1、水闸 因此而发生冰块越过坝和闸门因此规定武开江较频繁时宜加 大超高 在通常情况下上述的抗冰设计超高不致于超过校核洪水的 要求易于满足只是在库容较小流冰初期水位较高和伴随较 大风浪的武开江时特别是坝坡较缓的土坝才可能不易满足 因此遇有这种情况时要认真分析冰情形势采取加大超高或 加大泄冰能力等措施 防浪墙一般不能抗御流动撞击故规定超高只能算至坝顶 当出现冰坝冰塞和冰洪时造成的洪峰流量流冰量和 水位壅高远比一般武开江严重得多一般泄冰措施难于应付故 应作专门调查和试验研究然后进行适当的抗冰设计 东北许多大坝坝顶水平或垂直位移测点和观测基点都有 变位 分析时常被视为坝体的时效变位造成误差有时甚至 廊道内
2、引张线和垂线也结霜或结露因此设计中应考虑这些问 题 混凝土坝与浆砌石坝 低坝在冰推力作用下如按摩擦公式校核抗滑稳定往往 会造成底宽大于坝高的现象混凝土重力坝设计规范虽已明确修 订用剪摩公式计算粘着力但地方中小工程仍采用摩擦公式故 本条重申这一规定 东北不少大坝普遍存在路面冻胀破坏现象最突出的为丰 满大坝路面虽然采用了抗冻混凝土真空作业强度也较高 但路面仍发生开裂鼓起剥蚀每年月上抬约月回 落约多年累计上抬其主要原因是坝顶以下内 全部为负温内有冻胀裂缝条尽管库水位通常很少达到此 高度但由于坝顶两侧栏杆为实体防浪墙形式既挡风吹又挡日 晒积雪融化后又不易自由排水使坝顶混凝土处于饱和状态 因此坝顶破损严
3、重相反在大坝下游的江桥由于采用不挡 阳光和风雪的稀疏栏杆排水也比较通畅桥面混凝土较干燥 运用四五十年至今除表层砂浆磨蚀露石外其余情况良好据 此规定宜采用稀疏栏杆 国外坝顶路面很多在混凝土上加铺一层黑色路面以吸收 辐射热使下层混凝土温度升高不易积雪融化的雪水也不易 下渗这是一个简易可行的减轻坝顶冻害措施 国内大多将坝顶路面与下层大体积混凝土分开浇筑这样 易产生冻胀和开裂所以以整体浇筑和黑色面层找平为好 坝内廊道竖井中的空气一般均处于饱和状态由于冬季竖 井内气温高于室外气温烟囱作用将湿空气运送到坝顶廊道 这是使坝顶部位混凝土饱和的一个主要原因设置密闭保温弹簧 门可隔断水汽通道减小坝内温度应力和坝顶
4、破坏 闸门井等各种内部充水的井管常是渗水冻胀和冻融 破坏部位故规定做好内部防渗防冻措施井口封闭以防止 烟囱作用 混凝土虽然有一定抗渗性但其抗蒸汽透过性却很差廊道 竖井内湿气容易侵入较单薄的墙壁引起破坏用一般油漆即可 防止这种现象发生 周边缝冻结会严重改变坝体应力分布甚至可能影响坝体 自由收缩产生裂缝 国内一些连拱坝和平板坝大头坝均有不同程度的裂缝 局部补修又很难彻底解决问题桓仁大头坝虽然施工期裂缝众多 但设置封腔盖板后腔内温度变幅仅为气温变幅的消除了 日变化与温度骤降几十年来运行良好挪威瑞典等国的小型 平板坝都有下游封闭隔墙据报导其运行情况好于小型重力坝 碾压式混凝土坝的预埋式或拔管式排水管容
