《标准规范》SL 211-2006 水工建筑物抗冰冻设计规范.pdf

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1、 ICS93.160 p55 SL 中华人民共和国水利行业标准中华人民共和国水利行业标准 SL211-2006 替代 SL211-98 水工建筑物抗冰冻设计规范水工建筑物抗冰冻设计规范 Code for Design of Hydraulic Structures against Ice and Freezing Action 2006-09-09 发布发布 2006-10-01 实实施 中华人民共和国水利部中华人民共和国水利部 发布发布 免费标准网()标准最全面免费标准网()无需注册 即可下载 前前 言言 根据水利部水利水电规划设计管理局水总局科200215 号“关于 2002 年水利水电勘

2、测设计技术标准制定、修订项目及主编单位的通知”,对水工建筑物抗冰冻设计规范(SL211-98,以下简称原规范)进行修订。其编写格式按水利技术标准编写规定(SL 1-2002)执行。修订后的水工建筑物抗冰冻设计规范(SL211-2006,以下简称本规范)发布后,水工建筑物设计中有关抗冰冻设计部分应按本规范执行。本规范共 12 章 33 节 254 条和 6 个附录。其主要技术内容为:土冻胀量的分级及其确定方法;冰冻荷载的分类、取值和组合;抗冰冻材料、结构的选用与布置要求;各类水工建筑物(结构)的抗冰冻设计。本次对原规范修订的主要技术内容有:将原规范总则中的适用范围改为“适用于新建或改建的 1、2

3、、3 级水工建筑物的抗冰冻设计,4、5 级水工建筑物的抗冰冻设计和多年冻土区水工建筑物的抗冰冻设计的有关内容可参照执行。”;本规范增加“主要术语、符号”一章;土的分类按现行国家和水利行业标准作了修改;取消原规范第 2 章中的标准冻深等值线图;本规范简化了单位法向冻胀力取值表;将原规范第 4 章“材料”改为“材料与结构的一般规定”,混凝土的抗冻级别增加了 F250 一级,并增加“结构构造”一节;将原规范第 5 章“堤坝”改为“挡水与泄水建筑物”,增加“堤防与护岸”一节,有关堤防与护岸方面的内容纳入本节;将原规范第 6 章“取水与电站建筑物”改为“取水与输水建筑物”,取消原规范第 6 章中有关调压

4、井方面的内容;取消原规范第 7 章“渠道衬砌与暗管”中有关渠道衬砌方面的内容,将有关标准分享网 免费标准网()标准最全面免费标准网()无需注册 即可下载 暗管方面的内容纳入本规范第 7 章,并增加有关隧洞方面的内容;本规范增加“泵站与电站建筑物”一章,将原规范第 6 章中有关前池排冰和地面厂(泵)房方面的内容纳入本章;修改了原规范第 9 章“挡土墙”中水平冻胀力的分布和计算公式;修改了保温层厚度和换填非冻胀性材料范围、深度的确定方法;将原规范第 10 章“桥梁和渡槽”中按可靠度的计算公式改为按单一安全系数的计算公式;取消原规范第 11 章“水工金属结构”中的油热防冰冻法,将原规范第 6 章的“

5、露天压力管道”一节的内容纳入本章;修改了附录 C 的冻胀量计算方法;取消了部分暂时不宜列入规范的抗冰冻措施。本规范为全文推荐。本规范所替代规范的版本为:SL21198 本规范批准部门:中华人民共和国水利部 本规范主持机构:水利部水利水电规划设计管理局 本规范解释单位:水利部水利水电规划设计总院 本规范主编单位:中水东北勘测设计研究有限责任公司 本规范参编单位:水利部新疆维吾尔自治区水利水电勘测设计研究院 西北农林科技大学 中科院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室 本规范出版、发行单位:中国水利水电出版社 本规范主要起草人:徐伯孟 胡志刚 铁 汉 李安国 苑润保 朱瑞森 王德库 童长

6、江 杨玉航 马玉华 王常义 杨成祝 张利民 本规范审查会议技术负责人:方裕 蔡强国 免费标准网()标准最全面免费标准网()无需注册 即可下载 本规范体例格式审查人:陈登毅 标准分享网 免费标准网()标准最全面免费标准网()无需注册 即可下载 目目 次次 1 总则1 2 主要术语和符号3 2.1 主要术语3 2.2 主要符号4 3 基本资料7 4 冰冻荷载8 5 材料与结构的一般规定10 5.1一般材料10 5.2 保温材料12 5.3 分缝和止水12 5.4结构构造12 6 挡水与泄水建筑物 14 6.1 一般规定 14 6.2 混凝土坝与浆砌石坝 14 6.3 土石坝 15 6.4溢流坝与岸

7、坡溢洪道 17 6.5 泄洪洞与坝体泄水孔18 6.6 堤防与护岸19 7 取水与输水建筑物19 7.1 一般规定 19 7.2 取水口排冰 19 7.3 明渠冬季输水 20 7.4 暗管与隧洞 22 8 泵站与电站建筑物 23 8.1 一般规定 23 8.2 前池排冰 23 免费标准网()标准最全面免费标准网()无需注册 即可下载 8.3 地面厂(泵)房24 9 闸涵建筑物 25 9.1 一般规定 25 9.2 结构与布置 25 9.3 稳定与强度验算 26 9.4 抗冻胀措施 27 10 挡土结构(墙)30 10.1 一般规定30 10.2 水平冻胀力计算30 10.3 抗冻胀措施32 1

