水利水電工程技術(shù)設(shè)計(jì)階段瀝青混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)大綱

1、 . . . FJD31080 FJD水利水電工程技術(shù)設(shè)計(jì)階段瀝青混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)大綱本水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化信息網(wǎng)1997年11月水電站技術(shù)設(shè)計(jì)階段瀝青混凝土面板堆石壩技術(shù)設(shè)計(jì)大綱主編單位:主編單位總工程師: 參編單位:主要編寫(xiě)人員: 軟件開(kāi)發(fā)單位: 軟件編寫(xiě)人員: 勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院年 月目次1. 引言42. 設(shè)計(jì)依據(jù)文件和規(guī) 43. 設(shè)計(jì)基本資料 44.壩體布置95. 壩體設(shè)計(jì)96. 壩的計(jì)算127. 碾壓式瀝青混凝土面板設(shè)計(jì)138. 面板與岸坡、基礎(chǔ)與剛性建筑物的連接179. 基礎(chǔ)處理1810. 原形觀測(cè)1911. 技術(shù)專題研究（含試驗(yàn)）2012. 工程量計(jì)算2113. 設(shè)計(jì)成果221

2、 引言工程系建在河(江)游，距市(縣)km。水庫(kù)總庫(kù)容億m3，是以、為主和、的綜合利用水庫(kù)。本工程主(副)壩為瀝青混凝土面板堆石壩，壩高m，壩頂長(zhǎng)m。屬等工程。工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告于年月經(jīng)審查通過(guò)，并以文進(jìn)行了批復(fù)。2. 設(shè)計(jì)依據(jù)文件和規(guī)2.1 有關(guān)本工程或本專業(yè)的文件 (1) 工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告； (2) 工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告的審批文件； (3) 工程專題研究報(bào)告； (4) 工程有關(guān)文件或會(huì)議紀(jì)要。2.2 主要設(shè)計(jì)規(guī) (1) SDJ 12-78 水利水電樞紐工程等級(jí)劃分與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(山區(qū)、丘陵區(qū)部分)和補(bǔ)充規(guī)定(試行)； (2) SDJ 218-84 碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)與修改和補(bǔ)充規(guī)定； (3) SLJ

3、 01-88 土石壩瀝青混凝土面板和心墻設(shè)計(jì)準(zhǔn)則； (4) SDJ 10-78 水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)(試行)； (5) SDJ 20-78 水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)(試行)； (6) SDJ 14-78 水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)(試行)； (7) SL 52-93 水利水電工程施工測(cè)量規(guī)； (8) SL 47-94 水工建筑物巖石基礎(chǔ)開(kāi)挖工程施工技術(shù)規(guī)； (9) SDJ 207-82 水工混凝土施工規(guī)； (10) SDJ 213-83 碾壓式土石壩施工技術(shù)規(guī)； (11) SD 220-87 土石壩碾壓式瀝青混凝土防滲墻施工規(guī)；(12) SL 62-94 水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)。3. 設(shè)計(jì)基

4、本資料3.1 工程等級(jí)3.1.1 根據(jù)審批文件，本工程為等工程，瀝青混凝土面板堆石壩按級(jí)建筑物設(shè)計(jì)。3.1.2 根據(jù)文件，本工程地震基本烈度為度，由SDJ10-78規(guī)規(guī)定，瀝青混凝土面板堆石壩按度地震烈度設(shè)防。3.2 測(cè)量基準(zhǔn)與地形圖3.2.1 測(cè)量基準(zhǔn)高程控制為級(jí)，平面控制為級(jí)。3.2.2 地形圖 (1) 壩址地形圖(比例1:2001:1000)； (2) 瀝青混凝土面板與岸坡和壩基連接部位地形圖(比例1:5001:200)； (3) 庫(kù)區(qū)地形圖(比例1:10001:50000)。3.3 壩址工程地質(zhì)與水文地質(zhì)3.3.1 工程地質(zhì) (1) 工程地質(zhì)報(bào)告； (2) 1:2001:1000地質(zhì)平

5、面圖； (3) 1:2001:500主要地質(zhì)構(gòu)造和建筑物基礎(chǔ)地質(zhì)剖面圖； (4) 1:2001:500瀝青混凝土面板與岸邊和壩基連接部位局部地質(zhì)平面圖和剖面圖； (5) 1:2001:1000基巖等高線圖； (6) 壩基覆蓋層與基巖的物理力學(xué)性質(zhì)和地質(zhì)構(gòu)造特性。巖石物理力學(xué)性質(zhì)如表1所列：表1 巖石物理力學(xué)性質(zhì)表項(xiàng)目比重干容重kN/m3吸水率%變形模量MPa泊桑比m干抗壓強(qiáng)度MPa 濕抗壓強(qiáng)度MPa 軟化系統(tǒng)kg/cm3新鮮巖石弱風(fēng)化巖強(qiáng)風(fēng)化巖斷層帶夾層或夾泥破碎帶對(duì)建筑物產(chǎn)生重大影響的地質(zhì)構(gòu)造的主要參數(shù)見(jiàn)表2所列：表2 壩基地質(zhì)構(gòu)造參數(shù)表構(gòu)造或構(gòu)造面構(gòu)造面性質(zhì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)狀構(gòu)造帶寬度m影響高程m力

6、學(xué)指標(biāo)fc,MPa 斷層fi裂隙或裂隙組合破碎帶斷層裂隙組合面壩基覆蓋層提示：覆蓋層的厚度、分層、有無(wú)軟弱夾泥層，各層的顆粒組成、滲透系數(shù)、特殊夾層的滲透坡降、干容重、摩擦角等參數(shù)。3.3.2 水文地質(zhì) (1) 地下水位m； (2) 基巖單位吸水率：w=L/(min×m×m)； (3) 相對(duì)不透水層單位吸水率w=L(min×m×m)，高程m； (4) 可能形成滲漏通道的地質(zhì)問(wèn)題說(shuō)明。提示：庫(kù)區(qū)的單簿分水嶺；灰?guī)r地區(qū)喀斯特；壩肩構(gòu)造裂隙可能產(chǎn)生的繞壩滲漏；以與地層、地質(zhì)構(gòu)造可能形成的漏水通道等。3.4 水庫(kù)特性3.4.1 水庫(kù) (1) 總庫(kù)容億m3； (2

