沥青混凝土面板堆石坝设计大纲范本

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FJD沥青混凝土面板堆石坝设计大纲范本水利水电勘测设计标准化信息网199711月水电站技术设计阶段沥青混凝土面板堆石坝技术设计大纲主 编 单 :主编单位总工程师:参 编 单 ::勘测设计争论院年 月目 次引 言 4设计依据文件和标准 4设计根本资料 4坝体布置 9坝体设计 9坝的计算 12碾压式沥青混凝土面板设计 13面板与岸坡、根底及刚性建筑物的连接 17根底处理 18原形观测 19技术专题争论〔含试验〕 20工程量计算 21设计成果 221引言工程系建在 河(江) 游，距 市(县) km。水库总库容 以 、 为主和 、 的综合利用水库本工程主(副)坝为沥青混凝土面板堆石坝，坝高 m，坝顶长 m。属 等工程。工程初步设计报告于 年 月经 审查通过，并以 文进展了批复。设计依据文件和标准有关本工程或本专业的文件工程初步设计报告；工程初步设计报告的审批文件；工程专题争论报告；工程有关文件或会议纪要。主要设计标准SDJ12-78 水利水电枢纽工程等级划分及设计标准(山区、丘陵区局部)和补充规定；SDJ218-84碾压式土石坝设计标准及修改和补充规定；SLJ01-88 土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则；SDJ10-78 水工建筑物抗震设计标准；SDJ20-78 水工钢筋混凝土构造设计标准；SDJ14-78 水利水电工程地质勘察标准；SL52-93 水利水电工程施工测量标准；SL47-94 水工建筑物岩石根底开挖工程施工技术标准；SDJ207-82水工混凝土施工标准；SDJ213-83碾压式土石坝施工技术标准；SD220-87 土石坝碾压式沥青混凝土防渗墙施工标准；SL62-94 水工建筑物水泥灌浆施工技术标准。设计根本资料工程等级依据审批文件，本工程为 等工程，沥青混凝土面板堆石坝按 级建筑物设计。依据 文件，本工程地震根本烈度为 度，由SDJ10-78标准规定，沥青混凝土面板堆石坝按 度地震烈度设防。测量基准与地形图测量基准高程掌握为 级，平面掌握为 级。地形图(1) 坝址地形图(1200～11000)；(2) 沥青混凝土面板与岸坡和坝基连接部位地形图(比例1500～1200)；(3) 库区地形图(比例11000～150000)。坝址工程地质与水文地质工程地质工程地质报告；(2) 1200～11000地质平面图；1200～1500主要地质构造和建筑物根底地质剖面图；1200～1500沥青混凝土面板与岸边和坝基连接部位局部地质平面图和剖面图；(5) 1200～11000基岩等高线图；(6) 坝基掩盖层与基岩的物理力学性质和地质构造特性。1所列：比重干容重吸水率变形模量项目%MPa泊桑比干抗压强度湿抗压强度软化系统MPaMPa颖岩石弱风化岩强风化岩断层带比重干容重吸水率变形模量项目%MPa泊桑比干抗压强度湿抗压强度软化系统MPaMPa颖岩石弱风化岩强风化岩断层带夹层或夹泥裂开带2所列：表2 坝基地质构造参数表构造带宽度构造带宽度影响高程构造或构造面构造面性质构造产状mmfc,MPa断层fi裂隙或裂隙组合裂开带断层裂隙组合面③坝基掩盖层渗透坡降、干容重、内摩擦角等参数。