8、1 桥梁和渡槽34 11.1 一般规定34 11.2 基础结构34 11.3 基础稳定与强度验算35 12 水工金属结构37 12.1 一般规定37 12.2 闸门38 12.3 拦污栅41 12.4 露天压力管道41 附录 A 中国主要河流冰情特征42 附录 B 土的冻结深度的确定48 附录 C 土的冻胀量的确定53 附录 D 冰压力计算57 附录 E 门叶电热法防冰冻计算59 附录 F 压力水射流法防冰冻计算61 本规范用词说明63 条文说明64标准分享网 免费标准网()标准最全面免费标准网()无需注册 即可下载 11 总总 则则 1.0.1 为了统一在冰、冻融和冻胀作用下的水工建筑物抗冰

9、冻设计标准和技术要求,提高水工建筑物的抗冰冻设计水平,特制定本规范。1.0.2 本规范适用于新建或改建的 1、2、3 级水工建筑物的抗冰冻设计,4、5 级水工建筑物的抗冰冻设计和多年冻土区水工建筑物的抗冰冻设计的有关内容可参照执行。1.0.3 水工建筑物抗冰冻设计应遵循下列基本原则:1 应因地制宜,安全可靠,经济合理和实用美观;2 应充分掌握建筑物所在地的自然条件、建筑物施工和运行条件等基本资料;3 应根据冰冻作用的因素、危害程度、建筑物的级别及其型式,确定抗冰冻设计方案,并应提出对施工工艺和运行方面的要求;4 在选址、选线、工程布置、结构形式和材料性能上,应结合采取抗冰冻作用的工程措施,必要

10、时可考虑其它辅助性技术措施;5 对受冰冻作用严重的工程应进行专门研究;6 在不断总结实践经验、科学试验和充分论证的基础上,可结合具体工程采用抗冰冻作用的先进技术。1.0.4本规范的引用标准主要有:建筑地基基础设计规范(GB500072002);土的分类标准(GBJ14590);渠系工程抗冻胀设计规范(SL);混凝土面板堆石坝设计规范(SL22898);溢洪道设计规范(SL2532000);水闸设计规范(SL2652001);公路桥涵地基与基础设计规范(JTJ02485);碾压式土石坝设计规范(SL2742001);混凝土重力坝设计规范(SL3192005);水利水电工程启闭机设计规范(SL41

11、93);水利水电工程钢闸门设计规范(SL7495);水工混凝土试验规程(SD10582);免费标准网()标准最全面免费标准网()无需注册 即可下载 2堤防工程设计规范(GB5028698);水工隧洞设计规范(SL2792002);水电站厂房设计规范(SL2662001);水利水电工程进出口设计规范(SL2852003);泵站设计规范(GB/T5026597)。1.0.5 受冰、冻融和冻胀作用的水工建筑物抗冰冻设计除应符合本规范规定外,尚应符合国家现行有关技术标准的规定。标准分享网 免费标准网()标准最全面免费标准网()无需注册 即可下载 32 主要术语和符号主要术语和符号 2.1 主要术语主要

12、术语 2.1.1 冻土 frozen ground(soil,rock)具有负温或零温度并含有冰的土和岩石。2.1.2 季节冻土 seasonally frozen ground 地壳表层寒季冻结、暖季又全部融化的土和岩石。2.1.3 季节冻结深度 depth of seasonal freezing 整个冬季自地表算起的最大冻结深度(冻结层厚度)。2.1.4 设计冻深 design freezing depth 计算点的冻结深度设计取用值。2.1.5 地基土(或墙后土)设计冻深 design freezing depth of foundation 自构筑物底面算起的地基土(或墙后土)冻结深

13、度设计取用值。2.1.6 冻结指数 freezing index 整个冻结期内日平均温度低于 0的日平均气温逐日累积值。2.1.7 冻胀量 amount of frost-heaving 土在冻结过程中的膨胀变形量。2.1.8 地表冻胀量 amount of frost-heaving of ground surface 整个冻结期内冻结膨胀后的地面与冻前地面的高差值。2.1.9 冻胀力 horizontal frost-heaving force 土的冻胀受到约束时产生的力。2.1.10 水平冻胀力 horizontal frost-heaving force 土冻胀时作用于构筑物侧面水平方

14、向的冻胀力。2.1.11 切向冻胀力 tangential frost-heaving force 土冻胀时作用于构筑物侧表面向上的冻胀力。2.1.12 法向冻胀力 normal frost-heaving force 土冻胀时作用于构筑物底面法线方向的冻胀力。免费标准网()标准最全面免费标准网()无需注册 即可下载 42.1.13 静冰压力 static ice pressure 静止冰盖升温膨胀对构筑物产生的作用力。2.1.14 动冰压力 dynamic ice pressure 移动的冰盖或漂冰对构筑物产生的撞击力。2.1.15 冰盖 ice cover 水体表面形成的大面积冰层。2.1