7、) 正常蓄水位以下庫(kù)容億m3 ; (3) 調(diào)洪庫(kù)容億m3； (4) 防洪庫(kù)容億m3； (5) 調(diào)節(jié)庫(kù)容億m3； (6) 死庫(kù)容億m3。3.4.2 水位 (1) 校核洪水位m； (2) 設(shè)計(jì)洪水位m； (3) 正常蓄水位m； (4) 汛前限制水位m； (5) 死水位m； (6) 工作深度m； (7) 水位驟降速度m/s； (8) 設(shè)計(jì)淤砂高程m，淤砂飽和容重kN/m3；淤積年限a。3.5 水文氣象3.5.1 氣溫 (1) 多年月氣溫見(jiàn)表3所列：表3 多年月氣溫統(tǒng)計(jì)表 單位：項(xiàng)目月份123456789101112多年月平均氣溫多年月最高氣溫多年月最低氣溫 (2) 年日平均氣溫低于5時(shí)的多年平均天數(shù)

8、； (3) 日最低氣溫低于0時(shí)的多年平均天數(shù)； (4) 出現(xiàn)年極限最低氣溫時(shí)(降溫速度快，低溫持續(xù)時(shí)間長(zhǎng))，48h有代表性的典型降溫過(guò)程線。3.5.2 壩址以上控制流域面積的降雨 (1) 多年平均降雨mm； (2) 汛期占全年降雨%； (3) 歷年最大降雨量mm； (4) 歷年最小降雨量mm； (5) 歷年一次最大暴雨過(guò)程線 (6) 多年平均降雨天數(shù)。3.5.3 風(fēng)速、風(fēng)向 (1) 多年平均風(fēng)速m/s； (2) 多年平均最大風(fēng)速m/s； (3) 歷年瞬時(shí)最大風(fēng)速m/s； (4) 風(fēng)向m； (5) 風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度m。3.5.4 凍土深度 (1) 多年平均凍土深度m； (2) 歷年最大凍土深度m。3.6

9、 建筑材料3.6.1 堆石料的物理力學(xué)性質(zhì)提示：根據(jù)初設(shè)階段已選定的料場(chǎng)與補(bǔ)充料場(chǎng)的各類堆石料均需進(jìn)行全面試驗(yàn)的大三軸試驗(yàn)、大型壓縮試驗(yàn)、大型滲透試驗(yàn)等。 (1) 物理力學(xué)性質(zhì)見(jiàn)表4：表4 堆石料的物理力學(xué)性質(zhì)表石料物理指標(biāo)抗剪強(qiáng)度變形指標(biāo)單塊抗壓強(qiáng)度MPa 軟化系數(shù)直剪大三軸變形模量E i波比重干容重摩擦角凝聚力摩擦角凝聚力干飽和松干抗壓飽和抗壓kg/cm3kg/cm3(°)MPa (°)MPa MPa MPa 比新鮮石料弱風(fēng)化石料強(qiáng)風(fēng)化石料摻入破碎帶的碎石混合料斷層破碎帶的碎石和夾泥 (2) 用非線性有限元法計(jì)算壩體應(yīng)力、應(yīng)變時(shí)，各堆石料的試驗(yàn)參數(shù)(列表)。 (3) 級(jí)

10、配曲線(包括不均勻系數(shù)、曲率系數(shù))；0.1mm 以下的顆粒含量所占百分?jǐn)?shù)；設(shè)計(jì)干容重時(shí)的滲透系數(shù)。3.6.2 用做過(guò)渡料和反濾料的砂礫石、粗砂、細(xì)砂的性能試驗(yàn)成果3.6.3 瀝青混凝土骨料3.6.3.1 新鮮或微風(fēng)化堿性巖石(如白云巖、灰?guī)r)的基本性能 (1) 比重kg/cm3、抗壓強(qiáng)度MPa 、含泥量%； (2) 破碎好的骨料級(jí)配曲線(包括2.5mm以下的級(jí)配情況)。提示：沒(méi)有堿性巖石時(shí)，也可用其他石料(如花崗巖、流紋巖)，但應(yīng)改善與瀝青的粘附力，如加入消石灰或硅酸鹽水泥。應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)并經(jīng)專門論證。3.6.3.2 粒徑為2.5mm0.074mm的細(xì)骨料 (1) 應(yīng)優(yōu)先采用堿性巖石加工粗骨料時(shí)的

11、篩余石屑，或用堿性巖石加工的人工砂； (2) 使用河砂時(shí)，應(yīng)選用未風(fēng)化的料，并限制含泥量。4. 壩體布置4.1 核實(shí)初步設(shè)計(jì)報(bào)告審批確定的布置方案并進(jìn)行優(yōu)化提示：在初步設(shè)計(jì)報(bào)告審批確定的布置方案的基礎(chǔ)上，結(jié)合補(bǔ)充資料的變化情況與其它要求，充分考慮技術(shù)經(jīng)濟(jì)因素，對(duì)壩軸線位置、壩頂高程、上、下游壩坡等布置，進(jìn)一步優(yōu)化。4.2 核實(shí)各主要建筑物的合理布局提示：(1)泄洪建筑物與引水建筑物的進(jìn)口附近的瀝青混凝土面板和壩坡的防護(hù)措施設(shè)計(jì)，應(yīng)滿足防沖要求。 (2)電站尾水出口、泄洪建筑物的消能設(shè)施與下游壩坡腳應(yīng)有足夠的安全距離，避免水流和回流淘刷。 (3)盡可能不采用壩下埋管形式，如必須采用壩下埋管引水或