水文地质(1)地下水位 m；(2)基岩单位吸水率：= L/(minmm)；(3)相对不透水层单位吸水率= L(minmm)，高程m；(4)可能形成渗漏通道的地质问题说明。层、地质构造可能形成的漏水通道等。水库特性水库总库容 亿m3；正常蓄水位以下库容 亿m3;调洪库容 亿m3；防洪库容 亿m3；调整库容 亿m3；死库容 亿m3。水位校核洪水位 m；设计洪水位 m；正常蓄水位 m；汛前限制水位 m；死水位 m；工作深度 m；水位骤降速度 m/s；设计淤砂高程 m，淤砂饱和容重 kN/m3；淤积年限 a。水文气象气温3所列：月份项目123456789101112多年月平均气温多年月最高气温多年月最低气温表月份项目123456789101112多年月平均气温多年月最高气温多年月最低气温年日平均气温低于5℃时的多年平均天数；日最低气温低于0℃时的多年平均天数；消灭年极限最低气温时(降温速度快，低温持续时间长)，48h有代表性的典型降温过程线。坝址以上掌握流域面积的降雨多年平均降雨 mm；汛期占全年降雨 %；历年最大降雨量 mm；历年最小降雨量 mm；历年一次最大暴雨过程线多年平均降雨天数。风速、风向多年平均风速 m/s；多年平均最大风速 m/s；历年瞬时最大风速 m/s；风向 m；风区长度 m。冻土深度多年平均冻土深度 m；历年最大冻土深度 m。建筑材料堆石料的物理力学性质试验、大型压缩试验、大型渗透试验等。4：单块抗压强度物理指标软直剪 大三轴 变形模量Ei波MPa化石料比重 干容重摩擦角分散力单块抗压强度物理指标软直剪 大三轴 变形模量Ei波MPa化石料比重 干容重摩擦角分散力摩擦角分散力干饱和松干抗压饱和抗系压数kg/cm3 ()MPa()MPaMPaMPa比颖石料弱风化石料强风化石料掺入裂开带的碎石混合料断层裂开带的碎石和夹泥用非线性有限元法计算坝体应力、应变时，各堆石料的试验参数(列表)。级配曲线(包括不均匀系数、曲率系数)；0.1mm以下的颗粒含量所占百分数；设计干容重时的渗透系数。用做过渡料和反滤料的砂砾石、粗砂、细砂的性能试验成果沥青混凝土骨料颖或微风化碱性岩石(如白云岩、灰岩)的根本性能比重 kg/cm3、抗压强度 MPa、含泥量 %；裂开好的骨料级配曲线(包括2.5mm以下的级配状况)。如参加消石灰或硅酸盐水泥。应进展试验并经特地论证。2.5mm～0.074mm的细骨料应优先承受碱性岩石加工粗骨料时的筛余石屑，或用碱性岩石加工的人工砂；使用河砂时，应选用未风化的料，并限制含泥量。坝体布置核实初步设计报告审批确定的布置方案并进展优化提示：在初步设计报告审批确定的布置方案的根底上，结合补充资料的变化状况及其它提示：在初步设计报告审批确定的布置方案的根底上，结合补充资料的变化状况及其它布置，进一步优化。核实各主要建筑物的合理布局应满足防冲要求。水流和回流淘刷。变形、稳定进一步分析论证，特别是埋管与防渗面板穿插部位应格外留意。沥青混凝土面板与岸坡和坝基岩石的连接岸坡和坝基的接头尽量做到基岩上，并使防渗墙或防渗帷幕线最短、且薄。坝体设计坝料规划(1)依据料场根本资料，结合各个料场的开采条件和运距，综合分析规划坝体断面的分区。优先考虑利用能满足填筑要求的洞挖石碴、溢洪道的开挖石料等。应充分利用坝址四周的各种可上坝料，以期降低造价。软岩堆石料压实后应具料。坝断面分区设计碎石排水垫层(1)3m～5m的水平宽度。