1、中华人民共和国行业标准小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则发布实施中华人民共和国水利部发布中华人民共和国行业标准小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则主编单位水利部天津水利水电勘测设计研究院批准部门中华人民共和国水利部中华人民共和国水利部关于批准发布小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则的通知水科技号根据部水利水电技术标准制定修订计划由水利水电规划设计总院主持天津水利水电勘测设计研究院主编的小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则经审查批准为水利行业标准现予以发布标准的名称和编号为小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则本标准自年月日起实施望各单位注意结合实际总结经验如有问题请函告水利水电规划设计总院由其
2、负责解释标准文本由中国水利水电出版社出版发行年月日目次总则坝址选择及枢纽布置坝址选择枢纽布置坝型选择筑坝材料及填筑标准筑坝材料填筑标准坝基处理砂砾石地基处理易液化土及软土地基处理湿陷性黄土地基处理岩石及岩溶地基处理坝体与地基和岸坡的连接坝体结构坝顶超高坝顶构造坝坡防渗体反滤层及过渡层坝体排水护坡坝面排水坝的计算渗流计算稳定计算沉降计算观测设计附加说明小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则总则为规范小型水利水电工程碾压式土石坝的设计特制定本导则本导则适用于水利水电工程等级划分及设计标准山区丘陵区部分中的级且坝高小于和水利水电工程等级划分及设计标准平原滨海部分中级的碾压式土石坝的设计小型土石坝的设计
3、应在尊重科学的基础上充分吸取已有工程的经验努力提高设计水平使设计符合客观实际对坝址库区及料场应进行测量地质调查及勘探试验工作对于构造简单的岩基可由地质人员进行查勘提出地质报告对于复杂的岩基和覆盖层应查明坝址区的工程地质条件小型土石坝枢纽工程应进行水文气象调查作好水文分析和水利计算如工程所在的河流缺少实测资料可利用当地的水文图集和水文手册求出不同频率的年径流和年内分配不同历时暴雨量洪峰流量洪量及洪水过程线等有条件的还要调查库坝区的历史洪水小型水利水电工程碾压式土石坝的设计除应遵守本导则外还应符合现行的国家行业标准中的有关规定坝址选择及枢纽布置坝址选择坝址选择应综合考虑地形地质建筑材料枢纽布置及上
4、下游情况经方案比较后确定宜选择在地质构造简单的岩基厚度不大的砂砾石地基或密实的土基上建坝坝址不宜选在深厚的强透水砂砾石层岩溶发育地区严重风化破碎的岩层大的断层带以及软弱的地基上如不能避开应采取处理措施选择坝址时应考虑水库蓄水后不会在库区产生大的坍岸滑坡在丘陵和平原地区应避免浸没面积过大坝址区的地震基本烈度应按中国地震烈度区划图确定设防烈度可采用基本烈度地震基本烈度为度和度以上的地区建筑物应根据水工建筑物抗震设计规范的有关规定采取抗震措施枢纽布置土石坝枢纽一般由拦河坝溢洪道输水洞和电站等组成并根据需要决定是否设置泄洪洞枢纽布置应力求紧凑满足功能要求节省工程量并方便施工和运行管理应根据地形地质条件
5、结合枢纽总体布置选定坝轴线和坝型确定坝顶高程断面尺寸和基础处理措施等坝轴线宜选用直线如需转折在转折处宜布置成曲线两岸坝肩宜选择较缓岸坡溢洪道宜修建在天然垭口上如无天然垭口溢洪道可布置在靠近坝头处溢洪道进口附近坝坡应有可靠的防护溢洪道出口应采取妥善的消能措施并使消能后的水流不淘刷坝脚溢洪道宜布置成直线如设置弯道宜设在进水渠段和出水渠段上曲率半径不宜小于倍渠底宽度小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则溢洪道宜优先采用开敞式且不宜设置闸门堰顶高程宜与正常蓄水位齐平如下游有防洪要求或汛后需抬高蓄水位时溢洪道也可设置闸门但必须采取可靠的安全保障措施溢洪道宜选择在岩石地基上建筑物的砌护长度取决于地形地质条件
