《水工建筑物抗冻设计规范》(DL∕T 5082-1998).pdf

备案号中华人民共和国电力行业标准水工建筑物抗冰冻设计规范发布实施中华人民共和国电力工业部发布中华人民共和国电力行业标准水工建筑物抗冰冻设计规范主编部门 东北勘测设计研究院批准部门 中华人民共和国电力工业部批准文号 电综号前言本规范是根据原能源部水利部水利水电规划设计总院水设便字第号文下达的任务安排制定的其编号格式和规则均按电力标准编写的基本规定执行我国北方地区的水工建筑物 在冬季运行过程中均存在冰 冻融地基土冻胀作用的问题使不少工程结构发生不同程度的破坏 即使是温和地区的水工建筑物也存在混凝士的冻融破坏问题而目前又无专门的水工建筑物抗冰冻设计规范因此制定本规范是水利水电勘测设计标准系列中的一项重要内容其目的在于更合理地做出水工建筑物的抗冰冻设计保证其安全运行和应有的工程寿命在本规范颁布后水工建筑物设计中有关抗冰冻设计部分应按本规范执行本规范由原能源部水利部水利水电规划设计总院现电力工业部水电水利规划设计管理局提出归口并负责解释本规范的起草单位为东北勘测设计研究院 主编单位新疆维吾尔自治区水利水电勘测设计研究院 黑龙江省水利科学研究所西北水利科学研究所本规范的主要起草人为徐伯孟蔡为武王建国铁汉李安国于生清朱瑞森那文杰吕承东本规范的附录均为标准的附录目录前言范围引用标准总则基本资料冰冻荷载材料堤坝取水与电站建筑物渠道衬砌与暗管闸涵建筑物挡土墙桥梁和渡槽水工金属结构附录标准的附录中国主要河流冰情特征附录标准的附录土的冻结深度的确定附录标准的附录土的冻胀量的确定附录标准的附录冰压力计算附录标准的附录门叶热空气法防冰冻计算附录标准的附录压力水射流法防冰冻计算范围本规范适用于受冰和冻融冻胀作用的新建或改建的水工建筑物设计引用标准下列标准所包含的条文通过在本标准中引用而构成为本标准的条文在标准出版时所示版本均为有效所有标准都会被修订 使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性混凝土外加剂水利水电工程结构可靠度设计统一标准建筑地基础设计规范水工混凝土结构设计规范水工混凝土试验规程水利水电工程水文计算规范聚苯乙烯泡沫塑料板总则为了防止水工建筑物在冰冻融和冻胀作用下遭受破坏做好水工建筑物的抗冰冻设计特制定本规范水工建筑物抗冰冻设计应贯彻下列基本原则因地制宜安全可靠经济合理和实用美观充分掌握建筑物所在地的自然条件 建筑物施工和运行条件等基本资料根据冰冻作用的因素 危害程度 建筑物的规模及其型式确定抗冰冻设计方案 并提出对施工工艺和运行方面的要求从选址选线工程布置结构形式和材料性能上采取抗冰冻作用的工程措施必要时可考虑其它辅助性技术措施在不断总结实践经验和科学实验的基础上 结合具体工程采用抗冰冻作用的先进技术受冰冻融和冻胀作用的水工建筑物设计应遵照现行水工建筑物有关的国家行业技术标准的规定有关抗冰冻设计部分应按本规范执行基本资料水工建筑物抗冰冻设计应根据需要取得工程地点的气象冰情工程地质和冻土基本资料气象资料主要为年平均气温最冷月平均气温日平均最低气温负气温指数冬季风向和风速应采用条件相似的邻近气象台站的资料其统计年限不得少于年根据最冷月平均气温确定气候分区分区标准宜取严寒最冷月平均气温寒冷最冷月平均气温温和 最冷月平均气温负气温指数应取冬季日平均负气温值的累积值冰情资料主要为封冰冻日期解冰冻日期流冰历时冰厚冰块尺寸冰流量流冰总量流冰种类及性质武开江概率这些资料应根据当地或冰情相似河流的观测资料确定无实测资料时 可通过实地调查或查附录确定地质资料主要为工程地点地基土的种类 颗粒成分 密度天然含水率冻前地下水位前四种资料宜通过试验确定冻前地下水位可通过观测或调查确定根据地基土的粒径组成可按下述判别标准划分为冻胀性土和非冻胀性土在季节冻融层内 土中粒径小于的土粒按重量比等于或小于总土重的土为 非冻胀性土土中粒径小于的土粒含量按重量比大于总土重的土为冻胀性土冻土资料主要为标准冻深地表冻胀量及其分级应分别按下列方法确定标准冻深宜直接采用邻近工程地点气温条件相近图标准冻深等值线图单位的气象台站观测系列不短于年对于渠道衬砌设计不宜短于年的历年最大冻深平均值无此条件时 可查图确定根据建筑物等级 工程地点的土质 地下水位 遮阴条件 