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1、 -1- 第四章 土石坝设计 第一节 概 述 一、土石坝类型 （一） 碾压式土石坝 根据坝体横断面的防渗材料及其结构，辗压式土石坝分为以下三类： 1. 均质坝 坝体的绝大部分是由大体上均一的土料组成。 2. 分区坝 坝体由土质防渗体及若干透水性不同的土料分区所构成， 其中土质防渗体设在坝体中部或稍向上游倾斜的称为心墙坝或斜心墙坝， 设在坝体上游面或接近上游面的称为斜墙坝。此外，还有其它形式的分区坝，如上游断面为防渗土料、下游断面为透水料；由坝中心向外壳透水性逐渐增大的分区坝等。 3. 人工防渗材料坝 坝的防渗体由沥青混凝土、钢筋混凝土或其他人工材料组成，而其余部分由土石料构成。其中防渗体在上游
2、面的称为面板坝，防渗体在坝体中央的称为心墙坝。沥青混凝土防渗体也可做成斜心墙。 震动辗的发明和应用极大地提高了坝体质量、目前大都采用碾压式土石坝。本章以后所提到的土石坝指的就是这种坝型。 （二） 水中填土坝 在坝的填筑面筑畦埂， 分成若干畦块， 向畦块内灌水深几十厘米， 然后向水中填土，填土厚度约为水深的 2.54 倍。由运输工具压实或用拖拉机专门碾压。所用土料宜为结块的但易于湿化崩解的， 黄土类土及含砾风化粘性土最适宜。 筑这种坝应有充足的水源，每立方米填土需水约 1m3。 与碾压坝相比，水中填土坝可省去碾压设备，对土料含水量限制不严，小雨可以施工，故填土单价较低，施工速度较快。但填土干容重
3、较低，孔隙压力较高，施工期对坝坡稳定不利。故施工速度也受到一定限制，坝坡较平缓，工程量比碾压式坝大些。对于 -2- 高坝，应仔细研究，并与碾压式坝作经济比较然后选定。 水中填土坝一般采用均质坝。如果坝址有多种土料，亦可采用多种土质坝，在坝壳部位填筑抗剪强度高的砂卵石、风化岩块或开挖基础和泄水建筑物的石渣，而将水中填土限制在心墙或斜墙部位。 这种坝型目前已较少采用。 （三）水力冲填坝 在坝的填筑面上下游边筑围埂，把泥浆输送到围埂形成的沉淀池内，泥浆经脱水固结，形成均匀密实的坝体，称为水力冲填坝。 自流式冲填坝是将坝两岸高处的黄土或砾质风化土用水枪冲成泥浆，自流入沉淀池，我国俗称水坠坝。压力输泥管
4、式冲填坝是由铰吸式汲泥船吸取泥浆，用泥浆泵加压经管道输送到沉淀池。 自流式冲填坝最适宜的土料是黄土地区粘粒含量在 15以下的轻重粉质砂壤土、轻粉质壤土。粘粒含量在 20%以上的中、重粉质壤土，亦可应用，但要有较厚的边埂，并控制冲填速度。粘粒含量在 30%以下的砾质粘性土，也适于应用。 这种坝型目前也较少采用。 但这种施工工艺已广泛应用于围垦造田等非挡水建筑物上。 （四） 坝型选择 坝型选择应综合考虑下列因素，经技术经济比较确定 1. 坝址区地形地质条件，主要考虑河谷地形、坝址基岩、覆盖层特征及地震烈度等； 2. 筑坝材料的种类、性质、数量、位置和开采运输条件，包括枢纽中其他建筑物开挖渣料的利用
5、。 3. 施工条件，包括施工导流、施工进度与分期填筑强度、气象条件、施工场地、运输条件和初期渡汛，施工机械以及施工队伍的技术水平与经验等。 4. 坝高，高坝多采用分区坝，低坝多采用均质坝，条件合适采用混凝土面板堆石坝； 5. 枢纽布置、坝基处理型式、坝体与泄水引水建筑物等的连接； 6. 运行条件，上下游水位变动情况，分期建设，抗震和人防要求等。 -3- 7. 坝及枢纽的总工程量、总工期和总造价。 8. 对环境的影响程度。 9. 较长的土石坝各段，可根据地形地质及料场的具体条件，分别采用不同坝型，但在坝型变化处应设置渐变段。 二、土石坝特点 （一）土石坝的主要优点 在我国，土石坝是最常用的一种坝
6、型，因为建筑土石坝，可以就地取材，节省大量水泥、钢材和木材； 土石坝对地形地质条件要求较低，对某些地形地质条件差的场址，土石坝是一种首选的坝型。 土石坝的施工机械化程度很高时， 可以修建高土石坝， 国外高坝中土石坝占大多数；土石坝的施工机械化水平很低时，采用简单的运输工具及碾压设备也可以修建小型土石坝工程； 我国劳动力便宜，在各类坝型比较中，土石坝的价格优势明显。 土石坝中尤其是面板堆石坝，当机械化程度高时，施工速度极快，提前发电和投入运用也会取得很大的经济效益。 （二） 土石坝的主要缺点 土石坝可以就地取材这是一个很大的优点，但若设计施工不当，也会对环境产生不良影响，占用土地资源，破坏绿化和
7、水土保持，如今人们已日益注意环境影响，土石坝的料场放在库区内将是发展的趋势； 在工程布置上，尤其是泄洪消能方面，土石坝远比不上混凝土坝灵活，这就是我国大中型水利工程仍以混凝土坝为主的主要原因。随着高边坡处理技术的发展以及隧洞施工水平提高，已有不少大中型工程采用岸边溢洪道或泄洪洞渲泄洪水。近年来，我国大中型水利工程采用土石坝已有上升的趋势。 三、土石坝设计的主要问题 土石坝是一种散粒材料加上防渗体的挡水建筑物。漫顶、滑坡、管涌均会导致工程失事。我国水利工程中失事的挡水坝也以土石坝为主。 （一） 漫顶 -4- 我国近年在雨汛期都有几座小型水坝因漫顶垮坝。1975 年 8 月河南驻马店地区发生特大暴
8、雨，导致板桥、石漫滩二座水坝相继漫顶垮坝。 （二） 滑坡 滑坡一般发生在正常渗流期的下游坝坡以及库水骤降时的上游坝坡， 江西省七一水库上游边坡滑坡是后者的一个典型例子。 （三） 管涌 管涌一般发生在坝体、坝基、或防渗体与坝基接触部位，1976 年美国提堂坝失事是后者的一个典型例子。 （四） 防范措施 明确了土石坝容易产生事故的原因，我们就可以采取相应防范措施。 对于漫顶而言， 在坝体结构设计中必须严格执行规程规范中关于坝顶超高及坝顶结构设计中的要求。此外尚需考虑运行管理泄洪设施上可能存在的漏洞及其对工程的危害， 并加以避免， 如对于从降雨开始到洪峰到达坝址历时短至34 小时的小型山区水库，尽量
9、在设计中布置不设闸门的开敞式溢洪道等。 滑坡现象在均质土坝和粘土斜墙坝中容易发生， 有条件时采用分区坝。 对粘土斜墙坝，均质土质应在设计文件中提出限止水位骤降速度的要求等。 管涌是土石坝中最常见的现象， 避免管涌的最好办法是防渗体的厚度能够满足自身允许水力比降要求，并布置可靠的反滤层。尤其应注意的是当粘土心墙或斜墙与强风化基岩直接接触时，防渗体末端的出逸坡降远大于其平均值，管涌首先在此发生。在粘土防渗体底部布置混凝土底座与强风化基岩相接可能是较为稳妥的办法。 第二节 粘土心墙坝、粘土斜墙坝、均质土坝设计 一、坝体结构 （一） 坝体分区的拟定 随着岩石钻爆技术和运输设备、碾压设备的进步，石料已广
10、泛应用于土石坝工程。分区坝以能够充分利用各种土石料的特性，得到广泛的应用。 粘性土具有较小的渗透性，常用来作防渗体。 -5- 砂砾石具有较合理的级配，加工后常用作反滤层或过渡层，此外，砂砾石经振动辗辗压后，密度大变形模量小，也常用于坝壳填筑材料。 堆石料由于透水性大，常用作排水体，这种材料碾压后密度略小于砂砾石，但其内摩擦角最大，常用于坝壳部位。 坝体材料分区时应考虑以下因素： 1. 坝体分区应根据料源及坝料的渗透性、强度、压缩性和施工方便等将不同的坝料填筑在合适的部位。防渗体在上游面时，坝体渗透性宜从上游至下游增大；防渗体在中间时，坝体渗透性宜向上、下游逐步增大；并应着重土石方挖填平衡和就近
11、取材，经技术经济比较确定。 2. 坝体各种不同材料应有明确的分区。对各区材料的性质和施工压实要求等应有具体的可供考核、检验和进行质量评价的技术指标。 3. 土质防渗体分区坝宜分为防渗体、反滤层、过渡层、坝壳、排水体和护坡等区。 4. 均质坝的坝体分区宜分为坝体、排水体、反滤层和护坡等区。 5. 当采用风化料筑坝时，坝表面应设保护层，保护层的垂直厚度应不小于 1.50m。 6. 坝体分区设计，宜研究围堰与坝相结合的可能性。 （二） 坝顶构造 1. 坝顶宽度取决于施工、运行、构造、抗震、人防及其他专门要求。如沿坝顶设置公路或铁路时，坝顶宽度遵照有关规定选定。如无特殊要求，坝顶最小宽度对高坝可选用
12、1015m，对中低坝可选用 510m。 2. 坝顶盖面材料应根据当地材料情况及坝顶用途而定，可采用密实的砂砾石或碎石，单层砌石、渣油等，除已建成坝的沉降量不大的情况外，宜避免采用厚层混凝土等刚性盖面。 3. 为了排除雨水，坝顶面应向两侧或一侧倾斜，坡度宜采用 23%，并做好通向下游的排水系统，坝面不得积水。 4. 坝顶上游侧设置防浪墙时， 防浪墙必须坚固而不透水， 应经过强度和稳定核算，并设置伸缩缝。 5. 坝顶结构与布置应力求经济实用，在建筑艺术处理方面要美观大方。 6. 坝顶上通常还布置有照明、观测设施、电缆沟等，在设计中也应考虑满足运行 -6- 管理上的要求。 （三） 坝坡 1. 坝坡应
13、综合考虑坝型、坝高、坝的等级、坝体及坝基材料的性质、所承受的荷载、施工和运用条件等因素，经技术经济比较确定。 一般可先参照已建成坝的实践经验或用近似方法初步拟定坝坡，然后进行稳定计算，确定合理的坝体断面。 2. 当坝基抗剪强度较低，使坝体不满足深层抗滑稳定要求时，宜采用在坝坡脚压戗的方法提高其稳定性。 3. 设计地震烈度为 8、9的地区，坝顶附近的上、下游坝坡，宜采用上缓下陡的坝坡，或采用加筋堆石、表面钢筋网或大块石堆筑等加固措施。 4. 土质防渗体分区坝和均质坝上游坡可少设马道。非土质防渗材料面板坝上游坡不宜设马道。根据施工交通需要，下游坝坡可设置斜马道。其坡度、宽度、转弯半径、弯道加宽和超
14、高等，应满足施工车辆行驶要求。斜马道之间的实际坝坡可局部变陡，但平均坝坡应不陡于设计坝坡。 马道宽度应根据用途确定，一般不小于 1.5m。 5. 若坝基土或筑坝土石料沿坝轴线方向不相同时，应分坝段进行稳定计算，确定相应的坝坡。当各坝段采用不同坡度的断面时，每一坝段的坝坡应根据该坝段中最大断面来选择。坝坡不同的相邻坝段，中间应设渐变段。 （四） 防渗体 1. 坝体防渗结构的尺寸必须满足下列要求： (1) 将渗透比降、下游坝体浸润线及渗流量降低到容许范围以内。 (2) 满足结构上和施工上的要求。 2. 确定分区坝土质防渗断面尺寸时，应综合考虑以下因素： (1) 可取得的防渗土料数量和施工难易程度。
15、 (2) 防渗土料的质量，如允许渗透比降、塑性、抗裂性能等。 (3) 设计地震烈为 8 、9地区适当加厚。 (4) 防渗体下部基岩的性质及处理方法。 (5) 防渗土料和坝壳料单价的比值。 -7- 3. 土质防渗体断面，一般应自上向下逐渐加厚。其顶部的水平宽度应考虑机械化施工的需要，不应小于 3m。其底部厚度，对斜墙不宜小于水头的 1/5，心墙不宜小于水头的 1/4。 4. 防渗体顶部在静水位以上的超高，对正常运用情况应满足设计规范的规定；对非常运用情况，防渗体顶部应不低于非常运用的静水位。 如防渗体顶部设有稳定、坚固、不透水且与防渗体紧密结合的防浪墙时，防渗体顶部高程可不受本条限制，但不得低于
16、正常运用的静水位。 正常运用情况下防渗体顶部超高 防渗体结构型式 超 高 (m) 斜 墙 心 墙 0.80.6 0.60.3 5. 土质防渗体顶部和土质斜墙上游应设置保护层。保护层厚度（包括上游护坡的垫层在内）应不小于该地区的冻结或干燥深度。还应满足施工机械的需要。斜墙上游保护层的填筑标准应和坝体一致，其外坡坡度应按稳定计算确定，使保护层不致沿斜墙面或连同斜墙一起滑动。 （五） 反滤层、过渡层设计 1. 坝的反滤层必须满足下列要求： (1) 使被保护土不发生渗透变形； (2) 渗透性大于被保护土，能通畅地排出渗透水流； (3) 不致被细粒土淤塞失效。 2. 土质防渗体、铺盖和截水槽等与坝壳和坝
17、基透水层之间以及下游渗流出逸处，如不满足反滤要求，都必须设置反滤层。 3. 土质防渗体分区坝的坝壳内各土层间，应满足反滤原则。 4. 下游坝壳与坝基透水层接触区，与岩基中发育的断层、破碎带和强风化带接触部位，如不满足反滤要求，应设反滤层。 5. 防渗体下游和渗流出逸处的反滤层除还应满足在防渗体出现裂缝的情况下，土颗粒不应被带出反滤层，能使裂缝自行愈合。 -8- 6. 根据防渗体材料性能、库水位变化情况等，防渗体上游反滤层材料的级配、层数和厚度可相对于下游反滤层简化，对于抽水蓄能电站或库水位变动剧烈的土坝，上游反滤层则应加强。 7. 反滤层的级配和层数应通过计算比较，选择最合理的方案。1、2 级
18、坝和高坝还应经试验验证。 8. 反滤层每层的厚度应根据材料的级配、料源、用途、施工方法等综合确定。人工施工时，水平反滤层的最小厚度可采用 0.30m，垂直或倾斜反滤层的最小厚度可采用0.50m；采用机械施工时，最小厚度根据施工方法确定不小于 3m。反滤层的厚度应大于8D85。 如防渗体与坝壳料之间的反滤层总厚度不能满足过渡要求时，是加厚反滤层还是设置过渡层应经技术经济比较确定。 9. 在下列情况下，应论证是否要加厚防渗体上下游侧反滤层的厚度： (1) 设计地震烈度为 8、9地区的土石坝； (2) 峡谷地区的高土石坝，或岸坡坡度有突变的部位； (3) 防渗体与岩石岸坡或刚性建筑物接触面附近部位；
19、 (4) 防渗体由塑性较低、压缩性较大的土料筑成； (5) 防渗体与坝壳的刚度相差悬殊； (6) 坝建基于深厚覆盖层上。 10. 在防渗体与坝壳之间，根据需要可只设反滤层，也可同时设置反滤层和过渡层。 土质防渗体分区坝是否设过渡层应根据防渗体和坝壳材料特性及反滤层厚度综合研究确定。 11. 土质防渗体分区坝，坝壳为堆石的过渡层应采用连续级配，最大粒径不宜超过 300mm，顶部水平宽度不宜小于 3.00m，采用等厚度或变厚度均可。 12. 在填筑过程中反滤层宜与坝体平起，不应有明显的颗粒分离和压碎现象。 13. 选用土工织物作反滤层，应按照GB50290-98土工合成材料应用技术规范设计，宜用在
20、易修补的部位。 （六） 排水体设计 1. 土石坝均应设置坝体排水设施，其目的是： -9- (1) 防止渗流逸出处的渗透变形。 (2) 降低坝体浸润线及孔隙压力，改变渗流方向，增加坝体稳定。 (3) 保护坝坡土，防止其冻胀破坏。 2. 坝体排水设施必须满足以下要求： (1) 应有充分的排水能力，以保证自由地向下游坝外排出全部渗水。 (2) 应按排水反滤原则设计，以保证坝体及地基上不发生渗透破坏。 (3) 便于观测和检修。 3. 坝内排水设施可在下列几种型式中选择 (1) 棱体排水设备（滤水坝址） 。 (2) 贴坡排水层。 (3) 坝内排水设施，包括褥垫排水层、网状排水带、排水管、竖式排水体等。
21、(4) 综合型，由上述各种型式综合组成。 4. 下游排水设施型式的选择， 必须结合坝基排水的需要及其型式， 考虑下列情况，经技术经济比较确定： (1) 坝型，坝体填土和坝基土的性质，以及坝基的工程地质与水文地质条件。 (2) 下游有水、无水以及下游水位高低与持续时间，以及泥沙淤积影响。 (3) 施工情况及排水设施的材料。 (4) 筑坝地区的气候条件。 5. 均质坝、下游坝壳用弱透水材料填筑的土石坝，宜优先选用竖式排水体，其底部用褥垫排水体将渗水引出。 6. 用弱透水料填筑的坝壳和均质坝，若需要降低坝体内的孔隙压力，上下游坡可在不同高度设置坝体水平排水体。其设置位置、层数和厚度可根据计算确定，但
22、最小厚度不宜小于 0.30m。 7. 棱体排水体设计要求如下： (1) 棱体排水顶部高程应超出下游最高水位，超过的高度，1、2 级坝应不小于1.0m，3、4、5 级坝应不小于0.5m，并应超过波浪沿坡面的爬高； (2) 棱体排水顶部高程应使坝体浸润线距坝面的距离大于该地区的冻结深度； (3) 棱体顶部宽度应根据施工条件及检查观测需要确定，但不宜小于 1.0m； -10- (4) 应避免在棱体上游坡脚出现锐角。 8. 贴坡排水体设计要求如下： (1) 贴坡排水顶部高程应高于坝体浸润线出逸点，超过的高度应使坝体浸润线在该地区的冻结深度以下，且 1、2 级坝不小于 2.0m，3、4、5 级坝不小于
23、1.5m； (2) 贴坡排水体的底脚应设置排水沟或排水体，其深度应使水面结冰后，排水沟(或排水体)的下部仍有足够的排水断面； (3) 贴坡排水体材料应满足护坡的要求。 9. 坝内水平排水的设计要求如下： (1) 由砂、卵砾石组成的褥垫排水体的厚度和伸入坝体内的长度应根据渗流计算确定，且排水体中每层料的最小厚度应满足反滤层最小厚度的要求。 (2) 网状排水带中纵向排水带（平行于坝轴线）的厚度和宽度及伸入坝体内的深度应根据渗流计算确定。 网状排水带中的横向排水带宽度应不小于0.5m， 间距30100m，其坡度宜不超过 1，或由不产生接触冲刷条件确定。 (3) 当渗流量很大，增大排水带尺寸变为不合理
24、时，可采用排水管。其管径应由计算确定，但不得小于 20cm，管内流速应控制在 0.2 至 1.0m/s 范围内。管的坡度不得大于 5，并应埋入反滤料中。排水管应留有缝隙或在管壁上留孔，以收集渗水。缝宽或孔径可根据反滤料的粒径计算确定。 (4) 坝内水平排水体伸进坝体的极限尺寸，对于粘性土均质坝为坝底宽的 1/2，砂性土均质坝为坝底宽的 1/3；对于土质防渗体分区坝，宜与防渗体下游的反滤层相连接。 10. 竖井式排水体的位置及设计要求如下： (1) 能有效降低其下游坝体浸润线，使下游坝坡满足抗滑稳定要求。 (2) 能满足其上游部位的土体渗透稳定。 (3) 渗漏量控制在允许范围内。 (4) 排水体
25、厚度能有效排除渗水。 （七） 护坡设计 1. 坝表面材料为土、砂、砂砾石应设专门护坡，堆石坝可采用石材料中的粗颗粒料或超径石做护坡。 -11- 2. 护坡可在以下几种型式中选择： (1) 上游护坡 堆石（抛石） 干砌石 浆砌石 预制或现浇的混凝土或钢筋混凝土板（或块） 沥青混凝土 其它型式（如水泥土） (2) 下游护坡 干砌石 堆石、卵石或碎石 草皮 钢筋混凝土框格填石 其它型式 3. 护坡的型式、厚度及材料粒径应根据坝的等级、运用条件和当地材料情况，考虑以下因素经技术经济比较确定。 (1) 上游面护坡 波浪淘刷； 顺坝水流冲刷； 漂浮物和冰层的撞击及冻冰的挤压。 (2) 下游面护坡 冻胀、干
26、裂及蚁、鼠等动物破坏； 雨水、大风、水下部位的风浪、冰层和水流作用。 4. 有条件情况下，上游护坡宜采用堆石护坡。在波浪较大的坝段和坡面位置，可采用与其它部位不同的护坡厚度和型式。下游护坡的水上、水下可采用不同的护坡厚度和型式。 5. 护坡的覆盖范围按以下要求确定： (1) 上游面 -12- 上部自坝顶起， 如设防浪墙时应与防浪墙连接。 下部至死水位以下不宜小于 2.50m，4 级以下的坝可减至 1.502.0m。最低水位不确定时应护至坝脚。 (2) 下游面 由坝顶护至排水棱体，无排水棱体时应护至坝脚。 6. 堆石、干砌石护坡与被保护料不满足反滤要求时，护坡下应按反滤要求设置垫层。 7. 现浇
27、混凝土或钢筋混凝土、沥青混凝土和浆砌石护坡应设排水孔。 8. 在严寒地区的粘性土坝坡，当有可能因冻胀引起护坡变形时，应设防冻垫层，其厚度不小于当地冻结深度。 9. 除堆石坝护坡外，应在马道、坝脚和护坡末端设置基座。 10. 护坡厚度、粒径应按规范进行计算，并根据施工要求确定。 (八) 坝面排水 1. 坝面排水范围应包括坝顶、坝坡、坝头及坝下游等部位，采取集水、截水和排水措施。 干砌石或堆石护坡可不设坝面排水。 除堆石坝与基岩交坡处外，坝坡与岸坡连接处均必须设排水沟。 2. 坝体与岸坡连接处的排水沟，其集水面积应包括岸坡集水面积在内。 3. 坝面排水系统的布置、排水沟的尺寸和底坡应由计算确定。有
28、马道时，纵向排水沟宜与马道一致，并设于马道内侧。 竖向排水沟可每 50100m 设置一条。 4. 排水沟可用现浇混凝土或浆砌石砌筑，也可用混凝土预制件拼装，但必须使接缝牢固不渗水。 二、筑坝材料选择及填筑标准确定 (一) 筑坝材料选择 1. 筑坝土石料调查和土工试验应查明坝址附近各种天然土石料的性质、 储量和分布，及枢纽建筑物开挖料的性质和可利用的数量。 筑坝土石料的调查和试验应分别按照 SL251-2000水利水电工程天然建筑材料勘察规程和 SL237-1999土工试验规程的有关规定执行。但当上述规范与碾压式土 -13- 石坝设计规范不一致时，应以后者为主。 2. 在当地有多种适于筑坝的土石
29、料时，应进行技术经济比较后选用。筑坝土石料选择应遵循以下原则： (1) 具有与其使用目的相适应的工程性质，或经加工处理后满足使用要求，并具有较好的长期稳定性； (2) 就近、就地取材，减少弃料，少占或不占农田，并优先考虑枢纽建筑物开挖料的利用； (3) 便于开采、运输和压实； (4) 满足技术要求而且经济上合理。 3. 建筑物开挖料的利用应与料场开采料一样从施工进度安排、 材料质量、弃料对环境的影响及工程费用等各方面进行论证。 枢纽建筑物开挖料和天然筑坝材料应统一进行料场规划，并根据筑坝材料要求对开采方式提出相应的要求。 4. 料场开采的或枢纽建筑物开挖的材料原则上均可直接作为筑坝材料， 或经
30、处理后用于坝的不同部位。但下列土料不宜采用： (1) 沼泽土； (2) 膨润土； (3) 地表土及含有未完全分解有机质的土料。 5. 作为防渗土料的粘性土应满足下列要求： (1) 防渗土料在压实后，应具有足够的防渗性能和一定的抗剪强度，对高坝心墙土料还应具有低压缩性； (2) 渗透系数，均质坝不大于 110-4cm/s，心墙和斜墙不大于 1105cm/s； (3) 水溶盐含量(指易溶盐和中溶盐，按重量计)不大于 3%； (4) 有机质含量(按重量计)，均质坝不大于 5%，心墙和斜墙不大于 2%，超过此规定需进行论证； (5) 有较好的塑性和渗透稳定性； (6) 浸水与失水时体积变化小。 6.