15、.16 武开江 ice breakup due to hydraulic and climatic effect 冰盖尚未充分解体前,由于气象和水力因素突变将冰盖鼓开,形成大量流冰的现象。2.1.17 冰坝 ice dam 大量冰块在河道束窄、浅滩、未解冻前缘等处堆积,使河道阻塞,水位壅高的现象。2.2 主要符号主要符号 2.2.1 作用力 h单位水平冻胀力 v单位法向冻胀力 t单位切向冻胀力 r冻层内桩壁糙度系数 Vs作用在板底面上的单位法向冻胀力设计值 p荷载强度,恒载 Fa验算断面的拉力 Fs冻层以下基础与暖土之间的总摩阻力 Pi静冰压力 Fil冰块撞击建筑物时产生的动冰压力 Fi2冰块

16、切入三角形墩柱时的动冰压力 Fi3冰块撞击三角形墩柱时的动冰压力 标准分享网 免费标准网()标准最全面免费标准网()无需注册 即可下载 5fy验算截面材料的强度设计值 fib冰的抗挤压强度 2.2.2 冻深、冻胀参数 0非冻胀区深度系数 d日照及遮荫程度影响系数 w地下水修正系数 e有效冻深系数 Zd设计冻深 Ze置换深度 Zf地基土设计冻深 Zm历年最大冻深 Zw冻前(冻结初期)地下水位埋深 h地表冻胀量 hd墙后填土的冻胀量 hf地基土冻胀量 m位移影响系数 2.2.3 热学参数 c底板(墙)的热导率?保温板热导率 E饱和水汽压 N加热功率 T加热时间 Im历年最大冻结指数 Ro设计热阻

17、tc门叶内部空气加热温度 tk 最低气温 tw水温 kpa由门叶内空气通过聚苯乙烯泡沫塑料板向外界冷空气中的传热系数 免费标准网()标准最全面免费标准网()无需注册 即可下载 6 ksa由门叶内部空气通过钢板向冷空气中的传热系数 ksw由门叶内部空气通过钢板向水中的传热系数 tws过冷水温度 2.2.4 水力参数?i 冰厚 w冻前底板上的水层厚度 B0不冻水面宽度 L0渠 道 不 结 冰(不冻水面)长 度 2.2.5 几何参数 c底板(墙)厚度 x保温板的厚度 A面积 B宽度 K 最小安全系数 S建筑物的允许位移值 标准分享网 免费标准网()标准最全面免费标准网()无需注册 即可下载 73 基

18、本资料基本资料 3.0.1 水工建筑物的抗冰冻设计,应根据需要取得工程地点的气象、冰情、工程地质和冻土等基本资料。3.0.2 气象资料主要为工程地点的年平均气温、最冷月平均气温、日平均最低气温、冻结指数、冬季风向和风速。应采用当地或条件相似的邻近气象台(站)的资料,其统计系列年限不应少于最近 20 年。3.0.3 气候分区应根据最冷月平均气温确定为:1 严寒:最冷月平均气温 ta-10;2 寒冷:最冷月平均气温-10ta-3;3 温和:最冷月平均气温 ta-3。3.0.4 设计采用的冻结指数应取历年最大值。3.0.5 冰情资料应包括封冰(冻)日期、解冰(冻)日期、流冰历时、冰厚、冰块尺寸、冰流

19、量、流冰总量、流冰种类及性质、武开江概率等。以上各种资料应根据当地或冰情相似河流的观测资料确定;无实测资料时,可通过实地调查或附录 A 确定。3.0.6 地质资料主要包括工程地基土的种类、颗粒组成、密度、塑限、液限、天然含水率和冻前(冻结初期)地下水位等。前 6 种资料应通过试验确定,冻前地下水位可通过观测或调查确定。3.0.7 冻土资料主要包括历年最大冻深和地表冻胀量等,应分别按下列方法确定:1 历年最大冻深应直接采用当地或邻近工程地点气温、地下水位和土质条件相近的气象台(站)的历年最大冻深观测值,其统计系列年限不应少于最近 20 年。2 地表冻胀量应通过现场实测确定;无实测资料时可按工程类

20、比和根据附录 B确定的设计冻深按附录 C 算得的冻胀量综合确定。3.0.8 根据地基土的颗粒组成可按下列判别标准划分为冻胀性土和非冻胀性土:1土中粒径小于 0.075mm 的土粒质量等于或小于总质量 10%的土为“非冻胀性土”;2土中粒径小于 0.075mm 的土粒质量大于总质量 10%的土为“冻胀性土”。3.0.9 根据地表冻胀量(h)或地基土冻胀量、挡土结构墙后计算点土冻胀量的大小,可将土的冻胀分为五级(见表 3.0.9)。表表 3.0.9 土土 的的 冻冻 胀胀 级级 别别 冻胀级别 h(cm)h2 2h5 5h12 12h22 h22 免费标准网()标准最全面免费标准网()无需注册 即