(2)垫层的排水力量应满足下式要求：H2Kf2sinKDsinp式中：K10-7cm/s～10-9fcm/s；H计算点处的作用水头；沥青混凝土面板防渗层厚度；面板与水平线夹角；PD垂直于面板方向的排水垫层的有效厚度。5mm0.1mm5%，并有良好的级配。20%左右。排水垫层应与上游排水廊道或坝基的褥垫排水相连通。左右；过渡层3m～5m，位于碎石排水垫层和主堆石区之间，起反滤过渡作用.过5%，要求级配良好。50MPa0.6。25%。主堆石区(1)堆石料应是质地坚硬，有肯定的抗水、抗风化力量，具有较高的抗剪强度，填筑后有较强的透水性。25MPa80cm～60cm，且不大于细料的软岩，只要选择切实的压实参数，断面设计合理，宜充分利用。5mm30%0.1mm的颗粒含褥垫排水，并做好反滤使浸润线降低到可满足水库运行要求的程度。300mm的堆石料或满足过渡层要求的石2m～3m，以防岸坡部位消灭架空现象。25%。主堆石区的分区提示：按常规大体上分位于坝轴线上游局部和坝轴线下游局部。位于坝轴线上游局部，提示：按常规大体上分位于坝轴线上游局部和坝轴线下游局部。位于坝轴线上游局部，软岩或一般的开挖石料，特别是本局部浸润线以上可选任意料填筑。碾压试验按坝体分区和不同分区料，分别进展碾压试验，以确定填筑标准和压实参数。经试验5。振动碾行车速度铺料厚度碾压遍数加水量干容重g/cm3孔隙率%型号km/hcmn%试验设计试验设计主堆石区过渡层排水层振动碾行车速度铺料厚度碾压遍数加水量干容重g/cm3孔隙率%型号km/hcmn%试验设计试验设计主堆石区过渡层排水层斜坡面坝的细部设计确定坝顶超高提示：坝顶在水库静水位以上的超高应依据建筑物级别、水库特性、运行条件等确定，详见提示：坝顶在水库静水位以上的超高应依据建筑物级别、水库特性、运行条件等确定，详见SDJ218-84第四章第四节。坝顶构造设计确定坝顶宽度10m～15m。为削减坝壳填筑量，同时满足2m～3m时进展，剩下的防渗面板相接。防浪墙设计重对待并做好止水设施，特别是防浪墙向下延长时，接头处对不均匀沉陷的适应力量更要留意。坝顶排水设计提示：坝顶宜做沥青混凝土路面，路面对一侧或两侧倾斜，坡度提示：坝顶宜做沥青混凝土路面，路面对一侧或两侧倾斜，坡度2%～3%，同时路两侧应做好排水，以防雨水进入上游碎石排水垫层及沥青混凝土面板复式断面的排水层。坝体排水提示：提示：(1)对于I、II级坝，结合坝基帷幕灌浆，宜在面板与坝基联接部位做排水廊道，并用的排水管与碎石排水垫层及复式断面的面板排水层相连。排水廊道至少设两个进出口，以供排水、通气、检查和交通之用。(2)1×10-3cm/s时，坝基应设褥垫排水。褥垫排水的渗透1×10-2cm/s，其顶部应做好反滤。为削减工程量，也可做成网状排水带或排水管，但必需进展计算和论证。或排水管，但必需进展计算和论证。护坡和坝面排水20cm30cm～60cm。下游坝面与岸坡连接处必需设置排水沟，排解坝顶及两岸坡的集合水。(3)下游面的石料较完整时可不设护坡。坝的计算提示：用具有良好级配，且小于提示：用具有良好级配，且小于0.1mm5%的硬岩石填筑的坝，或软岩但即不计孔隙水压力。容重按实际湿容重计。稳定计算提示：提示：(1)计算工况确定、计算工作条件的划分，按SDJ218-841.0.4条和修改补充的规定进展。(2)筑坝材料力学指标确定；筑坝材料的抗剪强度，对I、II级高坝，用三轴仪或直剪应取样进展验证试验，以便设计作必要的修正。