31、不宜采用以下几种粘性土填筑坝的防渗体，必须采用时，应进行专门论证，并根据其特性采取相应的措施： -14- (1) 塑性指数大于 20 和液限大于 40%的冲积粘土； (2) 浸水后膨胀软化较大的粘土； (3) 开挖压实困难的干硬粘土和软粘土； (4) 冻 土； (5) 未经处理的分散性粘土。 7. 残坡积红土或红土状土，在较低填筑容重和较高填筑含水量下具有较高强度、较低压缩性和较小渗透性，耐水性和抗冲刷能力也较好，可用于填筑均质坝和分区坝的防渗体。用于高坝时，应进行必要的技术论证。 8. 3 级低坝可采用经处理改性的分散性粘土，选用的反滤料应经过试验验证。防渗体与坝基、岸坡接触处等易产生集中渗
32、流的部位，以及易受雨水冲刷的坝表面不应采用分散性粘土填筑。 9. 湿陷性黄土或黄土状土可用于填筑防渗体， 但需具有适当的填筑含水量与压实密度，使土料的原状结构得到破坏，防止浸水后的湿陷和软化。采用的反滤料级配应经过试验验证。 10. 用于填筑防渗体的砾石土，粒径大于 5mm 的颗粒含量一般不超过 50%，最大粒径一般不超过 100150mm 或铺土厚度的 2/3， 0.075mm 以下的颗粒含量不应小于 15%。填筑时不得发生粗料集中架空现象。 11. 人工掺合砾石土，各种材料的掺合比例应经试验论证。 12. 当采用碾压后可以破碎为砾石土的风化岩石或软岩作防渗料时，或砾石土中含有可压碎的风化岩
33、石、软岩等材料时，砾石土的级配及其物理力学指标应按碾压后的级配设计， 在某些工程中因辗压功能不够或风化料控制不严， 造成防渗体存在质量缺陷，使用这种材料做防渗体宜慎重。 13. 非均质土料作为防渗材料时，都必须按照设计规定的级配曲线的容许范围采用，并在施工工艺上采取保证措施，避免分离现象，并在压实后取样检查，严格控制。 14. 用膨胀土作为土石坝防渗土料时，填筑含水量应采用最优含水量的湿侧，并在顶部设盖重层，盖重层产生的约束应力足以制约其膨胀性。盖重层应采用非膨胀土。 15. 3 级低坝经过论证可采用土工膜作为防渗体材料。 16. 反滤料、过渡层料和排水体料，应符合下列要求： -15- (1)
34、 质地致密，抗水性和抗风化能力能满足工程运用条件的要求； (2) 具有要求的透水性； (3) 具有连续的级配； (4) 反滤料和排水体料粒径小于 0.075mm 的颗粒含量不超过 5%。 17. 反滤料和过渡层料可利用天然或经过筛选的砂砾石料，也可采用块石、砾石轧制，或二者的掺合料。 18. 3 级低坝经过论证可采用土工织物作为反滤层。 19. 料场开采的和建筑物开挖的无粘性土(包括砂、砾石、卵石、漂石、碎石等)、石料、石渣料和风化料、砾石土均可作为坝壳料，并应根据材料性质用于坝壳的不同部位。 20. 均匀中、细砂及粉砂可用于中、低坝坝壳的干燥区，地震区不宜采用。 21. 采用风化石料和软岩填
35、筑坝壳时，应按压实后的级配研究确定材料的物理力学指标。对软化系数低、不能压碎成砾石土的风化石料和软岩宜填筑在坝壳的干燥区。 22. 下游坝壳水下部位和上游坝壳水位变动区应采用透水料填筑。 23. 坝壳堆石料开采时，要求： (1) 开采前，应彻底清除覆盖层及强风化层； (2) 不同程度的风化料与新鲜石料应分区开采； (3) 易风化的软岩(如泥岩、页岩)宜边开挖、边填筑，并在坝坡上设垂直厚度大于 1.5m 的新鲜坚硬岩石的保护层； (4) 宜进行爆破设计，必要时进行爆破试验。 24. 护坡石料应采用质地致密、抗水性和抗风化性能满足工程运用条件要求的硬岩石料。 (二) 填筑标准的确定 1. 确定填筑
36、标准应考虑以下因素： (1) 坝的级别、高度、坝型和坝的不同部位； (2) 土石料的压实特性、采用的压实机具及其有效的压实程度； (3) 坝料的填筑干密度和含水量与其力学性质的关系， 特别是与其压缩性(包括湿陷性)、渗透性、抗剪强度及孔隙压力的关系，以及设计对土石料力学性质的要求； -16- (4) 土料的天然干密度、天然含水量，以及土料进行干燥或湿润处理的程度； (5) 当地气候条件对施工的影响； (6) 设计地震烈度及其他动荷载作用； (7) 坝基土的强度和压缩性； (8) 不同填筑标准对造价和施工难易程度的影响。 2. 含砾的和不含砾的粘性土的填筑标准应以压实度和最优含水量作为设计控制指
37、标，设计干密度应以标准击实试验击实最大干密度乘以压实度求得。 3. 粘性土的压实度均按以下要求确定： (1) 1、2 级坝和高坝的压实度应为98%100%，3 级中、低坝及 3 级以下的中坝压实度应为 96%98%； (2) 有特殊用途和性质特殊的土料的压实度宜另行确定； (3) 设计地震烈度为 8 度、9 度的地区，宜取上述规定的大值。 4. 粘性土的最大干密度和最优含水量应按照 SL237-1999 规定的击实试验方法求取。对于砾石土宜按全料试样求取最大干密度和最优含水率。 5. 砂砾石和砂的填筑标准宜以相对密度为设计控制指标。 非地震区的土石坝坝壳，砂砾石的相对密度应不低于 0.75，砂
38、的相对密度应不低于 0.70，反滤料宜为 0.70，过渡料宜介于反滤料和坝壳之间。 地震区的土石坝，相对密度的设计标准应符合 SL203-97水工建筑物抗震设计规范的规定。 6. 堆石的填筑标准， 宜用孔隙率控制， 不同的坝型、 不同的部位按下列要求确定： (1) 土质防渗体分区坝和沥青混凝土心墙坝堆石料，孔隙率宜在 20%28%之间选择； (2) 沥青混凝土面板堆石料的孔隙率宜在混凝土面板堆石坝和土质防渗体分区坝的孔隙率之间选择； (3) 采用软岩、风化岩石筑坝时，孔隙率宜根据坝体变形、应力及抗剪强度等要求确定。 (4) 设计地震烈度为 8 度、9 度的地区，可取上述孔隙率的小值。 7. 堆
39、石碾压时可用施工参数(包括碾压设备的型号、 振动频率及重量、行进速度、 -17- 铺土厚度、碾压遍数等)及干密度同时控制。 8. 堆石碾压时宜加水， 加水量通过碾压试验确定。 对于软化系数较高的硬岩堆石，应通过碾压试验确定是否加水。 9. 设计规定的填筑标准， 应在施工初期进行碾压试验； 当采用砾石土、 风化岩石、软岩堆石料、膨胀土、湿陷性黄土等性质特殊的土石料时，对 1、2 级坝和高坝，宜进行专门的碾压试验，论证其填筑标准。 10. 粘性土的施工填筑含水率应根据土料性质、填筑部位、气候条件和施工机械等情况，控制在最优含水量的-2%+3%偏差范围以内。有特殊用途和性质特殊的粘性土的填筑含水量宜
40、另行确定。 填筑含水量还应满足以下要求： (1) 上限值 1) 不影响压实和运输机械的正常运行； 2) 施工期间土体内产生的孔隙压力不影响坝坡的稳定； 3) 在压实过程中不易产生剪切破坏。 (2) 下限值 1) 填土浸水后不致产生大量的湿陷变形、 坝体发生裂缝以及在水压力作用下不产生水力劈裂等； 2) 不致使填土难于压实，予以产生干松土层。 11. 在冬季负气温下填筑时，应使土料在填筑过程中不冻结，粘性土的填筑含水量宜略低于塑限；砂和砂砾料的细料部分的含水量宜小于4%，并适当提高填筑密度。 三、坝基处理 (一) 坝基处理的一般要求 1. 坝基处理应满足渗流控制(包括渗透稳定和控制渗流量)、静力
41、和动力稳定、允许沉降量和不均匀沉降量等方面的要求。 处理的标准及要求应根据具体情况在设计中确定。竣工后的坝顶沉降量(包括坝基和坝体)不宜大于坝高的 1%。对于特殊土的坝基，允许总沉降量应视具体情况确定。 2. 坝基中遇到下列情况时，必须慎重研究和处理： (1) 深厚砂砾石层； -18- (2) 软土； (3) 湿陷性黄土； (4) 疏松砂土及少粘性土； (5) 喀斯特(岩溶)； (6) 岩基中断裂破碎、透水性强或有不稳定泥化夹层； (7) 含有大量可溶盐类的岩石和土； (8) 透水坝基下游坝脚处有连续的透水性较差的覆盖层； (9) 矿区井、洞、地质勘探洞。 3. 坝基处理有挖除、加固及坝与基础
42、面连接，三者是互相联系的，在设计中应统一考虑。 4. 坝基处理的范围包括河床及两岸岸坡，天然地基以岩性和颗粒组成分为岩石地基、砂砾石地基和粘性土地基(包括粘土、埌土等)，对不同的地基需采取不同的处理措施。 (二) 基础开挖 1. 基础开挖的目的如下： (1) 挖除抗管涌能力差的地基土，避免坝基产生渗透变形。 (2) 挖除渗透系数大的地基土，减少坝基渗漏量。 (3) 挖除坝基耕植层，避免因植物根系腐烂而形成的集中渗漏通道。 (4) 使坝基与大坝接触部位满足反滤准则，避免产生接触冲刷。 (5) 挖除变形模量大的地基土，使坝体沉降位移控制在允许范围内，避免坝体因变形不协调而产生裂缝。 (6) 修正不
43、利的地形条件，尤其是防渗体及其附近的不利地形条件，避免局部范围内因坝体沉降位移梯度过大而导致坝体产生裂缝。 (7) 提供设计所需要的形体，以便布置建筑物。 2. 基础开挖设计 (1) 基础开挖设计中必须充分了解开挖部位的地形地质条件、地下水活动状况。 (2) 基础开挖设计中应考虑施工机具的工作范围确定最小开挖尺寸。 (3) 开挖边坡分永久边坡与临时边坡，永久边坡需满足抗滑稳定要求，坡高大于 -19- 1020m 宜设马道， 对于高边坡尚需按高边坡的要求进行处理；对于临时边坡(即开挖后不久即进行回填)也需满足临时边坡稳定的要求，对于水下部位应考虑基坑排水所产生的渗透水压力对临时边坡抗滑稳定的影响
44、。 (4) 坝基清理范围宜大于坝基轮廊线，以便发现不良地质现象时对坝体布置和结构进行修改。 (5) 坝基开挖应自上而下进行，避免上、下交叉作业。 (6) 当附近有永久建筑物时， 坝基开挖设计应提出避免不良影响的施工技术要求。 (7) 坝基设计开挖线，尚需考虑回填料能够压实，顺坡布置，其最小坡比由辗压机具及筑坝材料性质决定，不得采用倒坡。 (8) 当地形条件限制，对于倒悬岩块不能削坡时，可以用贫混凝土或浆砌块石修补地形，以利坝体填筑。 (三) 断层及软弱带处理 1. 断层及软弱带处理的目的是： (1) 避免断层带产生集中渗漏、管涌和溶蚀对坝基和坝体的影响。 (2) 将坝体荷载及水压力传来的荷载转
45、移到断层或软弱带两侧完整性较好的基础上，减少不均匀沉陷。 (3) 对活断层及诱发地震引起的断层处理需作专门研究。 2. 断层及软弱带处理设计 (1) 断层及软弱带常用挖槽回填混凝土塞处理，混凝土塞的长度满足渗透坡降小于允许坡降的要求。 (2) 当地形、地质或施工条件不能满足开挖长度时，可在混凝土塞上对断层或软弱带进行深孔固结灌浆，提高其抗管涌能力。 (3) 混凝土塞的深度为 11.5 倍断层或软弱带宽度。 (4) 当断层宽度较大时，可采用钢筋混凝土铺盖，并用锚筋锚固在断层两侧完好的基岩上，钢筋混凝土板的结构需通过结构计算确定。 (5) 混凝土塞的两侧及末端应布设反滤层。 (四) 基础灌浆 1.
46、 在砂砾石坝基内建造灌浆帷幕前，应先按可灌比(M)判别其可灌性： -20- 8515/ dDM 式中：D15受灌地层中15%的颗粒小于该粒径 (mm)； d85灌注材料中85%的颗粒小于该粒径 (mm)。 M15 可以灌注水泥浆； M10 可以灌注水泥粘土浆。 可灌性应通过室内及现场试验最终确定。 2. 砂砾石坝基灌浆材料宜用粒状材料 (水泥、粘土和膨润土等)，也可在粒状材料灌浆后，再灌化学灌浆材料。 3. 应通过现场帷幕灌浆试验确定灌浆帷幕的技术可能性，经济合理性。 帷幕灌浆试验应提出帷幕的布置、排距、孔距、深度、厚度，确定灌浆压力及灌浆材料、水灰比、吃浆量和灌浆设备、施工工艺等。并应通过检
47、查孔验证是否达到预期的防渗效果。 4. 灌浆帷幕设计要求如下： (1) 帷幕厚度 T 可按下式计算： JHT/ 式中：H最大设计水头； J帷幕的允许比降， 对一般水泥粘土浆， J34。 对深度较大的多排帷幕，根据渗流计算可沿深度逐渐减薄； (2) 帷幕的底部高程应深入相对不透水层 5m，若相对不透水层较深，可根据渗流分析，并结合类似工程研究确定； (3) 多排帷幕灌浆的孔、排距应通过试验确定，初步可选用 23m，排数可根据帷幕厚度确定； (4) 使用的水泥粘土浆最优配比应由试验确定，但其中水泥量应为水泥和粘土总量的 20%50%(按重量计)； (5) 灌浆结束后，对表层未固结好的砂砾石应挖除，
48、在完整的帷幕顶上填筑防渗体，必要时可设置齿槽或混凝土垫层，以利结合； (6) 灌浆方法宜用套阀花管法。 5. 基岩裂隙宽度大于 0.150.25mm，应采用水泥灌浆；裂隙宽度小于 0.15mm 应采用化学灌浆或超细水泥灌浆。化学灌浆应作为水泥灌浆的加密措施。 -21- 受灌地区的地下水流速不大于 600m/d 时，可采用水泥灌浆；大于此值时，可采用水泥灌浆加速凝剂或化学灌浆，但灌浆的可能性及其效果应根据试验确定。 当地下水有侵蚀性，应选择抗侵蚀性水泥灌浆或采用化学灌浆。化学灌浆应采用低毒或无毒材料，并对环境污染进行分析。 6. 灌浆帷幕的钻孔方向宜与岩石主导裂隙的方向正交。 当主导裂隙与水平面
49、所成的夹角不大时，宜采用垂直帷幕；反之，则宜采用倾斜式帷幕，其倾斜方向应与主导裂隙的倾斜方向相反，并应结合施工条件确定。 7. 帷幕深度应根据建筑物的重要性、水头大小、地质条件、渗透特性以及对帷幕所提出的防渗要求等按下列方法综合研究确定： (1) 坝基下存在相对不透水层，且埋藏深度不大时，帷幕应深入该层至少 5m； (2) 当坝基相对不透水层埋藏较深或分布无规律时，则应根据渗流分析、防渗要求，并结合类似工程经验研究确定帷幕深度； (3) 喀斯特地区的帷幕深度， 应根据岩溶及渗漏通道的分布情况和防渗要求确定。 8. 灌浆帷幕的设计标准应按灌后基岩的透水率控制。1、2 级坝及高坝透水率宜为 35L
50、u，3 级以下的坝透水率宜为 510Lu。蓄水和抽水蓄能水库的上库可用低值，滞洪水库等可用高值。 基岩相对不透水层的标准同上。 9. 灌浆帷幕宜采用一排，基岩破碎带部位宜采用两排或多排。对于高坝，根据基岩透水情况可考虑两排。多排帷幕灌浆孔宜按梅花型布置，排距、孔距宜为 1.53.0m。灌浆压力应根据地质条件、坝高及灌浆试验等确定。 10. 灌浆帷幕伸入两岸的长度可依据下述原则之一确定： (1) 帷幕延伸至水库正常蓄水位与水库蓄水前两岸的地下水位相交处； (2) 水库正常蓄水位与相对不透水层在两岸的相交处； (3) 根据防渗要求，按渗流计算成果确定。 11. 帷幕灌浆完成后，应进行质量检查，宜在
51、基岩破碎带、灌浆吸浆量大、钻孔偏斜度大等有特殊情况部位或有代表性的地层部位设检查孔， 其数量宜为灌浆孔总数的10%，检查标准按规定的透水率执行。 12. 固结灌浆可沿土质防渗体与基础接触面整个范围按铺盖式布置。根据地质情 -22- 况，孔距可为 1.54m，深度宜为 510m。 13. 固结灌浆的灌浆压力，当没有混凝土盖板时，初步可选用 200500kPa；当有混凝土盖板时，初步可选用 300700kPa；最终应通过灌浆试验确定。 14. 固结灌浆的设计标准宜与帷幕灌浆相同。灌浆后检查孔的数量不宜小于固结灌浆孔总数的 5%。 15. 帷幕灌浆和固结灌浆对浆液的要求、灌浆方法、灌浆结束标准等应按
52、照SL62-94 水工建筑物水泥灌浆施工技术规范执行。 16. 当两岸坝肩岩体有承压水，或山体较单薄存在岩坡稳定问题时，宜作灌浆帷幕和排水帷幕设施。 (五) 强透水地基(砂砾石)的处理 1. 砂砾石坝基应查明砂砾石的平面和空间分布情况，及级配、密度、渗透系数、允许渗透比降等物理力学指标。在地震区，还应了解标准贯入击数、剪切波速、动力特性指标等。 勘测试验应分别按照 GB50287-99 水利水电工程地质勘察规范 、 SL237-1999土工试验规程进行。 2. 砂砾石坝基渗流控制可选择以下形式： (1) 垂直防渗措施： 1) 明挖回填截水槽； 2) 混凝土防渗墙； 3) 灌浆帷幕； 4) 混合
53、式，上述两种或两种以上形式的组合。 (2) 上游防渗铺盖。 (3) 下游排水设备及盖重： 1) 水平排水垫层； 2) 反滤排水沟； 3) 排水减压井； 4) 下游透水盖重； 5) 反滤排水沟及排水减压井的组合。 (4) 经过论证的其它有效措施。 -23- 3. 砂砾石坝基渗流控制措施的形式，应根据坝高、坝型及坝基地质条件，选择几种可能的方案，通过技术经济比较确定。 4. 垂直防渗措施能可靠而有效地截断坝基渗透水流，解决坝基渗流控制问题，在技术条件可能而又经济合理时应优先采用。 在下列情况下对中、高坝应采用垂直防渗措施： (1) 对渗漏量损失要求较高的水库； (2) 坝基砂砾石层渗透稳定性差，采
54、用铺盖及排水减压措施仍不能保证坝与坝基的渗透稳定时； (3) 砂砾石坝基深厚，水平层次非常显著，具有强渗漏带或其它特殊地质地形条件时。 5. 垂直防渗措施设在坝的防渗体底部， 均质坝可设于距上游坝脚 1/31/2 坝底宽度处。 垂直防渗措施的底部宜伸入相对不透水层， 也可按渗流计算、 模拟试验成果确定。必要时可对基岩进行灌浆处理。坝的防渗体、砂砾石覆盖层和基岩内的防渗设施应紧密地联结成一整体。 6. 均质坝和土质防渗体分区坝的坝基垂直防渗措施可按下述原则选用： (1) 砂砾石层深度在 15m 以内，宜采用明挖回填粘土截水槽； (2) 砂砾石层深度在 80m 以内，可采用混凝土防渗墙； (3)
55、砂砾石层很深时，可以采用灌浆帷幕，或在深层采用灌浆帷幕，上层采用明挖回填粘土截水槽或混凝土防渗墙； (4) 根据砂砾石层性质和厚度，沿坝轴线也可分段采用不同措施。 7. 粘土截水槽应采用与坝体防渗体相同的土料填筑， 其压实度不小于坝体的同类土料，其底宽应根据回填土料的允许渗透比降、及土料与基岩接触面抗渗流冲刷的允许渗透比降和施工条件确定。 8. 混凝土防渗墙设计要求如下： (1) 厚度应根据坝高和施工条件确定； (2) 混凝土防渗墙顶应作成光滑的楔形，插入土质防渗体高度宜为 1/10 的坝高；高坝可适当降低，或根据渗流计算确定；低坝应不低于 2m。在墙顶可设填筑含水量大于最优含水量的高塑性土区
56、； -24- (3) 墙底宜嵌入弱风化基岩 0.51.0m。对风化较深和断层破碎带可根据坝高和断层破碎情况加深； (4) 高坝深厚砂砾石层的混凝土防渗墙，应进行应力应变分析核算墙的应力，为确定混凝土的标号提供依据。3 级以下低坝可考虑用塑性混凝土防渗墙。 (5) 回填混凝土除具有所要求的标号外，应有足够的抗渗性和耐久性。在混凝土内可以掺膨润土、粉煤灰及其它外加剂。 (6) 深厚覆盖层高坝，宜对混凝土防渗墙进行钻孔取样做强度和渗透试验的质量检查。 9. 铺盖应与下游排水设施联合作用。对高中坝、复杂地层、渗透系数较大和防渗要求较高的工程应慎重选用。 铺盖设计要求如下： (1) 铺盖的长度和厚度应根
57、据水头、透水层厚度、铺盖厚度以及铺盖与坝基土的渗透系数比值等因素通过试验或计算确定。 (2) 铺盖应由上游向下游逐渐加厚，前端最小厚度 0.51.0m，末端与坝身防渗体连接处厚度由渗流计算确定，且均应满足构造和施工的要求。 (3) 铺盖与坝基土接触面应平整压实。当不满足反滤原则时，在铺盖和地基土之间应加设反滤层； (4) 铺盖应采用相对不透水土料填筑，其渗透系数应小于坝基砂砾石层的 1/100，并应小于 106cm/s，应在等于或略高于最优含水量下压实。也可采用土工膜作铺盖。 (5) 当利用天然土层作铺盖时，应查明天然土层及下卧砂砾石层的分布、厚度、级配、渗透系数和允许渗透比降等情况，论证天然
58、铺盖的渗透性，并核算层间关系是否满足反滤要求。必要时可辅以人工压实、局部补充填土、利用水库淤积等措施。对抗渗性差的天然土层宜避免采用。 (6) 铺盖宜进行保护，避免施工和运用期间发生干裂、冰冻和水流淘刷等。 10. 坝基中的渗透水流有可能引起坝下游地层的渗透变形或沼泽化，或使坝体浸润线过高时，宜设置坝基排水设施。 11. 坝基排水设施应根据坝基地质情况，并结合坝体排水按下述情况选用： (1) 透水性均匀的单层结构坝基以及上层渗透系数大于下层的双层结构坝基，可 -25- 采用水平排水垫层，也可在坝脚处结合贴坡排水体做反滤排水沟； (2) 双层结构透水坝基，当表层为不太厚的弱透水层，且其下的透水层
59、较浅，渗透性较均匀时，宜将坝底表层挖穿做反滤排水暗沟，并与坝底的水平排水垫层相连，将水导出。此外，也可在下游坝脚处做反滤排水沟； (3) 对于表层弱透水层太厚，或透水层成层性较显著，宜采用减压井深入强透水层。如表层弱透水层不太厚，可结合减压井做反滤排水沟。 12. 坝基反滤排水暗沟的位置宜设在距离下游坝脚 1/4 坝底宽度以内，坝外的反滤排水沟及排水减压井应设在靠近坝脚处。 坝基反滤排水暗沟、水平排水垫层及反滤排水沟断面均应由计算或试验确定，并作好反滤层。 13. 排水减压井系统设计应包括确定井径、井距、井深、出口水位，并计算渗流量及井间渗透水压力，使小于允许值。同时需满足下述要求： (1)
60、井径宜大于 150mm。 (2) 进水花管贯入强透水层的深度，宜为强透水层厚度的50%100%。 (3) 进水花管的开孔率宜为 10%20%。 (4) 减压井周围的反滤层应按设计规范的规定进行设计。采用砂砾料或土工织物作反滤均可。 (5) 蓄水后应加强观测，对效果达不到设计要求的地段可加密井系。 14. 下游坝脚渗流出逸处，若地表相对不透水层不足以抵抗剩余水头，可采用透水盖重加以解决。透水盖重的延伸长度和厚度由计算或试验确定。 (六) 易液化，软粘土和湿陷性黄土地基的处理 1. 地震区的坝基中可能发生液化的无粘性土和少粘性土应按 GB50287-99水利水电工程地质勘察规范进行地震液化可能性的
61、评价。 2. 经判别可能液化的土层，应考虑挖除、换土。在挖除比较困难或很不经济时，可采取加密措施。对浅层宜用表面振动压密，对深层宜用振冲、强夯等方法加密，还可结合振冲处理设置砂石桩，加强坝基排水，及采取盖重等防护措施。 3. 软粘土不宜作为坝基，经过技术经济论证，采取有效处理措施后，可修建低均质坝和心墙坝。 -26- 4. 软粘土坝基的处理措施， 首先宜考虑挖除， 当厚度较大、 分布较广难以挖除时，可用打砂井、插塑料排水带、加荷预压、真空预压、振冲置换，及调整施工速率等措施以保证地基的稳定。 在软粘土坝基上筑坝应加强现场孔隙水压力和变形监测。 5. 有机质土不应作为坝基，如坝基内存在厚度较小且
62、不连续的夹层或透镜体，挖除有困难时，经过论证并采取有效处理措施，可不清除。 6. 湿陷性黄土一般只能用于低坝坝基，应论证其沉降、湿陷和溶滤对土石坝的危害，并作好处理工作。 7. 湿陷性黄土坝基宜采用挖除、翻压、强夯等方法，消除其湿陷性。低坝经过论证可采用预先浸水的方法处理。 对黄土中的陷穴、动物巢穴、窑洞、墓坑等地下空洞，必须查明并处理。 (七) 其他特殊基础的处理 1. 当岩石坝基有较大透水性、软弱夹层、风化破碎或有化学溶蚀以致通过地层的渗漏量影响水库效益，影响坝体及坝基的稳定及渗透稳定时，对坝基应进行处理。 2. 在喀斯特地区筑坝，应根据岩溶发育情况、充填物性质、水文地质条件、水头大小、覆