5、易堵塞又 无法钻通且影响碾压施工采用钻孔式排水管可确保通畅又 便于日后疏通还兼有取芯压水等补充质量控制作用 浆砌石实际上不能起到防渗和抗冻的应有作用很多浆 砌石坝往往在上游砌体内做一层砂浆或小石混凝土防渗层但因 不易保证质量实际上也不能防渗只有在上游坝面另浇一层钢 筋混凝土护面才能确保防渗从而减轻坝体的冻害 土 石 坝 与 堤 防 土石坝的粘性土心墙斜墙和铺盖是防渗主体受冻后易 产生裂缝漏水这是不允许的因此无论是运行中或施工过 程中均不得受冻 铺设防冻层有两个作用一是防止坝坡受冻裂缝二是消 除或减小粘性土坝护坡的冻胀量实际工程调查说明坝坡土的 冻胀造成护坡局部隆起加之冰压力的作用使护坡层在冬季
6、冻 结期内产生位移裂缝破坏原有的整体性在解冻期特别是 解冻之初伴随大风的情况下护坡很易被破坏因此设置防冻 层减免坝坡土的冻胀是保持护坡完整和抗风浪破坏能力的必要 措施调查还发现护坡在土的冻胀和冰推力作用下的臌胀主要 发生在冰面至冰面以上左右范围内相应坡长约因 此在设计中应特别注意这个范围内的防护并采用非冻胀性土 作防冻层防冻层的厚度包括护坡和垫层在内在一般情况下 宜等于或大于设计冻深以免除或基本免除坝坡粘性土的冻胀 但是在预计土的冻胀和冰压力较小的情况下以及对于小型工 程要求防冻层太厚可能在经济上不够合理因此本条中提出 可根据工程具体条件适当减小防冻层厚度 由于沿坝坡不同高程处的冻深不同因此根
7、据上述护坡冻 胀变形的主要范围提出取冰面以上高程处为设计冻深的 计算点 标准冻深大于和冰厚大于的地区主要为 辽宁东部和北部吉林黑龙江内蒙古东部和新疆北部的季节 冻土区这些地区的土坝护坡冻胀和冰推问题较多由于造成冻 胀和冰推的自然因素多变加之目前虽然提出了一些抗冰推计算 方法但往往不符合实际冰推情况难于用作护坡计算因此 本条中根据已有试验和总结国内外较成功的工程经验提出几种抗 冰推护坡结构措施这些措施稍高于现行设计习惯但从保证安 全考虑可以认为基本上是适宜的本条中对护坡厚度和材料尺寸 规定的范围是考虑冰厚和冰压力大小不同而提出的 土心墙斜墙与防浪墙齿墙翼墙的连接面是渗漏的 薄弱面由于混凝土导热条
8、数大于土料冬季冻深比土的冻深大 得多因此连接面可能受冻且往往在交界面上有冻裂缝产生 从而可能导致渗漏破坏设计中应注意防止这种现象 土石坝应注意排水设施的防冻冬季冻结排水不畅这 对坝坡不利下游坡用植物护坡可减少入渗水可起保温作用 防止坝坡裂缝而且在经济上特别是对中小型工程是有利的 水闸在封冰期和封冰后一段时间内冰层沿斜坡上爬是常 有的现象只是因护坡结构和水库条件及温度状况不同爬坡量 的大小不同当库水位高和冰面至防浪墙之间的坡长小于冰层的 爬坡长度时上爬冰层的推力可能破坏防浪墙这种现象也出现 过设置陡直段或导滑齿是使顺坡上爬的冰层在未到达防浪墙时 折断 防浪墙的工作状况类似于挡土墙若坝顶上的冻胀较
9、大则 可能对墙体产生水平推力 本条的前三项是根据东北关门山面板堆石坝的经验和在建 面板堆石坝的设计要求制订的 面板与垂直墙的连接缝常位于正常蓄水位附近其设计构造 应考虑冰推力 溢流坝与溢洪道 开江时冰块最大尺寸几乎可达全河宽没有闸墩的自由 溢流堰易于适应过冰必须设闸桥墩时跨度要尽可能大 本条是根据过冰试验和经验提出的水深不足时加剧冰 块对堰顶撞击并产生挤卡壅塞现象因此桥下应有足够 净空 面流能将浮冰送往下游且不致破坏下游设施 如果上游泄冰而下游尚未全部开江特别是由南向北的河 流则会产生冰坝从而使下游水位大大增高影响枢纽工程正 常运行甚至造成两岸的淹没损失例如云峰水电站施工期由于 下游冰块壅积使