施工期的稳定分析坝体填筑后，尚无沥青混凝土面板时，要进展施工期坝体挡水和坝体内过水状况的稳定渗流计算，并按各种状况计算坝坡稳定。运行期应分别按正常和格外条件计算以下状况岩基存在脆弱夹层或构造面；以砂砾石为坝基特别是含有夹泥层；最大坝高断面、或坝体用软岩填筑和使用了代替料的有代表性的坝体断面。静力稳定计算承受刚体极限平衡法II级高坝计算时应计及条块间的作用力。其最小安全系数应满足SDJ218-847.3.87.3.9条的规定。应力和变形计算提示：通过计算估量坝体在自重及其他外荷载作用下的应力和变形。提示：通过计算估量坝体在自重及其他外荷载作用下的应力和变形。确定竣工时坝顶应预留的超高；预估坝体各部位的不均匀沉降量，以推断坝体和沥青混凝土面板发生裂缝的可能性；分析沥青混凝土面板，在岸坡和坝基垂直防渗体的连接部位及与其他建筑物的连接部位，是否因应力或不均匀沉陷产生剪力破坏；面板在水荷载和各种不同工作条件下，因坝体应变可能产生的开裂和渗漏；提示：对于提示：对于I、II级高坝，宜承受非线性有限元法进展应力、应变分析。除静力计算外，还要进展在地震荷载作用下的动力分析。用粘弹性理论分析沥青混凝土面板的应力。(特别是北方严寒地区)，可能产生开裂，应用粘弹性理论分析面板的应力。计算参数应考虑到实际可能消灭的低温顺外荷载的作用速度，并通过严格的试验确定。碾压式沥青混凝土面板设计确定面板的坡度11.7.(2)30m的曲线连接。排水垫层设计冻胀，并使摊铺机具能正常行走。依据建筑材料和工程条件有：或卵石)排水垫层，假设直接铺筑到根底上，垂直于坡面的厚度应不小于5.2.1中详述。10cm，标号应依据计算确定，10MPa。30cm，砌筑应力求平坦，块石之间的缝隙应用小碎石填平，避开因坝体沉陷或摊铺机行走引起块石之间的错动.沥青混凝土面板断面选择排水层、下防渗层、整平胶结层；筒式断面只有一个防渗层，无排水层，其他同复式断面。断面选择需经技术经济比较确定。同一坝面可选择不同型式的断面。筒式断面，因层数少，较经济，可缩短工期。一般均可满足防渗要求。当地下水位高、坝体或根底排水条件差，以及坝基渗水可能对坝体稳定起不良影较易查出漏水部位及漏水量。较易查出漏水部位及漏水量。面板各层作用和要求左右，起封闭上防渗层缺陷，延缓沥青混凝土老化，提高防渗力量。使用材料为沥青胶、橡胶沥青胶。2～31kg/m2的乳化沥青或稀释沥青结合层，以提高其防渗和整体性。610m～15m设一隔水带，将排水层分区。(5)整平胶结层为防渗层摊铺制造平坦的条件，厚度5cm～10cm，可用两层不同协作比的开级配沥青混凝土铺筑。(6)在变坡和坝周线为曲线时，应参考有关工程资料，实行加强措施，并慎重对待。沥青混凝土材料选择矿料(为粗骨料、细骨料、填料的总称)提示：(1)矿粉应承受石灰岩或白云岩粉，亦可用滑石粉或一般硅酸盐水泥。(2)矿粉细度要求见下表。提示：(1)矿粉应承受石灰岩或白云岩粉，亦可用滑石粉或一般硅酸盐水泥。(2)矿粉细度要求见下表。矿粉的细度要求(3)10.5%，不含泥土，不结块，不含有机物和杂质。筛孔尺寸mm0.60.150.074%100>90>70细骨料2.5mm2.5kg/cm3的自然砂、石灰岩或白云岩加工成的人工砂，要求质地坚硬、不风化、不因加热引起性质变化、级配良好、含泥)、不含有机质和其他杂质、耐久性好、用515%、水稳定等级不低于四级。粗骨料提示：粗骨料宜承受碱性岩石，其要求：提示：粗骨料宜承受碱性岩石，其要求：3%。一样)512%。