求其能够抵抗出现的突发洪水的冲击,以及坝体自身局部滑移所带来的冲击。
其次、应用刚性体模型来分析坝体抗冲性能。
这一分析是基于已经给定的支撑形式,能够更好地反映水力冲击的变化,以及提高坝体的抗冲击能力。
第三、设计安全坝体稳定性。
在设计坝体稳定性时,需要满足坝体充水前和充水后的稳定问题,二者都必须考虑坝体受水力内力作用时可能的破坏情况。
最后、实施良好的监测机制,保证设计的安全性。
设计坝体时,要制定一套完整的监测机制,监测维护活动,以便定期检查坝体的抗冲击性能,及早发现和预防坝体可能出现的问题,以避免坝体受到洪水冲击时出现损坏。
碾压法土石坝施工方案1. 概述碾压法土石坝施工方案旨在提供一种基于碾压技术的土石坝施工方法。
本方案详细描述了施工准备、坝体结构、材料选择、施工工艺、质量控制和施工组织等内容,以确保土石坝的质量和安全。
2. 施工准备2.1 场地清理在施工前,应对坝址进行场地清理,包括清除杂物、树木、灌木等障碍物,确保施工场地的平整和干净。
2.2 基础处理对坝基进行处理,包括清基、排水、固结等工序,以满足坝体稳定和防渗要求。
2.3 施工设备准备配备必要的施工设备,包括碾压机、推土机、挖掘机、装载机等。
3. 坝体结构3.1 坝体分区土石坝通常分为上游防渗区、下游堆石区、过渡区等不同区域,本方案将根据具体情况进行分区施工。
3.2 坝体材料选择适合的土石材料,确保其满足坝体设计和防渗要求。
4. 施工工艺4.1 碾压机选择与配置根据坝体结构和材料要求,选择合适的碾压机并进行合理配置。
4.2 填筑与压实采用分层填筑和压实的方法,确保坝体的密实和稳定。
4.3 接缝处理合理处理相邻坝层之间的接缝,以防止水流的渗透和坝体的破坏。
5. 质量控制5.1 施工监测进行施工过程中的监测,包括压实度、坝体变形等指标的检测,以确保施工质量。
5.2 材料检测对使用的土石材料进行检测,包括土的颗粒级配、含水量等参数的测定。
6. 施工组织建立完善的施工组织机构,明确职责和任务分工,确保施工顺利进行。
7. 安全与环保制定施工安全措施和环境保护措施,确保施工过程中的安全和环境保护。
8. 施工进度计划根据工程要求和实际情况,制定合理的施工进度计划,确保工程按时完成。
以上是碾压法土石坝施工方案的概述,具体实施时应根据实际情况进行细化和调整。
小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范小型水利水电工程碾压式土石坝(以下简称“碾压式土石坝”)是目前中小型水利水电工程中广泛应用的一种坝结构形式,其具有施工简便、工期短、投资少、抗水性能好等优点。
在设计和施工中,必须根据当地水情、洪水、地震等极端条件来考虑最佳的坝顶宽度和坝面坡度及其碾压式土石坝的抗压设计参数,以确定最终的设计和施工质量。
一、碾压式土石坝设计原则(一)坝面结构设计原则1.顶宽度必须满足土石坝抗冲径比及抗水性能的要求,一般设计在3-4m之间;2.面坡度要能满足碾压式土石坝抗水能力的要求,一般应设计在1:1到1:2之间;3.面要保持适当的平整,以保证坝面的抗水能力;4.面料体的最小角度应大于30度,以保证料体的稳定性;5. 为保证坝面的抗滑能力,应在坝面料体上安装抗滑垫设施。
(二)坝体结构设计原则1.压式土石坝应根据地震烈度及极端水位要求设计坝体底部的受力系数,一般应设计为1.5;2. 为保证坝体的稳定,坝体必须进行受力分析,根据计算结果要求合理调整坝体边坡及底部受力系数;3. 为保证坝体抗压能力,坝体应采用碾压式土石坝抗压设计参数设计;4. 为保证碾压式土石坝施工质量,坝体应采用相应的土石料体施工配比设计;5.压式土石坝施工应采用碾压板碾压工艺设计。
