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GBT50662-2011 水工建筑物抗冰冻设计规范.pdf

注：EPS板的密度为20kg/m3～30kg/

住：EPS板的密度为20kg/m*~30kg/m 保温板的物理力学性能主要包括保温板的密度、不同荷载 玉缩量、吸水率和热导率等。设计中宜根据上部荷载的大小

虑相应的压缩量对结构物的影响。从已有工程应用来看，对于1级 ～3级的建筑物和渠道保温板的密度一般以不小于30kg/m²为宜。

桥梁工程施工方案(下部结构桥台采用重力式桥台、上部结构采用1x10米预制钢筋混凝土空心板)8.4.2采用本条作为渠道抗冻胀措施时应注意下列各项

1应保证置换层在冻结期不饱水或有排水出路。 2应严格保证置换土料的非冻胀性和防止在使用期间受细 颗粒淤塞。 3渠道是线路性的工程，特别是冻深和冻胀量较大的地区置 换量过大不一定经济可行。 8.4.3本条是通过降低渠床土的含水量以削减冻胀的措施，也是 保证置换层能有排水出路的方法。采用本条措施的关键是准确掌 当灿的水文地活盗料

8.4.3本条是通过降低渠床土的含水量以削减冻胀的

8.4.3本条是通过降低渠床土的含水量以削减冻胀的措施，也是 保证置换层能有排水出路的方法。采用本条措施的关键是准确掌 握当地的水文地质资料，搞好排水设施（盲井、暗管、反滤体等）的 设计，并能保证其长期正常工作。

8.5.1土质渠道或以土石料护面的埋铺式膜料防渗渠道的边坡 常常因基上冻融作用在春融期间发生滑塌，以致实际存在的稳定 的断面形式大致都成为弧形、弧底梯形、弧形坡脚梯形，其宽深比 都大于1.0，因此本条作出相应的规定。 8.5.2、8.5.3渠床属强冻胀性的土质渠道，在融化期，坡面表层 融化后，土体中的水分不能渗入尚未融化的冻结层南滞留在冻融 交界面，形成抗剪强度很低的超饱和土层，致使融化士体可能沿此 界面下滑，并出现逐层下滑塌坡。为防止边坡在融化期出现这种 滑塌，故规定1级～3级渠道应进行边坡稳定性验算。

9.2.1以往在前池容积的计算中，未计人在冬季正常水位运行时 水盖所占有的容积，因而导致前池超高不够而漫顶失事或强制降 低正常水位运行而损失大量电能。因此，前池容积应计入冰盖所 占容积，

9.2.1以往在前池容积的计算中，未计人在冬季正常水位运行时

前池的布置形式繁多。为统一名称，本条进行系统归纳定名。各 种布置形式如图2所示。从运行效果来着，其中以正向排冰正向 引水的布置形式最佳。

9.2.3通过实际运行证明，排冰闸中心线和引水渠中心线

一条直线上时，水流非常平稳，闸前无回流和旋涡。反之，闸 态比较紊乱，出现回流、旋涡、水流顶托等现象，导致闻孔出流 分布极不均勾。

9.2.4为了使水流平衡，满足浮冰（凌沉沙的流速要求

前设置缓流渠段能起到浮冰、排砂作用，其长度不宜太长或太 短。太长时，由于水力排冰、排沙能力的影响长度有限，排冰、排砂 效果不理想；太短时，会影响侧向进水口的水流流态。经过现场实 测结合模型试验验证，其长度一股控制在20m~40m范围内为最 ，其断面形式以觉度与排冰闸等菀的矩形为好。为了减少人渠 冰量，在进水闻前缘应设置活动或固定的导冰筏。其潜人深度与 冰块厚度有关。我国西北地区一般冰厚在0.8m~1.2m，故本条 规定采用潜入深度为1.5倍～2.0倍冰厚为宜。 9.2.5以往寒冷地区尤其是我国西北地区已兴建投产的引、排水

系统中，其变断面的衔接段都紧靠闸体，长度也较短，

均出现回流旋涡区，易形成冰塞、冰堵及闸孔流不均，导致排冰 效果较差。本条规定是根据现场实测资料结合室内整体水力学模 型试验提出的。 9.2.6、9.2.7这两条是根据我国西北地这某电站进行整体水力 学模型试验的结果提出的