可按附录由标准冻深计算工程地点自天然地面或地基开挖面起算的设计冻深自基础外露表面算起的基础设计冻深和自基础底面算起的基础下地基土冻深地表冻胀量是指工程地点天然土层年度冻结期内发生冻胀后的地表与初始地表在法线方向上的最大高差值应通过现场实测确定无实测资料时可按附录计算根据冻胀量的大小可将土的冻胀性分为表的五级表土的冻胀性级别冻胀性级别冰冻荷载作用在水工建筑物上的冰冻荷载冰压力和土的冻胀力为基本设计荷载冰压力分为静冰压力和动冰压力其标准值可按附录确定土的冻胀力分为切向冻胀力水平冻胀力和竖向冻胀力其单位力的标准值可根据冻胀量按下列各款确定单位切向冻胀力标准值系指表面平整的混凝土桩墩基础无竖向位移的条件下相邻土冻胀时沿基础侧表面单位面积产生的向上作用力可按表取值表单位切向冻胀力标准值地表土冻胀量注表中数值可内插最大单位水平冻胀力标准值系指迎土面铅直的挡土结构墙在无水平位移条件下墙后土冻胀时沿墙高在水平方向上对墙体产生的最大单位冻胀力可按表取值表最大单位水平冻胀力标准值墙后计算点土冻胀量注表中数值可内插单位竖向冻胀力标准值系指在基础无竖向位移条件下 地基土冻胀时竖直作用在基础单位底面积向上的作用力可按表取值表单位竖向冻胀力标准值单块基础板面积地基土地表冻胀量注表中数值可内插本表不适用于单块基础板边长小于和长宽比大于的基础桩墩基础设计宜取切向冻胀力与其它非冰冻荷载的组合但斜坡上的桩墩基础应同时考虑水平冻胀力对桩墩的水平推力和切向上拔力的作用挡土墙设计应取水平冻胀力与其它非冰冻荷载的组合 但土压力与水平冻胀力不叠加设计时取其中的不利组合两侧填土的矩型结构设计应取侧墙的水平冻胀力和作用于底板底面的竖向冻胀力与其它非冰冻荷载的组合板式基础结构应取竖向冻胀力和切向冻胀力与其它非冰冻荷载的组合静冰压力和动冰压力应分别在冰冻期和流冰期单独考虑并单独与其它非冰冻荷载进行组合静冰压力参加荷载组合时 冰压力应从冰冻期可能的最高水位算起 并扣除冰层厚度范围内的水压力材料混凝土混凝土的抗冻等级分为六级应按规定的快冻试验方法确定各类水工结构和构件的混凝土抗冻等级应根据气候分区冻融循环次数表面局部小气候条件水分饱和程度构件重要性和检修条件按表选定在不利因素较多时可选用提高一级的抗冻等级表水工结构和构件混凝土抗冻等级要求气象分区严寒寒冷温和年冻融循环次数受冻严重而且难于检修部位水电站尾水部位 蓄能电站进出口冬季水位变化区的构件 闸门槽二期混凝土 轨道基础坝厚小于混凝土最大冻深倍的薄拱坝不封闭支墩坝的外露面 面板堆石坝的面板和趾座冬季通航或受电站尾水位影响的不通航船闸的水位变化区的构件 二期混凝土流速大于过冰 多沙或多推移质过坝的溢流坝 深孔或其它输水部位的过水面及二期混凝土冬季有水的露天钢筋混凝土压力水管 渡槽 薄壁充水闸门井受冻严重但有检修条件部位混凝土坝上游面冬季水位变化区水电站或船闸的尾水渠 引航道的挡墙护坡流速小于的溢洪道 输水洞 孔引水系统的过水面易积雪 结霜或饱和的路面 平台栏杆 挑檐 墙 板 梁 柱 墩 廊道或竖井的单薄墙壁表续完气象分区严寒寒冷温和年冻融循环次数受冻较重部位混凝土坝外露阴面部位冬季有水或易长期积雪结冰的渠系建筑物受冻较轻部位混凝土坝外露阳面部位冬季无水干燥的渠系建筑物水下薄壁杆件水下流速大于的过水面水下土中大体积内部混凝土注年融循环次数分别按一年内气温从以上降至以下然后回升到以上的交替次数和一年中日平均气温低于期间设计预定水位的涨落次数统计并取其中的大值冬季水位变化区指运行期内可能遇到的冬季最低水位以下冬季最高水位以上阳面阴面水电站尾水区阳面指冬季大多为晴天 平均每天有以上阳光照射 不受山体或建筑物遮挡的表面 否则均按阴面考虑最冷月平均气温低于地区的混凝土抗冻等级宜根据具体情况研究确定大体积混凝土分区采用不同抗冻等级时其分区厚度可根据计入太阳辐射作用的热学计算或根据类似建筑物运行资料确定的负温区再加温和地区分区厚度不得小于抗冻混凝土必须使用有引气作用的外加剂 其质量应符合国家标准混凝土外加剂 的规定大中型工程抗冻混凝土的材料和配比均应通过试验确定小型工程抗冻混凝土的配比宜根据混凝土抗冻等级和所用的最大骨料粒径分别按表和表选用含气量和水灰比表小型工程抗冻混凝土含气量要求混凝土抗冻等级最大骨料粒径最大骨料粒径最大骨料粒径最大骨料粒径注如含气量试样须经湿筛时按湿筛后最大骨料粒径取用相应的含气量表小型工程抗冻混凝土水灰比要求等级水灰比大型工程的抗冻混凝土应特别注意其原材料的稳定性现场质量控制应以含气量为主要指标最终评定的混凝土的抗冻性应以快冻试件测定的成果为准取样组数应为大体积混凝土每取一组非大体积混凝土每取一组或每类构件取组素混凝土的抗冻试件合格率不应低于钢筋混凝土的抗冻试件合格率不应低于抗冻混凝土应防止早期受冻冬季施工时 