二、碾压式土石坝施工注意事项(一)抗滑垫施工为保证碾压式土石坝面的抗滑性能,需要在坝面上设置抗滑垫。
抗滑垫施工应注意以下几点:1.滑垫应采用轻质耐水的塑料抗滑垫,其平行垂直应满足相应规范的要求;2.滑垫施工应符合设计图纸的尺寸;3.滑垫的剖面应符合要求,确保抗滑垫不变形、不返回;4.滑垫与坝面的连接点要牢固,以保证抗滑垫的有效作用。
(二)碾压施工以碾压板碾压工艺施工碾压式土石坝时,应注意以下几点:1.根据设计图纸确定碾压板尺寸;2.压板施工前要先进行组装,以保证施工质量;3.压施工时,应按照设计要求进行碾压,要求施工质量;4.压施工完成后,应进行充水测试,以确保施工质量;5.压施工完成后,应安装碾压板连接杆,以确保坝面的稳定性。
小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范水利工程建设离不开土石坝,满足不同水利工程的需要,它可以控制水流、增强水位,从而达到控制水流、保护水环境以及稳定水库水位等作用。
由于土石坝主要由土方和石方两部分组成,使用中面临一定风险,土石坝的设计必须遵循严格的规范和设计原则,以保证施工质量的高度安全和可靠性。
本文将着重介绍碾压式土石坝的设计规范,该类型土石坝由碾压料和土砂组成,因具有较高的承载能力和土石混合材料具有较强的抗冲击能力,它已成为水利工程碾压料中常用的一种。
根据《国家水利水电工程建设标准》的规定,土石坝的设计必须遵循以下几个原则:首先,土石坝的设计必须充分考虑水库的水文条件,并考虑水库环境的变化,确定拱顶的图形和高程;
其次,土石坝的设计必须考虑土石坝的安全和可靠性,包括结构完整性、力学稳定性、抗冲击性、抗滑性等;
再次,土石坝的设计必须考虑碾压料的施工质量,包括抗压强度、抗折强度、抗滑性等;
最后,土石坝的设计必须考虑坝身结构的变形性,包括土质变形性、石质变形性、质量变形性等。
另外,土石坝的施工必须遵循性的要求:对于坝体施工,必须实施管道排水、防水罩装设、坝体返土工程等;对于土石坝的保养管理,必须实施清淤、检查改造、清理和维修等保养管理工作。
在设计碾压式土石坝时,还需要考虑其他因素,如土石坝基础桩
的设计、坝身坡度、土石料搅拌施工技术及工艺等,为了保证土石坝的质量,这些因素必须得到正确的考虑和判断。
综上所述,小型水利水电工程的碾压式土石坝设计是一项复杂且质量要求较高的工程,在设计过程中需要综合考虑多方面因素,确保设计符合规范要求,从而保证施工质量和工程安全。
小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则(189-96)
砂砾石地基处理
1 本条文主要是针对渗流控制提出砂砾石地基勘探的基本内容。
2 砂砾石坝基渗流控制的措施有多种,具体某一工程采用哪种措施应根据坝型、坝基地质状况、渗流控制要求、施工方法和投资等通过经济技术比较后确定。
3 当砂砾石地基厚度小于15m时,可采用明挖截水槽的防渗措施,防渗体直接与基岩或不透水地层相联,这是一种简单、普遍的作法。
如果砂砾石透水地基深厚,截水槽底部没有达到基岩,则形成悬挂式截水槽,使防渗效果大减。
4 由于均质土坝防渗体是坝体本身,其截水槽的位置可稍偏向上游,一般可布置在坝轴线至距上游坝脚1/3坝底宽范围内。
5 截水槽的底宽根据槽内回填土料的容许渗透坡降和施工要求确定。
允许渗透坡降的取值,可根据工程规模、地质条件、填土密度进行选择。
截水槽实际上是坝体防渗体向地基中延伸,因此其组成材料应与防渗体相同,宜采用粘性土或塑性指数较大的土料填筑。