【b】正向排冰侧向引才

c)弯道排冰正向引水

图2前池引水、排冰布置示意

9.2.9常规的泄水渠主要为电站弃水服务，但严寒地区还 排冰、凌，故这两条对泄水排冰渠道提出相应的要求。

9.3.1地面厂（泵）房，特别是抽水站的泵房若布置在高边坡和地 下水位高的地段往往因土坡的强烈冻胀、滑坡，危及泵房，管道发 生上抬变形。这种事故曾在我国东北地区一些工程中发生。积雪 深的地段，特别是有雪崩危险的地段将对地面厂（泵）房产生过大 的雪荷载。

9.3.2地面厂（泵）房的出水池常常是泵房及其附近地下水位摊 高的一种原因。因此，除作好排水外，冬季不运行时，出水池与相 连渠道都应能放空。

石，冬季受冻破坏严重，故规定设计外墙时应考虑冻胀力的作用。 9.3.5一般中小型工程的地面厂（泵）房设计只有土建结构设计 而无采暖保温设计。这是造成冬季受冻、出现问题的原因。因此， 本条规定应考虑采暖保温设计，而耳力求经济、节能。例如，对于 冬季不运行而需要采暖的中、小型地面厂（泵）房，往往不易做到冬 季采暖，而且目前有采暖的也多用煤炉，既不经济又不安全。因

此，有条件时可考虑采用温度继电器白动起停的电热系统。这样， 即使远离居民点，由一人值班定期照看即可，既经济又有效

此，有条件时可考愿采用温度继电器白动起停的电热系统。这样， 即使远离居民点，由一人值班定期照看即可，既经济文有效。 9.3.6运行经验表明，地面厂（泵）房室内温度般不必过高，适 作人员巡回检查即可。只是在长期有人工作的部位才需较高 的室温。风、水、油、电系统采取局部采暖常比一般采暖容易解决 结霜、结露、潮湿和管路冻结等问题，所需电量也不多，比锅炉有 效。

9.3.7本条是综合了我国东北地区一些小型电厂和泵房 经验提出的，

水位或尾（进）水水位齐平。冬季结冰冻胀可能危及楼板梁 全。如果板梁位置高于冰面，则无此问题

10.1.1闻涵建筑物除按常规选址条件选址外，还要考虑影响地 基土冻胀和冰凌作用的因素，包括工程地点的标准冻深、设计冻 深、冻胀量和地基士的冻胀级别。因此，选址时宜避开冻前地下水 应高、有侧向地下水补给的地点，也宜避开强冻胀土质地基和武开 工的河段等。这样，可以减免地基土的冻胀和冰压力作用。 10.1.2由于闸涵建筑物各点的高程、朝向和土质等不同，地基土 的冻深和冻胀量不同，因此要选择典型断面进行计算。图3是设 计控制断面上计算点的选择和地基土设计冻深线、冻胀位移线示 意图，可供设计参考。

10.1，3采用开敬式过泳设施，有利于天冰块顺利排泄，减免闸前 冰现象。 1，2级建筑物对泄流和泄冰要求都比较高，冰流量大，冰情条

件比较复杂，因此宜通过整体水工模型试验确定满足过冰条件下 的工程布置和流态，以免发生类似某些工程曾出现过的雍冰等问 题。 闸墩（破冰墩）前沿作成斜面可减小冰压力的水平分力，有利 于闸墩稳定。据有关资料介绍，当墩头与水平面的夹角大于75° 时，冰块多呈挤压破裂；当夹角为60°~～75°时，一部分呈挤压破裂 另一部分则上爬，当夹角小于60°冰块则基本上是受弯（剪）破坏。

10.2.1近年来的抗冻工程实践证明，涵闻工程的结构与布置是 影响建筑物抗冰冻实效的关键要素。我国“三北”地区已有的集中 点（线）式布置和整体式、柔性结构（如字形闸、U形闸整体式结 沟、倒T形结构和柔性护码等），经工程实践验证，都具有较好的 抗冻胀效果。