6、和防冲要求软基溢洪道应修建在密实土层上做好进口泄槽的防护和消能设施以及建筑物的防渗排水泄洪洞或输水洞可采用隧洞或坝下埋管但宜优先采用隧洞应根据地形地质施工造价及运行条件等比较确定坝下埋管宜建在岩基上如需设在软基上必须做好地基处理地震烈度在度及度以上的地区软基上不应设坝下埋管坝下埋管的轴线宜与河流主流方向一致管身宜布置成直线坝下埋管宜采用明流管身的尺寸除根据水力计算需要确定外还应考虑检查和维修的要求坝下埋管为明流时应采用混凝土或钢筋混凝土结构不宜用浆砌石砌筑如为压力流宜用钢管或钢筋混凝土管坝下埋管严禁用缸瓦管坝型选择小型碾压式土石坝可采用均质土坝土质防渗体土石坝人工防渗体土石坝和过水土石坝等型式
7、均质土坝的坝体由性质相近的土料组成坝体应满足防渗要求心墙土石坝的土质防渗体位于坝体中部坝体其余部分用透水料砂砂砾料或堆石料填筑斜心墙坝土质防渗体稍向上游倾斜斜墙土石坝的土质防渗体位于坝体上游坝体其余部分用透水料砂砂砾料或堆石料填筑土质斜墙的上游也可设置较厚的砂砾石层或堆石层人工防渗体土石坝的防渗体可采用钢筋混凝土沥青混凝土土工膜等材料坝体其余部分由砂砾料或堆石填筑防渗体可位于坝上游而中间或中间偏上游过水土石坝按照坝体主要材料的不同可分为过水堆石坝和过水土坝坝型选择应综合考虑下列因素进行技术经济比较后选定坝址区的地形地质条件包括河谷地形坝基岩石性质覆盖层的厚度分层及其性质地震烈度等筑坝材料的物理
8、力学性质储量位置开采运输和填筑条件包括枢纽建筑物开挖出来的渣料工程的总体布置及坝体与泄洪输水建筑物的连接坝基处理方式施工条件包括施工期坝址区气象和水文条件场地布置条件施工技术水平和经验等工程量及投资坝址附近有性质适宜数量足够的土料时宜选用均质土坝混凝土面板堆石坝宜修建在岩基上如坝基砂砾石中无淤泥细砂等软弱土层也可将坝体置于砂砾石地基上小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则混凝土面板坝的趾板宜置于岩基上如趾板修建在砂砾石地基上应做好防渗处理小型碾压式土石坝可利用土工膜作为防渗材料度及度以上的地震区不宜修建刚性心墙坝当坝址没有适宜的地形地质条件布置岸边溢洪道时经技术经济比较后可采用过水土石坝坝高与单
9、宽流量的数值可按表选取表过水土石坝最大坝高及单宽流量最大坝高单宽流量钢筋混凝土护面沥青混凝土护面浆砌石干砌条石护面钢筋混凝土护面沥青混凝土护面浆砌石干砌条石护面注超过表中数值时应作专门论证修建过水土石坝应符合下列要求过水土石坝宜采用斜墙坝型下游坝体应使用砂砾料或堆石填筑并碾压密实溢流面板宜在坝体断面填筑完成后施工应做好溢流面板的设计对于较高的坝宜采用混凝土或钢筋混凝土不透水面板其上游可设齿槽嵌入坝体面板表面应平整联接处应防止下游块高于上游块接缝处应设置止水面极下铺设反滤排水垫层过水土石坝宜修建在岩基上如修建在砂砾石覆盖层上应做好消能设施采用沥青混凝土作为过水土石坝的护面在严寒地区应注意防止冻裂
10、炎热地区应注意防止沥青流淌筑坝材料及填筑标准筑坝材料应对筑坝材料进行调查和土工试验查明各种天然土石料的性质储量开采条件和运距选择筑坝土石料应遵循以下原则填筑坝体的土石料应具有与其使用目的相适应的物理力学性质并且有较好的长期稳定性在不影响工程安全的前提下优先使用坝址附近的材料和枢纽建筑物的开挖料少占或不占农田便于开采运输水溶盐含量大于的土料有机质含量大于的土料干硬性粘土分散性土软粘土等不宜筑坝防渗体可用粘性土砾石土含岩石风化料填筑压实后的渗透系数对于均质土坝不大于对于心墙斜墙和铺盖不大于防渗体宜选用塑性指数的土料填筑如采用塑性指数较小的土料应适当加大防渗体厚度并做好反滤层土料的含水量宜与最优含水
