堤防工程设计规范

中华人民共和国国家标准堤防工程设计规范GB50286－98条文说明目次1总则2堤防工程的级别及设计标准2.1堤防工程的防洪标准及级别2.2安全加高值及稳定安全系数3基本资料3.1气象与水文3.2社会经济3.3工程地形3.4工程地质4堤线布置及堤型选择4.1堤线布置4.2河堤堤距的确定4.3堤型选择5堤基处理5.1一般规定5.2软弱堤基处理5.3透水堤基处理5.4多层堤基处理5.5岩石堤基的防渗处理6堤身设计6.1一般规定6.2筑堤材料与土堤填筑标准6.3堤顶高程6.4土堤堤顶结构6.5堤坡与戗台6.6护坡与坡面排水6.7防渗与排水设施6.8防洪墙7堤岸防护7.1一般规定7.2坡式护岸7.3坝式护岸7.4墙式护岸7.5其他防护型式8堤防稳定计算8.1渗流及渗透稳定计算8.2抗滑稳定计算8.3沉降计算9堤防与各类建筑物、构筑物的交叉、连接9.1一般规定9.2穿堤建筑物、构筑物9.3跨堤建筑物、构筑物10堤防工程的加固、改建与扩建10.1加固10.2改建10.3扩建11堤防工程管理设计11.1一般规定11.2观测设施11.3交通与通信设施11.4防汛抢险设施11.5生产管理与生产设施附录A堤基处理计算附录B设计潮位计算附录C波浪计算附录D堤岸防护计算附录E渗流计算附录F抗滑稳定计算21总则1.0.1我国洪、潮灾害十分严重，堤防是抵御洪、潮水危害的重要工程措施。新中国成立以来，我国进行大规模的堤防建设，全国已建堤防总长20余万公里，在历次抗洪、潮灾害中发挥了巨大的作用。随着社会经济的发展，新建、加固、扩建及改建堤防工程的任务将日益繁重，而堤防工程设计几十年来无标准可循，与大量的堤防建设需要极不适应。由于缺乏反映堤防自身特点和要求的标准，堤防工程设计难以做到技术先进、经济合理、安全适用等要求。因此，制定堤防工程设计的标准，是适应国家堤防建设的需要，也是使堤防工程建设走向科学化、规范化的轨道，不断提高堤防工程设计水平的必然要求。1.0.2我国堤防种类繁多，按抵御水体类别分为河堤、湖堤、海堤；按筑堤材料分为土堤、砌石堤、土石混合堤、钢筋混凝土防洪墙等。工程建设性质又有新建堤防及老堤的加固、扩建、改建之分。本条规定的适用范围是充分考虑我国堤防工程的不同类别及新、老堤建设的具体情况，使本规范有较好的通用性和可操作性。1.0.3堤防工程是防洪、防潮工程的重要设施，在河流、湖泊的综合规划或防洪专业规划中，为实现防洪总体目标，作为防洪体系中的水库、堤防、滞洪区、分洪道等工程措施承担不同的任务，堤防工程设计须按照规划确定的任务和要求进行；城市堤防是城市的基础设施，是城市总体规划的组成部分，须按总体规划确定的任务和要求进行设计。同时，城市防洪工程又是河流、湖泊、海岸带综合规划或防洪专业规划的组成部分，且是规划防洪的重点。因此，城市防洪工程应以上述两类规划作为依据。1.0.4基本资料收集、整理和分析工作，是搞好堤防工程设计的前提，根据各设计阶段不同的精度要求，要有针对性地开展工作。水利工程按基建程序通常规定有项目建议书、可行性研究、初步设计、技施设计和施工详图等设计阶段。堤防工程根据堤防级别、工程规模和主管部门要求，可对各设计阶段适当合并或简化。不同的设计阶段对资料的要求既有相异之处，又有相互联系和各设计阶段通用的地方，在收集、整理和分析资料时，既要注意各设计阶段对资料精度要求，又要通盘考虑，尽可能避免重复，以达到在满足设计要求前提下减少资料收集的工作量。为了保证基本资料完整和可靠性，需要对收集、整理的基本资料进行分析验证工作。1.0.5为确保堤防工程在设计条件下的安全运用，使堤防工程有效地抵御设计条件下的洪、潮水危害，堤防工程设计应满足稳定、渗流、变形等直接涉及工程安全的基本要求，这是本规范中的堤基处理、堤身设计、堤岸防护等章节中的共性问题。因此，本条对这一共性问题作了原则规定。1.0.6我国堤防工程堤线长，保护范围广，堤防所在地区自然环境、社会经济等条件存在很大差异。