直立式边墙，而翼墙做成岸护坡形式。由于冬季斜坡底板大部 分露出水面和地基土冻胀而使两岸斜坡面出现大量平行于水流方 向的裂缝，对侧向防渗极为不利。因此，在有冻胀作用的情况下， 宜首先选用直墙式。边墩直接挡土时，在土压力或水平冻胀力作 用下均可能发生变形而影响闸门操作，边墩和底板也产生较大的 弯曲。此外，闸室受两个方向的水平力作用也加大了广闸身的不均 匀沉陷。从相邻分部工程的基底压力差来着，澜底板的基底压力 小，而边墙在填士压力作用下基底压力大，因此，对于易发生不均 匀沉陷的软基，在它们之间宜设沉陷缝。将闸室与岸墙分立，在边 墩后面设置轻型边墙，可减小相邻分部工程基底的应力差。 102.4铺盖板的厚度较薄，抵抗变形的能力较美，当冬季暴露

10.2.4铺盖板的厚度较薄，抵抗变形的能力较差，当冬

时，在冻胀力作用下易受破坏。减小分块尺寸可以增大刚度，但分 块过小时分缝文过多。因此，要合理分块。

不少涵闸底板均因此而发生升裂。因此，宜布置上下两层钢筋。

10.3.3我国黑龙江省低温建筑科学研究所、黑龙江

10.4.1水上建筑物抗冻胀破坏猎施概括起来，一是加强结构强 度，二是消减冻胀力和冰压力，有条件时还可采取回避冰冻压力的 措施。当冰冻条件较严峻时，单一措施可能达不到要求，此时需要 采取综合措施。本节规定了保温法和置换法两种主要工程措施的 技术要求，

10.4.1水上建筑物抗冻胀破坏猎施概括起来，一是加强结构强 度，二是消减冻胀力和冰压力，有条件时还可采取回避冰冻压力的 措施。当冰冻条件较严峻时，单一措施可能达不到要求，此时需要 采取综合措施。本节规定了保温法和置换法两种主要工程措施的 技术要求。 10，4.2用保温材料保温，削减或消除地基土冻胀，具有施工简 易，效果明显等特点。保温材料较多，如泡沫混凝士砌块、水泥（或 沥青）泡沫珍珠岩砂浆、聚苯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫等，目前，水利 正程中采用聚苯乙烯硬质泡沫板保温的较多。但是，在实际工程 中发现有的保温效果并不理想。究其原因主要是材料质量和长期 漫水。因此，采用保温板保温措施时必须保证所用材料的技术指 标合格和防水性能良好。 保温板的水平加宽和垂直如深铺设尺寸的规定是为了达到建 筑物地基土不发生冻结的目的确定的。 10.4.3根据我国华北、东北部分地区的实测资料归纳，湖泊和水 库中的冰层厚度一般是当地基土冻深的0.5倍～0.6倍。考虑到 闻涵建筑物的保温水层较薄，且易受周侧冻结的影响，故本条规定 保温水层厚度宜大于当地的最大冰厚。 10.4.4置换法是基础防冻胀技术中常用的措施之一。但由于对 此方法的适用范围和条件掌握不当，置换后材料周围反滤层失效： 在长期运行中受周围原状土中细颗粒“淤塞”而改变了置换基土的

10.4.4置换法是基础防冻胀技术中常用的措施之一。但由于对

11.1.2本条按地基土的冻胀级别对挡墙理深作出限定，的 是避免挡土墙在冻胀量较大的地点受法向冻胀力作用而产生开 裂、过大倾斜或倾覆，确保挡土墙抗冻胀稳定性和结构强度。Ⅲ、 V、V级冻胀地基上冻胀量和法向冻胀力均较大，而且：当冻结地 基融化时，墙趾处地基士先融化和强度降低，从而发生墙身前倾乃 至倾倒。因此，建在且、IV、V级冻胀量地基土上的挡土墙基底深 度应大于基础设计冻深，即墙基下的地基土不被冻结。 11.1.4有水平冻胀力作用的挡土墙，例如闸涵等建筑物的侧墙 与翼墙之间在平面布置上如果用直角联结，在两向冻胀力作用下， 墙角处将出现较大的集中拉力，因产生裂缝，甚至断裂，这已被 许多工程实例证实。因此，平面布置上宜采用圆孤形联结。总水 平冻胀力的天小与墙后填土高度有直接关系，因此在可能的条件 下宜尽量减小墙后的填土高度：同时宜采取防水、排水措施，尽可 能减少渗入土中的水量。本条对挡土墙的结构形式和布置提出要 求，目的是避免或减少冻胀力对建筑物的作用。 11.1.6墙体基础布置在性质土层的同一高程上，不仅可以减少 地基的不均匀淑陷，血且可以减少不均匀冻胀对墙体的破环作用