11、量相近如相差较大应进行处理用于防渗体的砾石土含岩石风化料粒径大于的含量不宜大于粒径小于小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则的含量不宜小于最大粒径不宜超过或铺土厚度的且不得发生粗粒集中现象如当地缺少天然防渗土料可采用粘性土砂质土和卵砾石或粘性土卵砾石的掺和料作为防渗料但应掺和均匀并符合条的规定使用砾石土含岩石风化料或掺和料等做坝的防渗料时应通过试验提出土料的级配范围具有稳定团粒结构的坡残积红土或红土状土含水量高干密度低但抗剪强度较高渗透性较小压缩性较低可用于填筑土石坝的防渗体使用膨胀土填筑防渗体时应设置足够的压重保护层使用湿陷性黄土筑坝应破坏其原状结构填筑含水量宜等于或略大于最优含水量冻土不宜筑
12、坝使用冻土筑坝时冻土块含量不得大于最大冻土块径不得大于铺土厚度的冻土的含水量等于或略低于塑限含水量坝壳应满足坝体稳定和排水的要求宜使用中粗砂砂砾石石渣或堆石填筑均匀中细砂及粉砂可用于坝壳干燥区对强度较低的软岩风化石料应考虑压实后级配变化和浸水后强度及透水性的降低用于坝壳适当部位混凝土面板坝沥青混凝土面板坝的坝体宜使用堆石料或砂砾料压实后应具有较低的压缩性较高的抗剪强度和自由排水能力含泥量粒径不大于上游护坡和排水设施宜选用抗压强度较高和耐风化的石料块石最大边长与最小边长之比不宜大于石料的块径和重量应能满足抗风浪的要求坝的反滤层垫层和过渡层宜使用中粗砂天然砂砾料或筛选料也可使用岩石轧制料颗粒级配应
13、能满足反滤排水要求并具有长期稳定性含泥量应小于在缺乏天然防渗材料的地区可采用混凝土沥青混凝土或土工膜等人工材料做防渗体混凝土面板堆石坝的面板及趾板应满足防渗性耐久性和抗冻性的要求混凝土应采用二级配其标号不宜低于宜采用普通硅酸盐水泥面板可采用的等厚板沥青混凝土防渗体应满足防渗抗裂稳定和耐久的要求粗骨料宜采用碱性岩石石灰岩白云岩等轧制的碎石细骨料可选用天然粗砂或人工轧制砂骨料应坚硬新鲜粗骨料含泥量不宜大于细骨料含泥量不宜大于填料可采用石灰岩粉白云岩粉或滑石粉等掺合料应根据改善沥青混合料的性质和提高沥青混凝土的物理力学指标等要求通过试验选定土石坝中用于防渗的土工膜和用于反滤排水的土工织物应满足与工程
14、要求相适应的物理力学特性水力特性和耐久性利用土工织物作为反滤材料与被保护土的颗粒级配之间应满足反滤排水准则可根据渗流情况土的性质荷载情况等选择土工膜或土工织物可类比已建工程的经验选用填筑标准坝体应密实均匀具有足够的抗剪强度较小的压缩性并满足渗流控制要求应合理规定填筑标准使填土压实既满足安全要求又经济合理在施工过程中应对规定的填筑标准进行校核和修正对于粘性土料压实干密度应按标准击实仪试验的最大干密度乘以压实度确定压实度可小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则取填土的含水量应按最优含水量控制允许偏差为如无试验资料可根据土料的性质参考当地类似已建工程的经验确定对于砾石土宜采用大型击实仪进行全样击实试验
15、求得不同粗料含量的全样最大干密度和最优含水量再将最大干密度乘以压实度作为控制砾石土填筑的干密度没有条件进行大型压实试验时可根据粗料含量的不同按下述两种情况确定对于粗料含量小于的砾石土可取细料部分进行击实试验确定细料最大干密度和最优含水量用式和式算出相应于不同粗料含量的砾石土全样最大干密度和最优含水量乘以压实度得出砾石土填筑标准式中砾石土最大干密度粒径的砾石含量以小数计粒径的砾石比重粒径的细粒土的最大干密度砾石土最优含水量粒径的细粒土最优含水量对于粗料含量大于的砾石土还应对算出的全样最大干密度和最优含水量进行修正或适当降低压实度依此确定填筑标准砂料和砂砾料的压实标准宜以相对密度控制要求当缺乏试验
16、资料时也可以干密度控制要求砂料当砂砾料的含砾量为根据不同砾石含量取堆石料的压实标准宜以孔隙率控制要求对于混凝土面板坝及过水土石坝的坝体的压实标准应取大值坝基处理砂砾石地基处理选择地基处理措施之前应查明坝基砂砾石层的平面分布与空间分布砂砾石的级配透水性渗透稳定性有无软弱夹层有无集中渗流带以及基岩的情况等在阶地地段应查明是否有表层为粘性土而下部为砂砾石的双层地层或粘性土与砂砾石层互为夹层的多层地层砂砾石坝基渗流控制采用坝基防渗和下游排水设施时应根据坝型坝基覆盖层的性质允许渗水量施工条件和工程费用等经综合分析比较后确定坝基防渗可采用截水槽铺盖或采用高压喷射灌浆技术修建防渗墙经技术经济比较也可采用混凝