63、盖层厚度和防渗要求等研究处理方案。 各种情况处理方法如下： (1) 大面积溶蚀未形成溶洞的可做铺盖防渗； (2) 浅层的溶洞宜挖除或只挖除洞内的破碎岩石和充填物，用浆砌石或混凝土堵塞； (3) 深层的溶洞，可采用灌浆方法处理，或做混凝土防渗墙； (4) 防渗体下游宜做排水措施； (5) 库岸边处可做防渗措施隔离。 或采用以上数项措施综合处理。 3. 坝基范围内有断层、破碎带、软弱夹层等地质构造时，应根据产状、宽度、组成物性质、延伸长度及所在部位，研究其渗漏、管涌、溶蚀和滑动对坝基和坝体的影响，确定其处理措施。除做好接触面的表面处理外，还可采用灌浆、混凝土塞、混凝土防渗墙、铺盖、扩大截水槽底宽、
64、挖除和放缓坝坡等处理措施。在防渗体下游断层出露处应设置排水反滤设施。 -27- 4. 土质防渗体坝，当基岩透水性较大时，应作帷幕灌浆，高坝还宜同时作固结灌浆处理。 四、土石坝与坝基、岸坡及其他建筑物的连接 (一) 坝体与坝基及岸坡的连接 1. 坝体与坝基及岸坡的连接必须妥善设计和处理， 使连接面不发生水力劈裂和邻近接触面岩石大量漏水，不形成影响坝体稳定的软弱层面，不因岸坡形状或坡度不当而导致引起坝体裂缝的不均匀沉降。 2. 坝体与土质坝基及岸坡的连接必须做到： (1) 清除坝断面范围内坝基与岸坡上的草皮、树根、含有植物的表土、蛮石、垃圾及其它废料，并将清理后的坝基表面土层压实； (2) 防渗体
65、需要坐落在相对不透水土基上，或经过防渗处理的坝基上； (3) 坝基覆盖层与下游坝壳粗粒料(如堆石等)接触处，要符合反滤和过渡要求，否则需设置反滤层； (4) 对坝断面范围内的低强度、高压缩性软土及地震时易于液化的土层，进行清除或处理。 3. 坝体与岩石坝基和岸坡的连接要做到： (1) 坝断面范围内的岩石坝基与岸坡，应清除其表面松动石块、凹处积土和突出的岩石； (2) 土质防渗体和反滤层宜与坚硬、不冲蚀和可灌浆的岩石连接。若风化层较深时，高坝宜开挖到弱风化层上部，中、低坝可开挖到强风化层下部，在开挖的基础上对基岩再进行灌浆等措施处理。在开挖完毕后，用风水枪冲洗干净，对断层、张开节理裂隙逐条开挖清
66、理，并用混凝土或砂浆封堵清理后的张开节理裂隙和断层。坝基岩面上宜设混凝土盖板、喷混凝土或喷水泥砂浆层； (3) 对失水时很快风化变质的软岩石(如页岩、泥岩等)，开挖时应预留保护层，待开始回填时，随挖除，随回填，或开挖后用喷浆或喷混凝土保护； (4) 土质防渗体与岩石或混凝土建筑物相接触处，如防渗土料为粘土，在邻近接触面 0.51.0m 范围内，应控制在略高于最优含水量情况下填筑，在填土前用粘土浆抹面；如防渗土料为砾石土，邻近接触面应采用粘土。 -28- 4. 与土质防渗体连接的岸坡开挖要求如下： (1) 岸坡应大致平顺，不应成台阶状、反坡或突然变坡，岸坡上缓下陡时，突出部位的变坡角应小于 20
67、。 (2) 岩石岸坡不宜陡于 1:0.5，陡于此坡度时应有专门论证，并采取相应工程措施。 (3) 土质岸坡不宜陡于 1:1.5。 (4) 压缩性小的坝壳透水料与岸坡连接时，原则上岸坡应能保持自身的稳定。 5. 土质防渗体与岸坡连接处附近，可扩大防渗体断面和加强反滤层。 6. 土质防渗体与混凝土防渗墙的连接，应按防渗墙有关规定执行。 (二) 坝体与混凝土建筑物的连接 1. 坝体与混凝土坝、溢洪道、船闸、涵管等混凝土建筑物的连接，必须防止接触面的集中渗流；因不均匀沉降而产生的裂缝，以及水流对上下游坝坡和坡脚的冲刷等因素的有害影响。 2. 坝体与混凝土坝的连接，可采用侧墙式(重力墩式或翼墙式等)、插
68、入式或经过论证的其他连接方式。 土石坝与船闸、 溢洪道等混凝土建筑物的连接一般宜采用侧墙式。土质防渗体与混凝土建筑物的连接面应有足够的渗径长度。 3. 坝体与混凝土建筑物采用侧墙式连接时， 土质防渗体与混凝土面结合面的坡度不宜陡于 1:0.25，在平面上下游侧接触面与土坝轴线的交角宜在 8590之间。连接段的防渗体宜适当加大断面，或选用高塑性粘土填筑并充分压实，且在接合面附近加强防渗体下游反滤层等。严寒地区应注意防冻。 4. 坝下埋设涵管时，要求如下： (1) 土质防渗体与坝下涵管连接处，应扩大防渗体断面，必要时可设置不少于 3道截流环； (2) 涵管本身必须设置永久的伸缩缝和沉降缝时，必须作
69、好止水，并在接缝处设反滤层； (3) 在防渗体下游面与坝下涵管接触处，应做好反滤层，将涵管包围起来。 5. 为灌浆、观测、检修和排水等方面的需要设置的廊道，可设在坝底基岩上，并宜将廊道全部或部分埋入基岩内。 -29- 6. 地震区的土石坝与岸坡和混凝土建筑物的连接还应遵照 SL203-97水工建筑物抗震设计规范的有关规定执行。 五、坝的计算 (一) 大坝坝顶高程计算 1. 坝顶在水库静水位以上的超高按水利水电枢纽工程等级划分及设计标准(SDJ12-78)第四章的有关规定确定： 2. 安全加高值应根据坝的等级和运用条件，按设计规范的规定采用。 地震区的安全加高应包括地震坝顶沉陷和涌浪高度，按 水
70、工建筑物抗震设计规范地震涌浪高度可根据坝前水深和设计烈度大小， 采用 0.51.5m。 如库区有可能发生大体积坍岸和滑坡而引起的涌浪时，应进行专门的研究。 运用情况 安 全 加 高 （m） 坝 的 级 别 1 2 3 4、5 正常 非常 1.5 0.7 1.0 0.5 0.7 0.4 0.5 0.3 3. 坝顶高程等于水库静水位与超高之和，应分别按以下运用情况计算，取其最大值； (1) 设计洪水位加正常运用情况的坝顶超高。 (2) 校核洪水位加正常运用情况的坝顶超高。 (3) 正常蓄水位加非常运用情况的坝顶超高，加地震安全加高。 4. 当坝顶上游侧设有稳定、坚固和不透水且与坝的防渗体紧密接合的
71、防浪墙时，则坝顶超高可改为对防浪墙顶的要求。但此时在正常运用条件下，坝顶应高出静水位0.5m，在非常运用条件下，坝顶应不低于静水位。 防浪墙的高度一般以不超过1.2m为宜。 5. 计算波浪高度时，所采用的设计风速，应根据历年满库期实测最大风速资料，分别按下列规定采用： (1) 正常运用条件下的1、2 级坝，采用多年平均最大风速的1.52.0 倍。 -30- (2) 正常运用条件下的 3、4、5 级坝，采用多年平均最大风速的 1.5 倍。 (3) 非常运用条件下的各级土石坝，采用多年平均最大风速。 6. 为使土石坝万一溃决时，不从坝的中部先行漫溢，以减缓溃坝速度，应在坝的中段增大预留超高 0.3
72、0.5m，在设计中参照坝的长度与高度选定。 (二) 渗流计算与渗透稳定分析 1. 渗流计算应包括以下内容： (1) 确定坝体浸润线及其下游出逸点的位置，绘制坝体及坝基内的等势线分布图或流网图； (2) 确定坝体与坝基的渗流量； (3) 确定坝坡出逸段与下游坝基表面的出逸比降， 以及不同土层之间的渗透比降； (4) 确定库水位降落时上游坝坡内的浸润线位置或孔隙压力； (5) 确定坝肩的等势线、渗流量和渗透比降。 2. 渗流计算应考虑水库运行中出现的不利条件， 对以下水位组合情况， 均应进行渗流计算： (1) 上游正常蓄水位与下游相应的最低水位； (2) 上游设计洪水位与下游相应的水位； (3)
73、上游校核洪水位与下游相应的水位； (4) 库水位降落时上游坝坡稳定最不利的情况。 3. 渗流计算应考虑坝体和坝基渗透系数的各向异性。 计算渗透流量时宜采用各种土层渗透系数的大值平均值，计算水位降落时的浸润线宜用小值平均值。 4. 对 1、2 级坝和高坝应采用数值计算确定渗流场的各种渗流因素。对其它情况可采用公式进行计算。 对地质复杂的情况，可采用反算方法校核和修正各项水文地质参数。 5. 岸边的绕坝渗流和高山峡谷的高土石坝应按三维渗流用数值法计算， 对地质条件复杂的可用模拟试验作相互印证。 6. 计算土质防渗体分区坝和均质坝库水位降落时，上游坝体内的自由水面位置，1、2 级坝和高坝应用数值法计
74、算，其他情况可用公式计算。 7. 如采用公式计算渗流时，对比较复杂的实际条件可作如下简化： -31- (1) 对渗流系数相差 5 倍以内的相邻薄土层可视为一层，采用加权平均渗透系数作为计算依据。 (2) 对双层结构坝基，如下卧土层不厚，且其渗透系数小于上覆土层的渗透系数100 倍以上时，可将下卧土层视为相对不透水层。 (3) 当透水坝基深度大于建筑物不透水底部长度的 1.5 倍以上时，可按无限深透水坝基情况估算。 (4) 当直接与坝底相连接的地基土层的渗透系数比坝体的渗透系数大 100 倍以上时，可认为坝身不透水，仅对坝基按有压流进行渗透计算。 8. 渗透稳定计算应包括以下内容： (1) 判别
75、土的渗透变形形式，即管涌、流土、接触冲刷或接触流失等； (2) 判明坝和坝基土体的渗透稳定； (3) 判明坝下游渗流出逸段的渗透稳定。 9. 渗透变形形式的判别方法应按 GB50287-99 水利水电工程地质勘察规范 执行。 10. 在没有反滤层的保护下，坝体、坝基渗透出逸比降应小于材料的允许渗透比降。 11. 坝基表层土的渗透系数小于下层土的渗透系数，而下游渗透出逸比降又不满足设计规范要求时，应设置排水盖重层或排水减压井。 (三) 抗滑稳定分析 1. 土石坝从施工、建成、蓄水到泄水的各个时期，受到不同的荷载，土体也具有不同的抗剪强度，应分别核算其稳定性。控制稳定的有施工期（包括竣工时） 、稳
76、定渗流期、水库水位降落期和正常运用遇地震四种工况，这四个工况应核算的稳定分析内容为： (1) 施工期(包括竣工时)的上、下游坝坡； (2) 稳定渗流期的下游坝坡； (3) 水库水位降落期的上游坝坡； (4) 正常运用遇地震的上、下游坝坡。 2. 土石坝各个核算工况，土体的抗剪强度均应按有效应力法公式确定： tantancuc 粘性土施工期并应按总应力法公式确定： -32- uuctan 粘性土库水位降落期并应按总应力法公式确定： cuccuctan 式中：土体的抗剪强度； c、有效抗剪强度指标； 法向总应力； 法向有效应力； u孔隙压力； uc、u不排水剪总强度指标； cuc、cu固结不排水剪
77、总强度指标； c库水位降落前的法向有效应力。 3. 粗粒料非线性抗剪强度指标可按下式计算： aP30lg 式中：土体滑动面的摩擦角； 0一个大气压力下的摩擦角； 3增加一个对数周期下的减小值； 3土体滑动面的小主应力； aP大气压力。 4. 有条件情况下粗粒料可采用非线性抗剪强度指标进行稳定计算。 5. 土的抗剪强度指标应采用三轴仪测定。3 级以下的中坝，也可用直接慢剪试验测定有效强度指标；仅对渗透系数小于 10-7cm/s 或压缩系数小于 2kPa-1的土，可用直接快剪试验或固结快剪测定 3 级以下中坝的总强度指标。 6. 计算粘性填土或坝基土中某点在施工期的起始孔隙压力0u可用下式计算：
78、Bhu0 式中：某点以上土的平均容重； h某点以上的填土高度； -33- B孔隙压力系数，按附录 C 确定。 对于饱和度大于 80%和渗透系数介于 10-710-5cm/s 的大体积填土，可计算施工期填土中孔隙压力的消散和强度的相应增长。在实际运用中，也可采用有限单元法计算。 应加强现场孔隙压力观测，以校核计算的成果。 7. 稳定渗流期坝体和坝基中的孔隙压力，应根据流网确定。 8. 水库水位降落期坝体和坝基中孔隙压力的计算方法视坝料性质而定： (1) 对无粘性土，可通过渗流计算确定水库水位降落期坝体内的浸润线位置，绘出瞬时的流网，定出孔隙压力。 (2) 对粘性土，可按规范规定的方法确定。并通过
79、现场观测进行核算。 9. 静力稳定计算应采用刚体极限平衡法。对于均质坝、厚斜墙坝和厚心墙坝，宜采用计及条块间作用力的简化毕肖普(Simplified Bishop)法，对于有软弱夹层、薄斜墙、薄心墙坝的坝坡稳定分析及任何坝型，可采用满足条块间作用力和力矩平衡的摩根斯顿-普赖斯(Morgenstern-Price)等方法，计算坝坡抗滑稳定安全系数。稳定计算方法按设计规范的规定执行。 非均质坝体和坝基稳定安全系数的计算应考虑安全系数的多极值特性。滑动破坏面应在不同的土层进行分析比较，直到求得最小稳定安全系数。 10. 采用计及条块间作用力的计算方法时，坝坡抗滑稳定的安全系数，应不小于下表规定的数值
80、。 坝 坡 抗 滑 稳 定 最 小 安 全 系 数 运用条件 工 程 等 级 1 2 3 4、5 正常运用条件 1.50 1.35 1.30 1.25 非常运用条件 1.30 1.25 1.20 1.15 非常运用条件 1.20 1.15 1.15 1.10 -34- 混凝土面板堆石坝用非线性抗剪强度指标计算坝坡稳定的安全系数可参照上表执行。 对特别高的和特别重要的坝，最小安全系数可另行规定。 11. 采用不计及条块间作用力的瑞典园弧法计算坝坡抗滑稳定安全系数时，坝坡抗滑稳定的最小安全系数， 对 1 级坝正常运用条件不小于 1.30， 其他情况可比规定的数值减小 8%。 12. 采用滑楔法进行
81、稳定计算时，若假定滑楔之间作用力平行于坡面和滑底斜面的平均坡度，相当于简化毕肖普法；若假定滑楔之间作用力为水平的，相当于瑞典法。 13. 由土工膜做成的斜墙土石坝，除进行沿有关部位的坝坡稳定分析外，并应沿土工膜和土的接触带进行稳定分析。 14. 抗震稳定计算采用拟静力法计算时，地震惯性力应按 SL203-97 有关规定确定。 (四) 应力和变形计算 1. 土石坝应进行沉降分析， 估算在土体自重及其他外荷作用下， 坝体和坝基竣工时的沉降量和最终沉降量，计算方法可采用分层总和法。 2. 1、2 级高坝宜采用有限元计算坝体及坝基或其他相衔接的建筑物在土体自重及其他外荷载作用下和各种不同工作条件下的应
82、力、变形。 地震区土石坝的动力分析应按照 SL203-97水工建筑物抗震设计规范的规定进行。 3. 坝顶的竣工后沉降预留超高，应根据沉降计算、有限元应力应变分析、施工期观测和工程类比等综合分析确定。 4. 根据沉降计算结果，还应推算出坝体各部位的不均匀沉降量和不均匀沉降梯度，初步判断发生裂缝的可能性。根据有限元应力、变形计算结果，应定性地分析坝体是否发生塑流区及其范围、拉应力区及其范围、变形及裂缝、防渗体的水力劈裂等。并根据上述两种计算结果综合研究是否需要和如何采取防止裂缝措施。 5. 应力、变形计算宜采用非线性弹性应力应变关系分析，也可采用弹塑性应力应变关系分析。对于粘性土的坝体和坝基，宜考
83、虑固结对坝体应力和变形的影响。 6. 有限元计算的参数宜由试验测定，并结合工程类比选用。试验用料的力学特性 -35- 应能代表实际采用的筑坝材料，试验条件和加载方式宜反映坝体的施工、运行条件。 7. 有限元计算应按照施工填筑和蓄水过程，模拟坝体分期加载的条件，并应反映坝体不连续界面的力学特性。 8. 当计算的竣工后坝顶沉降量与坝高的比值大于 1%时，应在分析计算成果的基础上，论证选择的坝料填筑标准的合理性和采取工程措施的必要性。 9. 在施工过程中，应对沉降、孔隙压力、总应力、位移和固结等项目的原型观测和施工质量检测资料及时分析，校核和修正计算参数，参考工程类比成果，判断计算成果的正确性和合理
84、性，并论证是否需要采取工程措施或修正设计。 10. 土石坝的扩建加高宜采用从下游面培厚加高的方法。如在水库的淤积物上加高，应根据淤积物固结情况，进行变形和稳定分析，研究是否采取排水固结措施和控制加高速率等问题。 11. 若其他加高措施有困难、加高相对高度不大，对原坝体的填筑质量、坝体安全裕度、坝基地质条件以及地震烈度等情况进行论证后，坝的整体安全满足规范要求，也可采用在坝顶范围内加高的方法。 12. 扩建加高坝体与原坝体填土性质不同时，应研究是否增设反滤层和过渡层。 六、分期施工和扩建加高应注意的问题 1. 土石坝分期施工临时断面的填筑高程， 应根据各时段的拦洪标准和蓄水要求确定。临时断面的分
85、期划分型式应根据坝型、坝基地形地质条件、防渗排水设施的布置、总体施工进度、导流与渡汛、枢纽建筑物的开挖料利用等具体情况拟定。 2. 分期施工时，临时断面上游坝面防护应与拦洪蓄水条件相适应。下游坝面应视分期施工间断时间的长短，作好坝面排水防护措施，或设临时护坡。 3. 对龙口段和先期填筑段的要求如下； (1) 均质坝和厚心墙坝，应核算合龙段的施工期稳定性。 (2) 先填筑坝段的横向坝坡，土料不宜陡于 1:3，砂砾石料不宜陡于 1:1.5，堆石料不宜陡于 1:1.3 。 (3) 对土质防渗体的高坝，应按规范规定的方法，验算分期填筑坝体的不均匀沉降，进行发生裂缝的可能性分析，同时根据计算结果和工程类
86、比确定分期填筑坝体的最大高差。 -36- (4) 龙口段两侧先期施工坝体的横向坡脚应采取防护措施。但在坝体合龙前必须将临时防护设施全部清除。 4. 土质心墙、斜心墙和斜墙不应采取分期加厚的形式。 5. 清基、削坡工作宜一次完成。如需分期完成，应避免后期施工对前期施工的影响。 6. 分期完建的坝，坝体、泄水和引水建筑物均必须按最终规模进行设计。坝基处理、坝的防渗体和反滤层应按最终设计施工。 7. 进行扩建加高设计时，应分析原坝体的原型观测资料，并对原坝体进行勘探、试验，了解坝体的质量和安全状况，作为扩建加高设计的依据。 8. 进行扩建加高时，应对原坝坝基处理、坝坡稳定、填筑质量和坝体与岸坡和其他
87、建筑物的连接进行安全复核，对已建的泄水、引水建筑物的泄水能力和安全应进行核算，不满足加高后运用要求时应进行加固和扩建。 七、观测设计 1. 土石坝应根据坝的等级、坝高、坝的结构型式、地形、地质等条件，设置必要的监测项目及相应的设施，并及时整理分析观测资料。 安全监测设计应满足： (1) 监视土石坝的安全运行； (2) 根据施工期监测资料，控制施工，或及时检验和修正设计； (3) 根据长期监测资料，检验设计的正确性； (4) 为科学研究提供资料。 2. 监测仪器、设施的选择，应在可靠、耐久、经济、适用前提下，力求先进和便于实现自动化监测。监测设施布置原则为： (1) 突出重点和少而精，应能反映大
88、坝的工作状况； (2) 外部监测表面位移点宜按等距分布； (3) 内部监测设施至少应沿坝轴线的一个纵断面和最大坝高处(或其他有代表性的断面)的一个横断面布置，必要时可加设横断面； (4) 坝肩及基岩断层带、坝基覆盖层最深处、承压含水层等，以及坝内有埋管或廊道处、坝的合龙段，应加设监测设施； -37- (5) 临时性监测设施宜与永久性监测设施布置在同一断面上； (6) 内部观测设施应避免施工干扰、尽量缩短管路和电缆长度； (7) 各观测设施应能相互校核，并做到一种设施多种用途； (8) 应保证观测作业有良好的交通及照明条件。 3. 1、2 级坝及高坝宜设置下列监测项目： (1) 坝面垂直位移、水
89、平位移(纵向和横向)和接缝位移； (2) 坝基沉降； (3) 坝体内部垂直位移； (4) 坝体和坝基的孔隙压力及坝体浸润线； (5) 渗透流量、渗透水透明度和水质；如有可能，最好分别测定坝基、坝体、绕坝等各个部分的渗透流量； (6) 绕坝渗流、岸坡地下水位； (7) 岸坡稳定监测； (8) 水库及坝前淤积； (9) 上下游水位； (10) 一般外表观测(如：裂缝、坍陷、隆起、泉眼、翻砂冒水等)。 4. 3 级坝及 4、5 级坝高大于 30m 的坝宜设置下列监测项目： (1) 坝面垂直位移和水平位移； (2) 渗流量； (3) 坝体和坝基的孔隙压力及坝体浸润线。 5. 1、2 级高坝，可根据工程
90、具体情况，增加下列专门性监测项目： (1) 坝体内部水平位移； (2) 坝体内部土体的应变； (3) 坝体应力； (4) 坝体与其他建筑物接触面的土压力； (5) 混凝土防渗墙、钢筋混凝土及沥青混凝土防渗体的应力和应变； (6) 地震监测； (7) 其它(如波浪)。 -38- 6. 地震监测按下述规定设置： (1) 设计地震烈度为 8 度、9 度地区 1、2 级高坝，应至少选 12 个断面，沿不同高程设置测点，采用强震仪监测坝体的动力反应。 (2) 在库区有发震断层或断裂交汇带的地区， 宜在蓄水前设地震台进行系统监测。 (3) 坝体及坝基中的抗震敏感部位，宜设置动孔隙压力等监测设备。 7. 混
91、凝土防渗墙、 钢筋混凝土及沥青混凝土防渗体观测应结合有关专业规范或参照类似工程已有监测成果设置应变、沉降、渗透、温度等监测项目。 8. 监测设计时，宜根据设计计算并参考类似工程监测成果，提供监测值的预计变动范围。 9. 安全监测除满足本章要求外，还应按照 SL60-94土石坝安全监测技术规范 、SL169-96土石坝安全监测资料整编规程有关规定执行。 10. 监测设计中应对施工单位提出要求，将监测设施的安设记录及竣工图，施工期的监测记录和整理分析资料，编成正式文件，移交给管理单位。施工单位应保证各项监测设施的完好和监测资料的完整性。 八、坝体产生裂缝的原因及防范措施 (一) 纵缝产生的原因及对
92、策 1. 纵缝产生的原因大多为土坝坝体沉降量大于经验值(1%)所致， 由于不均匀的沉降致使坝体沿垂直坝轴线方向的侧向压应力降低，导致出现纵缝，因此在设计中预先估算坝体沉降量，并控制其小于经验值是非常重要的。 2. 纵缝产生的原因也可以是坝体内存在未发现的微细裂缝，在蓄水后产生水力劈裂，进一步扩展裂缝。 3. 坝体未严格按填筑含水量或采用湿陷性土料填筑坝体，也很容易产生纵缝。 4. 当心墙坝的两侧坝壳料的填筑密实度小于心墙时，由于坝壳沉降量大于心墙，也会将心墙拉裂，使粘土心墙产生纵缝。 5. 避免坝体产生纵缝通常可采用以下措施： (1) 挖除坝基软弱层。 (2) 合理的选用土料，并提出相应的填筑
93、标准。 (3) 在坝体各分区部位，注意到变形模量逐步过渡，使坝体各部位变形协调，粘 -39- 土心墙与坝壳间设置一定厚度的过渡层是很有必要的。 (二) 横缝产生的原因及对策 1. 横缝通常发生在两岸部位，由于基础地形突变，岸坡倾斜土料的可压缩层厚度变化过大，致使沉降梯度过大，变形不协调而产生横向裂缝。 这种情况也可发生在坝与混凝土建筑物连接部位，也可发生左右岸坝体分期填筑时，在一二期坝体接触部位。 由于横缝通常贯穿防渗体的上、下游，因此极其破坏性在设计中应引起高度重视。 2. 避免横缝的工程措施 (1) 严格要求控制土坝与岸坡及混凝土建筑物连接的形体，按照设计规范提出岸坡开挖的要求和与混凝土接
94、触部位坡度的要求。当边坡陡峭时，也可用贫混凝土贴坡，修补地形、使之满足设计要求。 (2) 土坝两岸通常为强风化岩石或植被，应清除植被及腐殖土，对于强风化岩应做混凝土底座与之相接。 (3) 放大在这些部位的粘土心墙或斜墙的断面，并在混凝土上涂刷泥浆，以利结合。 (4) 做好反滤保护设施。 (5) 采用密度大、压缩性较小的含砾粘土料填筑在两坝肩部位。 (三) 水平缝产生的原因及对策 1. 粘土心墙堆石坝通常容易产生水平缝，由于堆石体密度大、沉降变形小，由于拱效应，约束了心墙上部土体沉降，而中、下部位的粘土沉降量大，导致水平裂缝。 2. 施工期填筑含水量过高，产生橡皮土或过辗压造成剪切破坏。 3.
