标准规范下载简介

《水工建筑物抗冻设计规范》(DL∕T 5082-1998).pdf

水工建筑物抗冰冻设计规范

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

气候实验室满足室内负压的专项施工方案水工建筑物抗冰冻设计规范

Designspecificationsofhydraulicstructures

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[1998]167号

本规范是根据原能源部、水利部水利水电规划设计总院（90) 水设便字第45号文下达的任务安排制定的。其编号格式和规则均 按DL/T600一1996《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。

前 言 引用标准· ·· 6 总则… 基本资料 8 冰冻荷载 11 材料 13 19 X 取水与电站建筑物 25 渠道衬砌与暗管 32 10 闸涵建筑物 38 挡土墙.… 零 12 桥梁和渡槽 48 13水工金属结构. +** 52 附录A（标准的附录） 中国主要河流冰情特征· 58 附录B（标准的附录) 土的冻结深度的确定…···· +** 60 附录C（标准的附录） 土的冻胀量的确定… 67 附录D(标准的附录) 冰压力计算 70 附录E (标准的附录) 门叶热空气法防冰冻计算 73 附录F(标准的附录) 压力水射流法防冰冻计算 75

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

3.0.1为了防止水工建筑物在冰、冻融和冻胀作用下遭受破坏，

1）因地制宜，安全可靠，经济合理和实用美观； 2）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； 3）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； 4）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； 5）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。

3.0.3受冰、冻融和冻胀作用的水工建筑物设计，应遵照现行水

1）在季节冻融层内，土中粒径小于0.05mm的土粒按重量比 等于或小于总土重6%的土为“非冻胀性土”； 2）土中粒径小于0.05mm的土粒含量按重量比大于总土重 6%的土为“冻胀性土”

4.0.8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： 1）标准冻深Z（cm） ）宜直接采用邻近工程地点气温条件相近

图4.0.8 标准冻深等值线图（单位：cm）

的气象台（站）观测系列不短于10年（对于渠道衬砌设计不宜短 于20年）的历年最大冻深平均值。无此条件时，可查图4.0.8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B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。 2）地表冻胀量4k(mm）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C计算。 3）根据冻胀量的大小，可将土的冻胀性分为表4.0.8的 五级。

表2.0.8土的冻胀性级别

5.0.4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。 5.0.5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。 5.0.6两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。 5.0.7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。 5.0.8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。 5.0.9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。

6材料6.1混凝土6.1.1混凝土的抗冻等级分为F400、F300、F200、F150、F100、F50六级，应按SD105一82规定的快冻试验方法确定。6.1.2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6.1.2选定。在不利因素较多时，可选用提高一级的抗冻等级。表6.1.2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≥100<100≥100<1001.受冻严重而且难于检修部位1）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；2）坝厚小于混凝土最大冻深2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；3）冬季通航或受电站尾水位影响的不通航船F300F300F300F200F100闸的水位变化区的构件、二期混凝土；4）流速大于25m/s、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；5)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。2.受冻严重但有检修条件部位1）混凝土坝上游面冬季水位变化区；2)水电站或船闸的尾水渠，引航道的挡墙、护坡；3）流速小于25m/s的溢洪道、输水洞（孔）、F300F200F200F150F50引水系统的过水面；4)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13

6.1.3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0.5m，温和地区分区厚度不得小于0.5m。 6.1.4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GB8076一87《混凝土外加剂》的规定。

表6.1.2（续完）

6.1.6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2000m²～5000m取一组；非大体积混凝土每500m～1000m 取一组或每类构件取3组。素混凝土的抗冻试件合格率不应低于 80%，钢筋混凝土的抗冻试件合格率不应低于90%。 6.1.7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。

用的梁、板、柱、墙、墩的净保护层厚度还应增加10mm～20mm。 6.1.10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5cm。 6.1.11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： 1）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。 2）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。 3）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。

6.2.1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。 6.2.2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。 6.2.3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。 6.2.4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。

式宜为Q型，不宜采用中间圆管形

6.2.6止水片的安装、浇筑保护设施应有专门施工详图。 6.2.7 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。

6.2.6止水片的安装、浇筑保护设施应有专门施工详图。 6.2.7 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。

6.3.1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。 6.3.2严寒地区外露的调压塔、水槽、闸门井、水管和渡槽等冬 季内部充水的结构南沙开发区广隆安置区幼儿园子分部施工方案，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。 6.3.3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6.3.3的规定

表6.3.3聚苯乙烯泡沫塑料板物理力学性能

7.1.1 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

7.1.1 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

7.1.2抗冰设计超高应按下列情况计算：

1）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。 2）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1/3～1/2。并自蓄冰最高水位以上 按常规计算超高。 3）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1.5倍～2.0倍库内最大冰厚。 4）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3倍～4倍(混凝土坝和浆砌石坝)和 3倍～6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。 7.1.3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。 7.1.4根据建坝后的冰情条件，宜按附录D计算冰压力对大坝 的作用。 7.1.5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 形观测或里分析时应考虑有于上述影响

7.2.1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。 7.2.2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。 7.2.3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。 7.2.4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。 7.2.5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。 7.2.6坝体闸门井与各种内部充水井、管大地锐城叠合箱施工方案，均应作好内部防渗和 防冻。井口不宜露于大气中。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。 7.2.7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。 7.2.8带有周边缝的薄拱坝应防止周边缝冻结。 7.2.9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。 7.2.10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。 7.2.11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。

7.2混凝土坝与浆砌石