12、泄洪時(shí)，應(yīng)對(duì)其防滲、變形、穩(wěn)定進(jìn)一步分析論證，特別是埋管與防滲面板交叉部位應(yīng)格外注意。4.3 瀝青混凝土面板與岸坡和壩基巖石的連接提示：在進(jìn)一步詳細(xì)勘探的基礎(chǔ)上，必要時(shí)可適當(dāng)調(diào)整壩線，使瀝青混凝土防滲面板與岸坡和壩基的接頭盡量做到基巖上，并使防滲墻或防滲帷幕線最短、且薄。5. 壩體設(shè)計(jì)5.1 壩料規(guī)劃提示：(1)根據(jù)料場(chǎng)基本資料，結(jié)合各個(gè)料場(chǎng)的開(kāi)采條件和運(yùn)距，綜合分析規(guī)劃壩體斷面的分區(qū)。 (2)優(yōu)先考慮利用能滿足填筑要求的洞挖石碴、溢洪道的開(kāi)挖石料等。 (3)應(yīng)充分利用壩址附近的各種可上壩料，以期降低造價(jià)。軟巖堆石料壓實(shí)后應(yīng)具有較低的壓縮性和一定的抗剪強(qiáng)度，可用于下游堆石區(qū)的水上部位或壩體部填

13、料。5.2 壩斷面分區(qū)設(shè)計(jì)5.2.1 碎石排水墊層提示：(1)施工如與壩體平起，為便于機(jī)械操作，應(yīng)采用3m5m的水平寬度。 (2)墊層的排水能力應(yīng)滿足下式要求：式中：Kf¾¾瀝青混凝土面板防滲層的滲透系數(shù)，一般為10-7cm/s10-9 cm/s； H¾¾計(jì)算點(diǎn)處的作用水頭； d¾¾瀝青混凝土面板防滲層厚度； a¾¾面板與水平線夾角； KP¾¾排水墊層的滲透系數(shù)，一般取10-2cm/s左右； D¾¾垂直于面板方向的排水墊層的有效厚度。 (3)排水墊層的填筑料應(yīng)新鮮堅(jiān)硬，不風(fēng)化

14、，抗壓強(qiáng)度不低于80MPa，軟化系數(shù)不小于0.8，最大粒徑應(yīng)小于150mm，小于5mm的含量不大于20%，小于0.1mm的含量不大于5%，并有良好的級(jí)配。 (4)為便于與主堆石區(qū)結(jié)合，一般鋪筑厚度應(yīng)為主堆石區(qū)鋪筑厚度的1/2，壓實(shí)后孔隙率應(yīng)為20%左右。 (5)排水墊層應(yīng)與上游排水廊道或壩基的褥墊排水相連通。5.2.2 過(guò)渡層提示：(1)過(guò)渡層寬3 m5m，位于碎石排水墊層和主堆石區(qū)之間，起反濾過(guò)渡作用. 過(guò)渡層料的最大粒徑應(yīng)小于300mm, 小于5mm的含量不大于20%，小于0.1mm的含量不大于5%，要求級(jí)配良好。 (2)石料應(yīng)采用新鮮或弱風(fēng)化巖石，抗壓強(qiáng)度不低于50MPa，軟化系數(shù)大于0

15、.6。 (3)鋪料厚度與排水墊層一樣，孔隙率應(yīng)小于25%。5.2.3 主堆石區(qū)提示：(1)堆石料應(yīng)是質(zhì)地堅(jiān)硬，有一定的抗水、抗風(fēng)化能力，具有較高的抗剪強(qiáng)度，填筑后有較強(qiáng)的透水性。 (2)堆石料一般要求抗壓強(qiáng)度應(yīng)大于25MPa，最大粒徑取80 cm60cm，且不大于攤鋪層厚度。應(yīng)優(yōu)先考慮利用開(kāi)挖料和壩址附近的石料。對(duì)于填筑時(shí)可能被壓成細(xì)料的軟巖，只要選擇切實(shí)的壓實(shí)參數(shù)，斷面設(shè)計(jì)合理，宜充分利用。 (3)為保證能自由排水，小于5mm的顆粒數(shù)量應(yīng)低于30%，小于0.1mm的顆粒含量不大于5%，滲透系數(shù)應(yīng)大于1×10-3cm/s，如這一要求不滿足，則應(yīng)做好壩基褥墊排水，并做好反濾使浸潤(rùn)線降低

16、到可滿足水庫(kù)運(yùn)行要求的程度。 (4)壩肩與兩岸坡接觸帶，用最大粒徑小于300mm的堆石料或滿足過(guò)渡層要求的石料填筑，寬度為2m3m，以防岸坡部位出現(xiàn)架空現(xiàn)象。 (5)堆石料應(yīng)充分碾壓，孔隙率應(yīng)低于25%。5.2.4 主堆石區(qū)的分區(qū)提示：按常規(guī)大體上分位于壩軸線上游部分和壩軸線下游部分。位于壩軸線上游部分，其沉降變形、特別是蠕變變形，直接影響面板的可靠性，要求壩軸線上游部分優(yōu)選低壓縮性、級(jí)配良好的壩料填筑，并要碾壓到足夠的密實(shí)度。壩軸線下游部分遠(yuǎn)離面板，不受水荷載，只起穩(wěn)定邊坡作用，稱次堆石區(qū)，根據(jù)料源情況，可用軟巖或一般的開(kāi)挖石料，特別是本部分浸潤(rùn)線以上可選任意料填筑。5.2.5 碾壓試驗(yàn)按壩