95、采用平碾碾压，形成土料层间结合不好，产生水平缝。 4. 避免坝体产生水平裂缝可以采用以下措施： (1) 对中、高坝，采用斜心墙坝。 (2) 土料与坝体堆石间，变形模量逐级过渡，使变形协调。 (3) 控制土料填筑含水量，并采用单足辗或凸块辗作为施工辗压机具。 (四) 接触冲刷产生的原因及对策 1. 接触冲刷产生的部位一般在渗透比降较大的部位，如防渗体的末端，坝体与排 -40- 水体接触部位，防渗体或坝体与透水地基相接部位，以及坝和防渗体与岩坡或混凝土建筑物连接部位。 2. 这些部位的渗透比较一般大于坝或防渗体的平均渗透比降，因此，加大这些部位的防渗体厚度是防范接触冲刷的有力措施。 3. 一旦产生
96、集中渗漏，避免土体内颗粒被机械管涌而带走是重要的设计内容之一。因此这些部位下游设置反滤层是辅助的，且是必不可少的工程措施。 九、质量监督要点 (一) 土石坝是挡水建筑物的主要类型之一，工程失事后果极其严重，质量监督首先要从设计上防范工程失事的隐患，其次是取得工程运行后的经济效益和社会效益，再其次是考虑建筑期的投入层可能降低工程造价和技施设计，施工图设计符合规程规范。 (二) 确保大坝安全方面质量监督要点 1. 防范漫顶 坝顶高程及泄洪设施防渗体顶部在静水位以上的超高； 地震区的安全超高。 2. 防范滑坡坝坡稳定分析 筑坝材料选择、坝体分区及控制填筑标准，上游面为防止波浪淘刷、冰层和漂浮物的损害
97、、顺坝水流冲刷的护坡措施； 地表水、渗漏水的排水措施。 3. 防范管涌 土质防渗体与坝壳或坝基透水层之间，以及下游渗流逸出处，都必须设置反滤层。 基础处理，尤其特殊地质条件的防渗透变形(反滤、排水)措施； 与其它建筑物的连接是否可靠。 (三) 运行后取得最大经济效益和社会效益方面的质量监督要点 1. 大坝能适应各种不同综合利用的工况下的水库蓄水位， 并考虑了后期加高扩建与否及相应的挡水，洩水措施和坝体结构设计。 2. 已经考虑了泄洪不会影响大坝的安全。 3. 已经考虑了工程兴建后对环境的影响。 4. 已经考虑了水库有无放空要求及相应的措施。 -41- (四) 建设期的质量监督要点 1. 降低工
98、程造价和减少施工期对环境的影响 各建筑物的开挖料是否根据其料物特性应用于坝体各相应部位， 从而将案料降低到最小强度。 2. 坝体结构设计和细部结构是否符合规程规范，重点在坝与其他各建筑物的连接部位，坝与岸坡的连接，分期施工坝体连接设计，坝基处理设计，坝体典型断面设计等。 第三节 面板堆石坝设计 一、坝的布置及防渗面板型式选择 1坝轴线应根据坝址的地形地质条件，按有利于趾板及枢纽中其他建筑物布置、方便施工的原则，经技术经济比较后确定。 2允许堆石坝体建在密实的河床冲积层上，当冲积层内有粉细砂层、粘性土层时，应结合坝体稳定和变形分析，论证其安全性和经济合理性。 3在坝肩布置溢洪道时，应作好面板和溢
99、洪道边墙或导墙的连接设计。 4在枢纽布置中，在确定建筑物型式和尺寸时，宜结合建筑物岩石开挖量和坝体填筑量的平衡进行综合比较。 5防渗面板通常采用钢筋混凝土面板，沥青混凝土面板，聚脂纤维混凝土面板钢丝网喷混凝土面板等，需经地形、地质、工程型式及布置，泄洪消能、工程量、施工条件、建筑材料、工期、投资、环境影响、工程效益、运行条件等综合比较后选定。 二、坝体结构 (一) 坝体分区的拟定 1坝体应根据料源及对坝料的强度、渗透性、压缩性、施工方便和经济合理等要求进行分区。用硬岩堆石料填筑的坝体从上游向下游依次可分为垫层区、过渡区、主堆石区及下游堆石区。在周边缝下应设特殊垫层区。100m 以上的坝面板上游
100、面下部应设上游铺盖区及盖重区。 各区坝料的透水性宜按水力过渡要求从上游向下游增加。下游堆石区下游水位以上的坝料不受此限制。 堆石坝体上游部分应具有低压缩性。 -42- 必要时，可在坝体下游坝趾水下设硬岩抛石体，此抛石区可为下游围堰的组成部分。 结合建筑物开挖石料和近坝区可用的料源，坝体可增加其他分区。 2100m 以上高坝的坝体分区应在坝料试验的基础上，通过技术经济比较确定。其他的坝可通过工程类比确定。 3垫层区的水平宽度应由坝高、地形、施工工艺和经济比较确定。当用汽车直接卸料、推土机平料的机械化施工时， 垫层区的水平宽度不宜小于3m。当采用专门铺料措施，垫层区宽度可以减小，并相应增大过渡区宽
101、度。 垫层区应沿基岩接触面向下游适当延伸，延伸的长度与岸坡地形、地质条件、坝高有关。 在周边缝下游侧应设置薄层碾压的特殊垫层区。 4硬岩石堆石料作主堆石区，它与垫层区之间应设过渡区。为方便施工。过渡区的水平宽度不应小于3m。 5软岩堆石料用作中低坝主堆石区，其渗透性不能满足自由排水要求时，应在坝内偏上游设置竖向排水区、沿底部设置水平排水区。排水区的排水能力应保证全部渗水自由地排出坝外，必要时竖向排水区上游侧设反滤层。排水区的堆石（砾石）料应坚硬、抗风化能力强。 6用砂砾石填筑的坝体，应设置可靠的竖向和水平向排水区；不设排水区时，应专门论证。竖向排水区的顶部高程宜高于水库正常蓄水位，排水区的排水
102、能力应保证全部渗水自由地排出坝外。 垫层区与砾砾料主堆石区之间设置过渡区的必要性依砂砾石料的级配而定。 下游应设护坡，或用开挖石料作下游堆石区。 7坝基为砂砾石层，且与坝体材料的层间关系不满足反滤要求时，应在坝基表面设置水平反滤层。 (二) 坝顶结构 1坝顶宽度应根据运行需要、坝顶设施布置和施工要求确定，坝顶宽度一般为5m8m，100m以上高坝应适当加宽。当坝顶有交通要求时，坝顶宽度应遵照有关确定选用。 2坝顶上游侧应设置防浪墙，墙高可采用 4m6m，墙顶高出坝顶1m1.2m 。 -43- 高坝坝顶下游侧应设护拦，护拦高度为 0.5m1.0m。中、低坝下游侧设路缘石。 低坝防浪墙可采用与面板连
103、接成整体的低防浪墙结构型式。 3防浪墙与混凝土面板顶部的水平接缝高程，宜高于水库正常蓄水位。 4坝顶应预留沉降超高，其值由计算或工程类比确定。 5防浪墙底部高程以上的坝体，应用细堆石料填筑，并铺设路面。当有坝顶公路时，应按公路标准设计坝顶路面。 6防浪墙立墙上游的底板上，宜设宽度0.6m0.8m的检查用人行便道。 7防浪墙必须坚固不透水，并进行稳定和强度验算。防浪墙应设伸缩缝，缝内设一道铜止水片或 PVC 止水带，并和防浪墙与面板水平接缝的止水片连接。 8坝顶结构应经济实用，建筑设计美观大方，并作好照明和排水设计。 (三) 坝 坡 1当筑坝材料为质量良好的硬岩堆石料时，上、下游坝坡可采用11.
104、311.4，当用质量良好的天然砂砾石料筑坝时，上、下游坝坡可采用 11.511.6。软岩堆石料筑坝和软基上建坝，坝坡由稳定计算确定。 2在下游坝坡上设有公路时，对公路之间的坝坡可作局部调整，但平均坝坡应不低于上条的要求。 3高坝的下游坝坡可用干砌石、大块石堆砌，或摆石砌护，要求坡面平整，具有良好的外观。 4应对施工期垫层区的上游坡面提出平整度要求，并及时作好固坡保护。 5在混凝土面板浇筑之前，允许用堆石坝体或临时断面拦洪度汛，但应满足抗滑稳定和渗透稳定要求，垫层区的上游坡面应予保护。 6应根据坝体施工期度汛的洪水标准、水库蓄水、汛期抢险等要求做好挡水度汛断面的设计。 7堆石坝体拦洪度汛时的渗流
105、估算，应计算堆石坝体的渗透流量、校核渗流出逸区的排水能力。 8堆石坝体拦洪度汛时，应在垫层区上游坡面采用下列措施之一固坡；碾压低强度砂浆、喷射混凝土或喷洒阳离子乳化沥青。 9施工期堆石坝体允许在坝面有保护的情况下过水，过流表面、下游坡面和坡脚 -44- 都应妥加保护。 10堆石坝体施工期过水的高度应通过技术经济比较确定。过水堆石坝体的平面和剖面轮廓尺寸可由工程类比或估算确定。1、2 级坝宜由水力学模型试验选定。 11堆石坝体过水时，应能抵抗水流对坝面和坝基的冲蚀，保证坝体稳定。坝面过水保护措施设计应重视堆石坝体与两岸及下游坝趾附近连接部位的保护。 12进行过水保护措施设计时，应计算各种工况的水
106、力参数。重要工程的过水保护措施宜经试验验证。过水保护宜用加筋堆石、钢筋石笼、碾压混凝土或其组合方式。用碾压混凝土保护下游坝坡时，应作坝体排水设计。 (四) 反滤层、垫层、过渡层 1高坝垫层料应具有良好的连续级配，最大粒径为 80mm100mm，小于 5mm 的颗粒含量 30%50%。小于 0.075mm 的颗粒含量不宜超过 8%。压实后具有内部渗透稳定性、低压缩性、高抗剪强度，并具有良好的施工特性。中低坝可适当降低对垫层料的要求。 用天然砂砾石料筑坝时，垫层料应是级配连续、内部结构稳定，压实后渗透系数宜为 1103cm/s1104cm/s。 寒冷地区及抽水蓄能电站的混凝土面板堆石坝，垫层料的颗
107、粒级配应满足排水性要求。 2垫层料可采用人工砂石料砾砾石料，或两者的掺合料。人工砂石料应采用坚硬和抗风化力强的母岩加工。 3特殊垫层区应采用最大粒径不超过40mm，内部结构稳定，对缝顶粉煤灰粉细砂或堵缝泥浆有自愈作用的反滤料。 4过渡料应采用级配连续最大粒径不宜超过 300mm 的料。压实后应具有低压缩性和高抗剪强度，并具有自由排水性。 过渡料可以采用专门开采的细堆石料经筛分加工的天然砂砾石料或洞室开挖石料。 (五) 堆石体设计 1硬岩主堆石料压实后宜有良好的颗粒级配，最大粒径不应超过压实层厚度，小于 5mm 的颗粒含量不宜超过20，小于 0.075mm 的颗粒含量不宜超过 5；并具有低压缩性
108、、高抗剪强度。在开采之前，应进行专门的爆破设计与爆破试验。 -45- 2主堆石料可以采用从建筑物地基（包括地下洞室）或料场开挖的硬岩堆石料，也可以采用砂砾石料。 3下游水位以下的下游堆石区应用坚硬、抗风化能力强的堆石料，并应控制小于0.075mm 的颗粒含量不超过 5，压实后应能自由排水；下游水位以上的下游堆石区，对坝料的要求可以降低。 4软岩堆石料压实后应具有较低的压缩性和一定的抗剪强度，可用于高坝坝轴线下游的水位以上干燥部位，也可用于中低坝的主堆石区。 5用砂砾石料筑坝时， 砂砾石料中小于 0.075mm 颗粒含量超过 8时，宜用在坝内干燥区。 (六) 填筑标准 1垫层料、过渡料主堆石料及
109、下游区堆石料的填筑标准应根据坝的等级、坝高、河谷形状、地震烈度及已建相近岩性堆石坝的经验综合确定。 2各区坝料填筑标准可根据经验初步选定，设计应同时规定孔隙率或相对密度、坝料的级配和碾压参数。设计孔隙率值或相对密度宜符合下表的要求。设计干密度值可用孔隙率和岩石密度换算。 设计孔隙率或相对密度 坝 料 垫层料 砂砾石料 过渡料 主堆石料 下游堆石料 孔隙率（%） 1520 1822 2025 2328 相对密度 0.750.85 平均干密度不应小于相应设计孔隙率或相对密度的换算值，其标准差不大于0.1g/cm3。 特殊垫层区的填筑标准应不低于垫层区。 3填筑标准应通过碾压试验复核和修正，并确定相
110、应的碾压参数，在施工过程中，宜采用碾压参数和孔隙率或相对密度两种参数控制，并宜以控制碾压参数为主。 4软岩堆石料的设计指标和填筑标准应通过试验确定。 5应对坝料填筑提出加水的要求，加水量可根据经验或试验确定。通过碾压试验验证，软化系数高的堆石料加水碾压作用不明显时，也可以不加水；寒冷地区冬季施工 -46- 不能加水时，应采取措施达到设计要求。 6对特别高的坝，或筑坝材料性质特殊，已有经验不能覆盖的情况，其填筑标准应作专门论证。 (七) 钢筋混凝土面板 1面板的厚度应使面板承受的渗透水力梯度不超过 200。高坝面板顶部厚度宜取0.3m，并向底部逐渐增加，可按式下式确定： Ht)0035. 000
111、2. 0(3 . 0 式中：t面板的厚度，m； H计算断面至面板顶部的高度，m。 中低坝可采用 0.3m0.4m 厚的等厚面板。 2应根据坝体变形及施工条件进行面板分缝，垂直缝的间距可为 12m18m。 3分期浇筑的面板，其顶高程宜低于浇筑平台的填筑高程 5m 左右，其水平缝按施工缝处理。 4面板混凝土应具有较高的耐久性、抗渗性、抗裂性和施工和易性。面板混凝土强度等级不应低于C25，抗渗等级不应低于 W8，抗冻等级应按照 DL/T5082 的规定确定。 5 面板混凝土宜采用 525#硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。当采用其他水泥品种和标号时，应进行对比试验确定。 面板混凝土中宜掺粉煤灰或其他优质掺
112、合料。粉煤灰质量等级不宜低于 II 级， 掺量一般为 15%30%。严寒地区取较低值，温和地区取较高值。砂料较粗时宜采用粉煤灰超量取代水泥措施，改善混凝土性能。粉煤灰的质量应符合 DL/T5055 的要求。 面板混凝土应掺用引气剂和高效减水剂，根据需要，也可掺用调节混凝土凝结时间的其他种类外加剂。采用的外加剂和掺合料的种类及掺量应通过试验确定。 6面板混凝土应采用二级配骨料，最大粒径应不大于 40mm。用于面板的砂料吸水率不应大于 3%，含泥量不应大于 2%，细度模数宜在 2.42.8 范围内。石料的吸水率不应大于 2%，含泥量不应大于 1%。 7面板混凝土的水灰比，温和地区不应大于 0.50
113、，寒冷和严寒地区不应大于 0.45。溜槽入口处的坍落度宜控制在 3cm7cm，混凝土的含气量应控制在 4%6%。 8 面板宜采用单层双向钢筋。 钢筋宜置于面板截面中部， 每向配筋率为 0.3%0.4%， -47- 水平向配筋率可低于竖向配筋率。在高坝周边缝及临近周边缝的垂直缝两侧宜配置抵抗挤压的构造钢筋。经论证，面板局部可采用双层配筋。 9面板混凝土应进行配合比优化设计。采用优质外加剂和掺合料，降低水泥用量，减少水化热温升和收缩变形。根据工程实际条件，选用热膨胀系数较小的骨料配制面板混凝土。 10面板的基础表面整体应平顺，不应存在大起伏差，局部不应形成深坑或尖包。侧模应平直。 应采用以下措施，
114、减小面板基础对面板的约束：面板基础可采用抗压强度为 5MPa的碾压砂浆或喷乳化沥青。当采用喷混凝土时，其28d 抗压强度应控制在 5MPa 左右，喷混凝土中可掺不低于 II 级的粉煤灰。 11面板混凝土宜在低温季节浇筑，混凝土入仓温度应加以控制，必要时应采取措施降低入仓温度。 12 面板混凝土拆模后应及时覆盖保温保湿， 进行不间断的保温保湿养护， 防曝晒 防大风防寒潮袭击，防养护水冷击，直到水库蓄水为止或至少 90d。寒冷地区面板混凝土还应进行有效的表面保温，直到水库蓄水为止。 13面板裂缝宽度大于 0.2mm 或判定为贯穿性裂缝时，应采取专门措施进行处理；严寒地区和抽水蓄能电站的混凝土面板堆
115、石坝，面板裂缝处理的标准应从严确定。 (八) 沥青混凝土面板 1. 一般规定 (1) 沥青混凝土防渗面板是土石坝坝体防渗结构， 与坝基和岸坡防渗设施共同组成土石坝的完整防渗体系，以满足坝体和基础的渗透稳定与控制渗流量的要求。 采用沥青混凝土防渗墙的土石坝，其填筑体的基础的设计，应按碾压式土石坝设计规范及有关规程执行。 (2) 沥青混凝土防渗面板的型式有：碾压式面板、浇筑式面板，通常采用碾压式面板。 (3) 沥青混凝土防渗面板应具有工程所要求的防渗性、抗裂性、稳定性和耐久性，做到技术先进，经济合理，安全运行。 (4) 防渗面板使用的沥青混凝土， 其性能及各项技术指标应根据工程的具体条件确 -48
116、- 定。沥青混凝土的原材料和配合比可根据其技术指标的要求，参照有关规范，通过试验选定。对某些特殊要求的性能，应进行专门的试验研究。 (5) 沥青混凝土防渗面板与基础、 岸坡及刚性建筑物的连接结构是整个防渗体系的重要部位，必须慎重设计，必要时应专门试验研究，保证防渗的可靠性。 (6) 沥青混凝土防渗面板设计中有关施工技术要求和质量控制标准， 应遵照本有关规定和土石坝碾压式沥青混凝土防渗墙施工技术规范(SD220-87)确定。 (7) 为监视沥青混凝土防渗面板的工作性状，检验设计和积累科学技术资料，对沥青混凝土防渗墙应进行必要的原型观测，作好观测设计，提出施工技术要求。 (8) 为合理进行沥青混凝
117、土防渗面板的设计，要重视基本资料的收集，特别要注意沥青、矿料、气象条件和已建工程的调查研究。 2. 沥青混凝土材料与配合比 (1) 水工沥青混凝土的各项技术指标应满足沥青混凝土防渗墙设计所规定的要求。 组成水工沥青混凝土的沥青、骨料、填料、掺料等原材料，必须满足本准则规定的要求。 (2) 水工沥青混凝土所用的沥青材料主要是石油沥青， 其品种和标号应根据工程类别、当地气温，使用部位（水上或水下、内部或表面） 、运用条件和施工要求等进行选择。 碾压式沥青混凝土通常可选用道路石油沥青60 甲或 100 甲， 其质量应符合 道路石油沥青规格(SYB1661-77)。 为了提高浇筑式沥青混凝土的抗流变性
118、，可选用针入度指数较大的沥青。 当沥青的技术指标不能满足设计要求时，可用两种沥青掺配或加入掺料以改善其性能。掺配的比例和掺料的用量应经试验确定。 (3) 粗骨料以采用碱性岩石（石灰岩、白云岩等）轧制的碎石为宜。当采用酸性碎石或卵石时，应进行技术经济论证。 对粗骨料的技术要求是： 1) 质地坚硬、新鲜，不因加热而引起性质变化，吸水率不大于 3； 2) 含泥量不大于 0.5%； 3) 耐久性好，用硫酸钠法干湿循环 5 次，重量损失小于 12； -49- 4) 粘附性能良好，与沥青的粘附力应达四级以上； 5) 级配良好。 (4) 细骨料可选用河砂、山砂、人工砂等，加工碎石筛余的石屑应充分加以利用。
119、对细骨料的技术要求是： 1) 质地坚硬，不因加热而引起性质变化； 2) 不含有机质和其它杂质，含泥量不大于 2； 3) 耐久性好，用硫酸钠法干循环 5 次，重量损失小于 15； 4) 水稳定等级不低于四级； 5）级配良好。 (5) 填料可采用石灰岩粉、白云岩粉，也可采用滑石粉、普通硅酸盐水泥、粉煤灰等粉状矿质材料。 对填料的技术要求是： 1) 颗粒组成应符合以下的规定： 填料细度要求 筛孔尺寸(mm) 0.6 0.15 0.074 通 过 率(%) 100 90 70 2) 亲水系数不大于 1.0； 3) 含水率小于 0.5%； 4) 不含泥土、有机物等杂质、结块和团粒。 (6) 为改善沥青混
120、凝土的物理力学性能，可选用合适的掺料，掺料品种及其用量应通过试验确定。 为提高沥青混凝土的水稳定性，可掺用消石灰、普通硅酸盐水泥或其它高分子材料。 为提高沥青混凝土的低温抗裂性，可掺用再生橡胶粉、天然橡胶、合成橡胶、塑料或其它高分子材料。 为提高沥青混凝土斜坡热稳定性和抗流变能力，可掺用石棉，但施工中必须完善劳动保护措施。 (7) 沥青混凝土配合比应通过室内试验和现场铺设试验进行选择。所选配合比的各项技术指标应满足设计对沥青混凝土提出的要求，并应有良好的施工性能，且经济上 -50- 合理。 (8) 碾压式沥青混凝土面板防渗层的沥青混凝土，要求孔隙率为 24%；渗透系数不大于 1107cm/s；
121、水稳定系数（或稳定度）不小于 0.85；斜坡流淌值不大于 0.8mm；低温不开裂，并满足设计提出的强度和柔性的要求。沥青含量一般为矿料总重的7.59.0% ，骨料最大粒径不大于一次碾压层厚度的1/3。 (9) 碾压式沥青混凝土面板排水层的沥青混凝土，要求渗透系数不小于 110-2 cm/s，热稳定系数（R20/R50）不大于 4.5。沥青含量一般为矿料总重的 3.0%5.0%。骨料最大粒径为 2535mm。 (10) 碾压式沥青混凝土面板整平胶结层的沥青混凝土，要求渗透系数为 110-3 110-4cm/s，热稳定系数不大于 4.5。沥青含量一般为矿料总重的 4.0%6.0%。骨料最大粒径不大
122、于一次碾压层厚度的 1/2。 (11) 碾压式沥青混凝土面板封闭层使用的沥青胶、橡胶沥青胶或其它防水材料，应与防渗面层粘结牢固，高温不流淌，低温不脆裂，并易于涂刷或喷洒。 当防渗面分层铺筑时，层间结合涂层使用的乳化沥青、稀释沥青等涂层材料，应易于喷洒或涂刷。配制乳化沥青、稀释沥青使用的沥青，其针入度宜控制在 2040。 (12) 碾压式沥青混凝土心墙的沥青混凝土，要求孔隙率为 24%，渗透系数不大于 1107cm/s，水稳定系数（或残留稳定度）不小于 0.85，并满足设计要求的柔性和有关的力学指标。沥青含量一般为矿料总重的 6.0%7.5%。骨料最大粒径不超过 25mm。 (13) 浇筑式沥青