在堤防工程设计中应根据当地实际情况，认真贯彻因地制宜，就地取材的原则，以达到在保证工程质量的前提下降低工程造价的目的。新技术、新工艺、新材料应在总结经验和分析研究的基础上积极慎重地采用，必要时应进行科学试验。1.0.7本条作了对地震烈度7度及其以上地区的堤防工程抗震设防措施的限定规定。是因为：其一，堤防工程遭遇大洪水机率小，高水位运行时间短，同时又遭遇7度及其以上地震烈度的机率更小；其二，抗震设防措施代价高，根据我国国情，从实际出发，只能对特别重要的城市堤段，如保护核电站或重要的城市工业设施的1级堤防，经上级主管部门批准，方可进行抗震设防设计。1.0.8堤防工程涉及国民经济多个部门和专业，主要涉及水利水电、城建、交通、铁道、地质等部门和有关专业。因此，本条作了除满足本规范规定外，还要符合国家现行有关标准的规定。2堤防工程的级别及设计标准2.1堤防工程的防洪标准及级别2.1.1堤防工程是为了保护防护对象的防洪安全而修建的，其自身并无特殊的防洪要求。因此，堤防工程的防洪标准主要由防护对象的防洪要求而定。现行国家标准《防洪标准》中，防护对象的防洪标准见表1。如果一个防护区范围较大，当各类防护对象可以分别防护时，按各防护对象的重要程度，由防护对象的防洪标准分别确定堤防工程的防洪标准；如果不能分别防护时，为了保证主要防护对象的防洪安全，应按本规范规定选取各防护对象中标准较高的防洪标准，确定堤防工程的防洪标准。堤防工程的级别根据堤防工程的防洪标准确定。表1防护对象的等别和防洪标准防护对象的等别ⅠⅡⅢⅣ城镇重要性非农业人口(万人)防洪标准［重现期(年)］特别重要的城市≥150≥200重要城市150～50200～100中等城市50～20100～50一般城市≤2050～20乡村防护区人口(万人)防洪区耕地(万亩)防洪标准［重现期(年)］≥150≥300100～50150～50300～10050～3050～20100～3030～20≤20≤3020～10工矿企业工矿企业规模防洪标准［重现期(年)］特大型200～100大型100～50中型50～20小型20～10交通运输设施铁路路基重要程度运输能力(×104t/年)防洪标准［重现期(年)］骨干铁路≥1500100次要骨干铁路1500～750100地区铁路≤75050汽车专用公路路基等级防洪标准［重现期(年)］高速、Ⅰ100Ⅱ50一般公路路基等级防洪标准［重现期(年)］Ⅱ50Ⅲ25Ⅳ按具体情况定江河港口重要性防洪标准［重现期(年)］重要城市港区100～50中等城市港区50～20一般城镇港区20～10海港重要性防风暴潮标准重要港区200～100中等港区100～50一般港区50～20民用机场重要程度防洪标准［重现期(年)］重要国际机场200～100重要国内机场100～50一般国内机场50～20油气管道工程规模防洪标准大型100中型50小型20动力设施火电厂电厂规模装机容量(×104kW)防洪标准［重现期(年)］特大型≥300≥100大型300～120100中型120～25100～50小型≤2550高压超高压输配电设施电压(kV)防洪标准［重现期(年)］≥500≥100500～110100110～35100～50≤3550通信设施重要程度防洪标准［重现期(年)］国际、省际重要线路100省际、省地间50地县间30文物古迹保护等级防洪标准［重现期(年)］国家级≥100省级100～50县级50～202.1.2本规范中堤防工程的级别，根据防护对象的防洪要求决定。为区别不同水体洪水对防护对象的威胁程度，根据《防洪标准》6.4.1条规定，本条作了堤防工程的级别可适当提高或降低的原则规定。2.1.3根据《防洪标准》3.0.2条：“人口密集、乡镇企业较发达或农作物高产的乡村防护区，其防洪标准可适当提高”的规定，参照沿海各省、区、市的现行等级划分标准(见表2)，滨海地区堤防工程较一般乡村堤防工程的防洪标准适当提高。