10、下游围堰漫水淹了基坑 一些小型工程的溢洪泄水建筑物常不配筋甚至采用浆 砌石结构运行不久即遭破坏故作本条规定 严寒地区水位变化区的岩壁也常会产生冻融和冻胀剥蚀和 崩坍面对大风向侧尤为严重这种现象在国内一些工程中曾出 现过因此上下游导墙护岸设计防护范围内应考虑防止岩壁 破坏对工程运行的影响 本条系归纳国内外经验提出的美国混凝土学会有人甚至 建议频繁受海冰撞击的建筑物采用混凝土 土基上的溢流堰不允许受竖向冻胀力作用以免发生向上 位移故规定埋深要大于基础设计冻深对于岩基上的溢流堰 在一般情况下不致发生冻胀破坏问题故埋深可在冻深范围内 但为了预防堰底或岩缝内可能存在的水分冻结时发生冻胀故要 做好排水和锚
11、筋 不少水库冬季常因缺水而处于死水位甚至更低使护坡 长期暴露易受冻胀破坏设计中应足够估计这种情况 泄槽底板厚度迄今为止尚未有成熟的计算方法目前主要 用工程类比法确定据调查和有关资料岩基泄槽底板厚度大多 数为本规范规定不宜小于主要是依据已有工 程经验和冻融破坏与修补因素提出来的从抗冻融出发底板钢 筋保护层不宜小于冻融破坏修补厚度最好大于钢筋保护层 以上这样若板的总厚度小于则剩余厚度将过 薄此外底板越薄分块尺寸宜越小缝就越多而永久缝也 是冻融破坏的薄弱环节 泄槽底板的分块尺寸是由气候特点底板厚度地基约束条 件和混凝土浇筑时的温度控制条件确定的我国溢洪道设计规范 规定泄槽底板的分块尺寸为美国和澳大利
12、亚为 东北一些工程为东北地区的调查发现不少泄槽 底板中心处产生裂缝根据上述情况本规范规定不大于 岩基上泄槽底板下挖排水沟不易成形由于埋深浅常 常首先是出口被冻结然后是下游侧低处排水沟管积水冻胀 使泄槽底板开裂东北一些水库的溢洪道均有此现象排水平洞 冬季不会因被冻结而不能排水洞内设排水孔可将岸坡溢洪道山 体地下水疏干施工并不困难底板上钻设倾向下游的排水孔 虽然也有些孔口易被冻结但因孔数较多有些不被冻结的排水 孔仍然可起排水作用阳坡阳光辐射升温而不致冻结的条件但 仍须注意是否受山体或边墙遮荫而成为阴坡 土基上的泄槽底板厚度多数为本规范取不宜 小于由于土基对板的约束作用比岩基小故采用较大的分 块尺寸
13、以增加底板的整体和稳定性 土基上通常只能在底板下设常规的排水沟管也比较有 效但其尺寸要比岩基中的稍大 泄洪洞与坝体泄水孔 中孔底孔冬季未充满水时孔内空气与外界空气对流 造成混凝土结霜冻胀若闸门井未加盖则孔洞与闸门井形成 烟囱作用冷空气流通使孔井受冻更严重甚至开裂这种 现象在有的工程中曾发生过因此要在下游做封闭设施或使孔 洞出口淹没水下 过去不少水库采用框架式进水塔多数受冰推破坏后来 一般都采用封闭井筒式虽未进行冰推计算大中型工程均无问 题 当闸后无压段长度小于时将出现中所述的情 况为防止混凝土产生裂缝孔洞周围要增加钢筋并在其 末端加保温设施 取水与电站建筑物 一般规定 以往的水利水电枢纽中的引输水建筑物设计一般都 按常规进行未考虑冰冻作用或考虑不够
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