17、土防渗墙等措施下游排水设施可采用水平排水褥垫棱体排水坝趾排水沟减压井和透小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则水盖重等当砂砾石覆盖层厚度小于时宜采用截水槽处理截水槽宜布置在防渗体下面均质土坝的截水槽可布置在坝轴线至上游坝脚的下坝底宽范围内截水槽底宽应根据回填土料的允许渗透坡降确定允许渗透坡降轻壤土为壤土为粘土为最小底宽应不小于截水槽的开挖边坡由覆盖层材料的抗剪强度及开挖深度确定可取用截水槽宜采用与坝身防渗体相同的土料填筑其压实干密度应与坝身防渗体相同当截水槽土料与坝基砂砾石的层间系数超过规定值时应在截水槽下游面设置反滤层截水槽嵌入相对不透水层不透水层或弱风化岩包括河床及两岸的深度应不小于如基岩表
18、面裂隙发育可用水泥砂浆进行填堵或铺设一层混凝土将裂隙和坝体填土隔开必要时可对基岩进行灌浆处理如坝基为砂砾石层与弱透水层相间的地层而弱透水层与砂砾石层的渗透系数相差倍以上有一定厚度并且连续可挖穿上部砂砾石层将截水槽修建在该弱透水层上如坝基砂砾石覆盖层比较厚开挖截水槽困难大而又需要采取垂直防渗措施时可采用高压喷射灌浆或混凝土防渗墙等措施当砂砾石覆盖层较厚时可采用上游铺盖防渗加下游反滤排水的措施当砂砾石覆盖层深厚且渗透系数较大时应研究设置铺盖能否达到预期的防渗效果铺盖设计应确定铺盖的合理长度厚度和渗透系数使坝基的渗透坡降和渗流量控制在容许范围内铺盖的长度不宜小于倍水头铺盖上游端的厚度宜采用其末端与防
19、渗体连接处的厚度应满足坝基渗流和铺盖允许坡降的要求但不宜小于铺盖应采用渗透系数等于或小于的粘性土填筑铺盖地基面上的淤泥和腐植土等应全部清除干净应在铺盖地基中挖坑取样了解其颗粒组成地基面应进行压实和平整且不得有砾石集中铺盖土料与坝基砂砾石之间应满足反滤原则否则应设置反滤层利用天然土层做铺盖应了解其分布厚度及渗透性确定其防渗效果以及是否需要补设人工铺盖或其他加固措施在坝的上游取土筑坝必须限制在上游坝脚一定范围以外取土采用土工膜作为铺盖防渗应做好土工膜的铺设粘接和防护避免遭受破坏铺盖完成后应在表面铺松土或渣料保护在有可能受到波浪冲刷的部位铺盖上应铺置石渣料保护采用垂直防渗措施后坝基渗流可得到控制下游
20、排水措施可适当简化可在坝趾设置反滤排水沟采用铺盖防渗时下游应设置水平排水褥垫堆石棱体反滤排水沟等排水设施必要时应设置减压井及下游透水盖重所有排水体的底部应设置在透水地基上如坝基表层为厚度不大的弱透水层应将弱透水层挖穿如果弱透水层很厚可采用伸入透水层的减压井将渗水引至下游坝脚排水沟减压并深入透水层内的深度应不小于透水层厚度的排水沟应有足够的排水断面并做好反滤设计小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则应设置横向垂直坝轴线方向排水沟将渗水引至下游在坝下游出逸坡降大于容许值的地基范围宜铺设反滤排水必要时还应铺设透水盖重层透水盖重层与地基之间应满足反滤要求的原则易液化土及软土地基处理位于地震区的饱和粉细中
21、砂地基以及少粘性土如饱和砂壤土粉质砂壤土轻壤土轻粉质壤土等地基应考虑地震液化的可能性液化评价方法应按照水工建筑物抗震设计规范附录一进行对于判定可能发生液化的土层宜挖除并换填符合要求的土料如挖除有困难或不经济时应采取加固措施使其达到与设计地震烈度相适应的密实状态加固措施可采用表面夯实法表层振动压密法深层爆炸法砂桩挤密法振冲加固法强夯法软土的承载力小压缩性大抗剪强度低如需在上面筑坝时必须进行地基处理处理方法可采用换砂法镇压平台法砂井加水平排水褥垫法振冲加固法土工合成材料铺垫法以上方法可以取其一种或几种组合应通过技术经济比较后确定采用任何一种处理软土地基的方法均应控制坝体填筑速率为确定安全填筑速率应