21、可下载 84 冰冻荷载冰冻荷载 4.0.1 作用在水工建筑物上的冰冻荷载(冰压力和土的冻胀力)为基本设计荷载。4.0.2 冰压力分为静冰压力和动冰压力,可按附录 D 确定。4.0.3 土的冻胀力分为切向冻胀力、水平冻胀力和法向冻胀力,可根据冻胀量按下列规定取值:1 单位切向冻胀力(t)是指表面平整的混凝土桩、墩等构筑物基础在无竖向位移的条件下,相邻土冻胀时沿构筑物基础侧表面单位面积产生的向上作用力,可按表4.0.3-1 取值。表表 4.0.3-1 单位切向冻胀力单位切向冻胀力t 地表土冻胀量 h(cm)02 25 5121222 22 t(kPa)02020404080 80110 11015

22、0 注 1:桩壁粗糙,但无凹突面时,表中数值应乘以 1.11.2 的系数;注 2:表中数值可内插。2 单位水平冻胀力(h)是指挡土结构(墙)在无水平位移条件下,挡土结构(墙)后土冻胀时沿墙高呈水平方向对墙体产生的单位冻胀力,可按表 4.0.3-2 取值。表表 4.0.3-2 单位水平冻胀力单位水平冻胀力h 挡土结构(墙)后计算点土冻胀量 hd(cm)02 25 5121222 22 h (kPa)0303050 5090 90120 120170注:表中数值可内插。3 单位法向冻胀力(v)是指构筑物基础在无法向位移条件下,地基土冻胀时沿法线方向作用在构筑物底面单位面积上的法向冻胀力,可按表 4

23、.0.3-3 取值。表表 4.0.3-3 单位法向冻胀力单位法向冻胀力v 地基土冻胀量 hf(cm)02 25 512 1222 22 v(kPa)030 3060 60100100150 150210注:表中数值可内插。4.0.4 桩、墩基础设计宜取切向冻胀力与其它非冰冻荷载的组合,但斜坡上的桩、墩基础应同时考虑水平冻胀力对桩、墩的水平推力和切向冻胀力的作用,并与其它非冰冻荷载的组合。标准分享网 免费标准网()标准最全面免费标准网()无需注册 即可下载 94.0.5 挡土墙设计应取水平冻胀力与其它非冰冻荷载的组合,但土压力与水平冻胀力不叠加,设计时取两者的较大值。4.0.64.0.6两侧填土

24、的矩型结构设计应取侧墙的水平冻胀力和作用于底板底面的法向冻胀力与其它非冰冻荷载的组合。4.0.74.0.7静冰压力宜按冰冻期可能的最高水位情况计算,并扣除冰层厚度范围内的水压力。免费标准网()标准最全面免费标准网()无需注册 即可下载 105材料与结构的一般规定材料与结构的一般规定5.1一般材料一般材料5.1.1混凝土的抗冻级别分为 F400、F300、F250、F200、F150、F100、F50 七级,应按现行的水工混凝土试验规程(SL-2006)规定的快冻试验方法确定。5.1.2各类水工结构和构件的混凝土抗冻级别应根据气候分区、冻融循环次数、表面局部小气候条件、水分饱和程度、构件重要性和

25、检修条件等按表 5.1.2 选定。在不利因素较多时,可选用提高一级的抗冻级别。5.1.3大体积混凝土分区采用不同抗冻级别时,其分区厚度可根据计入太阳辐射作用的热学计算,或根据类似建筑物运行资料确定的负温区再加 0.5m,温和地区分区厚度不应小于 0.5m。5.1.4有抗冻要求的混凝土应掺用引气剂或引气型减水剂,高抗冻级别的混凝土应掺用优质引气剂,其掺量应通过试验确定。5.1.5抗冻混凝土的材料和配比应通过试验确定。在试验过程中除控制混凝土含气量和水灰比外,宜进行混凝土气泡间距系数的测试。5.1.6抗冻混凝土应选择性能稳定的原材料。现场取样试件的合格率应为:素混凝土的抗冻试件不低于 80%,钢筋

26、混凝土的抗冻试件不低于 90%。5.1.7抗冻混凝土应防止早期受冻。冬季施工时,应根据具体情况采取保温措施或掺加通过试验确定的对混凝土抗冻性没有影响的适量的混凝土防冻剂。5.1.8混凝土受冻前的强度应满足下列要求:1 1受冻期无外来水分时,大体积混凝土均应大于 5.0MPa(F150 的混凝土)或7.0MPa(F200 的混凝土);钢筋混凝土不应低于设计强度级别的 85%;2 2受冻期可能有外来水分时,大体积混凝土和钢筋混凝土均不应低于设计强度级别的 85%。5.1.9寒冷和严寒地区的浆砌石结构应采用质地良好的石料。所用石料的最小边长宜大于 30cm,。在水位变化区砌体的砌筑及灌缝宜采用二极配

27、混凝土。浆砌石用混凝土或砂浆的抗冻级别应按表 5.1.2 选定。标准分享网 免费标准网()标准最全面免费标准网()无需注册 即可下载 115.1.10利用冻土材料筑坝时应进行专门研究和论证。表 5.1.2水工结构和构件混凝土抗冻级别要求表 5.1.2水工结构和构件混凝土抗冻级别要求气象分区严寒寒冷温和年冻融循环次数(次)100100100 100 1 结构重要、受冻严重且难于检修部位 1)水电站尾水部位,蓄能电站进出口冬季水位变化区的构件、闸门槽二期混凝土、轨道基础 2)坝厚小于混凝土最大冻深 2 倍的薄拱坝、不封闭支墩坝的外露面、面板堆石坝水位变化区及其以上部位的面板和趾座 3)冬季通航或受