应根据具体情况采取保温措施对于大型工程混凝土受冻前的强度应满足下列要求受冻期无外来水分时大体积混凝土不应低于的混凝土 或的混凝土钢筋混凝土不应低于设计强度等级的受冻期可能有外来水分时 大体积混凝土和钢筋混凝土均不应低于设计强度等级的溢流面底孔尾水闸墩尾水墙和大型水闸的墙墩等受冻严重而又有抗冻抗磨要求的部位钢筋净保护层的厚度严寒地区不应小于寒冷地区不应小于钢筋净间距不宜小于钢筋直径的倍有海水盐雾污水或硫酸盐等侵蚀作用的梁板柱墙墩的净保护层厚度还应增加严寒地区的大中型工程包括施工期易受冻胀开裂部位无结构钢筋时宜在外露侧面设置钢筋网或在外露侧面的水平施工缝设置竖向插筋其配筋量每米不应小于混凝土水工建筑物抗冰冻设计中应从下列几方面采取抗冰冻措施防止结构遭受冰冻作用如埋于水下或土中孔洞封闭减少外露面等防止混凝土饱和如改善排水防止积雪结冰避免易受积雪剥蚀的挑檐和凸出线条将平台和墙柱墩的顶部作成排水坡使构件通风向阳远离潮湿空气有外观要求时应充分利用建筑物体形尺度和混凝土外表质感并提高对模板和浇筑质量的要求不宜在外露面再加抹灰装修层接缝止水土基上的水工建筑物应根据地基沉陷和冻胀变形条件设置变形缝划分为几个独立的结构平面尺寸不大时宜作成整体结构土基上水工建筑物的变形缝应能适应温度伸缩 沉陷和冻胀三种三向变形 并具有相应的缝宽缝的构造应能防止渗水 冻融破坏和缝后反滤料或土的流失承受水压的接缝止水应采用止水片承受很小水压的防渗接缝可采用嵌缝材料缝内应有填充材料必要时应设排水接缝构造应便于施工和质量检查容易损坏的止水宜设置在外露面止水片宜用耐低温抗老化和具有较大延伸率的橡胶或合成橡胶类材料制成深埋于混凝土中或水下变形又不大时可使用厚的退火紫铜片亦可使用塑料止水片其材料性能应符合表表和设计的要求止水片形式宜为型不宜采用中间圆管形表聚氯乙烯塑料止水片化学力学性能项目耐碱性耐盐性增塑剂损耗强度变化率延伸变化率重量变化率强度变化率延伸变化率重量变化率挥发变化率强度变化率延伸变化率试验方法方法单位标准表聚氯乙烯塑料止水片物理力学性能项目拉伸强度断裂延伸率硬度脆性温度吸水率试验方法单位邵氏标准止水片的安装浇筑保护设施应有专门施工详图护面板的防渗嵌缝材料宜设于缝高的中部 不应充满缝的全高迎土侧可充填水泥砂浆 木板 沥青油毡 矿渣 岩棉等材料保温材料水工建筑物的保温宜尽量利用水 土石料或其它易得而耐久的当地材料严寒地区外露的调压塔水槽闸门井水管和渡槽等冬季内部充水的结构宜采用泡沫混凝土砌块水泥或沥青泡沫珍珠岩砂浆泡沫聚苯乙烯泡沫聚氨脂等材料保温保温层外面宜增设具有防水性能的保护层采用聚苯乙烯泡沫塑料板作保温材料时其原材料性能应符合表的规定表聚苯乙烯泡沫塑料板物理力学性能密度吸水性压缩强度压缩弯曲强度尺寸稳定性导热系数堤坝一般规定坝顶超高应按常规设计和抗冰要求计算 并取两种计算超高的较大值抗冰设计超高应按下列情况计算流冰期库水位低于正常蓄水位 能调蓄凌汛流量而不超过正常蓄水位的水库 其坝顶超高可按常规设计流冰期按正常蓄水位运行的水库 其正常蓄水位以上的蓄冰库容不宜小于年流冰总量的并自蓄冰最高水位以上按常规计算超高无蓄冰库容需要泄冰的水库 混凝土坝和浆砌石坝的挡水坝段和土石坝岸边溢洪道溢流坝段相邻翼墙翼坝的超高不宜小于开始流冰时库水位以上倍倍库内最大冰厚当坝上游武开江的年份较多时不论泄冰与否上述超高还应根据冰情估计的准确性泄冰能力和采取措施的可靠性以及冰灾后果等因素加大到倍倍 混凝土坝和浆砌石坝 和倍倍土坝库内最大冰厚上述各项的超高应只算至坝顶不得算至防浪墙顶水库上游河道水库末端或坝址附近河段易形成冰坝冰塞或冰洪时抗冰设计应专门研究根据建坝后的冰情条件宜按附录计算冰压力对大坝的作用坝体观测设施应防止结霜 冰冻或冻胀的影响变形观测基点和测点应采用深锚筋与下部基岩或混凝土联结严寒地区变形观测成果分析时 应考虑有无上述影响混凝土坝与浆砌石坝岩基上的低坝在冰推力作用下的抗滑稳定计算 应考虑混凝土与基岩粘着力其取值宜根据具体情况考虑冻融导致抗剪强度降低的影响为防止坝顶积雪积水坝顶栏杆至少是下游侧栏杆宜采用不致挡风遮阳和积水的稀疏栏杆坝顶路面宜采用黑色路面混凝土路面宜与下层大体积混凝土整体浇筑坝体廊道 电梯 转梯 