22、在上下游坝脚设置坝基位移沉降标点必要时可设置孔隙水压力观测设施湿陷性黄土地基处理湿陷性黄土地基应进行处理对于厚度不大的湿陷性黄土地基可采取挖除翻压或表面夯实的方法消除其湿陷性在保证坝体稳定的前提下也可将表面干密度较低湿陷性较大的土层挖除保留下部部分土层当坝基湿陷性黄土较厚时宜采用预浸水法处理当湿陷性黄土层的厚度超过时可采用钻孔或竖井深层预浸水法加速浸水过程预浸水处理的范围应大于坝基范围宜以坝基上下游方向各超出一倍浸水深度为预浸边界坝基浸水处理应与坝体填筑相结合以增加压重加速湿陷坝基为湿陷性黄土时也可用强夯法处理夯实遍数及影响深度由试验确定湿陷性黄土地基采用振冲法进行处理时孔距孔径孔深应参考已成
23、工程经验或试验确小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则定对坝基黄土中的陷穴动物巢穴窑洞墓坑等地下空洞必须查明并予以处理岩石及岩溶地基处理当岩石地基的透水性较大影响到水库蓄水和坝体及坝基的安全时应采取处理措施当坝基或截水槽范围内的岩基存在节理裂隙密集带或断层破碎带时应根据其产状宽度深度以及管涌和溶蚀对坝基和坝体的影响确定相应的处理措施可采用的处理措施开挖齿槽回填混凝土扩大截水槽底宽在下游断层和破碎带出露处铺设反滤层必要时进行灌浆处理在岩溶地区筑坝应查明库坝区的全部地形地质及水文地质条件和岩溶分布情况处理岩溶地基可采用截堵围铺隔等方法根据工程及渗漏情况可采用一种型式或几种型式联合应用建于岩石地基上的
24、混凝土面板堆石坝的坝基处理应按照混凝土面板堆石坝设计导则的有关条文执行坝体与地基和岸坡的连接坝体填土与地基和岸坡应有良好的结合不发生下述情况渗水沿坝体和坝基接触面产生冲刷形成软弱面影响坝体稳定出现不均匀沉降及裂缝坝体填筑之前应按下述要求进行坝基与岸坡的清理工作清除坝断面范围内地基与岸坡上的草皮树根耕植土乱石对水井洞穴试坑钻孔等进行处理土石坝防渗体与岩石地基和岸坡的连接处应清除表面松动的石块凹处积土和突出的岩石防渗体应与岩面相接触如基岩裂隙发育应沿基岩与坝防渗体接触面设混凝土盖板喷水泥砂浆或喷混凝土将基岩与防渗体隔开必要时应对基岩进行灌浆岩坡应尽量平顺不应成台阶状反坡或突然变坡岸坡上缓下陡时凸出
25、部位的变坡角宜小于与防渗体接触的岩石岸坡不宜陡于土质岸坡不宜陡于防渗体与混凝土建筑物接触面的坡度不宜陡于坝壳透水料与岸坡连接处对接触坡度不作专门规定但岸坡应能保持自身的稳定在土质防渗体与岸坡连接处宜扩大防渗体的断面或加厚下游反滤层地基覆盖层或岸坡岩石裂隙充填物与透水坝壳之间应符合反滤要求否则需设置反滤层坝体结构坝顶超高坝顶超高系指坝顶高于静水位正常运用情况或非常运用情况的高度小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则坝顶超高按下式确定式中坝顶在静水位以上的超高风浪沿着坝坡的最大爬高由计算确定安全加高正常运用情况取非常情况取坝顶高程应分别按以下情况进行计算取其最大值正常蓄水位或设计洪水位加正常运用情况
26、的坝顶超高校核洪水位加非常运用情况的坝顶超高正常蓄水位加非常运用情况的坝顶超高加地震涌浪高在地震区地震涌浪高度可根据设计烈度和坝前水深采用竣工时的坝顶高程应预留沉降量沉降量应根据坝基和坝体材料的性质通过计算或类比确定在地震区可适当加大预留沉降量当坝顶上游侧设有稳定坚固不透水且与坝的防渗体紧密结合的防浪墙时可利用防浪墙抵御风浪坝顶超高可以是静水位到防浪墙顶的高差但在正常运用情况下坝顶应高出静水位至少在非常情况下坝顶应不低于静水位防浪墙高度坝顶以上部分可采用计算波浪爬高所用的设计风速应根据历年满库期实测最大风速资料按下列规定采用正常运用条件下采用多年平均最大风速的倍非常运用条件下采用多年平均最大风
