SL654-2014水利水电工程合理使用年限及耐久性设计规范

SL654-2014水利水电工程合理使用年限及耐久性设计规范中华人民共和国水利行业标准水利水电工程合理使用年限及耐久性设计规范发布实施中华人民共和国水利部发布中华人民共和国水利部关于批准发布水利行业标准的公告水利水电工程合理使用年限及耐久性设计规范年第号中华人民共和国水利部批准水利水电工程合理使用年限及耐久性设计规范为水利行业标准现予以公布序号标准名称标准编号替代标准号发布日期实施日期水利水电工程合理使用年限及耐久性设计规范水利部年月日前言根据水利部水利行业标准制修订计划按照水利技术标准编写规定的要求编制本标准本标准共章和个附录主要技术内容有水利水电工程及其水工建筑物的合理使用年限水工建筑物耐久性设计要求本标准为全文推荐本标准批准部门中华人民共和国水利部本标准主持机构水利部水利水电规划设计总院本标准解释单位水利部水利水电规划设计总院本标准主编单位水利部水利水电规划设计总院上海勘测设计研究院本标准出版发行单位中国水利水电出版社本标准主要起草人刘志明陆忠民柏宝忠李现社王以仁孙卫岳毛影秋雷兴顺张政伟刘计山肖贡元钟源清汤洪洁管蕾本标准审查会议负责人高安泽本标准体例格式审查人陈立秋目次总则术语工程合理使用年限耐久性设计要求一般规定构造要求材料要求不同侵蚀环境条件下设计要求附录原材料的选用水泥矿物掺合料细骨料粗骨料外加剂水当地材料标准用词说明总则为了适应水利水电工程设计的需要明确水利水电工程及其水工建筑物的合理使用年限规范耐久性设计制定本标准本标准适用于新建的水利水电工程的合理使用年限确定和耐久性设计对于特别重要的工程或有特殊要求的工程其合理使用年限和耐久性要求应进行专门论证经主管部门批准确定对已建水利水电工程进行改建扩建可参照本标准执行水利水电工程各设计阶段的设计文件中应注明工程及其水工建筑物的合理使用年限水利水电工程施工运行管理应满足工程耐久性设计要求当水利水电工程及其水工建筑物达到合理使用年限后如需继续使用应进行全面安全鉴定必要时应采取补强加固措施重新确定继续使用年限本标准规定的耐久性设计要求是工程达到合理使用年限的基本要求设计中可根据工程的具体特点当地的环境条件与实践经验以及具体的施工条件等适当提高本标准的引用标准主要有以下标准灌溉与排水工程设计规范水工建筑物抗冰冻设计规范水利水电工程等级划分及洪水标准调水工程设计导则水利水电工程及其水工建筑物的合理使用年限和耐久性设计除应符合本标准规定外尚应符合国家现行有关标准的规定术语水利水电工程及其水工建筑物合理使用年限水利水电工程及其水工建筑物建成投入运行后在正常运行使用和规定的维修条件下能按设计功能安全使用的最低要求年限建筑物耐久性在设计确定的环境作用和规定的维修使用条件下建筑物在合理使用年限内保持其适用性和安全性的能力混凝土结构和构件以混凝土为主制成的结构包括素混凝土钢筋混凝土预应力混凝土抗冲磨混凝土纤维混凝土等结构钢筋混凝土预应力混凝土结构统称为配筋混凝土结构组成混凝土结构的单元为混凝土构件维修为维持结构或其构件在使用年限内所需功能而采取的各种技术和管理活动包括维护和修复修复通过修补更换或加固使受到损伤的结构或其构件恢复到满足正常使用所进行的活动按修复的规模费用及其对结构正常使用的影响可分为大修和小修需在一定期限内停止结构的正常使用或需大面积置换结构构件中的受损材料或更换结构的主要构件的修复活动为大修混凝土水溶性氯离子含量由拌和水水泥骨料掺合料及外加剂等各种材料带进混凝土的水溶氯离子总含量氯离子在混凝土中的扩散系数描述混凝土孔隙水中氯离子从高浓度区向低浓度区扩散过程的参数碱含量混凝土碱含量是指混凝土中等当量氧化钠的含量以计混凝土原材料的碱含量是指原材料中等当量氧化钠的含量以质量百分率计等当量氧化钠含量是指氧化钠与倍的氧化钾之和水胶比混凝土拌合物中用水量与胶凝材料总量的质量比胶凝材料混凝土原材料中水泥与粉煤灰硅灰磨细矿渣等活性矿物掺合料的混合料总称大掺量矿物掺合料混凝土胶凝材料中含有较大比