井均应设置密闭保温弹簧门温和和寒冷地区可设单层门严寒地区宜设置双重门并防止其结冰积雪结霜暴露于大气的人行通道桥梁阶梯等均应防止积雪或结冰经常使用的通道桥梁阶梯和廊道出口不宜设在易积雪结冰的阴面的岸坡与坝面交接低处坝体闸门井与各种内部充水井管均应作好内部防渗和防冻井口不宜敞露于大气中直径较小的管道和壁宜用钢管或钢衬闸门井内壁宜采用防渗涂料或护面严寒地区的廊道电梯转梯井的壁过于单薄时宜在内壁涂汽密性油漆坝基应防止受冻施工期有可能受冻时应采取保温措施运行期有可能受冻时可在坝脚堆土石保温带有周边缝的薄拱坝应防止周边缝冻结支墩坝和空腹坝的坝腔宜作封闭保温外露的接缝应防止漏水结冰碾压混凝土坝应作好上游防渗分缝和内部排水防止下游面渗水冻胀现象严寒地区内部排水宜采用从坝顶或上层廊道向下层廊道钻设排水孔的方式浆砌石坝应做作防渗分缝和内部排水下游排水出逸点应堆土石保温上下游面宜用粗方石或条石砌筑严寒地区宜采用上游浇筑式钢筋混凝土护面等防渗方式土 石 坝 和 堤 防寒冷和严寒地区土石坝的土心墙斜墙和防渗铺盖应防止运行和施工期冻结采取覆土防冻时覆土厚度应大于当地设计冻深粘性土质坝的上游坡应设非冻胀性土的防冻层防冻层的厚度包括护面层和砂砾料垫层应根据工程规模护面允许变形程度和当地冰冻条件按下列各款确定标准冻深大于地区或水库冰厚大于的一 二 三等工程 历年冬季最高水位以上至最低水位以下高程的坡长范围内 防冻层厚度宜等于或大于倍设计冻深 最小应大于倍设计冻深四等工程和不属本条款所列条件范围内的水上坝坡防冻层厚度应大于倍设计冻深计算防冻层厚度时取水冰面以上高度处的位置作为设计冻深的计算点土石坝护坡结构除按风浪计算外还应根据冰压力大小和类似工程经验确定在第款规定的条件和范围内的主要坝段可选用下述一种或其他适宜的护坡结构但库面开阔的大型平原水库的护坡结构应作专门研究抛石堆石护坡适宜于当地有丰富的良好石料且有机械化施工的条件一二级坝护坡层的水平宽度不宜小于采用开采级配堆筑其内侧可用装料时残余细石料作垫层水平宽度不应小于干砌石护坡应采用良好块石 所用石料的最小边长宜大于层厚宜大于砌筑缝隙不宜大于戈壁地区可采用大卵石砌筑有条件时宜采用方石其最短边长宜大于层厚宜大于砌筑缝隙不宜大于无大块石料时可采用钢筋混凝土菱形框格内砌块石护坡混凝土强度和抗冻等级不宜低于菱形框格的顺坡对角线长宜为另一对角线长度可小于此值框格梁的断面尺寸宜为宽度高度并嵌入垫层内混凝土砌块护坡每边尺寸不宜小于厚度不宜小于砌筑缝隙不宜大于现浇混凝土板的边长宜大于厚度宜大于混凝土等级宜为土工织物模袋混凝土护坡模袋可用机织产品或手工缝制模袋混凝土平均厚度可取底部宜为平面模袋内应充填小石混凝土最大骨料粒径不宜大于混凝土等级宜为人工缝制模袋混凝土护坡应采用导管法浇筑不得出现局部鼓包蜂窝等缺陷底部应平整宜设置非织造土工织物作反滤层冰推力较大时 模袋混凝土中宜顺坡加插钢筋土质防渗体与防浪墙 齿墙 翼墙联结面 应设置相应保温层 防止在运行期和施工期受冻各种护坡的坡脚应处于冬季可能最低水位以下一倍冰厚以下 否则 坡脚应有足够的抗冰推能力应使坝基和两岸坝肩地下水位低于设计冻深下游排水减压设施应防止冻结使之冬季正常排水坝体浸润线应低于设计冻深均质土坝下游坡宜采用植草或灌木护坡设有防浪墙的土石坝当冬季库水位高水上部分坡长较短冰层爬坡有可能推坏防浪墙时应考虑加固防浪墙或设置防冰墩防浪墙还应考虑水平冻胀力的作用严寒和寒冷地区的混凝土面板堆石坝 除应遵循常规设计要求外 还应满足下列要求面板和趾座混凝土抗冻性能应满足的规定垫层料中粒径小于的细料不应超过止水片在冬季最低气温下应具有符合设计要求的延伸率和三向变形能力周边接缝不应冻结板与坡顶垂直段的接缝应能抵抗冰推力在频繁发生冰凌壅塞的河段 应估计各种频率下的壅水位确定堤顶高程受流冰作用的堤岸护坡应计及冰块撞击下护坡的稳定性堤防涵闸建筑物的抗冰冻设计应按第章有关规定执行溢流坝与溢洪道有泄冰要求时宜采用无闸门且无闸墩的自由溢流堰有交通要求或设置闸门时应加大桥墩间距溢流坝排冰时堰上水深宜大于流冰初期最大冰厚设桥时桥下应有足够净空溢流堰排冰时冰块应能自由下泄且不致破坏下游设施消能设计宜采用自由面流或远驱水跃方式下游应有导墙护岸等设施泄冰条件较复杂时大中型工程应做排冰整体水工模型试验泄冰设计中应考虑下游河道封冻导致冰块壅塞的危害程度必要时应规定疏通下游水道的措施溢洪道泄洪洞孔宜采用钢筋混凝土结构水电站冬季尾水区的导墙宜用混凝土或钢筋混凝土结构大中型工程的浆砌石挡土墙的临水面宜有钢筋混凝土护面严寒地区大中型工程的泄水建筑物上下游冬季水位变化区的岸坡应防止冻融作用引起的崩坍或滑坡有泄冰要求时闸墩堰顶应较常规设计增加配筋闸墩墩头宜取上游端为窄平面的锐角钢筋保护层厚度不