11.2水平冻胀力的计算

11.2.1墙后的土体受来自垂直地表和墙体两个方负气温作用 而处子双尚冻结状态。由子冰晶的增长方尚垂直子等温线，因此 外露墙体的高差和厚度均直接影响到水平冻胀力沿墙高的分布形 式。多年来，国内有关单位进行过不少挡土墙水平冻胀力的观测

图4冻胀量h.的计算点示意

11.3.2当挡土结构（墙）后置换的非冻胀性土的粒径较粗时，渗 透性较强，因此在采用置换措施时，应注意满足渗径要求。 11.3.3单向铺设方式是指只在墙背沿墙体铺设保温材料，从而 将原来来自墙体和填土面两个方向的负气温作用而形成的双向冻 结状态改变为只有垂直于墙后填土面的单向冻结状态

11.3.2当挡土结构（墙）后置换的非冻胀性土的粒径较粗时，渗

在挡土结构（墙）较矮和地下水位较高的情况下，用单向铺设 方式时，墙后填土面仍可能有较大的冻胀，对铺面道路或其他露天 设施产生破坏作用。因此，在这种情况下宜采用双向铺设方式。 此外，全水平铺设方式存在自保温板端部向板下土体的侧向冻结 作用，从而亦可能产生对上部设施的冻胀破坏。因此，在这种情况 下宜采用水平与垂直惟幕式相结合的铺设方式

12.1.1在寒冷地区土的冻胀级别属I、Ⅱ级时，般桥梁和渡槽 桩基的抗冻拨力均大于冻拨力。实际工程调查亦未发现在上述条 件的地区有桩基冻拨造成的破坏现象。因此，本条规定当土的冻 胀级别属Ⅲ、IV、V级时，应进行抗冻拨稳定和强度验算。 12.1.2桩基础每排桩的根数是根据承载力和抗倾覆要求确定 的。桩的根数愈少，总切向冻胀力愈小，而作用于单桩上部的荷载 愈大，按承载力的入土深度也相应增加；桩径愈小，总切向冻胀力 亦愈小。所以，减少桩的根数和桩径，对抗冻拨十分有利。因此，本 条规定冻土地区的桩基宜尽量减少桩的根数和减小桩径。单根桩能 够满足要求时，不宜采用双桩；双桩能够满足要求时，不宜采用多桩。 121.3建筑在河（渠）道上有过冰要求的桥梁和渡槽，在流冰期，冰 块将对其桩（柱）基础产生冰压力。当基础阻滞冰块下泄时，可能形成 冰堵，拾高上游水位，基至造成上游河水漫堤或危及桥梁和渡槽安全。 为避免或减小动冰压力，并使冰块平顺下泄，增大单跨长度是有效的。 12.1.4河床冲刷改变广基础的理置深度，特别是对于理深较小 的扩大板式、排架底梁式和墩式基础。若考愿冲刷影响不够，冬季 土的冻结深度往往达到基础底面以下，从而产生对基础底面的竖 向冻胀力，这对建筑物的安全是极为不利的。 12.1.5当桩柱基础设置横系梁来增加整体刚度时，若横系梁设

条规定冻土地区的桩基宜尽量减少桩的根数和减小桩径。单根桩能 够满足要求时，不宜采用双桩；双桩能够满足要求时，不宜采用多桩。 12，1.3建筑在河（渠）道上有过冰要求的桥梁和渡槽，在流冰期，冰 块将对其桩（柱）基础产生冰压力。当基础阻滞冰块下泄时，可能形成 冰堵，拾高上游水位，基至造成上游河水漫堤或危及桥梁和渡槽安全。 为避免或减小动冰压力，并使冰块平顺下泄，增大单跨长度是有效的。