28、电站尾水位影响的不通航船闸的水位变化区的构件、二期混凝土 4)流速大于 25m/s、过冰、多沙或多推移质过坝的溢流坝、深孔或其它输水部位的过水面及二期混凝土 5)冬季有水的露天钢筋混凝土压力水管、渡槽、薄壁充水闸门井F400F300F300 F200 F100 2 受冻严重但有检修条件部位 1)混凝土坝上游面冬季水位变化区 2)水电站或船闸的尾水渠、引航道的挡墙、护坡 3)流速小于 25m/s 的溢洪道、输水洞(孔)、引水系统的过水面 4)易积雪、结霜或饱和的路面、平台栏杆、挑檐、墙、板、梁、柱、墩、廊道或竖井的单薄墙壁F300F250F200 F150 F50 3 受冻较重部位 1)混凝土坝

29、外露阴面部位 2)冬季有水或易长期积雪结冰的渠系建筑物F250F200F150 F150 F50 4 受冻较轻部位 1)混凝土坝外露阳面部位 2)冬季无水干燥的渠系建筑物 3)水下薄壁杆件 4)水下流速大于 25m/s 的过水面F200F150F100 F100 F50 5 水下、土中、大体积内部混凝土 F50 F50 注 1 1:年冻融循环次数分别按一年内气温从+3以上降至-3以下,然后回升到+3以上的交替次数和一年中日平均气温低于-3期间设计预定水位的涨落次数统计,并取其中的大值。注 2 2:冬季水位变化区指运行期内可能遇到的冬季最低水位以下 0.5m1.0m,冬季最高水位以上 1.0m(

30、阳面)、2.0m(阴面)、4.0m(水电站尾水区)。注 3 3:阳面指冬季大多为晴天,平均每天有 4 小时以上阳光照射,不受山体或建筑物遮挡的表面,否则均按阴面考虑。注 4 4:最冷月平均气温低于-25地区的混凝土抗冻级别宜根据具体情况研究确定。免费标准网()标准最全面免费标准网()无需注册 即可下载 125.2保温材料保温材料 5.2.1水工建筑物的保温宜尽量选择当地易得材料,亦可采用水、土石料对水工建筑物进行保温。5.2.2严寒地区外露的调压塔、水槽、闸门井、水管和渡槽等冬季内部充水的结构,宜采用泡沫混凝土砌块、水泥(或沥青)泡沫珍珠岩砂浆、聚苯乙烯泡沫、聚氨脂泡沫等保温材料进行保温,其技

31、术指标应满足国家现行的技术标准要求。5.2.3保温层外宜增设防护层。保温层宜采用憎水性保温材料。采用亲水性保温材料时,防护层应具有防水性能。5.3分缝和止水分缝和止水5.3.1土基上的水工建筑物应根据地基沉陷和冻胀变形条件设置变形缝,划分为几个独立的结构。平面尺寸不大时宜作成整体结构。5.3.2土基上水工建筑物的变形缝应能适应温度伸缩、沉陷和冻胀三种三向变形,并具有相应的缝宽。缝的构造应能防止渗水、冻融破坏和缝后反滤料或土的流失。5.3.3具有较高挡水和防渗要求的接缝止水材料应采用止水片,具有较低挡水和防渗要求的接缝止水材料可采用嵌缝材料。缝内应有填充材料,必要时应设排水措施。5.3.4接缝构

32、造应便于施工和质量检查,容易损坏的止水宜设置保护措施。5.3.5止水片宜根据具体工程实际需要采用耐低温、抗老化和具有适宜延伸率的橡胶或合成橡胶、塑料或退火紫铜片等材料制成,其技术指标应满足国家现行的技术标准要求。5.3.6护面板的防渗嵌缝材料宜设于缝高的中部,不应充满缝的全高。迎土侧可充填水泥砂浆、木板、沥青油毡、矿渣、岩棉等材料,大坝护面板的防渗嵌缝材料表面应增加适当的保护措施。5.4 结构构造结构构造5.4.1溢流面、底孔、尾水闸墩、尾水墙和大型水闸的墙、墩等受冻严重且有抗冲抗标准分享网 免费标准网()标准最全面免费标准网()无需注册 即可下载 13磨要求的部位,以及有抗冻要求的梁、板、柱

33、、墙、墩的钢筋净保护层的厚度宜适当增加。5.4.2严寒地区的大中型工程,包括施工期易受冻胀开裂部位,无结构钢筋时,在外露侧面设置钢筋网或在外露侧面的水平施工缝应设置竖向插筋。其配筋量每米不应少于 5cm2。5.4.3混凝土水工建筑物的抗冰冻设计,应从下列几方面采取抗冰冻措施:1 1应防止结构遭受冰冻作用,如埋于适当深度的水下或土中、孔洞封闭、减少外露面等。2 2应防止混凝土饱和,如改善排水、防止积雪结冰、避免易受积雪剥蚀的挑檐和凸出线条,将平台和墙、柱、墩的顶部作成排水坡,使构件通风、向阳、远离潮湿空气。3 3有外观要求时,应充分利用建筑物体形、尺度和混凝土外表质感,并提高对模板和浇筑质量的要