表2我国部分省、区、市海堤采用的潮位、波浪设计标准省区市项目堤防级别12345广西防护区规模农业用地(万亩)＞55～11～0.1＜0.1人口(万人)＞55～11～0.1＜0.1设计标准［重现期(年)］50～2020～1010～5＜5广东防护区城镇重要性重要中等一般人口(万人)150～5050～2020～3＜3乡村农业用地(万亩)＞100100～3030～5＜5人口(万人)＞200200～6060～10＜10设计标准［重现期(年)］200～100100～5050～2020～10福建围垦区毛面积(万亩)≥11～0.3＜0.3设计标准［重现期(年)］潮位100～5050～3030～20风速503010浙江防护区规模农业用地(万亩)范围很大，经济影响巨大＞55～1＜1人口(万人)＞55～1＜1设计标准［重现期(年)］100～5050～2020～10＜10上海防护对象市区设计标准［重现期(年)］1000江苏防护区农业用地(万亩)1015设计标准［重现期(年)］2002.1.4蓄、滞洪区是江河防洪工程体系的重要组成部分，其堤防的防洪标准是由它在防洪工程体系中承担的防洪任务来决定的。因此，蓄、滞洪区堤防工程的防洪标准需根据批准的流域防洪规划或区域防洪规划的要求专门确定。2.1.5我国堤防工程大部分是土堤或土石混合堤，加高、加固相对比较容易。而水闸、涵洞、泵站等建筑物及其他构筑物，一般为钢筋混凝土、混凝土或浆砌石结构，加高、改建比较困难；堤防工程与建筑物的接合部在洪水通过时易出现险情，引起溃决，因此本条对这些建筑物的设计防洪标准提出了较高的要求。2.2安全加高值及稳定安全系数2.2.1在堤防工程设计中，由于水文观测资料系列的局限性、河流冲淤变化、主流位置改变、堤顶磨损和风雨侵蚀等，设计堤顶高程需有一定的安全加高值。安全加高值不含施工预留的沉降加高、波浪爬高及壅水高。表2.3.1系参考《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准(平原、滨海部分)》及《碾压式土石坝设计规范》，考虑到堤防高度较土坝低，加上堤防加高一般比水利枢纽或土坝容易，所以本规范采用比土坝低一级的数值，既使1级堤防重要堤段的安全加高值，最大也不超过土坝规定的最大数值。2.2.2无粘性土渗透变形的允许坡降是以土的临界坡降除以安全系数确定的。规范中提出安全系数1.5～2.0。通常流土破坏对堤防工程的危害较大，安全系数取2.0，管涌安全系数的取值小于流土破坏，故取1.5。表2.2.2适用于无粘性土渗流出口无滤层的情况。特别重要的堤防工程和粘性土的允许坡降，通过试验确定。2.2.3土堤在设计中需要对安全留有裕度。为避免过大变形，考虑承受各种荷载的准确程度和土料试验分析的误差等因素，所以土堤在不同的运用条件下，按照堤防工程的级别，规定不同的安全系数。表2.2.3所列安全系数适用于瑞典圆弧法，用其他方法采用的安全系数另行论证。在过去十几年，全国各地新建或加固的堤防工程设计中，均参考《碾压式土石坝设计规范》规定的抗滑稳定安全系数。部分堤防工程设计采用的抗滑稳定安全系数列如表3。表3部分堤防工程设计采用的抗滑稳定安全系数堤防工程名称堤防工程级别12345黄河大堤1.3荆江大堤1.3洪湖分蓄洪工程1.3黄石长江大堤1.25北江大堤1.25洞庭湖分蓄洪工程1.25淮河入江水道高邮湖大堤1.15松花江肇东堤1.15碾压式土石坝通常比堤防高，且经常挡水，抗滑稳定安全要求比较高，但堤防堤线长，地质勘探工作不可能做得象土坝那样详细，试验资料的代表性也有限，施工土料不一定完全符合设计要求，施工质量又不易控制，河堤工程运用时还存在受河水冲刷引起塌坡的可能等等。考虑堤防工程的这些特点，本规范所规定的抗滑稳定安全系数与碾压土石坝的抗滑稳定安全系数相同。堤防工程正常运用条件即为设计条件；非常运用条件是指地震、施工期的运用等。2.2.4在软弱堤基上修筑土堤，其抗滑稳定较差，如要求达到规范的数值，则设计的堤防断面比较大、不经济，因此，本规范对于这类堤防放宽了设计指标。2.2.5表2.2.5所列安全系数适用于剪切强度公式计算。3基本资料3.1气象与水文3.1.1