17、體分區(qū)和不同分區(qū)料，分別進(jìn)行碾壓試驗(yàn)，以確定填筑標(biāo)準(zhǔn)和壓實(shí)參數(shù)。經(jīng)試驗(yàn)確定的參數(shù)見(jiàn)表5。表5 填筑標(biāo)準(zhǔn)和碾壓參數(shù)表分區(qū)振動(dòng)碾型號(hào)行車速度km/h鋪料厚度cm碾壓遍數(shù)n加水量%干容重 g/cm3孔隙率 %試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)設(shè)計(jì)主堆石區(qū)過(guò)渡層排水層斜坡面5.3 壩的細(xì)部設(shè)計(jì)5.3.1 確定壩頂超高提示：壩頂在水庫(kù)靜水位以上的超高應(yīng)根據(jù)建筑物級(jí)別、水庫(kù)特性、運(yùn)行條件等確定，詳見(jiàn)SDJ218-84第四章第四節(jié)。5.3.2 壩頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1) 確定壩頂寬度提示：壩頂寬度，要滿足瀝青混凝土面板施工時(shí)的卷?yè)P(yáng)臺(tái)車和瀝青混合料運(yùn)輸汽車同時(shí)停放在同一個(gè)壩斷面上或行走的要求，一般取10m15m。為減少壩殼填筑量，同時(shí)滿

18、足面板施工的壩頂寬度，可在壩體填筑低于壩頂高程2m3m時(shí)進(jìn)行，剩下的防滲面板可用簡(jiǎn)單的機(jī)械結(jié)合人工施工，或?qū)⒎览藟ο蛳麓怪毖由?，與瀝青混凝土防滲面板相接。 (2) 防浪墻設(shè)計(jì)提示：防浪墻必須堅(jiān)固不透水，應(yīng)經(jīng)強(qiáng)度和穩(wěn)定核算，并設(shè)置伸縮縫。其與面板的接頭應(yīng)慎重對(duì)待并做好止水設(shè)施，特別是防浪墻向下延伸時(shí)，接頭處對(duì)不均勻沉陷的適應(yīng)能力更要注意。 (3) 壩頂排水設(shè)計(jì)提示：壩頂宜做瀝青混凝土路面，路面向一側(cè)或兩側(cè)傾斜，坡度2%3%，同時(shí)路兩側(cè)應(yīng)做好排水，以防雨水進(jìn)入上游碎石排水墊層與瀝青混凝土面板復(fù)式斷面的排水層。5.3.3 壩體排水提示：(1)對(duì)于I、II級(jí)壩，結(jié)合壩基帷幕灌漿，宜在面板與壩基聯(lián)接部位

19、做排水廊道，并用D=10cm15cm的排水管與碎石排水墊層與復(fù)式斷面的面板排水層相連。排水廊道至少設(shè)兩個(gè)進(jìn)出口，以供排水、通氣、檢查和交通之用。 (2)當(dāng)主堆石區(qū)的滲透系數(shù)小于1×10-3cm/s時(shí)，壩基應(yīng)設(shè)褥墊排水。褥墊排水的滲透系數(shù)應(yīng)大于1×10-2cm/s，其頂部應(yīng)做好反濾。為減少工程量，也可做成網(wǎng)狀排水帶或排水管，但必須進(jìn)行計(jì)算和論證。5.3.4 護(hù)坡和壩面排水提示：(1)護(hù)坡應(yīng)用新鮮堅(jiān)硬的塊石干砌，粒徑不小于20cm，厚度為30cm60 cm。 (2)下游壩面與岸坡連接處必須設(shè)置排水溝，排除壩頂與兩岸坡的匯集水。 (3)下游面的石料較完整時(shí)可不設(shè)護(hù)坡。6. 壩的計(jì)

20、算提示：用具有良好級(jí)配，且小于0.1mm的顆粒含量不大于5%的硬巖石填筑的壩，或軟巖但具有排水廊道或壩基褥墊排水，壩體有充分的自由排水能力，則壩體按干坡計(jì)算，即不計(jì)孔隙水壓力。容重按實(shí)際濕容重計(jì)。6.1 穩(wěn)定計(jì)算提示：(1)計(jì)算工況確定、計(jì)算工作條件的劃分，按SDJ218-84第1.0.4條和修改補(bǔ)充的規(guī)定進(jìn)行。 (2)筑壩材料力學(xué)指標(biāo)確定；筑壩材料的抗剪強(qiáng)度，對(duì)I、II級(jí)高壩，用三軸儀或直剪儀確定；低壩可用直剪儀或工程類比確定。施工期應(yīng)通過(guò)碾壓試驗(yàn)且在填筑過(guò)程中應(yīng)取樣進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，以便設(shè)計(jì)作必要的修正。6.1.1 施工期的穩(wěn)定分析壩體填筑后，尚無(wú)瀝青混凝土面板時(shí)，要進(jìn)行施工期壩體擋水和壩體過(guò)

21、水情況的穩(wěn)定滲流計(jì)算，并按各種情況計(jì)算壩坡穩(wěn)定。6.1.2 運(yùn)行期應(yīng)分別按正常和非常條件計(jì)算以下情況 (1) 巖基存在軟弱夾層或構(gòu)造面； (2) 以砂礫石為壩基特別是含有夾泥層； (3) 最大壩高斷面、或壩體用軟巖填筑和使用了代替料的有代表性的壩體斷面。6.1.3 靜力穩(wěn)定計(jì)算采用剛體極限平衡法提示：計(jì)算宜采用滑楔法或圓弧法，對(duì)I、II級(jí)高壩計(jì)算時(shí)應(yīng)計(jì)與條塊間的作用力。其最小安全系數(shù)應(yīng)滿足SDJ218-84第7.3.8條、第7.3.9條的規(guī)定。6.2 應(yīng)力和變形計(jì)算提示：通過(guò)計(jì)算估計(jì)壩體在自重與其他外荷載作用下的應(yīng)力和變形。 (1) 確定竣工時(shí)壩頂應(yīng)預(yù)留的超高； (2) 預(yù)估壩體各部位的不均勻