123、混凝土心墙和面板的沥青混凝土，要求渗透系数不大于 110-7 cm/s，水稳定系数（或残留稳定度）不小于 0.85，抗流变性能好，浇筑时应有足够的施工流动性和抗分层性。沥青混凝土的沥青含量一般为沥青混合料总重的 10%16%。骨料的最大粒径，心墙以不大于 25mm、面板以不大于 15mm 为宜。沥青砂浆的沥青含量一般为沥青混合料总重的 14%20%，骨料的最大粒径可用到 5mm。 3. 碾压式沥青混凝土面板的设计 (1) 碾压式沥青混凝土面板易于监测和维修；与坝体施工干扰少；施工速度快。但受外界气温影响大，沥青混凝土品种多，施工管理较复杂。适用于 100m 高度以下的土石坝。 (2) 沥青混凝
124、土面板的坡度，除满足填筑体自身稳定外，根据目前施工水平，从 -51- 面板铺筑机械的施工效果和操作人员的安全考虑，宜不陡于 1:1.7。 (3) 铺设沥青混凝土面板的填筑体坡面应力求平整，不设马道，一坡到底，尽量做到不变坡，如需变坡，应采用曲线连接，其过渡段曲率应使摊铺机顺利施工。 (4) 在沥青混凝土面板与填筑体或基础之间，应设置垫层，其作用是：整平、支承、排水、粒径过渡及防冻胀等。 垫层有碎石或卵砾石、干砌块石、无砂水泥混凝土等类型，可根据实际工程条件，通过技术经济比较选定。 (5) 碎石或卵砾石垫层的材料最大粒径与相邻沥青混凝土骨料的最大粒径之比应小于 8:1，其厚度应根据填筑体及基础变
125、形大小，排水要求，施工方法等条件选定。中等高度堆石坝的垫层厚度不宜小于50cm（垂直坡面） ，对重要工程和高坝应适当加厚。 (6) 无砂水泥混凝土垫层的厚度宜不小于 10cm；干砌块石垫层的厚度宜不小于30cm。 (7) 沥青混凝土面板铺筑前，必要时应在垫层坡面上喷洒除草剂。除草剂用量应根据试验确定。 坡面上还应喷洒乳化沥青或稀释沥青， 以利面板与垫层的结合， 并可提高碎石或卵砾石垫层边坡的稳定性。其用量约为0.52.0kg/m2。 (8) 沥青混凝土面板板后排水必须通畅，以便将面板和下面的渗水迅速汇集排出填筑体外，保证在库水位迅速下降时，不出现反向水压力。 (9) 沥青混凝土面板有复式断面和
126、简式断面两种。防渗要求高的重要工程宜采用复式断面。 (10) 复式断面各层的作用和要求如下： 封闭层是为了封闭沥青混凝土防渗面层表面缺陷， 提高面板的防渗性， 延缓沥青混凝土老化等。使用的材料为沥青胶或橡胶沥青胶等。 防渗面层是面板的主防渗层，其厚度一般为 812cm，分两层或三层铺压。分层铺压时，层间要喷涂乳化沥青或稀释沥青结合层，以提高防渗面层的整体性。喷涂量一般为 1kg/m2。 排水层是汇集防渗面层的渗水，将其中引入廊道或排水管（沟）排出填筑体外。排水层的厚度一般为 812cm。 可根据防渗面层的渗流量，坝坡坡度和排水层沥青混凝土的 -52- 渗透系数，参考附录二的方法进行核算。 排水
127、层沿坝轴线方向每隔 1015m 用防渗沥青混凝土设一隔水带，将排水层分区，以便分区观测渗水。隔水带宽度可为 1m 或摊铺机一次摊铺的宽度。 防渗底层是隔断防渗面层的渗水由排水层引走，并将面板后渗水隔断。其厚度一般为 510cm，分一层或两层铺压。 整平胶结层是使面板与垫层结合良好，并为铺筑防渗层创造良好条件。其厚度一般为 510cm，分一层或两层铺压。 (11) 简式断面的分层除无排水层和防渗底层外，其余与复式断面相同。土石坝工程中多采用简式断面。 (12) 沥青混凝土面板应设置降温设施，防止沥青混凝土高温流淌。降温设施有：面板表面喷涂浅色涂层和在坝顶喷（淋）水。 (13) 沥青混凝土面板总厚
128、度，应根据荷载、填筑体的特性、施工技术水平、运行条件等，参考已成工程的经验，综合考虑确定，并参考准则附录计算复核。 (14) 修建在最低月平均气温在10以下地区的沥青混凝土面板应进行低温抗裂的分析研究。 当一般沥青混凝土不能满足低温抗裂要求时， 可选用掺聚合物的沥青混凝土。 (15) 以重要的沥青混凝土面板高土石坝， 应尽量结合坝体、基础进行面板的应力、变形计算。 修建在高烈度地震区的沥青混凝土面板高土石坝， 除进行静力的应力、变形计算外，应尽量进行动力分析。地震荷载和内力计算按照水工建筑物抗震设计规范（SDJ10-78 ）确定。 (16) 沥青混凝土面板与基础、 岸坡和刚性建筑物的连接结构，
129、 应根据连接部位的相对变形及水头大小等条件进行设计，以保证连接部位不发生开裂、漏水。连接结构的型式可参考准则附录。对重要的工程，连接结构应进行结构模型试验。 (17) 连接部位的沥青混凝土面板， 在其上部一定范围内可增设聚乙烯树脂网或玻璃丝布等加强层，以增加连接部位的安全性。 (18) 连接部位的混凝土齿墙或岸墩， 其尺寸和基础处理应满足抗滑稳定和基础防渗的要求。 (19) 连接部位的面板在紧靠齿墙、岸墩及其它刚性建筑物处，可采取适当结构措 -53- 施以提高防渗面层适应变形的能力。如在防渗层下设置沥青砂浆或细粒沥青混凝土楔形体；与岸坡连接部位的面板局部拱起；采用滑动接头；设置止水带等。 (2
130、0) 沥青混凝土面板土石坝初次蓄水时间宜在气温较高的季节， 并应控制库水位上升速度。运用过程中应注意监测板后水位，控制水库水位下降速度。 (九) 趾 板 1趾板宜置于坚硬、不冲蚀和可灌浆的弱风化至新鲜基岩上。对置于强风化或有地质缺陷的基岩上的趾板，应采取专门的处理措施。 2中低坝的趾板可置于砂砾石地基上，高坝应经专门论证。 3岩石地基上趾板布置应依据地形和地质条件选定，宜采用平趾板的布置型式；当岸坡很陡时，可采用其他的布置型式。 4当受到地形或地质条件限制时，可采用增加连接板或回填混凝土等措施弥补；经过论证，局部可用趾墙代替趾板。 5趾板基础一期开挖后，宜作趾板二次定线，必要时可适当调整坝轴线
131、位置。 6 趾板的宽度可根据趾板下基岩的允许水力梯度和地基处理措施确定，其最小宽度宜符合下表的规定。 趾板下基岩的允许水力梯度 风化程度 新鲜、微风化 弱风化 强风化 全风化 允许水力梯度 20 1020 510 35 趾板宽度在满足灌浆孔布置后，可以通过在趾板下游设置防渗板（钢筋混凝土板或钢筋网喷混凝土板）延长渗径满足水力梯度要求，并用反滤料覆盖在防渗板的上面及其下游部分岩面上。 7趾板的厚度可小于相连接的面板的厚度，但不小于 0.3m。 8采用防渗墙防渗的砂砾石地基上趾板宜分成上、下游两段施工。上游段趾板应在防渗墙竣工后并于水库第一次蓄水前施工。 9趾板下游面应垂直于面板，面板底面以下的趾
132、板高度不应小于 0.9m，两岸坝高较低部位，可放宽要求。 10高坝趾板宜按高程分段采用不同宽度和厚度。 11趾板混凝土的要求和面板混凝土的要求相同。 -54- 12趾板混凝土防裂措施和面板混凝土相同。 13趾板宜采用单层双向钢筋，每向配筋率可采用 0.3%0.4%。岩基上趾板钢筋的保护层厚度为 10cm15cm；非岩基上趾板，钢筋宜布置在趾板截面的中部。 14趾板应用锚筋与基岩连接，锚筋参数可按经验确定。趾板建基面附近存在缓倾角结构面时，锚筋参数应根据稳定性要求或抵抗灌浆压力确定。 (十) 接缝和止水 1止水材料 (1) 铜止水片宜选用延伸率不小于 20的纯铜卷材，现场压制成型，异型接头宜专门
133、加工。厚度 0.8mm1mm。 (2) PVC 止水带的拉伸强度、断裂伸长率、邵氏硬度和脆性温度应满足设计要求。 (3) 橡胶止水带的性能应符合 HG2288-93 的规定。 (4) 柔性填料应保护在运行环境条件下高温不流淌、 低温不硬化， 在水压力作用下易压入缝内。 (5) 无粘性材料的最大粒径应小于 1mm。 其渗透系数至少应比特殊垫层区反滤料的渗透系数小一个数量级。 2周边缝 (1) 50m 以下的坝应设底部铜止水片。 (2) 20m100m 的坝应设底部铜止水片，并可在缝中部和顶部各设一种止水。中部止水是 PVC 止水带或橡胶止水带，缝顶部止水是无黏性或柔性填料。 (3) 100m 以
134、上的坝应设底部铜止水片，并在缝中部和顶部各设一种止水；也可在缝顶部的粉煤灰或粉细砂下同时设柔性填料止水，而不设中部止水。 100m 以上的坝，周边缝应设无黏性材料的自愈防渗措施。 (4) 底部铜止水片、 中部 PVC 或橡胶止水带、 缝顶柔性填料应自成封闭的止水系统，或将中部止水带和顶部柔性填料连接至垂直缝的铜止水片上，实现封闭。 (5) 铜止水片的底部应设置垫片。周边缝应采用沥青浸渍木板嵌缝，厚度 12mm 或其他有一定强度的填充板。 (6) 施工期周边缝止水片应作保护罩设计。 3垂直缝 -55- (1) 在两坝肩附近的面板内设张性垂直缝，其余部分的面板内设压性垂直缝。张性垂直缝的数量应根据
135、地形地质条件，参照应力应变计算成果，并结合工程经验确定。 (2) 垂直缝内一般不设填充料，缝面应涂刷薄层沥青乳剂或其他防粘结材料。 垂直缝在距周边缝法线方向约 0.6m 范围内，应垂直于周边缝布置。 (3) 压性垂直缝应设底部铜止水片。 (4) 中低坝的张性垂直缝结构应与压性垂直缝相同。 高坝张性垂直缝防设底部铜止水片外，应按周边缝结构在缝顶部设置与周边缝相同材料的止水。 (5) 铜止水片的底部应设置垫片和砂浆垫。 砂浆的强度应和面板混凝土的强度等级相同。 4其他接缝 (1) 岩基上趾板应按开挖后的地形或地质条件设置必要的伸缩缝， 并和面板的垂直缝错开。 伸缩缝内不设填充料， 缝面涂刷薄层沥青
136、乳剂或其他防粘结材料。设一道止水，并与周边缝的止水片和基岩构成封闭止水系统。 (2) 冲积层和有地质缺陷的岩基上趾板应设伸缩缝， 缝的结构和岩基上趾板伸缩缝结构相同。 (3) 防浪墙和面板间的接缝，除设底部铜止水片外，缝内填预塑柔性填料；当此接缝高程高于正常蓄水位时，缝内中、下部预塑柔性填料可用沥青浸渍木板代替。 (4) 面板和溢洪道或其他建筑物边墙连接时，其接缝除应按周边缝设计外， 还应有减少缝底堆石体位移的措施。 (5) 面板分期浇筑、施工工艺要求或浇筑中发生事故，应设施工缝，水平施工缝须用钢筋穿过。 (6) 趾板施工缝的设置可根据施工条件确定。 (十一) 排 水 三、坝基处理 1基础开挖
137、 (1) 趾板基础开挖面应平顺， 避免陡坎和反坡。 当有妨碍垫层料碾压的反坡和陡坎，应作削坡或回填混凝土处理，或重新调整趾板位置。 (2) 趾板高程以上的上游边坡应按永久边坡设计。 -56- (3) 趾板区下游接上坡开挖时，其坡度应比面板的坡度缓；接下坡开挖时，坡度应不陡于 10.5。 (4) 堆石坝体可置于风化岩基上，变形模量应不低于堆石坝体的变形模量。趾板下游约 0.30.5 倍坝高范围内的堆石体地基宜具备低压缩性，开挖后，不允许有妨碍堆石碾压的反坡和陡于 10.25 的陡坎； 其余部分对地基压缩性可放宽要求，开挖后只需满足开挖坡的稳定要求。 (5) 河谷岸坡很陡时， 在坝轴线上游的两岸开
138、挖坡度应和在堆石体内设置低压缩区并专门论证。 (6) 坝基砂砾石层的开挖，应经详细勘察、试验和论证后确定。 2坝基处理 (1) 趾板范围内的基岩如有断层、破碎带和软弱夹层等不良地质条件时，应根据它们的产状、规模和组成物质，研究其渗透、渗透变形和溶蚀后对坝基的影响，确定趾板下基岩允许的水力梯度、防渗处理和渗流控制措施（如混凝土塞、截水墙、扩大趾板宽度或设下游防渗板，并在其上和下游用反滤料保护等） 。 (2) 应做好趾板下基岩的固结灌浆和帷幕灌浆设计。固结灌浆孔宜布置为 24排，深度应不小于 5m。帷幕宜布置在趾板中部，帷幕灌浆孔的布置一般为 1 排，1、2 级坝及高坝的帷幕深度可按深入岩体相对不
139、透水层以下 5m，其他的坝也可根据地质条件，按 1/31/2 坝高确定，并作好两岸坝肩的渗流控制。在复杂的水文地质条件下，或相对不透水层埋藏较深时，防渗帷幕宜按计算并结合类似工程经验专门设计。 (3) 灌浆设计应规定专门措施提高灌浆帷幕的耐久性和对表层基岩的灌浆压力，并经灌浆试验验证。 (4) 趾板建在河床砂砾石层上时，可采用混凝土防渗墙防渗， 防渗墙底部应嵌入弱风化基岩。应作好渗流出逸区的反滤保护及趾板和防渗墙之间的连接设计。 (5) 当趾板建在岩溶地基上时， 其防渗处理方法和岩溶地区坝基处理方法相同，可在趾板上设置灌浆廊道。 四、坝体计算 1稳定分析 -57- (1) 混凝土面板堆石坝坝坡
140、按规范规定执行。当存在下列情况之一时， 应进行相应的稳定分析： 1) 坝基有软弱夹层或坝基砂砾石层中存在细沙、粉砂或粘性土夹层； 2) 地震设计烈度为 89 度； 3) 施工期堆石坝体过水或堆石坝体用垫层和临时断面挡水度汛、且挡水水深较大时； 4) 坝体主要用软岩堆石料填筑； 5) 地形条件不利。 (2) 高坝的坝料抗剪强度应采用三轴压缩仪测定。 中低坝的坝料抗剪强度可由工程类比法确定。 试验制样用料应能反映坝料的力学性质，试验方法应能模拟坝体的实际工况。 粗粒料的抗剪强度与法向应力呈非线性关系，计算取值时应计及这一特性。 (3) 堆石坝体稳定分析， 应按照 SDJ21884 及其补充规定执行
141、。 有钢筋网加固的坝坡，宜先求出钢筋网加固前坝坡的最危险滑弧位置，再求出满足允许安全系数所需的锚筋抗力，并以此设计锚筋的参数。 (4) 趾板厚度大于 2m 或采用高趾墙时，需进行稳定计算和应力分析。趾板稳定计算用刚体极限平衡法。计算中不计趾板锚筋作用及面板和趾板之间的传人，但可计入堆石体对趾板的主动土压力，或计入面板承受库水压力产生的侧压力。 (5) 抗震稳定计算，应按照 DL5073 执行。 2应力和变形分析 (1) 100m 以上的高坝或地形地质条件复杂的坝，坝体应力和变形宜用有限元法计算，计算的参数应由试验测定。其他的坝，可用经验方法估算坝体变形。 (2) 在应力和变形分析中，应能反映坝
142、体界面的力学特性，并按照施工填筑和蓄水过程，模拟坝体分期加载的条件。 (3) 地震设计烈度为 8、9 度的高坝，应按 DL5073 进行动力分析计算，100m 以上1 级高坝宜作动力试验验证。 (4) 100m 以上高坝，在施工过程中应及时分析施工质量监测资料及坝体安全监测资料，研究计算结果的合理性，校核、修正计算模式及参数，必要时应修改设 -58- 计。 五、抗震措施 1确定坝体安全超高时，按 DL5073 确定地震涌浪的高度。 2当地震设计烈度为 8、9 度时，宜采用下列抗震措施： (1) 采用较大的坝顶宽度和上缓下陡的坝坡，并在坝坡变化处设置马道； (2) 采取加水平钢筋网等措施，增加顶
143、部坡面稳定性； (3) 采用较低的防浪墙，并采取增加防浪墙稳定的措施； (4) 确定坝体安全超高时，应计入坝和地基在地震作用下的附加沉降； (5) 增加坝体堆石料的压实密度，特别是在地形突变处的压实密度； (6) 应加大垫层区的宽度。当岸坡很陡时，宜适当延长垫层料与基岩接触的长度，减小垫层料的最大粒径； (7) 宜在面板中间部分选择几条垂直缝，在缝内填塞沥青浸渍木板或其他有一定强度又可压缩的填充板； (8) 增加河谷中间顶部面板的配筋率，特别是面板坡向的配筋率。 3坝体用砂砾石料填筑时，应增大排水区的排水能力；下游坡应用大块石压坡，或采用堆石料填筑下游坝坡。 六、分期施工和坝体加高 1分期施工
144、 (1) 应根据坝址的地形、施工进度、导流及度汛、水库蓄水等要求，合理地进行填筑规划，必要时面板分期浇筑。 (2) 堆石坝体分期填筑规划应遵循下述原则： 1) 垫层料、过渡料应和相邻的部分堆石料（至少20m 宽）平起填筑； 2) 堆石料之间的接合坡度应不陡于11.3，天然砂砾石料应不陡于11.5； 3) 堆石区内可按需要设置运输坝料用的临时坡道； 4) 用堆石坝体拦洪度汛或坝面过水度汛，填筑分区和分期应与度汛要求相适应； 5) 后续断面填筑时，应对结合部位进行处理，加强结合部位的碾压。 (3) 趾板建基面高程低于堆石坝体基础高程时，应作堆石坝体施工期的排水措施设计。 -59- 2坝体加高 (1
145、) 分期完建的混凝土面板堆石坝应按最终规模设计。第一期工程的趾板、面板、周边缝等以及坝基处理应按最终设计断面施工。第一期工程可不设防浪墙。 (2) 对已建混凝土面板石坝进行加高设计时，应充分论证坝基防渗工程和已有止水系统的适应性，保证加高后坝体的正常运行。 (3) 土质防渗体堆石坝可用混凝土面板堆石坝从下游加高，加高设计应主要研究下列问题： 1) 对原坝基和坝体防渗设施的适应性进行论证，必要时作补强处理； 2) 对原土质防渗体和面板之间的连接和止水作专门设计； 3) 对加高后的坝体进行稳定分析。 (4) 中、低高度的混凝土坝，可用混凝土面板堆石坝从下游加高，设计中应主要研究下列问题： 1) 选
146、择面板在原坝体上的连接点高度，以保证原坝体在各种荷载作用下的稳定性； 2) 混凝土坝和面板连接处的接缝， 应按周边缝设计， 并采取措施减少接缝的位移。 七、安全监测 1混凝土面板堆石坝应根据坝的级别、坝高和地形地质条件，按照少而精的原则设置必要的观测设备，进行施工期和运行期的系统观测，并及时整理和分析观测成果。 2观测设备的选择应符合可靠、耐久、经济和实用的原则，有条件时实行观测自动化。寒冷地区观测设备应有防冻措施。观测设备的布置原则是： 1) 能较全面地反应大坝的工作状态； 2) 外部表面位移观测点可大致等距离布置； 3) 内部观测设备至少应沿最大坝高的横断面布置， 必要时可增加其他横断面或
147、沿坝轴线的纵断面加设观测断面； 4) 内部观测设备埋设应尽量避免施工干扰，并方便观测作业。 3观测设计应根据设计计算结果，并参照类似工程的观测成果，确定观测值的预计范围和仪器选型。 4 1、2 级坝和 100m 以上高坝应设置下列观测项目，其他的坝可适当简化。 -60- 1) 坝面垂直位移和水平位移； 2) 坝体内部垂直位移； 3) 接缝位移； 4) 面板变形、应变和温度； 5) 坝基渗透压力和坝体渗透流量、渗水透明度和水质。 5 必要时，可增加下列观测项目： 1) 坝体内部水平位移和应变； 2) 坝肩绕流； 3) 坝基砂砾石层的沉降； 4) 混凝土防渗墙的变形和应力； 5) 高趾墙的应变和土
148、压力； 6) 地震反应； 7) 寒冷地区冰层对面板的推力。 6观测设备的安装、测读、资料整理和报告格式应按 SL60 和 SL169 的规定执行。 八、质量监督要点 1. 混凝土面板堆石坝面板开裂及防范。 面板混凝土应具有较高的耐久性、 抗渗性、抗裂性及施工和易性；垫层料应具有连续级配，压实后应具有内部渗透稳定性、低压缩性、高抗剪强度，并应具有良好的施工情况。 2. 接触止水细部设计及材料选择。周边缝下游侧的特殊垫层区，应适当提高填筑标准；防浪墙中必须坚固不透水，并应注意防浪墙与面板水平接缝的止水连接。 3. 趾板的岩石地基应进行固结灌浆和帷幕灌浆，如遇特殊地质问题应妥善处理。注意渗流出逸区的
149、反滤保护和加强趾板与其它建筑物的连接。 4. 分期施工时，二期坝体填筑时加载引起一期面板与原坝体脱离及其防范。 5. 施工期基坑抽水，引起面板或垫层受反向水压而破坏。 6. 两岸坝肩部位因坝体压缩变形梯度过大而引起面板开裂。 7. 采用软弱岩体作主堆石区、因沉降变形量过大而导致坝体损坏。压实后应具有较低的压缩性和一定的抗剪强度。用于主堆石区时，需经专门论证。软岩堆石料的设计指标和填筑标准应通过试验确定。坝坡由稳定计算确定。 -61- 8. 要避免以上现象，需严格按照设计规范、施工规范、精心设计、精心施工。 第 四 节 刚 性 心 墙 坝 设 计 一、坝体结构 刚性心墙坝的防渗体位于坝体中部，其
150、防渗材料通常有钢筋混凝土、沥青混凝土以及掺有泥浆的素混凝土，各种型式的选择需通过技术经济综合比较后确定。如今，钢筋混凝土心墙坝、 沥青混凝土心墙坝由于施工机械化水平的限止， 不能与面板堆石坝竞争，已经较少采用。而对于深厚砂砾石覆盖层地基上的中低坝采用掺有泥浆的素混凝土心墙得到了广泛的应用。此外， 当溢洪道采用齿墙与土坝相接时，该部位也成了刚性心墙坝。 （一） 坝体分区的拟定 刚性心墙坝由于防渗体有许多接缝，为弥补此缺陷，上游坝壳通常在刚性心墙附近布置含砾粘土层， 一方面起辅助防渗作用， 另一方面使坝体各区的变形模量能逐步过渡。 刚性心墙的下游侧要求能尽快排除渗水，以利下游坝坡稳定，通常布置了排
151、水层，此排水层也起到了变形模量逐步向下游过渡的目的。 大坝的分区一般为上、下游护坡及垫层、上游坝壳料、辅助防水层、刚性心墙、排水层、反滤层、下游坝壳等。其余坝体分区设计时应考虑的原则详见本章第二节有关内容。 （二） 坝 坡 刚性心墙坝的坝坡需根据上下游坝壳填筑料的力学性指标，经抗滑稳定分析后确定，各设计工况需符合土石坝设计规范的要求，当采用 YKC 混凝土防渗墙修建刚性心墙时，尚需考虑水力劈裂作用，在泥浆压力作用下，上下游坝壳在施工期的抗滑稳定。 （三） 坝体材料 刚性心墙坝的筑坝材料应因地制宜进行选择，有关技术要求详见本章第二节。 （四） 刚性心墙设计 1. 沥青混凝土心墙设计 (1) 沥青