27、速如采用陆地测站的风速应参照有关资料修正到相应库水位上空的风速如当地无实测风速资料可按风力等级表根据本地区已发生过的风力估算风速进行风浪计算沿海地区应考虑洪水位与最大风浪同时出现的条件浪高可采用莆田试验站公式或官厅鹤地公式等算出再根据上游坝坡及护坡情况计算波浪爬高坝顶构造坝顶宽度根据下列因素确定当坝顶有交通要求时路面宽度宜按公路标准确定坝顶宽度应满足施工和运行检修时设备通行的要求对于心墙坝或斜墙坝坝顶宽度应能满足心墙斜墙及反滤过渡层的布置要求在寒冷地区粘土心墙或斜墙上下游侧保护土层厚度应大于当地冻土深度坝顶宽度可采用防浪墙的设计应满足下列要求防浪墙可采用浆砌石或混凝土预制块砌筑防浪墙应有足够的
28、坚固性墙身应设置伸缩缝防浪墙底部应与防渗体紧密结合混凝土面板堆石坝的防浪墙的伸缩缝应设止水小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则坝顶面下游侧宜设置路缘石结合坝顶排水路缘石应设置排水口如有条件可在坝顶上游侧设置照明设备坝顶路面可采用碎石砂砾石或铺渣油坝顶路面可向上下游分别倾斜当设防浪墙时只向下游倾斜坝坡坝坡应根据下列因素确定坝型坝高坝体和坝基材料的物理力学特性坝体所承受的荷载施工情况和运用条件设计中可类比已建工程的经验初拟坝坡再进行坝坡稳定计算使确定的坝坡满足稳定要求上下游坝坡可根据需要确定是否设置马道其宽度不小于每级马道的高差可采用防渗体土质防渗体断面尺寸应满足下列要求将渗流量控制在允许范围以内
29、并满足渗流稳定要求满足施工要求防渗体与坝基岸坡或混凝土建筑物的连接应满足抗渗要求经济合理土质防渗体自上而下逐渐加厚顶部宽度不宜小于底部厚度可按条的允许渗透坡降确定但厚度不小于采用土工膜作防渗体应在土工膜上铺设保护层其下设置支持层保护层分面层和垫层保护层应能保护土工膜不受紫外线辐射支持层应使土工膜受力均匀免受局部集中应力的破坏防渗土工膜应与坝基岸坡或其他混凝土建筑物形成封闭的防渗系统应做好周边缝的处理其结构尺寸应能满足渗透坡降和变形的要求防渗体顶部高程应高出正常运用的静水位以上非常运用情况应不低于非常运用的静水位如防渗体顶部设有防浪墙防渗体顶部超高可不受本条限制但不应低于正常运用的静水位反滤层及
30、过渡层在土质防渗体包括均质坝心墙斜墙铺盖和截水槽等与坝壳排水体或坝基透水层之间应满足反滤原则否则应设置反滤层或同时设置反滤层和过渡层坝壳与坝基之间如不满足反滤原则应设置反滤层当采用几种不同性质的土石料填筑坝体时各土层之间应遵循反滤原则靠近心墙或斜墙处宜填筑透水性较小颗粒较细的土石料靠近坝坡处宜填筑透水性较大颗粒较粗的土石料对反滤层的要求如下能防止被保护土的渗透变形反滤层材料应为非管涌土应大于被保护土的透水性能通畅地排除渗透水小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则不被细颗粒淤堵失效耐久稳定在使用期间不会随着时间的推移和环境的影响而改变性质反滤层和过渡层应压实反滤的厚度应根据材料的用途及施工方法等情
31、况确定水平反滤层每层的最小厚度可采用竖向或倾斜反滤层每层的最小厚度可采用采用机械填筑时最小水平宽度视施工机械和施工方法确定软土地基上填筑的反滤层应适当加厚粒状反滤料按下列准则确定被保护土与反滤层之间应满足式和式要求式中反滤料的粒径小于该粒径的土重占总土重的被保护土的粒径小于该粒径的土重占总土重的当被保护土为细粒土和且其可使用的砂或砾质砂作为反滤对于不均匀系数较大的被保护土可取级配曲线中小于或等于范围的细粒部分的作为计算粒径对于不连续级配的土应取级配曲线平段以下一般是以下粒组的作为计算粒径当第一层反滤料采用不均匀系数大于的砂砾石时要求砾石含量小于且应取其细料部分的作为计算粒径坝体排水土石坝应设置
32、排水设施并满足以下要求降低坝体浸润线减小孔隙压力控制渗流增加坝体稳定性具有充分的排水能力保证自由地排出全部渗水按反滤原则设计防止坝体与地基土产生渗透破坏排水的材料应使用坚硬的耐风化的块石碎石砂砾料坝体排水设施可采用棱体排水贴坡排水坝内排水包括褥垫排水竖向排水网状排水等综合排水由上述各种型式综合组成坝体排水设施型式的选择应结合坝体和坝基排水的需要综合考虑下列情况后确定坝型及坝体和坝基材料的性质坝基的工程地质和水文地质条件下游水位排水设施的材料及施工情况坝址区的气候条件对棱体排水的要求如下小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则棱体排水适用于下游有水的情况其顶部高程应超出下游最高水位以上保证坝体浸润线