22、沉降量，以判斷壩體和瀝青混凝土面板發(fā)生裂縫的可能性； (3) 分析瀝青混凝土面板，在岸坡和壩基垂直防滲體的連接部位與與其他建筑物的連接部位，是否因應(yīng)力或不均勻沉陷產(chǎn)生剪力破壞； (4) 面板在水荷載和各種不同工作條件下，因壩體應(yīng)變可能產(chǎn)生的開(kāi)裂和滲漏；提示：對(duì)于I、II級(jí)高壩，宜采用非線性有限元法進(jìn)行應(yīng)力、應(yīng)變分析。除靜力計(jì)算外，還要進(jìn)行在地震荷載作用下的動(dòng)力分析。 (5) 用粘彈性理論分析瀝青混凝土面板的應(yīng)力。提示：瀝青混凝土面板，因溫度收縮(特別是北方寒冷地區(qū))，可能產(chǎn)生開(kāi)裂，應(yīng)用粘彈性理論分析面板的應(yīng)力。計(jì)算參數(shù)應(yīng)考慮到實(shí)際可能出現(xiàn)的低溫和外荷載的作用速度，并通過(guò)嚴(yán)格的試驗(yàn)確定。7. 碾

23、壓式瀝青混凝土面板設(shè)計(jì)7.1 確定面板的坡度提示：(1)面板的坡度，應(yīng)根據(jù)施工水平、面板鋪筑機(jī)械施工要求、施工人員的交通等條件確定，一般宜不陡于1:1.7. (2)壩面力求平整，不設(shè)馬道，如需變坡應(yīng)采用半徑不小于30m的曲線連接。7.2 排水墊層設(shè)計(jì)提示：排水墊層設(shè)在瀝青混凝土面板與填筑體或基礎(chǔ)之間，作用是整平、支承、排水、防凍脹，并使攤鋪機(jī)具能正常行走。根據(jù)建筑材料和工程條件有： (1)碎石(或卵石)排水墊層，若直接鋪筑到基礎(chǔ)上，垂直于坡面的厚度應(yīng)不小于50cm，對(duì)石料的要求與計(jì)算已在5.2.1中詳述。 (2)無(wú)砂水泥混凝土排水墊層，其最小厚度為10cm，標(biāo)號(hào)應(yīng)根據(jù)計(jì)算確定，抗壓強(qiáng)度一般不低

24、于10MPa 。 (3)干砌塊石排水墊層，最小厚度30cm，砌筑應(yīng)力求平整，塊石之間的縫隙應(yīng)用小碎石填平，避免因壩體沉陷或攤鋪機(jī)行走引起塊石之間的錯(cuò)動(dòng).7.3 瀝青混凝土面板斷面選擇提示：瀝青混凝土面板，分復(fù)式斷面和筒式斷面。復(fù)式斷面由上到下為封閉層、上防滲層、排水層、下防滲層、整平膠結(jié)層；筒式斷面只有一個(gè)防滲層，無(wú)排水層，其他同復(fù)式斷面。斷面選擇需經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。同一壩面可選擇不同型式的斷面。 (1)筒式斷面，因?qū)訑?shù)少，較經(jīng)濟(jì)，可縮短工期。一般均可滿足防滲要求。 (2)當(dāng)?shù)叵滤桓?、壩體或基礎(chǔ)排水條件差，以與壩基滲水可能對(duì)壩體穩(wěn)定起不良影響時(shí)，宜采用復(fù)式斷面。復(fù)式斷面防滲的可靠性大，因排

25、水層分區(qū)，如出現(xiàn)漏水，較易查出漏水部位與漏水量。7.4 面板各層作用和要求提示：(1)封閉層厚度為2 mm左右，起封閉上防滲層缺陷，延緩瀝青混凝土老化，提高防滲能力。使用材料為瀝青膠、橡膠瀝青膠。 (2)上防滲層厚度8cm15cm，分23層鋪壓。鋪筑時(shí)層間噴涂1kg/m2的乳化瀝青或稀釋瀝青結(jié)合層，以提高其防滲和整體性。 (3)排水層厚度6 cm10cm，匯集上防滲層滲水，并將水導(dǎo)入排水廊道或排水管。沿壩軸線每隔10m15m設(shè)一隔水帶，將排水層分區(qū)。 (4)下防滲層厚度5cm8cm，起隔斷排水層和面板后的滲水的作用?？梢粚愉亯?。 (5)整平膠結(jié)層為防滲層攤鋪創(chuàng)造平整的條件，厚度5cm10cm，

26、可用兩層不同配合比的開(kāi)級(jí)配瀝青混凝土鋪筑。 (6)在變坡和壩周線為曲線時(shí)，應(yīng)參考有關(guān)工程資料，采取加強(qiáng)措施，并慎重對(duì)待。7.5 瀝青混凝土材料選擇7.5.1 礦料(為粗骨料、細(xì)骨料、填料的總稱)(1) 填料(即礦粉)提示：(1)礦粉應(yīng)采用石灰?guī)r或白云巖粉，亦可用滑石粉或普通硅酸鹽水泥。 (2)礦粉細(xì)度要求見(jiàn)下表。礦粉的細(xì)度要求篩孔尺寸mm 0.6 0.15 0.074通過(guò)率 % 100 >90 >70 (3)礦粉的親水系數(shù)應(yīng)小于1，含水率小于0.5%，不含泥土，不結(jié)塊，不含有機(jī)物和雜質(zhì)。 (2) 細(xì)骨料提示：細(xì)骨料可用粒徑小于2.5mm ，比重大于2.5kg/cm3的天然砂、石灰?guī)r