例的粉煤灰硅灰磨细矿渣等矿物掺合料和混合料需要采取较低水胶比的混凝土钢筋的混凝土保护层从混凝土表面到钢筋包括纵向钢筋箍筋和分布钢筋公称直径外边缘之间的最小距离对后张法预应力筋为套管或孔道外边缘到混凝土表面的距离防腐蚀附加措施在改善混凝土密实性增加保护层厚度和利用防排水措施等常规手段的基础上为进一步提高混凝土结构耐久性所采取的补充措施包括混凝土表面涂层防腐蚀面层环氧涂层钢筋钢筋阻锈剂和电化学防腐保护等工程合理使用年限水利水电工程等别和建筑物级别划分应根据工程的规模效益及其重要性分别按和等相关标准的规定执行水利水电工程合理使用年限应根据工程类别和等别按表确定对综合利用的水利水电工程当按各综合利用项目确定的合理使用年限不同时其合理使用年限应按其中最高的年限确定表水利水电工程合理使用年限单位年工程等别工程类别水库防洪治涝灌溉供水发电注工程类别中水库防洪治涝灌溉供水发电分别表示按水库库容保护目标重要性和保护农田面积治涝面积灌溉面积供水对象重要性发电装机容量来确定工程等别水利水电工程各类永久性水工建筑物的合理使用年限应根据其所在工程的建筑物类别和级别按表的规定确定且不应超过工程的合理使用年限当永久性水工建筑物级别提高或降低时其合理使用年限应不变当泄洪调输水发电过坝等建筑物与壅水建筑物共同挡水时其挡水部分建筑物的合理使用年限应按同级别壅水建筑物的规定执行表水利水电工程各类永久性水工建筑物的合理使用年限单位年建筑物级别建筑物类别水库壅水建筑物水库泄洪建筑物调输水建筑物发电建筑物防洪潮供水水闸供水泵站堤防灌排建筑物灌溉渠道注水库壅水建筑物不包括定向爆破坝橡胶坝级级永久性水工建筑物中闸门的合理使用年限应为年其他级别的永久性水工建筑物中闸门的合理使用年限应为年水工建筑物中各结构或构件的合理使用年限可不同次要结构和构件或需要大修更换的构件的合理使用年限可比主体结构的合理使用年限短缺乏维修条件的结构或构件的使用年限应与工程的主体结构的合理使用年限相同耐久性设计要求一般规定水利水电工程及其水工建筑物耐久性设计应包括下列内容明确工程及其水工建筑物的合理使用年限确定建筑物所处的环境条件提出有利于减轻环境影响的结构构造措施及材料的耐久性要求明确钢筋的混凝土保护层厚度混凝土裂缝控制等要求提出结构的防冰冻防腐蚀等措施提出解决水库泥沙淤积的措施提出耐久性所需的施工技术要求和施工质量验收要求提出正常使用运行原则和管理过程中需要进行正常维修检测的要求水工建筑物的耐久性设计应根据其合理使用年限和所处的环境条件进行对同一建筑物中的不同部位如所处的局部环境条件不同可分别进行耐久性设计水工建筑物耐久性设计应有利于减轻环境对其侵蚀破坏减轻高速水流风沙对建筑物表面的冲刷气蚀磨损作用以及振动疲劳等因素对结构的影响水工建筑物设计应控制泥沙淤积引起的对工程功能安全效益和环境的影响根据其合理使用年限河道来沙情况采取预留必要的沉沙容积设置必要的排冲沙设施等措施并制定相应的调度运行方式工程地质勘察的内容和深度应满足建筑物耐久性设计所需的地质基本资料要求建筑物基础处理措施基础结构应根据合理使用年限环境条件进行耐久性设计满足主体结构合理使用年限要求混凝土结构的耐久性设计应考虑混凝土可能发生的碱骨料反应钙矾石延迟反应和软水对混凝土的溶蚀在设计中应采取相应的措施水工金属结构的耐久性设计除应考虑环境侵蚀因素外还应考虑磨蚀气蚀振动疲劳等因素对结构的影响水工建筑物所处的侵蚀环境条件可按表分为五个类别表水工建筑物所处的侵蚀环境类别环境类别环境条件一室内正常环境二室内潮湿环境露天环境长期处于水下或地下的环境三淡水水位变化区有轻度化学侵蚀性地下水的地下环境海水水下区四海上大气区轻度盐雾作用区海水水位变化区中度化学侵蚀性环境五使用除冰盐的环境海水浪溅区重度盐雾作用区严重化学侵蚀性环境注海上大气区与浪溅区的分界线为设计最高水位加浪溅区与水位变化区的分界线为设计最高水位减水位变化区与水下区的分界线为设计最低水位减重度盐雾作用区为离涨潮岸线内的陆上室外环境轻度盐雾作用区为离涨潮岸线内的陆上