152、混凝土心墙受气候条件影响小，对坝基和坝体变形适应性好，抗震性能好，施工较简单；但检修条件差。适用于不同高度的土石坝。 (2) 沥青混凝土心墙有垂直的、倾斜的和上部倾斜下部垂直的三种布置型式，应 -62- 通过技术经济比较选定。 垂直心墙宜布置在坝轴线上游附近；倾斜心墙的坡度一般为 1（垂直） ：0.2（水平）1:0.4；上部倾斜下部垂直的心墙折坡点宜选在坝高的3243处。 (3) 沥青混凝土心墙土石坝坝坡的稳定，坝基及坝体沉降等计算，应按照碾压式土石坝设计规范有关规定进行。 (4) 1、2 级沥青混凝土心墙高土石坝，应尽量进行应力和变形分析。应力和变形可用有限单元法计算，以控制坝体在各种荷载及
153、工作条件下的应力和变形，不致发生剪切破坏和过量变形而开裂漏水。 (5) 用非线性有限单元法进行应力和变形计算时，计算应通过三轴试验确定。试验时的温度、加荷速度应符合心墙的工作条件。 (6) 用非线性有限单元法计算应力和变形时，作用的荷载有：自重、水压力、浮力、地震力等。工作条件应按照施工阶段，蓄水运行阶段，对坝体填筑和蓄水采用分级加荷计算。 对高烈度地震区的 1、2 级高坝，除进行静力计算外，应尽量进行行动力分析。地震荷载和内力计算按照水工建筑物抗震设计规范确定。 (7) 沥青混凝土心墙内任何一水平截面上的垂直正应力加上沥青混凝土的允许抗拉强度应大于该处水柱压力，以防水力破坏。 心墙沥青混凝土
154、的静止侧压力系数（3/1）应控制在 0.30.5 范围内，以防心墙产生过量体积变形而失稳。 心墙沥青混凝土在满足变形要求条件下，宜适当提高非线性变形模量，并尽量使心墙和过渡层的非线性变形模量接近，不致因拱效应引起心墙水平裂缝。 为减小上游坝壳（包括过渡层）在蓄水期因湿陷引起的集中沉降，应尽量采取逐步提高蓄水位的措施。 (8) 沥青混凝土心墙的最大厚度，一般为坝高的6011001。坝顶最小厚度一般不小于 30cm，高坝不小于50cm。 (9) 沥青混凝土心墙两侧应设过渡层。其材料要求致密、坚硬。 过渡层材料应级配良好， 其最大粒径与沥青混凝土骨料的最大粒径之比应小于8:1。 -63- 过渡层的厚
155、度一般为 1.53.0m，应根据坝壳材料、坝高和部位等而定。堆石坝、高坝选用较大值。位于地震区和岸坡坡度有明显变化的部位宜适当加厚。 (10) 沥青混凝土心墙与基础、岸坡及刚性建筑物的连接设计应予特别注意，保证连接处止水不发生破坏。 心墙与基础、岸坡的连接应设置水泥混凝土基座。与基座及刚性建筑物连接处的沥青混凝土心墙厚度应逐渐扩大，基座表面需涂刷乳化沥青或稀释沥青及沥青胶。 心墙及其基座与基础、岸坡及刚性建筑物的连接型式可有关工程的设计。 (11) 浇筑式沥青混凝土防渗墙使用的沥青混凝土，沥青含量较大，可依靠自重压密，且适应变形能力较大；施工简便，可在严寒条件下施工，适用于中、低高度的土石坝。
156、 (12) 浇筑式沥青混凝土心墙主要用于砂砾石坝和堆石坝；面板主要用于上游坝坡较陡的堆石坝、干砌石坝以及上游面砌石的堆石坝等。 (13) 浇筑式沥青混凝土心墙两侧应设置过渡层，其厚度一般为 1.53.0m。 过渡层材料应级配良好，最大粒径与沥青混凝土骨料最大粒径之比应小于 8:1，变形模量应介于沥青混凝土和坝壳的变形模量之间。 (14) 浇筑式沥青混凝土心墙的厚度可根据坝高、工程等级、沥青混凝土的流变特性、施工要求、抗震要求等条件选定。一般为 3070cm。 心墙的浇筑应防止骨料分离，并要求与过渡层同步上升。 (15) 浇筑式沥青混凝土心墙的变形应保证坝壳的稳定。心墙顶部的沉降速度宜控制在每年
157、 1cm 以内。如沉降速度过大，则应改用抗流变能力大的沥青混凝土。 (16) 浇筑式沥青混凝土心墙与基础和岸坡的连接、需设置水泥混凝土基座。与基座连接处的心墙厚度应逐渐扩大至 12m。低坝取下限，中坝取高限。基座宽度除保证设置加厚的心墙外， 还应满足基础防渗处理的要求。 心墙与基础或刚性建筑物的连接型式，可参考有关工程设计。 (17) 浇筑式沥青混凝土面板是在护面板和坝体上游面砌筑层之间浇筑沥青混凝土或沥青砂浆的防渗层，其厚度一般为610cm。 (18) 护面板一般为钢筋混凝土预制板，利用锚筋固定在砌筑层上。砌筑层一般为50100cm 厚的浆砌块石层。护面板及锚筋的尺寸，可按经验确定，并用沥青
158、防渗层流变 -64- 引起的侧压力校核。 (19) 浇筑式沥青混凝土面板防渗层与基础或刚建筑物的连接型式，与浇筑式沥青混凝土心墙相似，可参考有关工程设计。 2. 钢筋混凝土心墙设计 (1) 混凝土心墙顶部厚度应不小于0.61.0m，底部厚度约为坝高的6181。心墙断面应为等腰梯形，边坡约为15:130:1。当坝高超过 30m 时，为了减小心墙底部的拉应力，可将心墙的上游面作成铅直面。为了防止心墙出现裂缝，必须按通常的温度筋配筋率（0.20.3%）安排纵向和横向钢筋。 (2) 钢筋混凝土心墙断面也应该是等腰梯形，顶部厚度应小于 0.30.4m，边坡约50:1100:1，或成台阶式向下逐渐加厚（沿
159、心墙高度每隔 36m 设一台阶，供设置模板用） 。钢筋混凝土心墙中配筋率应在 0.41.0%的范围内，不论垂直的受力钢筋或水平的分布钢筋，都应设在心墙的两面。 (3) 混凝土及钢筋混凝土心墙超出最高水位的高度需满足设计规范要求。有时，将心墙超出坝顶作为拦墙，故心墙位置可能略偏向上游。 (4) 心墙应设有垂直的伸缩缝，在水平或倾斜不大的地基段，伸缩缝间距可较大：对于混凝土心墙，不大于 2025m；对于钢筋混凝土心墙，不大于 5060m。在倾斜很大的地基段间距应该大大缩小。心墙上部受严寒气候作用，尤其是心墙上部伸出坝顶作为拦墙时，顶部伸缩缝间距应较小。因此心墙内的伸缩缝，可以是上下穿通的，也可以是
160、不穿通的，伸缩缝中必须设置止水。 (5) 为了预防当接缝开展时，水流将心墙前面的细颗粒土带到心墙下游去，宜在心墙伸缩缝处设置反滤层。如土坝坝体是由多种土料建筑时，应将最不透水土料紧挨心墙上游面，透水性大的土料放在下游面，并按反滤原则，越向下游粒径越大。 (6) 其余的设计要求可参考沥青混凝土心墙的内容 3. 掺泥浆的混凝土心墙 (1) 此类防渗型式一般先做好坝壳，再在坝顶用机械造槽孔，再浇筑水下混凝土，有关设计可参照混凝土防渗墙的设计，详见本章第二节。 (2) 混凝土防渗墙有柱列式混凝土防渗墙和板槽式混凝土防渗墙两种形式。柱列 -65- 式是用冲击钻或回转钻将砂卵石层钻成圆孔。钻孔时用泥浆固壁
161、，并带出钻屑；钻到基岩后，用循环泥浆清除孔底碎屑，在泥浆下浇筑混凝土。先钻第一期孔（间隔一孔） ，浇筑混凝土；一星期后钻第二期孔， 将第一期孔混凝土柱切削掉1015cm，再浇混凝土，形成连续的柱列。板槽式是用冲击钻或回转钻或挖构机在砂卵石层中造成直立槽孔，造孔时用泥浆固壁，并带出钻屑；钻到基岩清孔后，在泥浆下浇筑混凝土墙。造槽时亦分两期，第一期先造间隔一槽段的槽孔，浇筑混凝土墙；一星期后造第二期槽孔，将第一期墙的两端切削掉半个钻孔，然后浇第二期混凝土墙连接。近来用墙端预置管法，浇筑混凝土后拔管，最后浇筑此预留柱，连接一、二期墙，以节省造孔和混凝土工作量。 混凝土防渗墙适用于各种砂卵石地层，造孔
162、时遇到地层中有大蛮石时，可进行孔内爆破，再冲击钻进。遇到细砂，可改善泥浆性质，维持孔壁不坍。但应在设计时查清地基各层颗粒级配，以便造孔时预先对各层制定施工措施。 (3) 划分槽孔时，应综合考虑地基的工程地质和水文地质条件、混凝土供应强度、施工部位、造孔方法及延续时间等因素。 合拢段的槽孔长度以短槽孔为宜，应尽量安排在深度较浅、条件较好的地方。 (4) 确定孔口高程时，应考虑下列因素： 1) 施工期的最高水位； 2) 能顺畅排除废浆、废水、废碴； 3) 尽量减少施工平台的挖填方量； 4) 孔口高出地下水位 2.0m。 (5) 造孔过程中为保证孔壁的稳定，孔内泥浆液面必须保持在导向槽板顶面以下30
163、50cm。 (6) 槽孔孔壁应保持平整垂直，孔位允许偏差3cm，除端孔外的孔斜率不得大于0.4%；一、二期槽孔套接孔的两次孔位中心在任一深度的偏差值，不得大于设计墙厚的31，并应采取措施保证设计墙厚。槽孔水平断面上，不应有梅花孔、小墙等。 一期桩孔的孔斜率，不得大于 0.2；一、二期桩孔连接处的墙厚应满足设计要求。 (7) 泥浆的性能指标，必须根据地层特性、施工部位、造孔方法、不同用途等，通过试验加以选定。 -66- 在一般砂卵石地层中造孔时，可参照下列标准： 粘度(s) 比 重 含砂量(%) 胶体率(%) 稳定性 失水量(ml/30min) 静切力(mg/cm2) 泥饼厚(mm) pH 1m
164、in 10min 1825 1.11.2 5 96 0.03 2030 2030 50100 24 79 (8) 混凝土配比和浇筑 防渗墙的混凝土要求防渗性高，达到 W8以上，要求弹性模量低，以增大墙背后被动土压力的作用。因此，防渗墙混凝土都掺加一定比例的粘土。但掺粘土会降低混凝土抗压强度，因此，对高水头的深墙，不宜掺加过多的粘土。防渗墙混凝土的配比及技术指标，见下表。 防渗墙混凝土的配比及技术指标 参考性配比 水灰比 加气剂(o/ooo) 塌落度(cm) 扩散度(cm) 7 天抗压强度(kg/cm2) 28 天抗压强度(kg/cm2) 抗渗标号 弹性模量(kg/cm2) 水泥品种标 号 水泥
165、 砂 碎石 粘土 1 1.5 2.9 0.20.3 0.60.7 0.10.25 1822 3438 2030 80100 W8 150000250000 硅或矿400 以上 (9) 浇筑混凝土时， 用导管在泥浆下浇筑， 导管底部出口应埋在混凝土面下 16m。混凝土上升速度宜大于 1m/h，槽内混凝土面高差不大于 0.5m。导管直径为 2025cm，故最大骨料粒径为 24cm。 防渗墙一般插进基岩 0.50.8m。当基岩风化破碎，插进基岩应加深。 （五） 刚性心墙与两岸岸坡及与其他建筑物的连接，心墙与岩石的结合应力求紧密，在岸坡很陡处应考虑侧向稳定，做成台阶状，如果基岩裂隙发育，应进行水泥灌浆
166、。 1. 刚性心墙与基岩的连接 一般在刚性心墙底部设置混凝土基座与基岩连接，心墙在接近基座时应适当加厚，心墙与基座的接触面作成平面或弧形。 (1) 无检查廊道的基座 适用于中等高度以下的坝，混凝土基座可作为灌浆平台。 1) 不设渗漏检查系统的心墙与基座的连接，适用于中、低坝。 2) 设渗漏检查系统的心墙与基座的连接。 适用于河床无覆盖层或覆盖层很薄的中坝。 (2) 有检查廊道的基座 -67- 基座内设有廊道， 可在廊道内进行渗漏检查和帷幕灌浆， 适用于中等高度以上的坝。 1) 检查廊道布置在基岩内。适用于河床覆盖层较薄的坝基。 2) 检查廊道布置在基座以上。适用于河床覆盖层较厚，下游侧水位较高
167、的坝基。 2. 刚性心墙与岸坡基岩的连接 在岸坡基岩平面上设置一凹槽，槽内浇筑混凝土基座，心墙厚度局部加厚与基座连接， 接触面作成弧形， 接缝内设或不设止水片。 岸坡混凝土基座在立面上应具有缓于 10:1的斜坡，以保持心墙与接触面为压力接缝。高、中坝、陡峻岸坡接缝应设止水片，刚性心墙与地基的接触长度，视地质条件按渗径的要求确定。 3. 刚性心墙与刚性建筑物的连接 刚性心墙与混凝土边墙的连接，应在边墙的平面上设置凹槽，心墙局部加厚直接与边墙连接。边墙凹槽在立面上应具在缓于 10:1 的斜坡，以保持心墙与其接触面为压力接缝。接缝面宜设置止水片。 （六） 反滤及排水设计 刚性心墙坝的反滤排水设计与粘
168、土心墙坝相同，有关设计要求详见第二节。 二、基础处理 刚性心墙坝的基础处理设计与粘土心墙坝相类似，有关设计要求详见第二节。 三、质量监督要点 1. 当采用碾压式沥青混凝土心墙或钢筋混凝土心墙时，由于心墙先于坝壳料填筑，因而在施工期填筑坝壳料时，受两侧不均衡土压力差的影响及施工机具侧向荷载的影响，防渗体的受力情况极其复杂，在采用此类坝型时，需提出严格的施工技术要求，避免恶化防渗体应力状况 2. 刚性心墙坝的接缝止水在施工期很难做好，因此这类坝型通常用于低坝，并在刚性心墙上游辅以土料防渗。 3. 刚性心墙的两侧的坝壳填筑料变形模量远小于刚性心墙， 因此在蓄水后水压力荷载大部位由心墙承担，上游坝壳宜
169、采用变形模量较大的填筑料，以承担刚性心墙传来的荷载。 4. 对钢筋混凝土心墙坝来说 设置水平缝可以改善刚性心墙的应力条件， 但增加了水平缝又多了一道可能的渗水 -68- 通道，因此，为避免水平缝及垂直缝的渗水造成刚性心墙上游粘土流失。在刚性心墙下游设置反滤层是极其必要的，而这反滤层又应做到自愈，避免反滤层本身管涌而使结构松散，反而恶化刚性心墙的应力条件。因此，此类坝型对反滤层过渡的要求极其严格，某些工程甚至用干砌石作为过渡层，因此这种坝型造价并不便宜，采用这种坝型应有充分的论证。 第五节 泄洪建筑物设计 一、泄洪建筑物类型 1. 河岸式溢洪道 (1) 这是土石坝枢纽工程中最常用的溢洪道，按堰型
170、常分为正堰溢洪道及侧堰溢洪道。侧堰溢洪道通常无闸门控制洩流；正堰溢洪道可根据各个工程的运行要求设闸门或不设闸门。 (2) 河岸式溢洪道又可分为开敞式溢洪道及带胸墙的泄水孔，由于开敞式溢洪道泄流能力大，安全程度高，常为土石坝工程的枢纽所采用。 2. 泄洪洞 泄洪洞也是一种常用的泄水建筑物， 通常分为有压洞及无压洞， 由于泄洪洞流速高，常用无压洞，以减免气蚀的影响，泄洪洞方面的内容，详见水工隧洞章。 3. 自溃坝 自溃坝是非常溢洪道的一种型式， 常利用垭口有利地形， 先浇一块混凝土板及两侧挡墙作为宽顶堰洩水建筑物， 然后在混凝土板上填筑粘土斜心墙砂壳坝， 并布置引冲槽，当水库水位超过设计洪水位时，
171、引冲槽过水，导致粘土斜心墙、砂壳坝自溃，宽顶堰泄洪过水，达到渲泄非常洪水的目的。 4. 坝下埋管泄洪 在五十年代、六十年代埋下埋管泄洪也曾在小型工程中使用，由于坝下埋管的问题较大，这种泄洪方式已逐步淘汰。 5. 坝身溢洪道 (1) 溢流土坝也曾在五十年代、六十年代在小型工程中使用。 -69- (2) 溢流堆石坝是一种新型的泄洪方式，主要根据面板堆石坝坝体临时过水所取得的工程经验，应用于永久建筑物上，这种泄水建筑物国外已建成数座，国内尚处于研究阶段。 二、岸边溢洪道布置 (一) 一般规定 1. 河岸式溢洪道布置可包括进水渠、控制段、泄槽、消能防冲设施及出水渠。 2. 溢洪道的布置应根据自然条件、
172、 工程特点、 枢纽布置、 坝型、 施工及运用条件、经济指标等综合因素进行全面考虑。 当具备合适的地形、地质条件时，经技术经济比较论证，溢洪道可布置为正常溢洪道和非常溢洪道。 正常溢洪道和非常溢洪道宜分开布置。如采用集中布置，需充分论证。 非常溢洪道宜采用开敞式，经论证亦可采用自溃坝式。 3. 溢洪道布置应结合枢纽总体布置全面考虑，避免泄洪、发电、航运及灌溉等建筑物在布置上的相互干扰。 溢洪道布置应合理选择泄洪消能布置和型式，出口水流应与下游河道平顺连接，避免下泄水流对坝址下游河床和岸坡的严重淘刷、冲刷以及河道的淤积，保证枢纽其它建筑物的正常运行。 4. 溢洪道的泄量、 溢流前缘总宽度及堰顶(或
173、闸底板)高程等应根据下列因素通过技术经济比较选定： (1) 水库特性、洪水调度、河段防洪规划。 (2) 与相邻建筑物的连接，与其它泄水建筑物在布置和运用上的协调。 (3) 地形、地质条件，下游河床及两岸抗冲能力。 (4) 河道特性及消能要求。 (5) 闸门型式及定型尺寸。 (6) 运用及维修条件。 (7) 造价。 5. 当设有正常、非常溢洪道时，正常溢洪道的泄洪能力，不应小于设计洪水标准下所要求的泄量。非常溢洪道宣泄超过正常溢洪道泄流能力的洪水。 -70- 非常溢洪道的启用标准应根据工程等级、枢纽布置、坝型、洪水特性及标准、库容特性及对下游的影响等因素确定。溢洪道启用时，水库最大总下泄量不应超
174、过坝址同频率的天然洪水。 非常溢洪道控制段下游各部分结构，可结合地形、地质条件适当简化。 6. 正常溢洪道在布置和运用上可分为主、副溢洪道，应根据地形、地质条件、枢纽布置、坝型、洪水特性及对下游的影响等因素研究确定。 主溢洪道宜按宣泄常遇洪水泄量设计，副溢洪道宜按宣泄设计洪水泄量与主溢洪道泄量之差值设计。 副溢洪道控制段以下部分的结构可根据实际条件适当简化。 7. 溢洪道的位置应选择有利的地形和地质条件布置在岸边或垭口，并宜避免深挖而形成高边坡(特别是对于不利的地质条件)。 当两岸坝肩山势陡峻而布置上又需要较大的溢流前缘宽度时，可采用侧槽式或其它型式的进口。 8. 溢洪道应布置在稳定的地基上，
175、 并应充分注意建库后水文地质条件的变化对建筑物及边坡稳定的不利影响。 9. 溢洪道进、出口的布置，应使水流顺畅。 溢洪道轴线宜取直线，如需转弯时，宜在进水渠或出水渠段内设置弯道。 10. 当溢洪道靠近坝肩布置时，其布置及泄流不得影响坝肩及岸坡的稳定。 在土石坝枢纽中，当溢洪道靠近坝肩时，与大坝连接的接头、导墙、泄槽边墙等必须安全可靠。 11. 溢洪道的闸门启闭设备及基础抽排水设备，应设置备用电源，保证供电可靠。 (二) 进水渠设计 1. 进水渠的布置应遵循下列原则： (1) 选择有利的地形、地质条件。 (2) 在选择轴线方向时，应使进水顺畅。 (3) 进水渠较长时，宜在控制段之前设置渐变段，其
176、长度视流速等条件确定，不宜小于 2 倍堰前水深。 (4) 渠道需转弯时，轴线的转弯半径不宜小于 4 倍渠底宽度，弯道至控制堰(闸) -71- 之间宜有长度不小于 2 倍堰上水头的直线段。 2. 进水渠进口布置应因地制宜，使水流平顺入渠，体型宜简单。 当进口布置在坝肩时，靠坝一侧应设置顺应水流的曲面导水墙，靠山一侧可开挖或衬护成规则曲面。 当进口布置在垭口面临水库时，宜布置成对称或基本对称的喇叭口型式。 3. 进水渠底板等宽或顺水流方向收缩时，进水渠首、末端底宽之比宜在 1.53 之间，在与控制段连接处应与溢流前缘等宽。底板宜为平底或不大的反坡。 4. 基岩上的进水渠渠底可不衬护。当水头损失较大
177、或不满足不冲流速要求时，是否衬护，应通过经济比较确定。 当岩性差时，应进行衬护。 5. 进水渠的直立式导墙的平面弧线曲率半径不宜小于 2 倍渠道底宽。 导墙顺水流方向的长度宜大于堰前水深的 2 倍，导墙墙顶高程应高于泄洪时最高库水位。 紧靠土石坝坝体的进水渠，其导墙长度以挡住大坝坡脚为下限。距控制段 2 倍堰前水深距离以内的导墙， 其墙顶应高出泄洪时最高库水位；2 倍堰前水深长度以远的导墙，可设置为下潜式，其墙顶应超出坝面适当高度。 (三) 控制段设计 1. 控制段设计应包括控制泄量的堰(闸)及两侧连接建筑物。 2. 控制堰(闸)轴线的选定，应满足下列要求： (1) 统筹考虑进水渠、泄槽、消能
178、防冲设施及出水渠的总体布置要求。 (2) 建筑物对地基的强度、稳定性、抗渗性及耐久性的要求。 (3) 便于对外交通和两侧建筑物的布置。 (4) 当控制堰(闸)靠近坝肩时，应与大坝布置协调一致。 (5) 便于防渗系统的布置，堰(闸)与两岸(或大坝)的止水、防渗排水系统应形成整体。 3. 控制堰的型式应根据地形、地质条件、水力条件、运用要求，通过技术经济综合比较选定。堰型可选用开敞式或带胸墙孔口式的实用堰、宽顶堰、驼峰堰等型式。开敞式溢流堰有较大的超泄能力，宜优先选用。 堰顶是否设置闸门，应从工程安全、洪水调度、水库运行、工程投资等方面论证确 -72- 定。 4. 侧槽式溢洪道的侧堰可采用实用堰，
179、堰顶可不设闸门。侧槽断面宜采用窄深式梯形断面，靠山一侧边坡可根据基岩特性确定，靠堰一侧边坡可取 1:0.51:0.9。 5. 闸墩的型式和尺寸应满足闸门(包括门槽)、 交通桥和工作桥的布置、 水流条件、结构及运行检修等要求。 6. 控制堰(闸)的工作桥、交通桥布置，应根据闸门启闭设备、运行、观测、检修和交通等要求确定。当有防洪抢险要求时，交通桥与工作桥必须分开设置，桥下净空应满足泄洪、排凌及排漂浮物的要求。 7. 控制段的闸墩、胸墙或岸墙的顶部高程，在宣泄校核洪水时不应低于校核洪水位加安全超高值；挡水时应不低于设计洪水位或正常蓄水位加波浪的计算高度和安全超高值。波浪的计算高度取平均波高 hm加
180、上波浪中心线与设计水位的高差 hz，hm及 hz按设计规范计算，安全超高下限值见表。 安 全 超 高 下 限 值 单位：m 运用情况 控 制 段 建 筑 物 级 别 1 2 3 挡 水 0.7 0.5 0.4 泄 洪 0.5 0.4 0.3 当溢洪道紧靠坝肩时，控制段的顶部高程应与大坝坝顶高程协调一致。 (四) 泄槽设计 1. 在选择泄槽轴线时， 宜采用直线。 当必须设置弯道时， 弯道宜设置在流速较小、水流比较平稳、底坡较缓且无变化的部位。 2. 泄槽在平面上设置弯道时，宜满足下列要求： (1) 横断面内流速分布均匀。 (2) 冲击波对水流扰动影响小。 (3) 在直线段和弯段之间，可设置缓和过
