SL 189-1996 小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则

中华人民共和国行业标准PSL189—96小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则DesignGuideforRolledEarth—RockFillDamsinSmallSizeWaterResourcesandHydroelectricEngineeringSL189—961997—02—13发布1997—05—01实施中华人民共和国水利部发布主编单位：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页码，1/16中华人民共和国行业标准2007-8-8文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿ坝的计算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》SL189—96的通知水科技[1997]48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》SL189—96。本标准自1997年5月1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，由其负责解释。标准文本由中国水利水电出版社出版发行。1997年2月13日页码，2/16中华人民共和国行业标准2007-8-8文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿ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。1.0.2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)(SDJ12—78)中的4、5级且坝高小于30m和《水利水电工程等级划分及设计标准》(平原、滨海部分)(SDJ217—87)中4、5级的碾压式土石坝的设计。1.0.3小型土石坝的设计，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。1.0.4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。1.0.5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。1.0.6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。2坝址选择及枢纽布置2.1坝址选择2.1.1坝址选择应综合考虑地形、地质、建筑材料、枢纽布置及上、下游情况，经方案比较后确定。2.1.2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。2.1.3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。2.1.4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。2.1.5坝址区的地震基本烈度应按中国地震烈度区划图(1990)确定。设防烈度可采用基本烈度。地震基本烈度为6度和6度以上的地区，建筑物应根据《水工建筑物抗震设计规范》(SDJ10—78)的有关规定采取抗震措施。2.2枢纽布置2.2.1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。2.2.2应根据地形地质条件，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。2.2.3溢洪道宜修建在天然垭口上。如五天然垭口，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。2.2.4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4倍渠底宽页码，3/16中华人民共和国行业标准2007-8-8文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿ度。2.2.5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。2.2.6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。2.2.7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。2.2.8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7度及7度以上的地区，软基上不应设坝下埋管。2.2.9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。2.2.10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。2.2.11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。3坝型选择3.0.1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。(1)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。(2)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。(3)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。(4)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。3.0.2坝型选择应综合考虑下列因素，进行技术经济比较后选定。(1)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；(2)筑坝材料的物理力学性质、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)；(3)工程的总体布置及坝体与泄洪、输水建筑物的连接；(4)坝基处理方式；(5)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；(6)工程量及投资。3.0.3坝址附近有性质适宜、数量足够的土料时，宜选用均质土坝。3.0.4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。3.0.5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。3.0.6小型碾压式土石坝可利用土工膜作为防渗材料。3.0.77度及7度以上的地震区不宜修建刚性心墙坝。3.0.8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。坝高与单宽流量的数值可按表3.0.8选取。表3.0.8过水土石坝最大坝高及单宽流量页码，4/16中华人民共和国行业标准2007-8-8文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿ注：超过表中数值时，应作专门论证。3.0.9修建过水土石坝应符合下列要求：(1)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。(2)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。(3)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。(4)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；炎热地区应注意防止沥青流淌。4筑坝材料及填筑标准4.1筑坝材料4.1.1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。4.1.2选择筑坝土石料应遵循以下原则：(1)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；(2)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；(3)便于开采、运输。4.1.3水溶盐含量大于5％的土料、有机质含量大于5％的土料、干硬性粘土、分散性土、软粘土等不宜筑坝。4.1.4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1×10－4cm/s；对于心墙、斜墙和铺盖不大于1×10－5cm/s。防渗体宜选用塑性指数IP=7～20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量相近，如相差较大应进行处理。4.1.5用于防渗体的砾石土(含岩石风化料)，粒径大于5mm的含量不宜大于50％，粒径小于0.074mm的含量不宜小于15％，最大粒径不宜超过15cm或铺土厚度的2/3，且不得发生粗粒集中现象。4.1.6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4.1.4、4.1.5条的规定。4.1.7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。4.1.8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。4.1.9使用膨胀土填筑防渗体时，应设置足够的压重保护层。4.1.10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。最大坝高(m)单宽流量[m3/(s·m)]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30201020158页码，5/16中华人民共和国行业标准2007-8-8文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿ冻土不宜筑坝。使用冻土筑坝时，冻土块含量不得大于10％；最大冻土块径不得大于铺土厚度的1/2，冻土的含水量等于或略低于塑限含水量。4.1.12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。4.1.13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d0.1mm)不大于5％。4.1.14上游护坡和排水设施