室外环境注冻融比较严重的二类三类四类环境条件下的建筑物可将其环境类别分别提高为三类四类五类化学侵蚀环境中宜测定水中或土中水中和水中的含量及水的值根据其含量和水的酸性按表表所列数值范围确定化学侵蚀的程度有抗冻要求的水工建筑物应按的规定进行抗冰冻设计表水土中硫酸盐和酸类物质环境侵蚀程度作用因素化学土中硫酸根侵蚀水中硫酸根离子浓度水中镁离子水中侵蚀性浓度水的酸碱度二氧化碳程度离子浓度水溶值值浓度轻度中度严重注表中与化学侵蚀程度相应的硫酸根浓度所对应的环境条件为非干旱高寒地区的干湿交替环境当无干湿交替长期浸没于地表或地下水中时可按表中的侵蚀程度降低一级但不低于轻度注对于非干旱高寒地区的部分接触含硫酸盐的水土且部分暴露于大气中的建筑物可按表中规定确定侵蚀程度注当建筑物处于弱透水土体中时土中硫酸根离子水中镁离子水中侵蚀性二氧化碳及水的值的侵蚀程度可按相应的等级降低一级但不低于轻度注对含有较高浓度氯盐的地下水土可不单独考虑硫酸盐的作用注高水压条件下应提高相应的侵蚀程度表干旱高寒地区硫酸盐环境侵蚀程度作用因素化学侵蚀程度水中硫酸根离子浓度土中硫酸根离子浓度水溶值轻度中度严重注干旱区指干燥度系数大于的地区高寒地区指海拔以上的地区当建筑物受到多种环境共同作用时应分别满足每种环境条件作用下的耐久性要求构造要求保证水利水电工程结构耐久性的必要构造要求应包括下列措施应隔绝或减轻环境因素对混凝土钢结构水工金属结构土石结构等的作用应控制混凝土结构土石结构的裂缝和结构构造缝间隙应为钢筋提供足够厚度的混凝土保护层为钢结构水工金属结构提供足够厚度的防腐层和合适的防腐蚀措施结构的形状布置和构造应有利于避免水水汽和有害物质在结构表面的积聚结构外形应力求简单并有利于减轻荷载作用或约束变形外加变形下产生的应力集中与约束应力施工缝变形缝诱导缝等的设置宜避开局部环境作用不利的部位有利于防止有害物质的渗入混凝土结构在不同环境条件下钢筋主筋箍筋和分布筋的混凝土保护层厚度应满足钢筋防锈耐火以及与混凝土之间黏结力传递的要求且混凝土保护层厚度设计值不应小于钢筋的公称直径同时也不应小于粗骨料最大粒径的倍预应力混凝土和预应力锚固结构构造应满足下列规定预应力混凝土和预应力锚固结构除应满足混凝土结构的耐久性一般要求外应根据结构所处环境条件对预应力体系采取相应的多重防护措施当难以确保预应力体系的耐久性达到结构整体的合理使用年限时应采用可更换的预应力体系预应力锚索杆体的型式应根据锚固工程的合理使用年限单根锚索杆的设计张拉力锚索杆的布置及施工条件经综合比较进行选择施工条件允许时应优先选择对穿式预应力锚索杆预应力锚具与孔道管或护套之间宜有防腐连接套管具有连续密封套管的后张预应力钢筋其混凝土保护层厚度可与普通钢筋相同且不应小于孔道直径的否则应比普通钢筋增加先张法构件中预应力钢筋在全预应力状态下的保护层厚度可与普通钢筋相同否则应比普通钢筋增加直径大于的热轧预应力钢筋保护层厚度可与普通钢筋相同在荷载作用下混凝土构件正截面的表面最大裂缝宽度计算值不应超过表规定的限值表混凝土构件表面最大裂缝宽度限值和裂缝控制等级钢筋混凝土结构预应力混凝土结构环境类别最大裂缝宽度限值裂缝控制等级裂缝计算宽度限值一三二二三一四一五一注表中的规定适用于采用热轧钢筋的钢筋混凝土结构和采用预应力钢丝钢绞线螺纹钢筋及钢棒的预应力混凝土结构当采用其他类别的钢筋时其裂缝控制要求可按专门标准确定注当结构构件的混凝土保护层厚度大于时表列裂缝宽度限值可增加注当结构构件不具备检修维护条件时表列最大裂缝宽度限值宜适当减小注当结构构件承受水压且水力梯度大于时表列最大裂缝宽度限值宜减小注当结构构件表面设有专门可靠的防渗面层等防护措施时最大裂缝宽度限值可适当加大注对严寒地区当年冻融循环次数大于时表列最大裂缝宽度限值宜适当减小注预应力混凝土结构构件的裂缝控制等级如下一级严格要求不出现裂缝的构件应按荷载效应标准组合验算构件受拉边缘混凝土不应产生拉应力二级一般要求不出现裂缝的构件应按荷载效应标准组合验算构件受拉边缘混凝土的拉应力