181、渡段。 (4) 为降低边墙高度和调整水流，宜在弯道及缓和过渡段渠底设置横向坡。 (5) 矩形断面弯道的弯道半径宜采用 610 倍泄槽宽度。 泄量大、流速高的泄槽，弯道参数宜通过水工模型试验确定。 -73- 3. 泄槽的纵坡、平面及横断面布置，应根据地形、地质条件及水力条件等确定。 (1) 泄槽纵坡宜大于水流的临界坡。当条件限制需要变坡时，纵坡变化不宜过多，且宜先缓后陡。 (2) 泄槽横断面宜采用矩形断面。当结合岩石开挖采用梯形断面时，边坡不宜缓于 1:1.5，并应注意由此引起的流速不均匀问题。 (3) 泄槽沿轴线宜为等宽， 当需要变化泄槽宽度时， 变化角度可按规范附录确定。 (五) 消能防冲设
182、施 1. 溢洪道消能防冲设施的型式应根据地形、地质条件、泄流条件、运行方式、下游水深及河床抗冲能力、消能防冲要求、下游水流衔接及对其它建筑物影响等因素，通过技术经济比较选定。 河岸式溢洪道可采用挑流消能或底流消能，亦可采用面流、戽流或其它消能型式。 2. 溢洪道消能防冲建筑物的设计洪水标准：1 级建筑物按 100 年一遇洪水设计；2 级建筑物按 50 年一遇洪水设计；3 级建筑物按 30 年一遇洪水设计。 同时，还应考虑宣泄低于消能防冲设计洪水标准的洪水时可能出现的不利情况。 对超过消能防冲设计标准的洪水，允许消能防冲建筑物出现部分破坏，但不应危及大坝及其它主要建筑物的安全，且易于修复，不得长
183、期影响枢纽运行。 消能防冲建筑物的校核洪水标准可低于溢洪道的校核洪水标准，应根据枢纽布置及泄洪对枢纽安全的影响程度具体选定。但消能防冲建筑物的局部破坏危及大坝及挡水建筑物安全时，应采用与大坝及挡水建筑物相同的校核洪水标准进行校核。 3. 选定的消能设施， 应符合溢洪道下泄水流的流态和对河床的冲淤不影响其它建筑物的安全和正常运行的规定，并应保证在宣泄消能防冲设计洪水流量及以下各级流量， 尤其是在宣泄常遇洪水时消能效果良好， 结构可靠， 并能防空蚀、 抗磨损和抗冻害，必要时可采用相应措施。淹没于水下的消能工应考虑检修条件。 4. 挑流消能可用于岩石地基的高、 中水头枢纽。 溢洪道挑流消能设施的平面
184、型式可采用等宽式、扩散式、收缩式(包括窄缝式)。挑流鼻坎可选用连续式、差动式和各种异型鼻坎等。 5. 当采用挑流消能时， 应慎重考虑挑射水流的雾化和多泥沙河流的泥雾对枢纽其它建筑物及岸坡的安全和正常运行的影响。 -74- 6. 当采用挑流消能遇有下列情况时，必须采取妥善措施处理： (1) 地基中存在延伸至下游的缓倾角软弱结构面及断层破碎带，有可能被冲坑切断，危及建筑物的安全。 (2) 岸坡有可能被冲塌，危及坝肩稳定，堵塞出水渠或下游河道。 (3) 下游涌浪及回流危及大坝与其它建筑物的安全和正常运行。 7. 底流消能可用于各种地基，或设有船闸、渔道等对流态有严格要求的枢纽。底流消能设施可采用平底
185、式、斜坡式、 扩散式、 收缩式等消力池及各种型式的辅助消能工，必要时可设多级消力池，并应注意泥沙磨蚀问题。 8. 面流消能可用于下游尾水大于跃后水深且水位变幅不大，河床及两岸在一定范围内有较高的抗冲能力，或有排冰要求的枢纽。 9. 消力戽或戽式消能工可用于下游水深大于跃后水深、下游河床及两岸有一定抗冲能力的枢纽，有排泄漂浮物要求时不宜采用。消力戽下游宜设置导墙。 (六) 出水渠 1. 当溢洪道下泄水流经消能后不能直接泄入河道而造成危害时，应设置出水渠。 2. 选择出水渠线路应经济合理，其轴线方向应顺应下游河势。出水渠宽度应使水流不过分集中，并应防止折冲水流对河岸有危害性的冲刷。 三、水力设计
186、(一) 一般规定 1. 溢洪道水力设计宜包括如下内容： (1) 泄流能力计算。 (2) 水流边界体型设计。 (3) 水面线及压坡线计算。 (4) 弯道水力计算。 (5) 消能防冲水力设计。 (6) 高速水流区防空蚀设计。 对于大型工程及水力条件较复杂的中型工程， 上述各项水力设计内容，均应经溢洪道水工模型试验验证。 2. 溢洪道的水力设计应满足下列要求： -75- (1) 泄流能力必须满足设计和校核工况下所要求的泄量。 (2) 满足消能防冲设计的洪水标准要求。 (3) 体型合理、简单、水流平顺、稳定，并避免发生空蚀。 (4) 下泄水流流态及水流对河床的冲淤满足设计要求。 3. 溢洪道沿程水头损
187、失计算中的糙率系数，局部水头损失计算中的局部阻力系数，可根据有关资料分析选用。 (二) 进水渠 1. 进水渠水力设计应使渠内水流平顺、稳定，水面波动及横向水面比降小，并应避免回流和漩涡。 2. 进水渠中的设计流速应大于悬移质不淤流速，小于渠道不冲流速，且水头损失较小。不满足上述规定时，应进行论证。渠道设计流速宜采用 35m/s。 3. 渠道水面线可由引水渠首部到位于堰前 35 倍堰上水头处的控制断面之间建立能量方程，用分段求和法计算。 (三) 控制段 1. 开敞式实用堰(包括正堰和侧堰)，堰顶下游堰面宜优先采用 WES 型幂曲线，堰顶上游堰头可采用双圆弧、三圆弧或椭圆曲线。 2. 当选择低实用
188、堰时，宜取上游堰高 P10.3Hd，下游堰高 P20.6Hd，Hd为堰面曲线的定型设计水头。堰面曲线下接直线段，坡度宜陡于1:1。 3. 当堰顶以上最大水头与孔口高度的比值HmaxD2 时，或闸门全开仍属孔口泄流时，孔口下游堰面曲线宜采用抛物线，可按规范附录计算。胸墙底缘可采用椭圆、圆弧或其它形式。 4. 堰高小于 3m 的低堰，可采用宽顶堰或驼峰堰。 5. 实用堰堰顶附近堰面压力应符合下列规定： (1) 对于常遇洪水闸门全开情况，堰面不应出现负压。 (2) 对于设计洪水闸门全开情况，堰顶附近负压值不得大于 0.03MPa。 (3) 对于校核洪水闸门全开情况，堰顶附近负压值不得大于 0.06M
189、Pa。 6. 控制堰(闸)的泄流能力，可根据不同堰型计算。 7. 闸墩墩头型式， 应满足过堰(闸)水流平顺的要求， 可采用圆弧或其它曲线形式。 -76- 墩尾可采用曲线形或齐头形。门槽型式可按水利水电工程钢闸门设计规范选用。 8. 实用堰末端与泄槽连接的反弧半径 R可取36倍校核洪水位闸门全开时反弧最低点最大水深。流速大时取大值。 (四) 泄 槽 1. 泄槽段的水力设计，应根据布置和最大流量计算诸水力要素，确定水流边壁的体型、尺寸及需要采取的工程措施。 2. 泄槽段的水面线，应根据能量方程用分段求和法计算，计算中应正确确定起始计算断面及其水深。 3. 当泄槽水流掺气时，应考虑水流掺气后的水深。
190、 4. 当泄槽段内布置收缩段时， 对于收缩角较大的收缩段， 应进行急流冲击波验算，对于收缩角小于 6者，可不进行冲击波验算。 5. 当泄槽在平面上布置弯道时，应计算弯道段横向水位差。 6. 侧槽溢洪道中侧槽段水力设计应满足下列要求： (1) 侧槽底坡 i，应取单一坡度，且小于按侧槽末端断面临界水深 hke计算出的临界底坡 ike。在宣泄设计流量时，槽内应为缓流。 (2) 侧槽首端断面水深超过堰顶的高度 hs，应小于堰上水头 H0的一半，保证侧槽内为非淹没出流。 (3) 侧槽首、末端断面底宽比 bu/be可采用 0.51.0。 (4) 侧槽内和槽末断面处均不得产生水跃。槽末宜设调整段，不宜紧接收
191、缩段、弯道段。调整段长度 L2可采用(23)倍侧槽末端临界水深 Hke底坡宜水平。尾部升坎高度d 可采用 0.10.2 倍泄槽首端断面临界水深 hk。 (5) 侧槽段横向水面差应限制在一定范围内，靠山一侧水面壅高h 宜取平均水深h 的 10%25%，必要时应经水工模型试验确定。 7. 泄槽段底坡变化处， 应采用曲线连接。 当底坡由缓变陡时， 可采用抛物线连接；当底坡由陡变缓时，可采用圆弧连接，圆弧半径 R 可采用 36 倍变坡处的断面水深 h，流速大者宜取大值。 当泄槽段设置掺气减蚀设施时，在其保护范围内，变坡处的连接方式可不受上述限制。 -77- 8. 泄槽段边墙高度，应根据计入波动及掺气后
192、的水面线，再加上 0.51.5m 的超高。对于收缩(扩散)段、弯道段等水力条件比较复杂的部位，宜取大值。 (五) 消能防冲 1. 挑流消能水力设计，应对各级流量进行系列计算。包括挑流水舌抛距、最大冲坑深度等。 安全挑距、水舌入水宽度、允许最大冲坑深度的确定，应以不影响鼻坎基础、两岸岸坡的稳定及保证相邻建筑物的安全为原则。冲刷坑上游坡度，应根据地质情况确定，宜在 1:31:6 之间选用。同时，还应考虑贴壁流和跌流的冲刷及其防冲措施。 2. 挑流鼻坎段反弧半径 R 可采用反弧最低点最大水深 h 的 612 倍。对于泄槽底坡较陡、反弧段内流速及单宽流量较大者，反弧半径宜取大值。 3. 挑流鼻坎挑角，
193、应经比较选定，可采用 1535。当采用差动式鼻坎时，应合理选择反弧半径、 高低坎宽度比、 高程差及挑角差。 亦可视需要采用通气孔等减蚀措施。 4. 挑流鼻坎高程应通过比较选定，在保证能形成自由挑流情况下，可略低于下游最高水位。 5. 底流消能防冲的水力设计，应满足下列要求： (1) 保证消力池内形成低淹没度稳定水跃，并应避免产生两侧回流。 (2) 消力池宜采用等宽的矩形断面。 (3) 护坦上是否设置辅助消能工，应结合运用条件综合分析确定。当跃前断面平均流速超过 1618m/s 时，池内不宜设置趾墩、消力墩等辅助消能工。 6. 底流消能的水力设计，应对各级流量进行计算，确定池底高程、池长及尾坎布
194、置等。消力池两侧边墙高度，可根据跃后水深加适当超高确定。 7. 当消力池的出池水流流速超过基岩的允许抗冲流速时，或当消力池下游河床为非岩基或软弱岩石时，应设置防冲齿墙、海漫、防冲槽等保护措施，按水闸设计规范有关规定执行。 8. 当采用各种异型挑流鼻坎、扩散(收缩)式消力池，或池内设置辅助消能工时，其体型、布置和水力计算应经水工模型试验验证。 (六) 出水渠 1. 出水渠水流应平顺、稳定，不产生冲刷破坏。 -78- 2. 渠道的水面线，可根据下游控制断面水位流量关系，按能量方程计算。 (七) 防空蚀设计 1. 应重视溢洪道下列部位和区域的防空蚀设计： (1) 闸墩、门槽、溢流面、平面收缩(扩散)
195、段、平面弯曲段、陡坡变坡处、反弧段及其下游段、水流边界突变处。 (2) 异型鼻坎、分流墩、消力墩及趾墩处。 (3) 水流空化数较小的部位。 2. 溢洪道各部位的水流空化数应大于该处体型的初生空化数i。若干体型的初生空化数及空蚀发生与否的判别标准，详见设计规范。 3. 对于容易发生空蚀的部位和区域，可采用下列防空蚀措施： (1) 选择合理的体型。 (2) 控制水流边界壁面的局部不平整度，包括混凝土施工中留下的接缝错台、模板印痕、钢筋头、混凝土表面的凹凸不平及其它突体、跌坎等。 (3) 当流速超过 35m/s 应设置掺气减蚀设施。 (4) 选用合理的运行方式。 (5) 采用抗蚀性能好的材料。 4.
196、 在多泥沙河流上， 应同时考虑挟沙水流对边壁的磨损与空蚀的联合作用， 选用抗蚀耐磨性能好的材料。当采用掺气减蚀设施时，应论证泥沙磨损及淤堵问题。 四、建筑物结构设计 (一) 一般规定 1. 溢洪道的结构设计，应根据布置、水力设计、地基及运用条件，结合防渗、排水、止水及锚固等工程措施，在满足安全、耐久的前提下，选用经济合理的结构型式和尺寸。 2. 大体积混凝土的抗压强度可采用 90 天龄期抗压强度值，其余部位混凝土抗压强度可采用 28 天龄期抗压强度值，经论证亦可采用 90 天龄期的抗压强度，强度增长系数对于普通硅酸盐水泥取 1.2， 对于矿渣硅酸盐水泥取 1.3。 混凝土耐久性(抗渗、 抗冻、
197、抗腐蚀、抗冲刷等)指标取值按 SL/T191-96水工混凝土结构设计规范中有关规定执行。混凝土泊松比取 0.167，止水材料应具有足够的耐久性和可靠性。 -79- 3. 溢洪道混凝土与地基接触面、地基内岩体之间、地基内软弱夹层层面的抗剪断强度 c、f的取值，对于大、中型溢洪道的规划、可行性研究阶段，可按设计规范选用；可行性研究报告以后各设计阶段，应根据野外及室内试验成果分析确定；对于中型工程，若无条件进行野外试验时，宜进行室内试验，并参照类似工程经验及设计规范选用。 4. 溢洪道的混凝土结构应考虑温度应力的影响，并根据当地的气候条件、结构特点、地基约束等因素，采取必要的结构措施和施工措施。 5
198、. 溢洪道建筑物设置锚筋时，应经计算并参照类似工程的经验确定，必要时应进行锚筋抗拔试验。 (二) 进水渠衬护 1. 进水渠渠底需要衬护时，可采用混凝土护面、浆砌块石或干砌块石等。 2. 底板衬护厚度可按构造要求确定，混凝土衬砌厚度可取为 30cm，必要时还应进行抗渗和抗浮稳定验算。 3. 混凝土衬砌的分块尺寸，可按设计规范的规定确定。 (三) 控制段设计 1. 控制段的结构设计应包括： (1) 结构型式选择和布置。 (2) 荷载计算及其组合。 (3) 稳定计算。 (4) 结构计算。 (5) 细部设计。 (6) 提出材料强度、抗冻、抗渗等指标及施工要求，特别是混凝土施工温度控制要求。 2. 控制
199、堰(闸)的结构型式，可采用分离式或整体式。 分离式适用于岩性比较均匀的地基，整体式适用于地基均匀性较差的情况。 3. 分离式底板，必要时应设置垂直水流向的纵缝，缝的位置和间距应根据地基、结构、气候和施工等条件确定。 分离式底板的横缝(顺水流向)，根据应力传递要求可选用铅直式、台阶式、倾斜式或键槽式。 -80- 控制段范围内的结构缝，均应设置止水设施。 4. 闸室的胸墙可根据运用条件选用固定式、活动式或混合式。固定式胸墙与闸墩的连接，可根据闸室的结构特点采用简支或固端。胸墙应有足够的刚度，在水压力作用下，不应产生过大变形。 5. 控制堰(闸)的稳定分析可采用刚体极限平衡法。 闸室基底应力及实用堰
200、堰体应力分析可采用材料力学法，重要工程或受力条件复杂时可用有限元法。闸墩的应力分析可用材料力学法，大型闸墩宜用有限元法。宽顶堰及驼峰堰闸底板应力分析可采用材料力学法、有限元法或弹性地基梁法。 6. 闸墩的型式和布置，应符合规定。对设置大型弧形闸门的闸墩，通过技术经济比较，可采用预应力钢筋混凝土结构。 7. 作用在控制段上的荷载分为基本荷载和特殊荷载两类。 (1) 基本荷载： 结构自重及其上的永久设备重量； 正常蓄水位或设计洪水位的静水压力(取其中一种控制情况)； 相应于正常蓄水位或设计洪水位时的扬压力； 相应于正常蓄水位或设计洪水位时的波浪压力； 设计洪水位情况下泄流时的动水压力； 土压力；
201、淤沙压力； 冰压力； 其它出现机会较多的荷载。 (2) 特殊荷载： 校核洪水位时的静水压力； 相应于校核洪水位时的扬压力； 相应于校核洪水位时的波浪压力； 相应于校核洪水位时的动水压力； 地震荷载； 其它出现机会很少的荷载。 -81- 8. 控制段结构设计的荷载组合应分为基本组合和特殊组合。 基本组合由基本荷载组成；特殊组合由基本荷载和一种或几种特殊荷载组成。根据各种荷载实际同时出现的可能性。 荷 载 组 合 表 荷载 组合 计 算 情 况 荷 载 说 明 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 自 重 静水压力 扬压力 波浪压力 动水压力 土压力 淤沙压力 冰压力 地震荷载 其 它 基本
202、组合 完建情况 必要时，可考虑地下水产生的扬压力 正常蓄水位情况 设计洪水位情况 冰冻情况 按正常蓄水位计算静水压力、扬压力 特殊 组合 施工情况 应考虑施工过程中各个阶段的临时荷载 检修情况 按正常蓄水位组合（必要时可按设计洪水位组合或冬季低水位条件）计算静水压力、扬压力及波浪压力 校核洪水位情况 -82- 地震情况 按正常蓄水位组合计算静水压力、扬压力及波浪压力。有论证时可另作规定。 注：正常蓄水位情况考虑排水失效，可按特殊组合计算。 9. 作用在控制段上的荷载，应进行计算。 10. 堰（闸）基底面的抗滑稳定安全系数按下列抗剪断强度公式计算： 当堰（闸）地基内存在不利的软弱结构面时，其抗滑
203、稳定需作专门研究。 当堰（闸）承受双向（顺水流和垂直水流方向）荷载时，还应验算其最不利荷载组合方向的抗滑稳定性。 11. 堰（闸）沿基底面的抗滑稳定安全系数不得小于规定值。 抗 滑 稳 定 安 全 系 数K 值 荷 载 组 合 按抗剪断强度公式计算的安全系数 K 基 本 组 合 3.0 特 殊 组 合 （1） 2.5 （2） 2.3 注：地震情况为特殊组合（2） ，其它情况的特殊组合为特殊组合（1） 。 12. 堰（闸）基底面上的垂直正应力，应满足下列要求： (1) 运用期： 1) 在各种荷载组合情况下（地震情况除外） ，堰（闸）基底面上的最大垂直正应力max应小于基岩的容许压应力（计算时分别
204、计入扬压力和不计入扬压力） ；最小垂直正应力min应大于零（计入扬压力） 。 2) 地震情况下可允许出现不大于 0.1MPa 的垂直拉应力。 3) 计算双向受力情况时，基底面上可容许出现不大于 0.1MPa 的垂直拉应力。双向受力并计入地震荷载时基底面可容许出现不大于 0.2MPa 的垂直拉应力。 (2) 施工期 堰（闸）基底面上的最大垂直正应力max应小于基岩的容许压应力；堰（闸）基底面下游端的最小垂直正应力min可容许有不大于 0.1MPa 的拉应力。 -83- 13. 溢流堰体上游面的铅垂方向最小压应力（计入扬压力）应大于零。不满足此项要求时，应配置钢筋。 14. 用材料力学法分析堰（闸
205、）断面的应力分布时，当结构和受力均对称时，可按单向偏心受压公式计算。当结构不对称或受力不对称时，可按双向偏心受压公式进行计算。 15. 闸墩及其底板，应根据闸室的结构型式和运用条件进行下列情况的稳定和应力分析： (1) 闸墩两侧工作闸门全关闭。 (2) 闸墩一侧工作闸门关闭，另一侧闸门全开启泄洪。 (3) 闸墩一侧工作闸门关闭，另一侧检修闸门关闭。 (4) 其它不利的运用条件。 16. 分离式底板应校核其抗浮稳定性，必要时应采取排水和锚固等措施。 17. 对于闸墩上的闸门槽和弧门铰支座应进行强度核算。对闸室的上部结构，应进行强度、配筋、变形和限裂计算，有抗震要求的尚应进行抗震设计。 18. 对
206、于大型和受力条件复杂的中型工程的控制段的结构设计，应根据具体情况选用多种方法进行分析比较，必要时宜进行结构模型试验，验证各部位的应力状态。 (四) 泄槽底板 1. 泄槽底板的厚度，应考虑溢洪道的规模及其与坝的相对位置、 沿线的工程地质和水文地质条件、水力特性、气候条件、水流中挟沙情况等因素，并根据类似工程经验进行类比确定。泄槽底板的厚度不应小于 0.3m。 2. 泄槽底板可采取防渗、排水、止水、锚固等必要的工程措施。 泄槽底板在消力池最高水位以下的部分，应按消力池护坦设计。 3. 泄槽底板应设置结构缝，其位置应满足结构布置要求。分块尺寸应考虑气候特点、地基约束情况、混凝土施工（特别是温控）条件
207、，比照类似工程经验确定，其纵、横缝间距可采用 1015m。 4. 泄槽底板的纵、横缝一般可采用平缝。当地基不均匀性明显时，横缝宜采用半搭接缝、全搭接缝或键槽缝。 5. 溢洪道泄槽底板的纵、横缝（包括与相邻建筑物的分缝） ，宜设止水。 -84- 6. 对于可能发生不均匀沉陷或不设锚筋的泄槽底板，宜在板块上游端设置齿槽，并采用上下游板块的全搭接横缝。也可在板块上游端设齿槽，但不应在板块下游端设置齿槽。 (五) 挑流鼻坎 1. 挑流鼻坎在泄洪时所受的动水压力按规范附录的公式计算，其抗滑稳定分析及安全系数可与控制段相同。 2. 挑流鼻坎顺水流向纵缝的间距可按规范的要求采用。 挑流鼻坎不宜设垂直水流向的
208、结构缝。 (六) 消力池护坦 1. 消力池护坦应进行抗浮稳定复核。对设有消力齿、消力墩或尾槛的护坦，尚应进行抗倾及抗滑稳定复核。 采用抽排降压的护坦应复核地基的渗透稳定。 2. 护坦抗浮稳定应按下列情况分别计算： (1) 宣泄消能防冲的设计洪水流量或小于该流量的控制流量。 (2) 宣泄消能防冲的校核洪水流量。 (3) 消力池排水检修。 尚应根据具体条件分析闸门启闭的不利情况，进行复核。 必要时，应考虑排水设施局部或全部失效，作为校核情况复核护坦的稳定。 3. 护坦的抗浮稳定安全系数 Kf值可取 1.01.2，根据工程等级、枢纽布置、地基特性、计算情况等选用。校核情况下 Kf值可取下限。 4.