粘附性能良好，与沥青的粘附力应达四级以上。我国水工沥青技术要求资料来源我国水工沥青技术要求资料来源1979年昆明会议初稿1984年提出用于大型或重要碾压式沥青混凝土沥青标号90甲乙70甲乙50甲乙907050针入度，1/10mn100～810～6160～41100～80 80～60 60～40(5)假设使用非碱性岩做粗骨料，需掺用防剥离剂(如消石灰)，并经试验和特地论证。5mm～2.5mm，2.5nn以下。掺料稳定性；掺石棉改善沥青混凝土的热稳定性；掺橡胶或其他高分子材料提高沥青混凝土的低温抗裂性能。全部掺料必需经严格的试验，并有有效的掺配工艺和施工方法。程上水库制定的石油沥青技术要求。上水库沥青混凝土面板石油沥青技术要求345薄膜加热试验(163℃)软化点(环球法)℃溶解度(三氯乙烯三氯乙烷苯)不小于重量损失不大于，%加热后针入度比不小于，%47～52990.660延度不小于，cm (5cm/min)25℃15℃70(50)(2)15个针入度单位。下表是全国水工沥青科研技术协调组的争论值。70号可用于南方，90号可用于黄河以北地区。序号检验项目技术要求1针入度，(100g，5s)10mm25℃25℃70～901402延度不小于，cm (5cm/min)15℃1400℃44℃56闪点(开口式)不小于，℃2307蜡含量(蒸馏法)不大于，%2.58比重(实测值)9脆点不大于，℃-10软化点℃45～5047～5650～6045～5047～5650～60延度25℃100100～8080～60100100100cm15℃100100100100脆点℃不大于-10-8-6-10-8-6蒸发减量% 不大于1.01.01.01.01.01.0蒸发后针入度% 不大于60606060606016沥青混凝土面板各层的协作比提示：协作比应依据沥青、矿料、掺料等的性能，通过室内试验和现场工业性试验确定。提示：协作比应依据沥青、矿料、掺料等的性能，通过室内试验和现场工业性试验确定。条件应依据工程运行的实际温度和荷载作用状况，确定各层的具体要求。防渗层2%～4%，表层的孔隙率略低于里层，便于排水、排气。渗透系数应0.850.8mm。应47.5%～9.0%。排水层提示：渗透系数一般为提示：渗透系数一般为1×10-1cm/s左右。沥青用量为矿料总重的3%～5%。骨料最大粒径。热稳定系数(R/R)4.5。20 50整平胶结层4.5。沥青用量一般为矿料总4%～6%。封闭层沥青玛蹄脂提示：配制沥青玛蹄脂的沥青与矿粉的比例为提示：配制沥青玛蹄脂的沥青与矿粉的比例为11.5～12，还可参加适当的掺料(如石棉或高分子聚合物)20～4060℃。要求高温不流淌，青调配面板与岸坡、根底及刚性建筑物的连接筑体的密实度和变形大小、刚性建筑物运行过程中的位移状况等因素，综合考虑。(2)题。为此，要解决面板与连接的建筑物产生相对滑移而不破坏。因此，接头的关健部件要求有很好的适应变形的力量。接头部位处理岸坡和根底处理除满足9.1条的要求外，还应做到：连接部位：岸坡应平顺，不能有反坡或突然变坡，当岸坡上缓下陡时，变坡角应20。(2) 11.510.75～10.5。岸墩设计提示：面板应通过混凝土岸墩或灌浆排水廊道与岸坡和根底相连接。提示：面板应通过混凝土岸墩或灌浆排水廊道与岸坡和根底相连接。(1)岸墩应满足抗滑稳定和抗倾覆要求。(2)岸墩应做到弱风化或颖岩石根底上。(3)岸墩一般应设锚筋并进展固结灌浆。