34、求。不宜在外露面再加抹灰装修层。免费标准网()标准最全面免费标准网()无需注册 即可下载 146 挡水与泄水建筑物挡水与泄水建筑物 6.1 一般规定一般规定 6.1.1 坝顶超高应按常规设计和抗冰要求计算,并应取两种计算超高的较大值。按抗冰要求计算的抗冰设计超高应只算至坝顶,不应算至防浪墙顶。6.1.2 抗冰设计超高应按下列情况计算:1 流冰期库水位低于正常蓄水位,能调蓄凌汛流量而不超过正常蓄水位的水库,其坝顶超高可按常规设计。2 流冰期按正常蓄水位运行的水库,其正常蓄水位以上的蓄冰库容不宜小于年流冰总量的 1312,并自蓄冰最高水位以上按常规计算超高。3 无蓄冰库容需要泄冰的水库,混凝土坝和

35、浆砌石坝的挡水坝段和土石坝岸边溢洪道(溢流坝段)相邻翼墙(翼坝)的超高不宜小于开始流冰时库水位以上 1.52.0 倍库内最大冰厚。4 当坝上游武开江的年份较多时,不论泄冰与否,上述超高还应根据冰情估计的准确性、泄冰能力和采取措施的可靠性、以及冰灾后果等因素,加大到 34 倍(混凝土坝和浆砌石坝)或 36 倍(土石坝)库内最大冰厚。6.1.3 对有泄冰要求的开敞式泄水建筑物,其上设置交通桥时,桥下净空值不宜小于库水位以上 1.52.0 倍库内最大冰厚。6.1.4 水库上游河道、水库末端或坝址附近河段易形成冰坝、冰塞或冰洪时,抗冰设计应专门研究。6.1.5 根据建坝后的冰情条件,宜按附录 D 计算

36、冰压力对大坝的作用。6.1.6 坝体观测设施应防止受结霜、冰冻或冻胀的影响。严寒地区变形观测成果分析时,应考虑有无上述影响。6.2 混凝土坝与浆砌石坝混凝土坝与浆砌石坝 6.2.1 岩基上的低坝在冰推力作用下的抗滑稳定计算,应考虑混凝土与基岩粘着力,标准分享网 免费标准网()标准最全面免费标准网()无需注册 即可下载 15其取值宜根据具体情况考虑冻融导致抗剪强度降低的影响。6.2.2 为防止坝顶积雪积水,坝顶栏杆(至少是下游侧栏杆)宜采用不致挡风遮阳和积水的稀疏栏杆,坝顶路面应具有横向坡度,并应设置相应的排水设施。6.2.3 坝顶路面宜采用黑色路面。采用混凝土路面时宜与下层大体积混凝土整体浇筑

37、。6.2.4 坝体廊道、电梯(转梯)井均应设置密闭保温弹簧门。温和和寒冷地区可设单层门,严寒地区宜设置双重门,并应防止其结冰、积雪、结霜。6.2.5 露天的人行通道、桥梁、阶梯等应防止积雪或结冰。经常使用的通道、桥梁、阶梯和廊道出口不宜设在易积雪结冰的阴面岸坡与坝面交接低处。6.2.6 坝体闸门井、各种内部充水井、管应作好内部防渗和防冻。井口不宜敞露于大气中。直径较小的管道和壁宜用钢管或钢衬。闸门井内壁宜采用防渗涂料或护面。严寒地区的廊道、电梯(转梯)井的壁过于单薄时,宜在内壁涂气密性油漆。6.2.7 坝基应防止受冻。施工期有可能受冻时,应采取保温措施。运行期有可能受冻时,可在坝脚覆土石保温。

38、6.2.8 带有周边缝的薄拱坝应防止周边缝冻结。6.2.9 支墩坝和空腹坝的腹腔宜作封闭保温,外露的接缝应防止漏水结冰。6.2.10 碾压混凝土坝应作好上游防渗、分缝和内部排水,并应防止下游面渗水和冻胀。严寒地区内部排水宜采用从坝顶或上层廊道向下层廊道钻设排水孔的方式。6.2.11 浆砌石坝应作好防渗、分缝和内部排水,下游渗水出逸点应覆土石保温。上下游面宜用粗方石或条石砌筑。严寒地区宜采用上游现浇钢筋混凝土护面防渗型式。6.2.12 寒冷和严寒地区混凝土坝的止水片距离坝面不宜小于 1.0m。6.3 土石坝土石坝 6.3.1 寒冷和严寒地区土石坝的土心墙、斜墙和防渗铺盖应防止运行和施工期冻结。当