27、或白云巖加工成的人工砂，要求質(zhì)地堅(jiān)硬、不風(fēng)化、不因加熱引起性質(zhì)變化、級(jí)配良好、含泥量小于2%(檢驗(yàn)方法與混凝土骨料一樣)、不含有機(jī)質(zhì)和其他雜質(zhì)、耐久性好、用硫酸納法干濕循環(huán)5次重量損失小于15%、水穩(wěn)定等級(jí)不低于四級(jí)。 (3) 粗骨料提示：粗骨料宜采用堿性巖石，其要求： (1)質(zhì)地堅(jiān)硬、新鮮、比重大于2.5kg/cm3、軟化系數(shù)大于0.8，不因加熱引起性質(zhì)變化、吸水率不大于3%。 (2)級(jí)配良好、含泥量小于0.5%、針片狀顆粒含量不大于10%(檢驗(yàn)方法與混凝土骨料一樣) (3)耐久性好，用硫酸納法干濕循環(huán)5次，重量損失小于12%。 (4)粘附性能良好，與瀝青的粘附力應(yīng)達(dá)四級(jí)以上。 (5)若使用

28、非堿性巖做粗骨料，需摻用防剝離劑(如消石灰)，并經(jīng)試驗(yàn)和專門論證。 (6)骨料最大粒徑，指總通過(guò)率大于或等于95%的篩孔尺寸。防滲層最大粒徑應(yīng)小于一次鋪壓層厚的1/3，整平膠結(jié)層最大粒徑應(yīng)小于一次鋪壓厚度的1/2。水工瀝青混凝土拌和骨料，一般分5級(jí)：即(25)20mm15mm，15mm10mm，10mm5mm，5mm2.5mm，2.5nn以下。當(dāng)以超、遜徑篩檢驗(yàn)時(shí)，超徑率應(yīng)為零，遜徑率應(yīng)小于10%；當(dāng)以原孔篩檢驗(yàn)時(shí)，超徑率應(yīng)小于5%，遜徑率應(yīng)小于10%。7.5.2 摻料提示：摻料的作用，是改善瀝青混凝土的物理力學(xué)性質(zhì)。如摻消石灰提高瀝青混凝土的水穩(wěn)定性；摻石棉改善瀝青混凝土的熱穩(wěn)定性；摻橡膠或

29、其他高分子材料提高瀝青混凝土的低溫抗裂性能。所有摻料必須經(jīng)嚴(yán)格的試驗(yàn)，并有有效的摻配工藝和施工方法。7.5.3 瀝青提示：(1)應(yīng)嚴(yán)格按要求選擇瀝青,以保證瀝青混凝土的物理力學(xué)性質(zhì)。下表是為北方某工程上水庫(kù)制定的石油瀝青技術(shù)要求。上水庫(kù)瀝青混凝土面板石油瀝青技術(shù)要求序號(hào)檢驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)要求1針入度，(100g，5s)10mm257090251402延度不小于，cm (5cm/min)15140043軟化點(diǎn)(環(huán)球法)47524溶解度(三氯乙烯三氯乙烷苯)不小于99重量損失不大于，%0.6薄膜加熱加熱后針入度比不小于，%605試驗(yàn)25(163)延度不小于，cm (5cm/min)1570(50)456

30、閃點(diǎn)(開(kāi)口式)不小于，2307蠟含量(蒸餾法)不大于，%2.58比重(實(shí)測(cè)值)9脆點(diǎn)不大于，-10(2)北方和南方因溫度差別，應(yīng)使用不同標(biāo)號(hào)的瀝青，一般可相差15個(gè)針入度單位。下 表是全國(guó)水工瀝青科研技術(shù)協(xié)調(diào)組的討論值。70號(hào)可用于南方，90號(hào)可用于黃河以北地區(qū)。我國(guó)水工瀝青技術(shù)要求資料來(lái)源1979年XX會(huì)議初稿1984年提出用于大型或重要碾壓式瀝青混凝土瀝青標(biāo)號(hào)90甲 乙70甲 乙50甲 乙907050針入度，1/10mn10081806160411008080606040軟化點(diǎn) 455047565060455047565060延度25100100808060100100100cm15100

31、100100100脆點(diǎn) 不大于-10-8-6-10-8-6蒸發(fā)減量 % 不大于1.01.01.01.01.01.0蒸發(fā)后針入度 % 不大于606060606060閃點(diǎn) 不小于200200230230230230溶解度 % 不小于99.099.099.099.099.099.0水分 % 不大于0.20.20.2薄膜烘箱針入度比% 不小于505556505556延度25 不小于75607550試 驗(yàn)脆點(diǎn) 不高于-8-6-4(3)層間結(jié)合涂層使用的乳化瀝青、稀釋瀝青或封閉層瀝青瑪蹄脂使用的瀝青，針入度宜 控制在2040，軟化點(diǎn)應(yīng)大于60。這類瀝青可用針入度1020與針入度70 90的瀝青按某種比例調(diào)

32、配。使用的瀝青含蠟量應(yīng)小于2.5%(蒸餾法)。(4)封閉層或其他結(jié)構(gòu)層，為保證高溫不流淌、低溫不脆裂，可使用橡膠或其它高分子材 料配制的改性瀝青，改性宜在生產(chǎn)廠家進(jìn)行。由于改性瀝青尚處于研究試用階段；故 使用時(shí)要特別慎重。7.6 瀝青混凝土面板各層的配合比提示：配合比應(yīng)根據(jù)瀝青、礦料、摻料等的性能，通過(guò)室試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)性試驗(yàn)確定。由于瀝青混凝土的物理力學(xué)性質(zhì)隨溫度和荷載作用時(shí)間而變，所以，試驗(yàn)的基本條件應(yīng)根據(jù)工程運(yùn)行的實(shí)際溫度和荷載作用情況，確定各層的具體要求。7.6.1 防滲層提示：孔隙率一般為2%4%，表層的孔隙率略低于里層，便于排水、排氣。滲透系數(shù)應(yīng)小于10-7cm/s10-8cm/s，