(4)岸墩墩头或灌浆排水廊道的顶部，应依据面板接头型式的要求，做成曲线或折线型。混凝土建筑物直墙(如溢洪道边墙)与沥青混凝土面板的连接。提示：提示：(1)连接部位的构造型式与尺寸,应满足接头要求,要与直墙的构造统一考虑。(2)直墙接头部位下卧填筑体的密实度设计要极度重视，并有严密的施工工艺掌握。接头设计接头设计内容提示：提示：(1)堆石体沉陷状况的推测(6章坝的计算)。各种连接型式对不均匀沉陷适应力量的估量。刚性联接墩头最优外形尺寸的计算及各部位断面尺寸设计。力学性质，并提出相应的技术要求。接头型式的选择提示：接头种类有：提示：接头种类有：浆楔体组成。以可滑动的垫层发生相对位移来释放对沥青混凝土面板的约束。筋混凝土梁，作用是变集中沉陷为缓变的沉陷。(一般为沥青砂浆)，做成加厚的向面板方向缓变消逝的扩大局部，起始厚度为面板厚度的3～5倍，缓变倍。岸墩或其他刚性建筑物的连接部位，做成折10.5。上述三种接头，在面板靠近被连接建筑物的部位，可用具有肯定抗拉强度、变形力量。接头部位的材料也宜使用这类材料。但对这种材料的粘接力量、抗老化性能、低温时的变形性能等，应经试验和论证。试验和论证。楔体一般使用沥青砂浆，要求有好的适应变形的力量和较高的密实度。施工用热15%左右。根底处理坝基和岸坡的强度、变形等处理坝基和岸坡范围内的根底，应依据静力和动力稳定、容许沉降量、不均匀沉陷等要求进展处理。根底处理内容坝基的一般处理提示：根底处理，视地质条件的不同而异，一般有以下内容：提示：根底处理，视地质条件的不同而异，一般有以下内容：坝基和岸坡上的草皮、树根、含有机物的表土、蛮石和松动岩块等均需去除。挖随填，或用喷浆保护。对密实度高的砂砾石掩盖层，经论证原则上可作为坝基。但对密实度低易液化的细砂，则应挖除或加密处理。触面，尚需做好反滤设施，以防管涌和溶蚀。沥青混凝土面板堆石坝，原则上应避开易液化土、软粘土、湿陷性黄土地基。如局定。坝基河床掩盖层到达肯定深度后，视不同坝高应进展特地争论予以处理。坝基和岸坡的防渗处理应做混凝土盖板或墩头，便于与面板的连接。排水廊道，排解渗水。灌浆帷幕、固结灌浆、混凝土防渗墙……等的设计，应依据有关标准进展。原型观测观测目的监视坝的安全运行。依据施工期观测资料，掌握施工或准时检验和修改设计。依据长期观测资料，检验设计的正确性。为科学争论供给资料。观测工程坝体变形观测：包括坝顶、下游面、坝体内部的垂直位移和水平位移。坝基沉陷。坝基、岸坡地质构造部位的位移。沥青混凝土面板纵向或横向垂直位移和水平位移。垂直面板向的渗透压力、渗流量，坝基、坝体、绕坝等渗流量及坝内浸润线。地震观测。面板接头变形观测。面板外表裂缝观测，特别是岸边接头部位。沥青混凝土面板的外表和内部温度观测。库水位和水温观测。观测设计布置外部观测掌握网的设置，应能保证不受外界干扰，能顺当进展观测作业，并有好的通视和交通条件。水平和垂直变位观测点，可与坝轴线平行和垂直两个方向大致等间距分布。(或其他有代表性的断面)设一个横断面，必要时可加设横断面。坝肩和基岩断层带、坝基掩盖层最深处、承压水层、坝下埋管或廊道处，依据需要设置观测工程。观测设备的安装，保护与治理观测设备尽可能保证观测作业有较好的交通及照明条件，施工时便于安装，并设保护装置，不易患病破坏。沥青混凝土系高温混凝土，防止观测设备因高温损坏失灵。提示：施工过程中，观测设备埋设时，实行的高温防护措施，在观测设计中加以规定。提