39、采取覆土防冻时,覆土厚度不宜小于当地最大冻深。土质防渗体与防浪墙、齿墙、翼墙联结面应设置防冻层。6.3.2 粘性土质坝的上游坡应设非冻胀性土的防冻层。防冻层包括护面层和砂砾料垫免费标准网()标准最全面免费标准网()无需注册 即可下载 16层,其设置范围及厚度应根据工程规模、坝坡土的冻胀级别,以及护面允许变形程度和当地冰冻条件按下列各项规定确定:1 冻深大于1.2m地区或水库冰厚大于60cm的工程,历年冬季最高水位以上2.0m至最低水位以下 1.0m 高程的坡长范围内,当坝坡土的冻胀级别属、级时,防冻层厚度不宜小于当地最大冻深;冻胀级别属、级时可适当减小,但不宜小于0.8 倍当地最大冻深。2 不

40、属 1 款所列条件的范围内的水上坝坡,防冻层厚度应大于 0.6 倍当地最大冻深;6.3.3 土石坝护坡结构除应按风浪计算外,还应根据冰压力大小和类似工程经验确定。在 6.3.2 条 1 款规定的条件和范围内的主要坝段,可选用下列一种或其他适宜的护坡结构,砌体结构砌筑应平整,但库面开阔的大型平原水库的护坡结构应作专门研究。1 在当地有丰富的良好石料且有机械化施工的条件下,宜采用抛石(堆石)护坡。1、2 级坝护坡的水平宽度不宜小于 3.0m,应采用开采级配堆筑。其下层可用细石料作垫层,水平宽度不应小于 1.0m。2 干砌石护坡应采用质地良好的块石。所用石料的最小边长宜大于 30cm,层厚宜大于 3

41、5 cm,砌筑缝隙不宜大于 3cm。有条件时宜采用方石,其最短边长宜大于 30 cm,砌筑缝隙不宜大于 3 cm。戈壁地区可采用大卵石砌筑。无大块石料时可采用钢筋混凝土菱形框格内砌块石护坡,混凝土抗冻级别应满足表 5.1.2 的要求。菱形框格的顺坡对角线长宜为 3.0 m5.0m;另一对角线长度可小于此值。框格梁的断面尺寸宜为宽度 30 cm,高度 40 cm,并嵌入垫层内。3 混凝土砌块护坡每边尺寸不宜小于 35 cm,厚度不宜小于 30 cm,砌筑缝隙不宜大于 10mm。现浇混凝土板的边长宜大于 3.0m,厚度宜大于 20 cm,混凝土强度和抗冻级别应满足表 5.1.2 的要求。4 土工织

42、物模袋混凝土护坡的模袋可用机织产品或手工缝制。模袋混凝土平均厚度宜取 1520 cm,底部宜为平面,混凝土强度和抗冻级别应满足表 5.1.2 的要求。人工缝制模袋混凝土护坡应采用导管法浇筑,不得出现局部臌包、蜂窝等缺陷,底部应平整,宜设置非织造土工织物作反滤层。冰推力较大时,模袋混凝土中宜顺坡加插标准分享网 免费标准网()标准最全面免费标准网()无需注册 即可下载 17钢筋。5 在水位变化区砌体的砌筑及灌缝宜采用二级配混凝土,其抗冻级别应满足表5.1.2 的要求。6.3.4 护坡的坡脚高程应在冬季最低水位减一倍冰厚以下,否则坡脚结构应考虑冰冻的作用影响。6.3.5 坝体的浸润线宜低于设计冻深线

43、。下游排水、减压设施应防止冻结,使之冬季能正常排水。6.3.6 设有防浪墙的土石坝,当冬季库水位高,水上部分坡长较短,冰层爬坡有可能推坏防浪墙时,应考虑加固防浪墙或设置防冰墩。防浪墙还应考虑水平冻胀力的作用。6.3.7 严寒地区的混凝土面板堆石坝,除应遵循常规设计要求外,还应满足下列要求:1 面板和趾板混凝土抗冻性能应满足 5.1.2 条的规定;2 垫层料中,粒径小于 0.075mm 的含量不宜超过 8%;3 止水片在冬季最低气温下应具有符合设计要求的延伸率和三向变形能力;4 面板与坡顶防浪墙的接缝应保证在冰推力作用下止水不失效;5 水库死水位以上或冬季最低水位以上区域的垫层料在压实后具有内部

44、渗透稳定性的前提下,其渗透系数不宜小于 1103cm/s;6 在水位变动区不宜采用镀锌铁片或不锈钢片作为填料的保护罩;7 在水位变动区不应采用角钢、膨胀螺栓作为柔性填料面膜的止水固定件,宜采用粘接材料,以避免遭到冻胀破坏而失去其固定作用。6.4 溢流坝与岸边溢洪道溢流坝与岸边溢洪道 6.4.1 有泄冰要求时,宜采用无闸门且无闸墩的自由溢流堰。有交通要求或设置闸门时,闸墩间距应满足泄冰要求。6.4.2 溢流坝排冰时,应考虑排冰流速,堰上水深应大于水库最大冰厚。6.4.3 溢流堰排冰时,冰块应能自由下泄且不致破坏下游设施。经常排冰的消能设施宜采用自由面流或远驱水跃方式。当采用底流消能时,不宜采用辅