应小于混凝土强度等级不应低于抗冻等级应符合的规定溢洪道堰体基础有冻胀危险时土基中的埋深不应小于按附录计算的基础设计冻深岩基中的埋深可小于设计冻深但应设置排水设施和锚筋计算堰体上游的设计冻深时应考虑由于检修或缺水使堰体可能暴露于大气中的不利情况岩基上的泄槽底板厚度不应小于底板应设置纵横结构缝其纵横缝间距不宜大于严寒地区大中型工程的底板应设锚筋和钢筋网岩基岸坡溢洪道下应有排水平洞排水孔等可靠的地基排水设施排水出口应防冻除阳坡外不宜在底板下设排水沟管土基上的大型工程的泄槽底板厚度不宜小于纵横缝间距宜为底板连同垫层的总厚度应满足不产生竖向冻胀位移的要求土基上溢洪道在满足防渗要求前提下堰体泄槽消力池底板的垫层下应设置纵横排水沟管系统沟管周围应铺设反滤材料排水出口应防止冻结泄洪洞与坝体泄水孔坝体中孔 底孔应防止冷空气侵入而使孔身冻结或上游闸门因结冰不能开启宜在下游端作封闭设施或使挑流坎顶高程高于孔顶高程 使出口淹没于水下封冻水库不宜采用框架式进水塔 宜采用封闭式井筒结构或其他刚度大的结构 并进行抗冰推结构计算工作闸门位于首部或中部的泄洪洞和坝身泄水孔 当闸后无压段长度小于时 应在该段四周和出口端下游面配置钢筋形状突变部位的配筋还应加强冬季宜在洞孔末端设保温门帘与洞脸岩体连接的岸塔式进水口两侧的边墙应与岩体锚接 并应能承受冰推力和冻胀的作用斜坡式进水口的闸门轨道基础混凝土应用锚筋固定于岸坡岩基上锚筋深度应超过基础设计冻深取水与电站建筑物一般规定本章适用于冬季有防冰和输冰要求的引水 输水工程和引水式水电站设计应充分收集和分析基本资料根据当地冰情和自然条件采用蓄冰排冰输冰结冰盖等一种或综合防冰冻运行方式在枢纽总体布置型式体型设计中应保证进水口的前缘水域水流平稳和不出现旋涡尤其是贯通式漏斗旋涡输冰渠道宜少设弯道避免深挖方填方傍山滑坡地段断面突变和设置阻水建筑物有条件的地区宜尽量采用明涵暗渠隧洞或埋管结冰盖运行的渠道其渠顶超高尤其是在渡槽或倒虹吸两端的超高应大于常规设计超高必要时在适当部位应设置溢水堰或虹吸管控制渠内水位不致漫渠有条件时长距离大型渠道宜设置水位越限无线传输报警装置傍山渠道临空侧的防渗必须充分可靠并能防止冻胀的破坏作用劈崖渠道的底板和临空侧挡墙宜为整体混凝土或钢筋混凝土结构取水枢纽应有排冰设施防止引水渠形成冰盖后再有冰凌冰块入渠前池必须设置防冰排冰工程固定式导冰筏前部或后部应根据运行要求布置一定宽度的工作平台或工作交通桥取 水 口 排 冰首部枢纽有排冰要求时冬季闸前水深不宜小于排冰闸过闸流速不宜小于无坝引水枢纽前面在弯道凹岸应设活动导凌冰筏导冰筏宜布置两道第一道可设在距取水口上游两倍水面宽处第二道可设在上游一倍水面宽处筏长应视实际情况而定潜入水中的深度宜为倍倍最大流冰厚度筏与水流方向的夹角不应大于导凌冰筏和排冰闸前的衔接渠河段内的流速不得大于取水枢纽冬季排冰耗水量不应小于该河道日平均排冰量的倍并根据类似工程或试验确定有冰洪发生的河段的取水枢纽布置中应设置防冰洪的工程措施明 渠 冬 季 输 水有输冰要求的渠道其弯道半径宜大于倍设计水面宽度输冰量过大时宜充分利用沿渠线两侧和渠线通过的天然洼地修建人工蓄冰滞冰池塘其进口设计水位应比该处明渠设计水位低以上冻胀性土基地段的渠道抗冻胀设计应按第章有关规定执行输冰渠道断面型式宜采用窄深式的弧形渠底的矩形梯形断面渠道冬季输水可采取冰盖下明流满流输水或无冰盖输水两种方式当满足下列条件时宜采用结冰盖输水方式有适宜的气温和渠道断面能形成稳定冰盖渠内水位能满足结冰盖后的渠道设计流量结冰盖期间渠内水位和流量稳定冰盖下明流输水方式应按下列要求设计按简支板和冰的允许抗弯强度确定满足冰盖稳定要求的冰盖厚度冰面至渠顶的超高应比常规计算超高高出以上冰盖底面与渠道水面之间的净空应控制在渠内设计流速应控制在不得大于长渠道结冰盖输水时应根据上述要求进行分段壅水计算冰盖下满流输水时综合糙率可按下式计算其中式中冰盖综合糙率渠道湿周长度冰盖湿周长度渠底及边坡的糙率系数冰盖下表面的糙率系数可按表选用表冰盖下表面糙率系数结冰期平均流速无冰凌冰有裂缝有冰凌冰有裂缝采用无冰盖输水冰运行方式时 