209、当护坦设置锚筋时，宜将锚筋向上延伸并与护坦表层钢筋网连接。 5. 护坦分缝间距宜与泄槽底板分缝间距相同。缝中宜设止水。垂直水流向的缝宜采用半搭接缝或键槽缝，顺水流向的缝宜采用键槽缝。 (七) 边 墙 1. 溢洪道进水渠、 控制段、 泄槽、 挑流鼻坎及消力池的两侧挡土或不挡土的导墙、边墙或贴坡式边墙（以下统称为边墙） ，宜设置结构缝与底板分开。根据实际情况，控制段、泄槽、挑流鼻坎、消力池的边墙也可与底板连成整体。 2. 溢洪道边墙设计应进行抗滑稳定、 基底正应力和基底合力偏心距的核算， 必要 -85- 时还应核算其抗倾稳定。 3. 溢洪道边墙承受的荷载及其分类与控制段相同。各项荷载均按规范附录计
210、算。 4. 泄槽反弧段边墙设计应考虑水流离心力；泄槽、鼻坎和消力池的边墙的设计，还应考虑脉动压力。 消能设施的边墙、隔墙或导墙，应视其体形考虑水流诱发墙体振动的可能性。 5. 进水渠及控制段边墙的荷载组合与控制段相同； 控制段以下各段边墙的荷载组合见下表。 溢洪道下游段边墙荷载组合表 荷载 组合 计 算 情 况 1 2 3 4 5 6 7 备 注 自 重 静水压力 扬压力 动水压力 土压力 地震荷载 其 它 基本 组合 (1) 完建情况 (2) 泄设计洪水 (3) 不泄洪 按下游水位计算静水压力 荷载 组合 计 算 情 况 1 2 3 4 5 6 7 备 注 自 重 静水压力 扬压力 动水压力
211、 土压力 地震荷载 其 它 特殊 组合 (4) 泄校核洪水 (5) 检 修 (6) 排水失效 (7) 地 震 地震荷载与(3)组合 6. 溢洪道边墙沿建基面的抗滑稳定可按抗剪断强度公式或抗剪强度公式计算。 边墙混凝土与基岩接触面的抗剪摩擦系数 f 值的选取，可根据野外或室内试验成果，并参照类似工程经验选用。 当墙基内存在不利软弱结构面时，应复核其深层抗滑稳定。 7. 当采用抗剪断强度公式或采用抗剪强度公式计算抗滑稳定时， 需满足各自的安全系数要求。 -86- 边 墙 抗 滑 稳 定 安 全 系 数 Kc值 荷 载 组 合 按抗剪强度公式计算的安全系数 Kc 建 筑 物 级 别 1 2 3 基本
212、组合 1.10 1.05 1.00 特殊组合 (1) 1.05 1.00 1.00 (2) 1.00 1.00 1.00 注：地震情况为特殊组合（2） ，其它情况的特殊组合为特殊组合（1） 。 8. 当库水位或下游水位骤降时， 可根据具体情况考虑是否需要核算进水渠导墙或消力池边墙的稳定。 9. 边墙基底最大垂直正应力不应大于地基容许压应力 （计算时分别计入扬压力和不计入扬压力） 。 对于重要部位的边墙，计及扬压力时，在基本组合情况下，基底不应出现拉应力；在特殊组合情况下，可允许出现不大于 0.2MPa 的拉应力。 10. 对次要部位的边墙，计及扬压力时，在基本组合情况下，基底面上合力的偏心距不
213、应大于基底宽的41；在特殊组合情况下，偏心距不应大于基底宽的31。计算墙基应力时，开裂部位的扬压力接受拉面一侧承受全静水压强计算。 11. 对于合力偏心距大于等于41基底宽的边墙，应核算其抗倾覆稳定安全系数 K。 对于计入地震的特殊荷载组合 K01.3，其余各种荷载组合 K01.5。 12. 边墙结构缝间距可取 1015m。有防渗要求时，缝中应设置止水。 13. 重力式边墙顶宽应不小于 0.5m。可利用渠槽底板的一部分作为前墙趾。在挖方渠道中可采用衡重式边墙。 14. 进水渠边坡设置贴坡式边墙或护坡时，可根据水流及地质条件分别采用喷水泥砂浆、喷混凝土、干砌块石、浆砌块石和混凝土衬砌等型式， 其
214、厚度按结构要求确定。 泄槽和鼻坎段的贴坡式边墙，可采用混凝土衬砌，其厚度不宜大于相应部位底板的厚度，最小厚度应满足施工要求。 消力池贴坡式边墙的厚度宜按计算并结合工程经验类比确定。 (八) 下游防冲 -87- 当消能设施出口区地质条件较差时， 可根据消能型式设置防淘齿墙、 翼墙、 二道坝、海漫或防冲槽等设施。 (九) 止水、排水设计 五、地基及边坡处理设计 (一) 一般规定 1. 溢洪道的地基处理设计，应结合建筑物的结构和运用特点，满足各部位对承载能力、抗滑稳定、地基变形、渗流控制、抗冲及耐久性的要求。 2. 地基处理方案，应根据工程重要性、地质条件、施工条件和运用特点等因素，通过技术经济比较
215、确定。 3. 当地基为软弱岩石或存在规模较大、性状差的断层破碎带、软弱夹层、岩溶等缺陷时，应进行专门处理设计。 4. 溢洪道的边坡必须保持稳定，对可能失稳的边坡应采取适当的处理措施。对地质条件复杂的高边坡尚应进行专门的研究及边坡监测设计。对易风化掉块、易软化或抗冲能力低的稳定边坡也应进行相应的防护。 5. 地基及边坡处理，应重视防渗排水设施的设计。设计排水设施应因地制宜，合理布设，便于检修，保证排水通畅。 (二) 地基开挖 1. 溢洪道的建基面，应根据建筑物对地基的要求，结合地质条件，工程处理措施等综合研究确定。 主要建筑物的地基宜开挖至弱风化岩层。 不衬砌的泄槽，应开挖至坚硬、完整的新鲜或微
216、风化岩层。 对易风化、易泥化的基岩，应提出相应的施工保护措施。 2. 对于岩层较差的地基，不宜只采用开挖满足建筑物对地基的要求，还可采取加固措施改善地基条件，并通过技术经济比较确定开挖深度。 3. 建筑物的基坑形状，应根据地形、地质条件及上部结构要求确定，开挖面宜连续平顺。控制段的基坑宜略向上游倾斜，若受地形地质条件限制，高差过大或略向下游倾斜时，可开挖成带钝角的台阶状。 泄槽的衬砌段与不衬砌段应连接平顺。 -88- (三) 固结灌浆 1. 溢洪道地基固结灌浆的范围和深度应根据岩石的破碎程度、风化深度、裂隙大小和基础应力情况确定，宜在控制段及消能建筑物地基范围内进行。基岩条件好时，可不进行固结
217、灌浆。 2. 固结灌浆孔可按梅花形或方格形布置。灌浆孔方向应尽量穿过较多的裂隙。固结灌浆孔的孔距、排距、孔深应根据岩体的破碎情况、节理发育程度及基础应力综合考虑。孔距、排距宜取 34m，孔深宜取 35m。必要时可通过灌浆试验确定孔、排距及灌浆压力等参数。 对于较大的断层破碎带、裂隙密集带，宜专门布孔。 3. 固结灌浆宜在混凝土浇筑后进行，灌浆压力当有混凝土盖重时可采用0.2 0.5MPa ，无混凝土盖重时可采用 0.10.3MPa，在不抬动地基岩体和混凝土盖重条件下取较大值。软弱岩体地基灌浆压力可适当降低。 (四) 地基防渗和排水 1. 溢洪道地基的防渗、 排水设计应根据工程地质和水文地质条件
218、， 建筑物的重要性及作用，建筑物的安全稳定，综合考虑防渗、排水的相互作用，确定相应措施，靠近坝肩的溢洪道，其防渗、排水布设应与大坝的防渗、排水系统统筹安排。 2. 防渗和排水设施的布设应满足下列要求： (1) 减少堰（闸）基的渗漏和绕渗。 (2) 防止在软弱夹层、断层破碎带、岩体裂隙软弱充填物及其它抗渗变形性能差的地基中产生渗透破坏。 (3) 降低建筑物基底的扬压力。 (4) 具有可靠的连续性和足够的耐久性。 (5) 防渗帷幕不得设置在建筑物底面的拉力区。 (6) 在严寒地区，排水设施应防止冰冻破坏。 3. 堰（闸）基及其两岸的防渗措施，宜采用水泥灌浆帷幕，也可根据条件采用混凝土齿墙、防渗墙、
219、水平防渗板或其组合措施。必要时应进行帷幕灌浆试验。 4. 控制段防渗帷幕的范围及深度，应遵守下列规定： (1) 当地基下存在着明显的相对隔水层时，一般帷幕应伸入到该隔水层内 35m。 -89- 相对隔水层透水率的控制标准同坝基要求。 (2) 当地基的相对隔水层埋藏较深或分布无规律时， 帷幕深度还应考虑水文地质、工程地质条件及基础排水措施，通过渗流计算，结合已建工程经验确定，可在 0.30.7倍堰（闸）建基面以上最大水深范围内选择。遇透水性强的破碎带，应适当增加帷幕的深度和厚度。 (3) 防渗帷幕伸入岸坡的范围、深度及走向，应根据水文地质、工程地质条件确定，宜延伸至正常蓄水位与相对隔水层范围线（
220、或与蓄水前地下水位线）相交处。无相对隔水层或地下水位较深时， 帷幕延伸范围应通过渗流计算， 并类比已建工程经验确定。 (4) 靠近坝肩的溢洪道，其帷幕应与大坝帷幕衔接，形成整体防渗系统。远离坝肩的溢洪道，其防渗帷幕深度、伸入岸边范围可适当降低要求。 5. 防渗帷幕体透水性控制标准应与相对隔水层透水性控制标准一致， 与大坝帷幕衔接的溢洪道防渗帷幕应与大坝帷幕透水性控制标准相一致。远离坝肩的溢洪道，防渗帷幕透水性控制标准可适当降低。 6. 帷幕灌浆孔宜设一排，对地质条件较差，岩体破碎，裂隙发育或可能发生渗透变形地段，可增加至两排，且与第一排灌浆孔相间布置。 帷幕灌浆的孔距可取为 1.53.0m，排
221、距宜略小于孔距。有条件时，灌浆孔距、排距可通过灌浆试验选定。 帷幕钻孔方向宜采用铅直或略向上游倾斜， 应使钻孔尽量穿过岩体的层面和主要裂隙，但不宜倾向下游。 7. 帷幕灌浆必须在有一定厚度混凝土盖重及固结灌浆后进行。 灌浆压力可通过试验确定，帷幕孔表层段不宜小于 0.20.5MPa，孔底段不宜小于 0.40.8MPa，以不破坏岩体为原则。 8. 溢洪道地基的排水设施应能有效排泄通过建筑物地基、岸坡及衬砌接缝的渗水，充分降低渗透压力，其布设应符合5.4.2的要求，并遵循下列原则： (1) 以排水廊道或集水沟（管）为主导，形成完整的排水系统。 (2) 各部位（如控制段、泄槽）地基的渗水可分段分级导
222、引至集水廊道或集水沟（管） 。 (3) 排水系统出口应能顺利地将渗水排出。 -90- (4) 应考虑防止排水失效的措施，设置必要的检测设施。 (5) 当必须降低地基内承压水的作用时，应选择适宜的位置设置减压排水孔或减压井。 9. 堰 （闸） 基底宜设一排主排水孔， 应布设在防渗帷幕下游的廊道或集水沟 （管）内， 与帷幕灌浆孔的间距在基底面不宜小于2m。 必要时可增设辅助排水孔和排水沟 （管） 。 主排水孔的孔距宜为 23m，其孔深应根据防渗帷幕和固结灌浆深度，以及基础水文地质条件确定，孔深可为帷幕深度的4060，且不小于固结灌浆孔的深度。 辅助排水孔孔距宜为 35m，孔深可小于主排水孔孔深。
223、10. 泄槽底板下的排水设施，应根据具体条件布设： (1) 泄槽底板下，宜设纵、横向排水沟（管） ，构成互相贯通的沟（管）网系统。 (2) 软弱岩基、底板下扬压力过大可不便设锚筋的地段，可设连续的排水垫层，或垫层与排水沟（管）相结合。 (3) 纵横排水沟（管）的间距宜与底板纵横缝相对应，但不宜骑缝布设。 (4) 对于规模较大的溢洪道宜优先选用在边墙地基或泄槽底板下设置一条或多条纵向集水廊道的形式。 11. 挑流鼻坎基底有自流排渗条件时，其排水设施宜与泄槽底板下的排水系统相应布设，并与其纵、横排水沟（管）或廊道连通，经鼻坎基底或坎体通向下游。 12. 消力池护坦下的排水设施（包括消力戽底排水设施
224、）可按设计规范的规定执行，必要时可在排水沟（管）内设深入基岩一定深度的排水孔。 护坦下的纵横排水系统的出口宜设在两侧边墙收缩水深处水面以下， 或设在泄槽尾部趾墩的负压区。 13. 当下游水位较高，消力池护坦需要采用抽排降压措施时，应符合以下规定： (1) 护坦的排水廊道与排水沟（管）等应构成可靠的排水系统。 (2) 在适当位置设置低于排水系统的集水井和可靠的自动抽水设备。 (3) 当下游高水位历时较长时，宜在护坦下游边及两侧设置阻截尾水回渗的截水墙、灌浆帷幕或其联合设施。 对于地质条件复杂（如岩性极不均匀，可能发生管涌或化学侵蚀、溶解作用）或不具备监测维修条件等情况，不宜采用抽排降压措施。 -
225、91- 14. 溢洪道的边墙（重力式或贴坡式） ，可设置与底板排水沟（管）相通的墙后排水系统。对有防渗要求的边墙，水面线以下部位不应设明排水孔。无防渗要求的边墙及护坡可设置明排水孔。 15. 排水孔和排水沟（管） ，应采取防止淤塞的措施，有泥化夹层出露的部位、软弱岩基的排水垫层或墙后回填土中埋设的排水管，均应设反滤保护，并应注意渗漏水的化学沉淀影响排水效果。 (五) 断层、软弱夹层及岩溶处理 1. 溢洪道地基范围内的断层破碎带和软弱夹层，应根据其出露部位、 规模、 性状，研究上部结构对地基强度、稳定、变形的要求和渗漏的影响，结合施工条件和类似工程经验，采取相应措施进行处理。 2. 陡倾角的断层
226、破碎带可根据其规模、 岩性及上部结构要求， 采用不同方法处理： (1) 建筑物地基下的断层破碎带，若其组成物质为坚硬构造岩，可适当挖除，加强固结灌浆处理。 (2) 若断层破碎带组成物质为软弱构造岩（软弱夹层） ，且规模不大时，应根据上部结构型式，分别采用混凝土塞、板、梁、拱等跨越结构措施。 (3) 当断层破碎带为软弱构造岩组成，且规模较大时，应进行研究，并根据类似工程经验，采用加铺钢筋、加厚底板、扩大基础、锚杆或预应力锚索等措施。 3. 地基存在缓倾角断层破碎带或软弱夹层时， 应根据其埋藏深度及对建筑物的影响选择处理措施，可采用挖除后回填混凝土、灌浆、防滑齿墙、抗滑桩、抗滑塞（键） 、锚杆或预
227、应力锚索等措施。 4. 溢洪道地基的岩溶处理应与大坝及其他建筑物岩溶处理结合进行。其处理措施应根据岩溶特点、规模、埋深、水文地质条件、充填物的物理力学性质以及对建筑物结构的影响等，选用下列不同方式： (1) 规模不大的溶洞且埋深较浅者可开挖后回填混凝土，并对洞顶及周围加强固结灌浆。 (2) 堰（闸）基内规模不大但埋深较大的溶洞，可钻孔灌注混凝土或水泥砂浆，若处于防渗线上，可按 DL51081999混凝土重力坝设计规范的规定处理。 (3) 对规模较大的溶洞，应先填砂砾石或混凝土，后灌浆。 -92- 在进行溶洞处理时，对岩溶水应采取妥善的疏导措施。 5. 当断层或岩溶处理中混凝土回填较深、范围较大
228、时，应制定相应的混凝土温控和接触灌浆等措施。 (六) 边坡开挖及处理 1. 溢洪道开挖边坡坡度，应根据岩体质量、岩体结构特征、边坡高度和施工方法等条件，通过工程类比方法选择，并进行稳定复核。 2. 对边坡岩体应根据岩体结构特性进行分类，判断边坡可能发生破坏的形式，采用相应处理措施。边坡岩体结构分类、失稳形式及常用处理措施见设计规范。 3. 对边坡进行稳定性分析应考虑边坡岩性、岩体控制结构面性质、结构面产状与边坡形状的关系、施工方法等因素，还应考虑降雨、泄洪雨雾、开挖爆破、地震等影响。 4. 边坡稳定分析计算，可采用刚体极限平衡法。地质条件复杂的高边坡宜用有限元等方法进行分析。 5. 边坡稳定计
229、算中，岩体综合抗剪强度和控制性结构面的抗剪强度指标，可根据类似工程的指标选用。高边坡或地质条件复杂的边坡应进行岩石试验。 6. 边坡加固措施，根据稳定分析成果，可分别采用削坡减载、锚喷、锚杆、锚筋桩、抗滑桩、抗剪塞、锚洞或预应力锚索等措施。 7. 开挖边坡宜分级设置马道，马道的布置应考虑边坡岩体结构、边坡高度、坡度等条件。边坡马道分级高度可选用 1030m，马道宽度 1.53m，结合施工设施及交通道路可适当加宽。 8. 边坡表面进行防护处理时，可根据地质条件分别采用植被、砌石、挂网锚固喷浆或喷混凝土等措施。 9. 溢洪道边坡应设置排水设施。 宜沿边坡走向结合马道位置布设纵横排水沟排除地表水。视
230、需要可在边坡内布置排水隧洞并钻设排水孔排除地下水。 10. 对高边坡及地质条件复杂的边坡应进行边坡监测设计，设置监测系统。 六、安全监测设计 (一) 一般规定 1. 溢洪道建筑物应根据其级别、水头、泄量、结构型式及地质条件，设置必要的监测项目及相应设施，定期进行系统的观测。 -93- 2. 安全监测应包括巡视检查及仪器监测两部分。 巡视检查的内容、项目及方法可按混凝土大坝安全监测技术规范 （试行）和 土石坝安全监测技术规范相关内容执行。 仪器监测项目，可根据工程设计条件，结合大坝的监测项目确定。 3. 仪器监测布设应满足下列要求： (1) 各监测项目的选择、观测断面及测点的布置应密切结合工程地
231、质特征、水力条件和设计要求，既能较全面地反映工程运行状态，又能突出重点，做到少而精。相关项目应统筹安排，合理布设。 (2) 观测的重点应选择结构、地质、水流条件复杂的部位和其他有代表性的部位。观测部位宜与模型试验相对应。 (3) 各监测仪器、设施的选择，要在可靠、稳定、耐久、经济、实用的前提下力求先进和便于实现观测自动化。 (4) 监测仪器布设宜相对集中，观测方便，精度符合要求；各项观测能互相校核，尽量做到一种设施多种用途；采用自动化观测时，还应考虑人工观测条件，当自动观测仪表发生故障时，保证观测数据不致中断。 (5) 位于坝肩的溢洪道的观测断面、测点，应与大坝统筹安排布设。 (6) 测站布设
232、应统筹规划，各测站应有良好的照明、防潮和交通条件，以及相应的安全措施，保证在大洪水和严寒冰冻的情况下也能进行观测。 4. 监测设计宜根据设计计算、 模型试验成果以及类似工程监测经验进行， 并根据工程具体情况，提出观测技术要求。 5. 监测设计中应要求施工单位负责保证施工期间各项监测设施的完好和观测资料的完整性、延续性，并将埋设竣工图及观测记录整理分析后，编成正式文件移交管理单位。 (二) 监测项目 1. 巡视检查和仪器监测的项目可按下表所列内容确定。 -94- 溢 洪 道 安 全 监 测 项 目 表 序号 监测类别 观 测 项 目 建筑物级别 1 2 3 一 巡视检查 见 SDJ33689（试
233、行）及 SL6094 二 水 文 堰（闸）前、消力池出口水位 三 水力学 1. 水流流态 2. 流速、流量 3. 水面线 4. 动水压力 5. 消 能 6. 冲 刷 7. 空蚀及磨蚀 8. 通气及掺气 9. 振 动 10. 雾 化 四 变 形 1. 垂直、水平位移 2. 纵横缝及裂缝 3. 高边坡表面位移 4. 高边坡内部位移 五 渗 流 1. 渗流量 2. 堰基渗流压力 3. 绕堰渗流 4. 高边坡内地下水位及渗流 六 应力 （应变） 1. 堰（闸）闸墩应力（应变） 2. 边坡加固措施应 力（应变） 七 地震反应 注：为必设项目；为选设项目；为边坡安全监测项目，应根据地质条件需要及加固措施来
234、设置。 2. 各监测项目在不同时期的测次按混凝土大坝安全监测技术规范执行。 3. 水力学监测的设计要求见设计规范，其他各项监测的设计要求按混凝土大坝安全监测技术规范及土石坝安全监测技术规范规定执行。 六、质量监督要点 -95- 1. 溢洪道的布置及型式是否经过多方案比较及论证， 溢洪道在施工图设计中有无重大的变更，修改的程序是否符合规定，经过原主审单位批准。 2. 溢洪道的型式及泄洪能力是否能够满足洪水调度的要求。 3. 下游防冲消能否满足规范要求。除设计洪水标准外，还应考虑低于消能防冲设计洪水标准时可能出现的不利情况。消能防冲建筑物的局部破坏危及大坝及挡水建筑物安全时，应采用大坝及挡水建筑物的校核洪水标准进行校核。 4. 溢洪道堰基处理是否合理。堰基底抗滑稳定安全系数及基底应力是否满足要求。 5. 溢洪道边坡尤其是高边坡是否作了处理。 6. 溢洪道闸门启闭设备及基础抽排水设备有否备用电源，保证供电可靠。 7. 对于大体积部位混凝土是否作了温控设计。 8. 高速水流的防气蚀措施是否切实可行。