33、与坝面的最小距离大于本地区的冻结深度棱体排水的顶宽应满足施工和观测的需要不宜小于棱体排水的内外坡可根据石料和施工情况确定内坡可取外坡取或更缓对贴坡排水的要求如下贴坡排水的顶部应高出浸润线逸出点超出高度应使坝体浸润线在冻深以下且不小于贴坡排水的厚度应大于冻结深度对褥垫排水的要求如下褥垫排水适用于下游无水的情况在褥垫排水的坝脚处应设置与之相连通的纵向排水明沟沟底面应低于褥垫排水的底面在寒冷地区排水明沟结冰后应保证冰层以下仍有足够的排水断面对于均质土坝褥垫排水一般用中粗砂或砂砾料填筑砂砾料应满足反滤要求不得有砾石集中现象较大的颗粒要剔除含泥量应小于渗透系数应大于坝基和坝体褥垫厚度可按排除倍入渗量确定
34、对易产生不均匀沉降的坝基应增加褥垫排水的厚度褥垫排水伸入坝体内的长度可为坝底宽度的在两岸坝基面应增设横向排水暗沟以利于分段将褥垫中的渗水汇集并引至坝脚排水沟内暗沟顶面应低于褥垫的底面均质土坝坝体内可设置竖向排水与褥垫排水的上游端联接拦截坝内渗水降低浸润线网状排水带中的纵横向排水带的尺寸应根据渗流计算确定其排水能力应不小于入渗量的倍横向排水带的宽度应大于间距为坡度不超过如网状排水带计算尺寸过大排水带内可设置混凝土排水管管壁开孔管径不小于管内流速为管身四周填反滤料护坡坝面护坡的设置应满足下列要求上游护坡能抵御风浪冲击防止冰层和漂浮物的损害防止坝体粘性土发生冻胀和干裂防止坡面被雨水冲刷防止无粘性土被
35、风吹散防止动物破坏上游坡可采用下列型式抛石护坡干砌块石护坡浆砌石护坡混凝土或沥青混凝土护坡在坝体与块石护坡之间应设置垫层在最低库水位以下可不设上游护坡下游护坡可采用下列型式小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则草皮护坡碎石或卵石护坡块石或混凝土预制块护坡如坝体为堆石碎石或卵石填筑可不设护坡寒冷地区土体的上下游护坡和垫层的厚度应不小于冻结深度浆砌石或混凝土护坡应设置纵横缝和排水孔护坡坡脚处应设置基座坝面排水下游坝坡宜设置纵横向排水沟纵向顺坝轴线方向排水沟宜设在马道的内侧横向排水沟应从坝顶直到坝脚排水沟或最低尾水位以下横向排水沟可每隔设置一条总数不应少于两条纵横向排水沟应互相连通排水沟净断面尺寸可取
36、可采用浆砌石或混凝土块砌筑坝体与岸坡连接处应设置排水沟其集水面积应包括岸坡的有效集水面积在内坝的计算渗流计算应进行以下渗流计算确定坝体浸润线位置绘制坝体及坝基的流网图确定坝体及坝基的渗流量确定坝体及坝基的渗透坡降和出逸坡降并判断其渗透稳定性渗流计算应考虑水库运行中出现的各种不利情况可计算以下两种水位组合上游正常蓄水位与下游不利水位上游库水位降落通过渗流计算应采取必要的渗流控制措施稳定计算土石坝的稳定应计算以下四种情况施工期包括竣工期的上下游坝坡稳定渗流期的下游坝坡水库水位降落期的上游坝坡正常运用遇地震的上下游坝坡坝的静力稳定计算对于均质坝心墙坝和厚斜墙坝可按刚体极限平衡理论采用瑞典圆弧法对于薄
37、斜墙坝薄心墙坝坝基有软土夹层的坝体可采用滑楔法对于岩基上的面板堆石坝可不做坝坡稳定计算类比已成面板堆石坝选定坝坡采用瑞典圆弧法计算时坝坡抗滑稳定安全系数应不小于表规定的数值小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则表坝坡抗滑稳定最小安全系数表运用条件最小安全系数正常运用条件稳定渗流期库水位正常降落非常运用条件施工期库水位非常降落正常运用条件加地震注库水位正常降落水库在正常工作条件下库水位的经常性降落库水位非常降落水库在非常工作条件下库水位的降落如自校核洪水位的降落从水库某一水位降落至死水位以下水库要求短时间内紧急放空等小型土石坝的稳定计算根据不同运用条件可分别采用总应力法或有效应力法对粘性土的抗剪强