可按常规方法进行水力学计算并要求渠内设计流速不得小于冬季引泉水井水等温水入渠时应进行渠道不结冰长度的计算计算可按下列经验公式进行式中渠道不结冰长度综合系数可查表泉水或井水引入流量泉水或井水与渠水混合前温度混合后渠水流量表综合系数渠道走和坡向最冷日平均气温注本表适用条件为渠水流速冬季风速渠底高于地下水位的挖方混凝土板衬砌渠道表中渠道走向和坡向为南北向东北西南向的北坡东南西北向的东北坡东西向的北坡东北西南向的东南坡东南西北向的西南坡东西向的南坡前池排冰前池设计时应根据地形地质气象水文冰情等自然条件确定冬季运行方式进行总体布置和结构型式设计前池水闸和侧墙的抗冰冻设计应按第章和第章有关规定执行前池容积应按水力学和结构要求确定但应考虑冬季水电站高水位运行时冰盖所占的水体容积无冰盖输水冰运行方式可根据地形地质气象水文冰情等选择下列不同的引水排冰布置方式正向排冰正向引水正向排冰侧向引水弯道排冰侧向引水弯道排冰正向引水侧向排冰正向引水宜采用正向排冰布置方式结构布置型式宜采用双层式正向排冰方式不论是正向还是侧向引水其排冰闸的中心线必须与渠道中心线重合排冰闸孔宽应以冰块的最大宽度控制过闸水深不应小于最大冰块厚度排冰闸下游应设计陡坡衔接段正向排冰侧向引水方式的排冰闸前应布置一定长度的缓流渠段其长度宜控制在断面宜采取与排冰闸同宽的矩形正向排冰侧向引水方式的进水闸中心线与渠道中心线夹角应小于进水口前缘应设置活动的或固定的导冰筏其潜入深度宜为倍倍的冰厚正向排冰正向引水方式的排冰闸前的扭坡应布置在距离闸前 倍倍墙高处不应紧靠闸体扭坡长度应控制在倍倍墙高弯道排冰方式的排冰闸前的渠道断面型式宜为梯形当渠道曲率半径小于倍水面宽时排沙闸的中心线不得偏离渠道中心线渠道曲率半径大于倍水面宽时排沙闸的中心线应从渠中心线向凸岸平移倍倍水面宽采取弯道排冰方式时应在排冰闸前凸岸设置活动导冰筏其平面位置与水流方向的夹角应为前池中设排砂底孔或廊道时其出口轴线与泄水中心线夹角不得大于采用侧堰的泄水排冰布置型式时侧堰的堰顶长度应满足排冰要求堰上水深应按冬季最高运行水位计算不得小于最大冰块厚度泄水排冰渠的断面型式可采用矩形或梯形其纵坡宜采用陡坡其冬季水深应大于最大流冰厚度设计流速应大于调压井调压井顶部应加盖并设进人孔必要时顶盖上面覆盖土或其它保温材料半地下式的调压井和调压塔的防冻设计可按现行有关规范水塔保温防冻的要求进行露 天 压 力 管 道压力管道为钢筋混凝土管时 宜覆土或用其它材料保温无保温措施和冬季不运行的压力钢管管内的水必须排空严寒地区冬季运行的压力钢管外表面宜喷覆聚苯乙烯或包覆聚苯乙烯泡沫板聚苯乙烯泡沫板的厚度可按下式计算式中聚苯乙烯泡沫板厚度负气温指数冲击式水轮机不得输冰凌过机运行反击式水轮机可输冰凌过机运行冰凌含量宜小于瞬时不得超过压力管道的镇墩 支墩或底部支承设施应防止由于基土的冻胀而上抬地面厂房与泵房厂泵房位置宜避开高边坡地下水位高土的冻胀性强的地段冬季多雪地区还应避开有深积雪或雪崩危险地段厂泵房及其邻近区域应作好地表排水和地下排水系统厂泵房基础埋深均应大于基础设计冻深外墙水下部分应采用钢筋混凝土结构并考虑可能的冻胀力作用外表面宜有防渗层墙侧应设防冻层或在冻深范围内回填非冻胀性材料压力管道与机组联接接头以及穿过外墙处的构造应能适应三向不均匀冻胀和收缩变形冬季需要采暖的厂泵房应进行采暖保温设计并应力求节能节省运行和管理费用冬季运行的厂泵房有条件时应充分利用电机热风采暖一般部位温度宜为适于巡回检查的正温工作人员长期停留部位低温结露的水机电器部件油压润滑系统有负温过冷水部位宜设置局部电热或远红外辐射局部采暖装置冬季不运行不采暖的厂泵房所有水管应能放空易受冻设备宜能拆卸吊放至高出冬季室内可能积水部位保存如无法拆吊水泵及其管路电源应有局部保温冬季不运行且不采暖的厂泵房的楼板梁宜高出渗水形成的室内冰面渠道衬砌与暗管一般规定本章适用于标准冻深大于地区的渠道衬砌与暗管的抗冻胀设计冬季输水有防冰要求的渠道输冰排冰设计应按有关规定执行在渠道规划选线时应结合常规要求尽可能避开地下水位高特别是有傍渗水补给冻胀性强的地段冬季无水渠道宜采用填方渠道渠道衬砌的抗冻胀设计应按下列要求进行调查收集衬砌渠道沿线的土质地下水位冻深和已有工程运行等资料按土质地下水深度和渠道走向基本相同的原则划分不同的渠段在各分段选择个具有代表性的横断面通过观测或按附录和附录确定断面上各代表性计算点如渠底坡脚坡中坡顶的设计冻深和地表冻胀量确定土的冻胀性级别根据渠道各部位的冻深和冻胀量选择适宜的渠道断面形式衬砌材料与结构验算渠道各部位的冻胀位移量确定必要的抗冻胀措施衬砌结构抗冻胀稳定性要求衬砌结构的抗冻胀稳定性可用表所列的衬砌体允许法向位移值为控制指标衬砌结构的冻胀位移值可按渠道基土的冻胀量确定当该位移值大于允许值时应根据需要和具体条件选用一种或多种适宜的抗冻胀措施同一断面的不同部位可采用不同的措施对于地下水位高出渠