将对其桩（柱）基础产生冰压力。当基础阻滞冰块下泄时，可能开 者，拾高上游水位，甚至造成上游河水漫堤或危及桥梁和渡槽安 避免或减小动冰压力，并使冰块平顺下泄，增大单跨长度是有效白

12.1.4河床冲刷故变广基础的埋置深度，特别是对于埋深较小

12.1.4河床冲刷改变广基础的埋置深度，特别是对于理 的扩大板式、排架底梁式和墩式基础。若考虑冲刷影响不句 土的冻结深度往往达到基础底面以下，从而产生对基础底 向冻胀力，这对建筑物的安全是极为不利的，

行后因冲刷而使底梁进入冻层。此外，当发生淤积时将缩小地面 与地上横系梁的距离，这些都将因土的冻胀造成危害。因此，为了 防止这些现象的发生，设置横系梁时应考虑冲刷和淤积影响。 12.1.6渡槽的进出口段与槽身的联结处常常因基土冻胀面发生 错位，造成漏水，乃至使结构破坏。所以，设计时应按本规范第10 章和第5.3节的要求，做好进出口的抗冻胀设计及进出口段与槽 身之间分缝和止水。 12.1.7冬季输水的渡槽结冰有可能产生对槽身不利的冰压力

12.1.7冬季输水的渡槽结冰有可能产生对槽身不利

12.2.1已有桩基冻害调查结果表明，冻拨破坏多数是由于冻深 范围内桩壁粗糙和存在较大凸体所致。由于灌注桩基础施工中， 地面以下一定深度内由于水压小而成孔性差，经常出现塌孔现象， 使基础不但糙度天，而且形成不规则凸体，加大冻拨力。减小桩在 冻土层内桩壁的糙度，可以大大减小基士与桩壁之间的冻结力，有 利于基土冻胀过程中沿桩壁剪移前使冻胀力松弛。在冻深范围内 设置套管是减小冻拔力简单而有效的方法。 12.2.2扩大式基础、排架式基础和墩台基础如图5所示。这些

12.2.2扩大式基础、排架式基础和墩台基础如图5

基础的施工都要开挖基坑。如果地下水位较高，开挖、排水的工程 量较大，施工困难，工程造价将随之增大。所以，在设计时，应根据 施工条件进行经济比较，选择适宜的结构形式。

扩大式基础、排架式基础的底板和底梁置于冻层下面，对抗拨 起锚固作用。如果埋置深度不足，河底冲刷后锚固底板或底梁进 人冻层，则不但基础的锚固作用失效，而且将受基底法向冻胀力作 用。实际工程巾有不少此种破坏实例。因此，在冲刷深度较大的 何床不宜采用，特别是在冲刷深度难于估算的不稳定河床更不应 采用。

12.2.3扩大式基础的抗冻锚固作用主要取决

来，国内外一些专家、学者对扩天式基础锚固底板的锚固理论和 计算作过一些研究，但由于试验方法及基本假定的不同，所得结果 亦不同。因此，本条根据已建丁程运行经验和野外试验结果提理 对扩大式基础底板的翼板长度的要求，如图6所示。满足本规定 的尺寸，在无特殊冻拨因素的情况下是安全的

图6扩大式基础尺寸示意

12.2.5墩台基础在冻层内做成正梯形的斜面，并用水泥砂浆抹 平，可以改变冻胀力对基础的作用方向，减小切向冻胀力对基础的 作用，从而可增加基础的稳定性。但梯形的斜面不宜过陡，本条规 定不宜陡于7：1。

12. 3 基础的稳定与强度验复

3.1本条规定桩、墩基础抗冻拔验算时取基础全约束工作 即不允许基础向上位移。这是因为：桩墩基础侧壁与土之间

摩阻力是抗冻拨力的一个重要部分。基础一旦发生冻拨，桩壁与 基士产生位移后，摩阻力将大为降低，使抗冻拨力减小；基础冻拨 后在融化期不能完全恢复原位，残余冻拔量将遂年积累，导致上部 结构破坏

12.3.2在桩、墩基础所受的总切向冻胀计算公式中弓

公式中的系数0.4是根据水利部松辽委科研所在野外试验场用两 根实体试验桩，在地基土为粉质黏土条件下取得的试验资料确定 的。按基土的类别及状态确定桩基的抗冻拔极限摩阻力与单位极 限摩阻力之间的折减系数为0.4。单位极限摩阻力是按基土类别 及状态取承载力设计时的摩阻力值，