截水槽下游与砂砾石层接触面如处理不当,可能发生渗透破坏,因此要求接触面上土和砂砾石层应满足层间反滤原则,否则应沿接触面铺设反滤层。
6 为防止截水槽底与基岩或相对不透水层的接触面发生渗透破坏,截水槽底部应嵌入弱风化岩或相对不透水层0.5m。
7 当坝基为砂砾石层与弱透水层相间的地层,而弱透水层与砂砾石层的渗透系数相差100倍以上,且有一定厚度并且连续时,可看成相对不透水层,可将截水槽修建在该层上,根据计算及工程实践,在截水槽后仍有少量的剩余水头,但已能满足坝基渗流稳定的要求。
8 根据实践,如坝基砂砾石覆盖层的深度超过15m时,开挖截水槽有困难,需要采取垂直防渗措施,可以考虑采用高压喷射灌浆或混凝土防渗墙,最终需进行经济比较确定。
高压喷射灌浆法在水利工程中的应用研究始于1980年,根据粗估,截止到1989年底,仅国内水利水电系统采用高喷灌浆技术的工程项目已超过60项,完成防渗墙面积超过60万m2。
关于“高喷”的施工深度,我国目前已达41.5m,国外已达70m。
国内水利工程
中最大施工深度近40m。
但国内大部分已施工项目的处理深度在15~20m以内。
9 当坝基砂砾石覆盖层厚度较大,而采用垂直防渗措施有困难或不经济时,可在上游设置铺盖防渗加下游反滤排水减压。
粘土铺盖加长了坝基渗流的渗径,使坝的水头在较长的渗流途径中逐步消减,并降低其渗透坡降,再与下游坝脚处的反滤排水设施相配合,可减少渗流量和防止坝基发生管涌。
如砂砾石地基存在强透水层,其渗流条件会大大恶化,则需慎重研究铺盖的防渗效果。
10 铺盖设计主要是确定它的合理长度、厚度及铺填土料的密度和透水性等,上述指标均与地基土层的透水性和厚度有关。
修建铺盖之后,应使坝基渗流量与坝下出逸坡降均在许可范围之内。
我国北方地区中小型土坝实际采用的铺盖长度是:当透水层较浅,水头不大时,取用(5~8)H (H是上下游水头差);透水层较厚,水头较大时,采用(8~10) H。
铺盖厚度应保证在水头作用下铺盖不发生渗流破坏,即在铺盖的任一断面处,由于顶面与底面的水头差所引起的水力坡降应等于或小于铺盖土料的允许坡降。
土料的允许坡降按推荐的数值选用。
根据工程实践,铺盖上游端的厚度一般不小于0.5m,下游端的厚度应满足坝基渗流和铺盖允许坡降的要求,一般不小于2.5 m。
铺盖是坝体防渗体(斜墙或心墙)向上游延伸的部分,因此铺盖的土料应尽量与防渗体的土料相同。
为保证防渗效果,碾压的密度要大,根据对一些铺盖的统计分析结果,认为铺盖的渗透系数应小于或等于10-5/s,其渗透性最好比地基的小500~1000倍。
铺盖土的渗透性小、厚度大,则防渗效果显著。
11 透水地基上的粘土铺盖,在水库蓄水运用中往往出现裂缝、塌坑,根据一些工程运用的情况,发生裂缝、塌坑的原因主要有:
(1)河床起伏不平,铺盖厚度不均,清基不彻底,铺盖下面压有堆积的石渣、弃土或天然冲沟、古河道,地面高差太大,未认真处理,民井、废墟坟墓等未经清除以及碾压不实等。
(2)水头或水力坡降虽不大,但铺盖直接做在无砂的或少砂的砾卵石层上,没有反滤层而被渗流击穿。
(3)铺盖承受的渗透水力坡降大,基础发生变形,铺盖土体被渗流击穿。
由于天然冲积层地基结构复杂,即使在不大的范围内,地层也可能是不均匀的,
在水头作用下将产生不均匀沉陷而出现裂缝。
从开挖检查中发现裂缝形状有的上宽下窄,有的上窄下宽,都符合地基不均匀沉陷的特征。
分析原因后,认为除了在设计人工粘土铺盖时要控制水力坡降外,还应在铺盖施工中注意做好下列几点:
(1)认真清除铺盖范围内的弃渣、弃土、乱石、稀泥以及表层腐殖土等。
(2)将基础整平,防止高差突变和局部鼓包。
基础下面的沟、洞、坟、井等认真清理之后,再分层回填密实。