33、水穩(wěn)定系數(shù)不小于0.85，斜坡流淌值不大于0.8mm。應(yīng)進(jìn)行瀝青混凝土低溫力學(xué)性能的檢驗(yàn)，溫度高于4時(shí)，其變形模量與碎石排水墊層的變形模量應(yīng)為同一個(gè)量級(jí)，以適應(yīng)壩體的變形。瀝青含量為礦料總重的7.5%9.0%。7.6.2 排水層提示：滲透系數(shù)一般為1×10-1cm/s左右。瀝青用量為礦料總重的3%5%。骨料最大粒徑不大于25mm30mm。熱穩(wěn)定系數(shù)(R20/R50)不大于4.5。7.6.3 整平膠結(jié)層提示：滲透系數(shù)一般為10-2cm/s10-4cm/s。熱穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)小于4.5。瀝青用量一般為礦料總重的4%6%。7.6.4 封閉層瀝青瑪蹄脂提示：配制瀝青瑪蹄脂的瀝青與礦粉的比例為1:1

34、.51:2，還可加入適當(dāng)?shù)膿搅?如石棉或高分子聚合物)。其瀝青的針入度為2040、軟化點(diǎn)應(yīng)高于60。要求高溫不流淌，低溫不開(kāi)裂，與瀝青混凝土防滲層有很好的粘結(jié)力。注意，不可使用一般的建筑瀝青調(diào)配:8. 面板與岸坡、基礎(chǔ)與剛性建筑物的連接提示：(1)連接形式選擇和設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)接頭部位水頭大小、基礎(chǔ)和岸坡的地形地質(zhì)條件、填筑體的密實(shí)度和變形大小、剛性建筑物運(yùn)行過(guò)程中的位移情況等因素，綜合考慮。 (2)連接設(shè)計(jì)，應(yīng)解決因不均勻沉陷和相對(duì)位移，而導(dǎo)致瀝青混凝土面板的開(kāi)裂破壞問(wèn)題。為此，要解決面板與連接的建筑物產(chǎn)生相對(duì)滑移而不破壞。因此，接頭的關(guān)健部件要求有很好的適應(yīng)變形的能力。8.1 接頭部位處理8.

35、1.1 岸坡和基礎(chǔ)處理除滿足9.1條的要求外，還應(yīng)做到： (1) 連接部位：岸坡應(yīng)平順，不能有反坡或突然變坡，當(dāng)岸坡上緩下陡時(shí)，變坡角應(yīng)小于20°。 (2) 土質(zhì)岸坡一般不陡于1:1.5，巖石岸坡不陡于1:0.751:0.5。8.1.2 岸墩設(shè)計(jì)提示：面板應(yīng)通過(guò)混凝土岸墩或灌漿排水廊道與岸坡和基礎(chǔ)相連接。 (1)岸墩應(yīng)滿足抗滑穩(wěn)定和抗傾覆要求。 (2)岸墩應(yīng)做到弱風(fēng)化或新鮮巖石基礎(chǔ)上。 (3)岸墩一般應(yīng)設(shè)錨筋并進(jìn)行固結(jié)灌漿。 (4)岸墩墩頭或灌漿排水廊道的頂部，應(yīng)根據(jù)面板接頭型式的要求，做成曲線或折線型。8.1.3 混凝土建筑物直墻(如溢洪道邊墻)與瀝青混凝土面板的連接。提示：(1)

36、連接部位的結(jié)構(gòu)型式與尺寸,應(yīng)滿足接頭要求,要與直墻的結(jié)構(gòu)統(tǒng)一考慮。 (2)直墻接頭部位下臥填筑體的密實(shí)度設(shè)計(jì)要極度重視，并有嚴(yán)密的施工工藝控制。8.2 接頭設(shè)計(jì)8.2.1 接頭設(shè)計(jì)容提示：(1)堆石體沉陷狀況的預(yù)測(cè)(計(jì)算見(jiàn)第6章壩的計(jì)算)。 (2)各種連接型式對(duì)不均勻沉陷適應(yīng)能力的估計(jì)。 (3)剛性聯(lián)接墩頭最優(yōu)形狀尺寸的計(jì)算與各部位斷面尺寸設(shè)計(jì)。 (4)對(duì)瀝青混凝土柔性接頭材料、表面加強(qiáng)材料、止水片與膠粘劑等，應(yīng)具備的物理力學(xué)性質(zhì)，并提出相應(yīng)的技術(shù)要求。8.2.2 接頭型式的選擇提示：接頭種類有： (1)滑動(dòng)式接頭：由鋪設(shè)厚1cm左右的低溫柔性好的橡膠瀝青膠墊層和下面的瀝青砂漿楔體組成。以可滑

37、動(dòng)的墊層發(fā)生相對(duì)位移來(lái)釋放對(duì)瀝青混凝土面板的約束。 (2)轉(zhuǎn)動(dòng)式接頭：系在排水墊層與瀝青混凝土面板之間，設(shè)一排與岸墩鉸接的承重鋼筋混凝土梁，作用是變集中沉陷為緩變的沉陷。 (3)擴(kuò)大式接頭：在防滲層與整平膠結(jié)層之間，以柔性止水材料(一般為瀝青砂漿)，做成加厚的向面板方向緩變消失的擴(kuò)大部分，起始厚度為面板厚度的35倍，緩變消失部分長(zhǎng)度為面板厚度的46倍。岸墩或其他剛性建筑物的連接部位，做成折線或曲線，一般不陡于1:0.5。 (4)上述三種接頭，在面板靠近被連接建筑物的部位，可用具有一定抗拉強(qiáng)度、變形能力好的柔性止水材料，做一個(gè)倒梯形封頭，以利于變形。同時(shí)在接頭表面鋪設(shè)加強(qiáng)層，材料可用具有好的止水