根实体试验桩，在地基土为粉质黏土条件下取得的试验资料确定 的。按基土的类别及状态确定桩基的抗冻拔极限摩阻力与单位极 限摩阻力之间的折减系数为0.4。单位极限摩阻力是按基土类别 及状态取承载力设计时的摩阻力值。 12.3.5有些基础虽然有足够的抗冻拔力，能够满足整体稳定条 件，但在基础的薄弱断面可能因配筋不足而被拔断，因此要进行薄 弱断面强度验算。本条中只给出钢筋混凝土的最小抗拨安全系 数，其他材料的最小抗拨安全系数可查有关规范确定。

12.3.5有些基础虽然有足够的抗冻拔力，能够满足

但在基础的薄弱断面可能因配筋不足而被拨断，因此要进行 新面强度验算。本条中只给出钢筋混凝土的最小抗拨安全 其他材料的最小抗拔安全系数可查有关规范确定。

12.3.6根据冻胀地基上的基础在冻结期间的受力状态，受拉最

大的断面位于最大冻深处。此外，设计时经常根据结构的 化，在某一部位少配钢筋或改变结构截面，因此存在结构 面，故验算时除取设计冻深截面外，对这些强度较低的所有 样应进行验算。

12.3.7在基础受冻胀力作用过程中，锚固底板和底梁受有与承 载力方向相反的弯矩及剪力，同样应进行强度验算。在冻胀力作 用下，柱与底板（梁）连接处拉力最大，故应进行此截面的强度验 算

12.3.7在基础受冻胀力作用过程中，锚固底板和底梁受有与承

12.3.7在基础受冻胀力作用过程中，锚固底板和底梁受

注：摘自《低合金高强度结构钢》GB/T1591

表6碳素结构钢冲击功

注：1脱氧方式：F为沸腾钢，b为半镇静钢，乙为镇静钢，TZ为特殊镇静钢。 2交货状态：一般以热轧或控轧状态供货，如需方要求并经双方协议也可以 正火状态供货， 3本表摘自《普通碳素钢》GB700。

：1脱氧方式：F为沸腾钢，b为平镇静钢，Z为镇静钢，TZ为特殊镇静钢。 2交货状态：一般以热轧或控轧状态供货，如需方要求并经双方协议也可 正火状态供货， 3本表摘自《普通碳素钢》GB700

表7压力容器钢冲击功

注：摘自《压力容器用钢板》GB6654一99

13.2.6根据我国黄河中游严寒地区和苏联严寒地区大量

13.2.14在严寒气温下人工用锤击除冰，使结构产生集中的冲击 荷载QX／T 384-2017标准下载，这是脆性破坏的触发因素。因此，应采用热风、热水化冰。 若采用压力蒸气化冰，会使闸室中的机械与电气设备受潮结冰

13.2.18本条系根据黑龙江省黑河市卧牛河水库的工程实践

13.2.24本条规定吹气喷嘴与闸门门叶外缘的距离应大于3m，

13，3.1固定式拦污栅一旦被泳堵塞将即刻停水，不能发电。露 顶式拦污栅在负温下极易过冷，一碰到冰凌，冰凌与栅条冻结在一 起，拦污栅极易被冰凌堵死。因此，宜采用提升式潜孔拦污栅。 13.3.2回转栅式清污排冰机可清污文可排冰，这是目前最好 的清污排冰机械设备之一。 13.3.4人工水中清冰时，拦污栅需要倾斜布置。水深超过3m 时，人工水中清冰困难。 13.3.7我国与外国电热拦污栅理论上是成熟的，但实践中90% 是失败的，原因是水道中还有大量冰块存在。因为电热栅条只能

13.3.7我国与外国电热拦污栅理论上是成熟的，但实践中90% 是失败的，原因是水道中还有大量冰块荐在。因为电热栅条只能 不结冰，而不能把冰块融化掉。

框架结构体育馆施工组织设计（技术标）WL：号：6S(200）525号

审鄂号：GS(2005)1525号

3：6(2006)1525号