45、助消能工。下游应有导墙、护岸等设施。泄冰条件较复杂时,应做排冰整体水工模型试验。免费标准网()标准最全面免费标准网()无需注册 即可下载 186.4.4 泄冰设计中,应考虑下游河道封冻导致冰块壅塞的危害程度。必要时应采取疏通下游水道的措施。6.4.5 严寒地区大中型工程的泄水建筑物上下游冬季水位变化区的岸坡,应采取工程措施防止冻融作用引起的崩坍或滑坡。6.4.6 有泄冰要求时,闸墩、堰顶应较常规设计增加配筋,钢筋保护层厚度宜适当加大。闸墩墩头应采取合适的体型和保护措施。6.4.7 土基上的溢洪道堰体基础埋深应大于当地最大冻深;岩基中的埋深可小于最大冻深,但应设置排水设施和锚筋。计算堰体上游的设

46、计冻深时应考虑由于检修或低水位时使堰体可能暴露于大气中的不利情况。6.4.8 岩基上的泄槽底板厚度不宜小于 0.4m。底板应设置纵、横结构缝,其纵横缝间距宜比常规适当减小。严寒地区的底板应设锚筋和钢筋网。6.4.9 岩基岸边溢洪道下的地基排水设施,应充分考虑周围地形条件和山体地下水位情况。如地下水位高于泄槽底板而设置排水时,排水设施应采取防冻措施。6.4.10 土基上的泄槽底板厚度不宜小于0.6m,混凝土抗冻级别应满足5.1.2条的要求。底板纵横缝间距宜为 12m16m,底板连同垫层的总厚度应满足不产生竖向冻胀位移的要求。6.5 泄洪洞与坝体泄水孔泄洪洞与坝体泄水孔 6.5.1 坝体中孔、底孔

47、应防止冷空气侵入使孔身冻结或上游闸门因结冰不能开启。冬季有放(过)水要求的出口,宜在下游端作封闭设施或使出口淹没于水下。6.5.2 封冻水库不宜采用框架式进水塔,宜采用封闭式井筒结构或其他刚度大的结构,并进行抗冰推结构计算。6.5.3 工作闸门位于首部或中部的泄洪洞和坝身泄水孔,当闸后洞长度小于 50m时,冬季宜在洞(孔)末端设保温设施。6.5.4 与洞脸岩体连接的岸塔式进水口两侧的边墙应与岩体锚接,并应能承受冰推力和冻胀的作用。6.5.5 斜坡式进水口的闸门轨道基础混凝土应用锚筋固定于岸坡岩基上。锚筋深度应标准分享网 免费标准网()标准最全面免费标准网()无需注册 即可下载 19超过基础设计

48、冻深 1.0m。6.6 堤防与护岸堤防与护岸 6.6.1 在频繁发生冰凌壅塞的河段,堤顶高程应考虑冰凌壅塞河道的影响。6.6.2 受流冰作用的堤岸护坡,应考虑冰块撞击作用的影响。6.6.3 严寒和寒冷地区冻胀性土基的堤岸护坡宜根据基土的冻胀级别采取换填非冻胀性土或保温防冻胀措施。换填防冻层的厚度宜根据基土的冻胀级别和冰情条件,按6.3.2 条的规定确定。6.6.4 严寒和寒冷地区的堤岸护面层宜采用埋石混凝土、浆砌石、干砌石、混凝土砌块、土工织物模袋混凝土等,有条件的地区可采用抛石(堆石)护坡,其结构应满足 6.3.3条的规定。堤岸护面层厚度及高度(超出设计水面高度)应满足抗冻胀要求。在水位变化

49、区砌体的砌筑及勾缝宜采用二级配混凝土,其抗冻性能应满足 5.1.2 条的规定。6.6.5 堤岸护坡的坡脚应满足 6.3.4 条的规定。免费标准网()标准最全面免费标准网()无需注册 即可下载 207 取水与输水建筑物取水与输水建筑物 7.1 一般规定一般规定 7.1.1 冬季有防冰和输冰要求的引水、输水工程和多年平均冻深(不短于最近 20 年系列)大于 10cm 地区的渠道衬砌应进行抗冰冻设计。7.1.2 应在充分收集和分析基本资料的基础上,根据当地冰情和自然条件,采用不同的防冰、输冰或综合输排冰运行方式,进行整体布置方案设计。7.1.3 在枢纽总体布置、型式、体型设计中,应保证进水口的前缘水

50、域水流平稳和不出现漩涡,尤其是贯通式漏斗漩涡。在有凌汛发生河段的引水枢纽总体布置中,宜设永久或临时性防冰洪的工程措施,其取水口应有排冰及排冰防洪设施,防止较大量的冰凌、冰块入渠。7.1.4 输排冰渠道布置宜少设弯道,避开深挖方和傍山滑坡地段。7.1.5 在渠道规划选线时,宜结合常规要求,避开地下水位高(特别是有傍渗水补给)、冻胀性强的地段。输排冰渠道沿程不宜采用突变断面和设置阻水建筑物。有条件的地区宜尽量采用明涵、暗渠、隧洞或暗管等结构型式。冬季不输水的渠道宜采用填方渠道。7.1.6 结冰盖运行方式的引水渠道,其渠顶超高(尤其是在渡槽或倒虹吸两端的安全超高)应不小于冰盖顶面以上 0.5m。7.

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