38、度可采用以下方法确定施工期总应力法稳定渗流期有效应力法水位降落期对无粘性土的抗剪强度采用式中土体的抗剪强度直接快剪强度指标或三轴不排水剪总强度指标法向总应力法向有效应力孔隙压力直接慢剪强度指标或三轴排水剪强度指标库水位降落后的法向有效应力直接固结快剪强度指标或三轴固结不排水剪总强度指标小型土石坝施工期的稳定可采用总应力法计算制备相应于填筑的设计干密度和含水量的土样进行直接快剪或三轴不排水剪试验取其强度指标进行稳定计算作用在滑弧上的应力采用土体自重产生的总应力位于湿陷性黄土地基上的坝如施工中对地基未做处理应核算水库蓄水时地基浸水后引起强度的降低对坝体稳定的影响软土地基上的坝如地基未做处理应核算施
39、工期的稳定可采用地基土天然干密度和含水量状态下直接快剪或三轴不排水剪试验的强度指标也可采用无侧限抗压强度试验或十字板剪力试验得出的强度指标如地基设有排水固结措施应考虑施工期和竣工期地基有不同程度的固结孔隙压力有所消散可采用有效应力法计算此时采用直接慢剪或三轴排水剪试验的强度指标稳定渗流期应采用有效应力法计算根据渗流流网等势线求出作用在滑动面上的孔隙压力及有效应力采用直接慢剪或三轴排水剪的强度指标为简化试验抗剪强度也可近似采用直接固结快剪强度指标水位降落期对于石料或砂砾料等无粘性土可认为坝体内的浸润线与库水位同步降落不计其孔隙压力小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则对于土质防渗体当水位降落时可根
40、据水位降落后的流网图求得水位降落期坝体或坝基中的孔隙压力采用有效应力法计算也可采用以下简化方法计算假定水位降落前后浸润线位置不变对降落前水位以下部分条块重用浮容重而在降落后水位与浸润线之间条块重计算滑动力时用饱和重计算抗滑力用浮容重浸润线以上部分条块重都用实重抗剪强度采用直接固结快剪或三轴固结不排水剪强度指标计算地震时坝体稳定可按照水工建筑物抗震设计规范有关规定进行沉降计算土石坝应计算坝体和坝基的总沉降量和施工期的沉降量坝的总沉降量可根据坝体和坝基的压缩曲线采用分层总和法计算将各分层的沉降量相加即为总沉降量式中总沉降量分层数目第层土起始孔隙比第层土在上部荷载作用下的孔隙比第层土层厚度施工期坝体
41、的沉降量根据经验资料对于土坝可取最终沉降量的对堆石或砂砾石坝取最终沉降量的将总沉降量减去施工期沉降量得竣工后沉降量岩石地基不计其沉降量砂砾石地基可不计算其沉降量粘性土地基施工期沉降量应根据地基的条件专门研究观测设计小型土石坝应设置观测设施观测项目可根据工程的重要性坝型坝高地质条件等确定小型土石坝的观测一般以肉眼巡检和外部观测为主应设置的观测项目主要为表面沉降及位移渗流量及渗水的浑浊度上下游水位土石坝应沿坝轴线设置个沉降及水平位移观测断面每个断面在坝顶及下游坝坡设个观测点土坝与混凝土建筑物的连接处坝下埋管及填土高度变化处应布置位移沉降标点可采用量水堰法或容积法观测渗流量并观测渗水的浑浊度位于砂砾
42、石覆盖层上的坝宜设置坝基水位观测管沿坝轴线设个观测断面每个断面设根观测管必要时设置坝体浸润线观测管建于软土地基上的坝应进行施工期的沉降位移观测随着坝体的升高应于上下游坝坡及坡脚以外设置沉降位移观测点沿坝轴线每隔设一断面每一断面设个测点施小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则工期的测点应与永久标点相结合必要时应设置坝基孔隙压力观测管地基为湿陷性黄土时可设置地基沉降标点及坝体沉降位移测点对岩溶地基观测设施应专门研究土石坝应经常和定期进行一般外表观测如裂缝坍陷隆起砂沸涌水等对溢洪道输水洞的闸门启闭机应定期检查保证闸门启闭灵活所有观测资料及检查结果应及时整理分析如有异常应及时采取措施附加说明主编单位水利部天津水利水电勘测设计研究院主要起草人林昭陈培杰李培基李文林张沁成李强小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则