底渠底有积水冰或有傍渗水补给的渠道确定其设计冻深时在水冰面或傍渗水逸出点以上范围内的边坡按地下水深度计算确定其冻胀量时在该点以上范围内的边坡按地下水深度计算表渠道衬砌结构允许法向位移值断面型式衬砌材料混凝土浆砌石沥青混凝土梯形断面弧形断面弧形底梯形弧形坡脚梯形整体式形槽或矩形槽分离挡墙式矩形断面的底板注断面深度大于的渠道衬砌板单块尺寸大于或边坡陡于时取表中小值断面深度小于的渠道衬砌板单块尺寸小于或边坡缓于时取表中大值级工程取小值衬砌结构当渠床土的冻胀性属级时宜采用下列衬砌结构弧形断面或弧形底梯形断面宽浅渠道宜采用弧形坡脚梯形断面整体式混凝土形槽衬砌其圆弧直径应小于圆弧上部直线段的坡度应小于斜坡长度不应大于梯形混凝土衬砌渠道可采用架空梁板式预制形板或预制空心板式结构当渠床土冻胀性属级时宜采用下列衬砌结构渠深不超过的宽浅渠道宜采用矩形断面渠岸用挡土墙式结构渠底用平板结构墙与板连接处设冻胀变形缝小型渠道可采用地表式整体混凝土形槽或矩形槽槽底应按要求设置非冻胀性土置换层槽侧回填土高度应小于槽深的小型渠道还可采用桩墩等基础支撑输水槽体使槽体与基土脱离桩的允许冻拔量为零也可采用暗渠或暗管输水大型渠道应结合中措施采用中的衬砌结构中型渠道可按本条款的规定执行刚性材料衬砌渠道的分缝应能适应冻胀变形沿渠线方向每隔设置一横向缝缝型可用矩形或梯形缝宽沿渠周方向间隔设置纵向缝缝型可采用铰形梯形或矩形图缝宽变形缝内填充粘结力强变形性能大在当地最高气温下不流淌最低气温下仍具柔性的止水材料填充料弹塑性胶泥弹塑性止水带图冻胀变形缝型式矩形缝梯形缝铰形缝冻 胀 土 基 处 理当地或附近有较丰富和适宜的非冻胀性土时土中粒径小于的土粒重量不大于土样总重量的可采用非冻胀性土置换渠床冻胀性土渠床各部位置换深度可按式计算式中置换比可按表取值衬砌板厚度置换部位的设计冻深可按附录计算表渠床置换比值表地下水深度土质置换比坡面上部坡面下部渠底粘土粉质粘土重中壤土轻壤土砂壤土小于上述值粘土重中壤土轻壤土砂壤土当置换层有被淤塞危险时应设置反滤层或土工织物保护当置换材料饱水时必须保证冻结期置换体有排水出路设置排水系统降低地下水位和土中水分时设置方法可按下列不同情况分别确定当冻结层以下不透水层或弱透水层厚度小于深层地下水埋深距设计冻深大于时可在渠底每隔设一眼盲井使冻结层或置换层与透水层联通当渠床的冻结深度内有排水出路时可在设计冻深底部设置纵横向暗排系统把渠床冻结层中的重力水或渠道傍渗水排出渠外对于冬季输水的衬砌渠道当渠侧有傍渗水补给渠床时可在最低水位以上设置反滤排水体必要时设置逆止阀排水口及逆止阀设在最低行水位处将傍渗水排入渠内在衬砌体下铺设保温板如聚苯乙烯泡沫塑料板等保温板的选择和厚度应满足下列要求保温板在强度压缩系数吸水率耐久性等方面应满足工程设计要求对于大型渠道保温板的厚度应通过热工计算确定中小型渠道采用聚苯乙烯板保温时其厚度可取设计冻深的对冬季行水渠道在设计最低水位下可按冰水保温考虑用压实或强夯提高渠床非粉质粘性土的密度时应同时满足压实度不低于干密度不低于且不小于天然干密度的倍的要求压实深度不应小于置换深度的规定渠 坡 稳 定 要 求土质渠道或以土石料护面的埋铺式膜料防渗渠道应采用适应冻胀融沉变形的断面型式弧底梯形或弧形坡脚梯形宽深比宜大于边坡系数可根据类似工程经验选定渠床土冻胀性为级的大中型渠道应以融冻层交界面或土工膜交界面为滑动面验算边坡稳定性如不满足要求可采用换填排水支挡等综合工程措施为防治边坡冻融滑坍渠坡可采用土工编织布砂土袋分层砌筑或土工带拉锚固定坡脚埋设土工布砂土袋镇脚渠坡表面也可采用生物护面取融冻层交界面为滑动面验算边坡的稳定性时交界面的值应通过试验或参考类似工程资料确定暗管冬季通水的暗管渠顶面的埋置深度应等于或大于设计冻深如埋于冻层内必须论证其抗冻胀稳定性冬季不通水的暗管的埋置深度应根据土的冻胀性级别冻胀量沿深度分布的实测资料和管道允许变形量确定在无实测资料的情况下当土的冻胀性属级时可根据具体情况比设计冻深小当土的冻胀性属级时应不小于设计冻深埋设在冻层内的暗管内的水冬季应排空当井管不能满足抗冻拔要求时应采取削减或消除切向冻胀力的措施闸 涵 建 筑 