38、和變形能力的防水卷材，以提高接頭部位的抗裂能力。8.2.3 接頭部位的材料提示：(1)梯形封頭材料為聚合物改性材料，可以適應(yīng)較大的變形?；瑒?dòng)式接頭的柔性墊層也宜使用這類材料。但對(duì)這種材料的粘接能力、抗老化性能、低溫時(shí)的變形性能等，應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)和論證。 (2)表面加強(qiáng)層，可研究使用防水卷材。由于受強(qiáng)大水壓力的作用，所以要經(jīng)充分的試驗(yàn)和論證。 (3)楔體一般使用瀝青砂漿，要求有好的適應(yīng)變形的能力和較高的密實(shí)度。施工用熱澆筑法。瀝青用量一般為骨料重量的15%左右。9. 基礎(chǔ)處理9.1 壩基和岸坡的強(qiáng)度、變形等處理壩基和岸坡圍的基礎(chǔ)，應(yīng)根據(jù)靜力和動(dòng)力穩(wěn)定、容許沉降量、不均勻沉陷等要求進(jìn)行處理。9.2 基礎(chǔ)

39、處理容9.2.1 壩基的一般處理提示：基礎(chǔ)處理，視地質(zhì)條件的不同而異，一般有以下容： (1)壩基和岸坡上的草皮、樹(shù)根、含有機(jī)物的表土、蠻石和松動(dòng)巖塊等均需清除。 (2)對(duì)失水很快變質(zhì)或遇水很快崩解泥化的基巖，開(kāi)挖時(shí)應(yīng)先預(yù)留保護(hù)層，待填筑時(shí)隨挖隨填，或用噴漿保護(hù)。 (3)對(duì)密實(shí)度高的砂礫石覆蓋層，經(jīng)論證原則上可作為壩基。但對(duì)密實(shí)度低易液化的細(xì)砂，則應(yīng)挖除或加密處理。 (4)壩基的斷層破碎帶，寬度較大或已經(jīng)泥化部分，除做好表面處理外，其與壩殼的接觸面，尚需做好反濾設(shè)施，以防管涌和溶蝕。 (5)瀝青混凝土面板堆石壩，原則上應(yīng)避開(kāi)易液化土、軟粘土、濕陷性黃土地基。如局部遇有以上地基，應(yīng)盡可能挖除，挖除

40、確有困難時(shí)，應(yīng)采取打砂井、做好反濾、加強(qiáng)排水、或翻壓強(qiáng)夯等方法，使其完成大部分沉降并防止土粒流失，以保證壩基穩(wěn)定。 (6)壩基河床覆蓋層達(dá)到一定深度后，視不同壩高應(yīng)進(jìn)行專門研究予以處理。9.2.2 壩基和岸坡的防滲處理提示：(1)瀝青混凝土面板與壩基和岸坡連接部位的防滲處理,根據(jù)不同的基礎(chǔ)地質(zhì)條件，采取不同的方法，一般有灌漿帷幕、固結(jié)灌漿、混凝土防滲墻等。但垂直防滲體的頂部，應(yīng)做混凝土蓋板或墩頭，便于與面板的連接。 (2)結(jié)合帷幕灌漿、壩基排水、觀測(cè)等要求，在面板與壩基和岸坡連接部位做灌漿排水廊道，排除滲水。 (3)灌漿帷幕、固結(jié)灌漿、混凝土防滲墻等的設(shè)計(jì)，應(yīng)按照有關(guān)規(guī)進(jìn)行。10. 原型觀測(cè)1

41、0.1 觀測(cè)目的 (1) 監(jiān)視壩的安全運(yùn)行。 (2) 根據(jù)施工期觀測(cè)資料，控制施工或與時(shí)檢驗(yàn)和修改設(shè)計(jì)。 (3) 根據(jù)長(zhǎng)期觀測(cè)資料，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的正確性。 (4) 為科學(xué)研究提供資料。10.2 觀測(cè)項(xiàng)目 (1) 壩體變形觀測(cè)：包括壩頂、下游面、壩體部的垂直位移和水平位移。 (2) 壩基沉陷。 (3) 壩基、岸坡地質(zhì)構(gòu)造部位的位移。 (4) 瀝青混凝土面板縱向或橫向垂直位移和水平位移。 (5) 垂直面板向的滲透壓力、滲流量，壩基、壩體、繞壩等滲流量與壩浸潤(rùn)線。 (6) 地震觀測(cè)。 (7) 面板接頭變形觀測(cè)。 (8) 面板表面裂縫觀測(cè)，特別是岸邊接頭部位。 (9) 瀝青混凝土面板的表面和部溫度觀測(cè)。

42、(10) 庫(kù)水位和水溫觀測(cè)。10.3 觀測(cè)設(shè)計(jì)布置10.3.1 外部觀測(cè) (1) 控制網(wǎng)的設(shè)置，應(yīng)能保證不受外界干擾，能順利進(jìn)行觀測(cè)作業(yè)，并有好的通視和交通條件。 (2) 水平和垂直變位觀測(cè)點(diǎn)，可與壩軸線平行和垂直兩個(gè)方向大致等間距分布。10.3.2 壩體部觀測(cè)設(shè)施，至少沿壩軸線設(shè)一個(gè)縱斷面和最大壩高處(或其他有代表性的斷面)設(shè)一個(gè)橫斷面，必要時(shí)可加設(shè)橫斷面。10.3.3 壩肩和基巖斷層帶、壩基覆蓋層最深處、承壓水層、壩下埋管或廊道處，根據(jù)需要設(shè)置觀測(cè)項(xiàng)目。10.3.4 瀝青混凝土面板，應(yīng)布置一定的專用觀測(cè)設(shè)備，以進(jìn)行面板的應(yīng)力、溫度等項(xiàng)觀測(cè)。10.4 觀測(cè)設(shè)備的安裝，保護(hù)與管理10.4.1 觀測(cè)設(shè)備盡可能保證觀測(cè)作業(yè)有較好的交通與照明條件，