(3)在无砂或少砂的砂砾石地基上做铺盖,在清基整平之后,先铺一层粗砂及级配好的小颗粒砂砾石,厚度为0.3~0.5m,铺平压实后填筑铺盖粘土。
(4)铺盖粘土应在地基表面无水的情况下铺筑,防止由于地基过湿而增大粘土的含水量,难以碾压密实。
(5)铺盖土料最好采用粘土或粘壤土,塑性较好,含水量适度,不含杂质,分层碾压到一定的密实度。
注意处理好每层土体之间的联接,使铺盖形成一个均匀的防渗性能好的整体。
12 在河床及两岸的阶地上往往有覆盖土层,如其有一定的厚度、组成均匀且不透水性符合要求时,可以考虑用作天然铺盖。
但需要作详细勘测,探明铺盖范围内的土层情况。
天然沉积土干密度一般较小,透水性可能偏大,并且往往厚薄不均。
因此,如果覆盖层较厚,常需要将表层翻开,重新进行碾压至要求密度。
如果覆盖层薄,应在翻压表层后,再在其上加填人工铺盖。
在库内取土筑坝时,应距上游坝脚或铺盖范围以外一定距离取土,以利用天然铺盖的防渗作用。
13 国内一些小土石坝工程较多使用复合土工膜作防渗铺盖,新疆吉木萨尔县贡拜尔沟水库是这些工程的典型实例之一。
贡拜尔水库拦河坝为均质土坝,最大坝高30m。
该工程因西岸库盘天然粘土覆盖层被破坏,漏水严重,坝后又未做反滤排水体,当蓄水200万m3时,坝后出现管涌及局部滑坡等险情,是一座病库。
历年曾用过各种治理措施,虽有一定收效,但都未能解决根本问题。
在治理设计中,对上游防渗措施进行了方案比较,最终决定采用一103复合柔毡作上游铺盖防渗并采用无纺布暗管作下游反滤排水的渗流控制措施以确保大坝安全运行。
该水库治理虽只完成了上游的柔毡铺盖工程,坝下游的排水反滤工程尚待继续进行,但已取得了显著的成效。
14 为防止粘土表面干裂,在铺盖粘土填筑完毕之后,及时在表面加铺一层松土作保护层。
在可能受波浪冲刷的部位,应放置石(渣)料保护。
15 采用铺盖防渗,坝基的渗透坡降和出渗坡降较大,应做好下游的排水设施,可根据坝型、坝基性质、反滤材料等选择排水型式。
水平褥垫排水,一般是用透水滤料铺筑在坝下游部分的底面或下游盖重的下面,以提前汇集渗流。
在下述情况下常采用水平排水褥垫:
(1)下游透水坝壳或盖重是由块石组成的,此时褥垫的作用是防止地基管涌。
(2)设于均质土坝的下游,此时褥垫的作用是排出坝基和坝体渗流,防止管涌并降低坝体浸润线。
设计水平排水褥垫应注意其断面要有足够的排水能力。
褥垫厚度应能排泄大于2~3倍的渗水量,通常褥垫厚度不小于1~2m,长度可采用坝基宽度的1/3~1/4。
在坝两岸处,褥垫应铺设到库水位可能达到的最高高程以上。
为了防止坝体和地基的土粒进入褥垫而造成淤塞,褥垫填料应按反滤要求设计。
在有石料的地方,可采用堆石棱体排水。
堆石棱体排水可单独设置也可与褥垫排水联合使用。
16 当地基表层为不太厚的弱透水层或不透水层时,应将不透水层挖穿,将排水体设置在透水地基上,以减少坝趾下游的渗透压力,防止顶托不透水盖层。
如弱透水层较厚,开挖工作量较大时,可设置减压井深入透水层内,将渗水引至坝脚排水沟内,以削减水头、汇集渗水。
减压井设计的主要内容是,在满足预定的减压效果下,选择合理的井径、井距和井在透水层内的贯入深度。
为排除坝脚排水沟内的渗水,应设置横向排水沟将渗水引至下游。
排水明沟与坝体排水相联并贯穿整个坝脚或盖重尾部。
用以汇集排出的渗流。
沟底宽一般不小于0.5m。
沟底应有适当的纵坡,并从沟底底高程最低部位联结横向排水沟,通至下游河槽。
17 如下游坝基面出逸坡降大于坝基容许坡降,在出逸面铺填排水反滤层,防
止坝基管涌是有效的。
如反滤层重量不足以抵消渗流上举力,可设置透水盖重。