物一般规定本章适用于标准冻深大于地区的河道和渠系水闸涵洞和其它具有板型基础的建筑物的抗冰冻设计选择工程地址总体布置和结构形式时应充分考虑冻前地下水位土质朝向和地形等条件使闸涵所受的地基土冻胀和冰的作用尽量减小闸涵抗冰冻宜以进口闸室洞身护坦消力池等部位的典型断面为控制断面按附录附录和确定各控制断面上各代表性计算点的设计冻深基础设计冻深冻胀量和冻胀力进行冻胀力和或冰压力作用下的稳定和强度验算确定闸涵结构和必要的抗冰冻措施闸涵的基础埋深应根据土的冻胀性和建筑物等级按下列要求确定地基土冻胀性属级时各级闸涵基础埋深可小于基础设计冻深地基土冻胀性属级时级水闸的基础埋深不包括反滤排水层不应小于基础设计冻深级闸涵的基础埋深可小于基础设计冻深级冻胀性土基上的各级闸涵基础埋深均应大于或等于基础设计冻深有过冰要求的拦河闸和渠系水闸宜采用开敞式应验算冰压力作用下闸墩的稳定和强度必要时闸上游可设导冰墙筏破冰墩或拦滞冰设施等下游宜设导墙和护岸大型工程宜作整体过冰模型试验过冰的水闸消力段不宜设消力墩结 构 与 布 置冻胀性地基上的闸涵宜采用适应冻胀的整体式闸室结构锚固梁板式基础加强结构单元的整体刚度闸涵的布置宜减小建筑物与冻土的接触面积在满足地基承载力要求的同时宜增大地基压强在满足防渗防冲和水流衔接条件的同时宜缩短进出口长度严寒地区的河道水闸结构宜采用直墙式闸室边墩后部填土属级冻胀性时宜采用边墩与岸墙分离式冬季暴露的大中型水闸的上游阻滑板铺盖消力池底板和护坡宜减小分块尺寸分块的边长顺水流方向宜取垂直水流方向宜取靠近边墙或厚度较薄的板边长宜取小值阻滑板相邻板块间应设置允许自由伸缩的联接钢筋防渗铺盖应按要求作好接缝止水中小型闸涵室底板宜设置梯形断面的齿墙深度不宜大于稳定与强度验算本节适用于单块基础底面积大于短边尺寸大于的涵闸建筑物当基础埋深大于基础设计冻深时应进行下列各项验算冰压力作用下的抗滑稳定闸墩的强度与稳定验算基侧和边墩侧切向冻胀力的上抬作用验算闸基础底面由于冰压力与土的冻胀力作用下的地基反力其最大值与最小值之比应不大于闸涵常规设计允许值当基础埋深小于基础设计冻深时应进行下列验算各款中有竖向冻胀力同时作用下的竖向位移抗滑稳定性应力比与强度闸基底和边墙侧基土中或界面解冻时强度可能降低情况下的抗滑和抗渗稳定性进行上述各项验算时冰压力的计算见附录水平冻胀力的计算见作用在单块基础板底面积上的竖向冻胀力标准值可按下列方法计算基础板上无冰层时基础板上有冰层时式中作用在单块基础板底面上的竖向冻胀力标准值竖向位移影响系数基础厚度影响系数单位竖向冻胀力标准值见表建筑物基础允许产生可复位的垂直位移值级建筑物应取级建筑物值可按表取值计算点的地表冻胀量计算点的基础厚度计算点的基础设计冻深可按附录确定基础板上的冰层厚度表基础允许冻胀竖向位移值建筑物类型及结构部位级建筑物级建筑物涵闸进出口基础板闸室段 洞身段钢筋混凝土基础钢筋混凝土陡坡段底板 消力池底板 护坦板有侧向约束无侧向约束竖向冻胀力的作用分项系数可取抗 冻 胀 措 施验算涵闸建筑物的强度与稳定后确定需要采取抗冻胀措施时应根据建筑物级别地基土的冻胀量和冻胀性级别采用下述各条中的一种或综合采用几种抗冻胀措施采用非冻胀性材料置换冻胀性地基并应满足下列要求级冻胀性地基的置换材料采用砂砾料时其中小于料径的颗粒含量按质量比必须小于总质量的置换材料与原状土之间应设置反滤层或用非织造土工织物隔离置换的地基宜具有良好的排水条件级冻胀性地基在满足本条第款的技术要求的同时应采用具有足够强度厚度和抗老化性能的土工织物反滤材料封包置换地基置换的地基在冻结期内必须有通畅有效的排水条件置换深度应满足建筑物抗冻胀稳定要求置换范围沿建筑物基础投影轮廓线向外侧加大级闸涵可采用回填土分层压实或强夯法压密地基并应满足下列要求当闸涵地基应力不小于时回填土料应使用中低液限粘性土不应采用粉土和粉质粘土分层回填压实基土的平面范围同第款压实密度分层回填土厚度自基础表面起算的压实深度可按表确定当原地基土的冻胀性属级时压实土侧面边坡不宜小于并用塑料薄膜与周围土隔开表回填压实法设计参数表地基土冻胀性级别压实深度回填土分层厚度压实干密度强夯法适用于非粉质土的粘土地基基土强夯有效平面范围同第款自基础表面起算的有效夯实深度应大于或等于基础设计冻深有效夯实深度内的最低干密度应满足级冻胀性地基不小于级冻胀性地基不小于采用保温材料或利用水层防止建筑物地基冻结时应满足以下要求采用保温材料时级建筑物保温材料的铺设厚度应由热工计算确定保温材料铺设在基础四周的水平加宽或帷幕式加深值均应等于或大于基础下冻土层厚度值采用水层保温时应防止建筑物蓄水部位的渗漏并应采用其它措施防止被保温部位外周侧冻结保温水层的厚度宜大于当地平均最大冰厚当地基压强小于的小型涵闸采用聚苯乙烯泡沫塑料板做基础保温材料时应考虑泡沫板在不均匀应力作用下的压缩变形对建筑物稳定与强度的影响保温