1、中华人民共和国电力行业标准 P DL/T 50821998 水工建筑物抗冰设计规范 Design specifications of hydraulic structures Against ice and freezing action 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1998167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(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/T6001996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
2、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土的冻融破坏问题，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、
3、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。 1 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。 2 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。 GB 807687 混凝土外加剂 GB 5019994 水利水电工程结构可靠度设计统一标准 GBJ 789 建筑地基础设计规范 DL/T 50571996 水工混凝土结构设计规范 SD 10582 水工混凝土试验规程 SDJ 21483 水利
4、水电工程水文计算规范 SG 23281 聚苯乙烯泡沫塑料板 3 总 则 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，做好水工建筑物的抗冰冻设计，特制定本规范。 3.0.2 水工建筑物抗冰冻设计应贯彻下列基本原则： 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
5、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。 4 基 本 资 料 4.0.1 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。 4.0.2 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10年。 4.0.3 根据最冷月平均气温确定气候分区。分区标准宜取： 1)严寒：最冷月平均气温ta-10； 2)寒冷：最冷月平均气温-10ta
6、-3； 3)温和：最冷月平均气温ta-3。 4.0.4 负气温指数应取冬季日平均负气温值的累积值(d)。 4.0.5 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A确定。 4.0.6 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。 4.0.7 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： 1)在季节冻融层内，土中粒径小于0.05
7、mm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Zk(cm)宜直接采用邻近工程地点气温条件相近的气象台(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。 图4.0.8 标准冻深等值线图(单位：cm) 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
8、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h(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4.0.8 土的冻胀性级别 mm 冻胀性级别hh 20202205 冰 冻 荷 载 5.0.1 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。 5.0.2 冰压力分为静冰压力和动冰压力，其标准值可按附录D确定。 5.0.3 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
9、各款确定。 1)单位切向冻胀力标准值t(kPa)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5.0.3-1取值。 表5.0.3-1 单位切向冻胀力标准值 地表土冻胀量h (mm)2050120220220t (kPa) 204080110111150注：表中数值可内插。2)最大单位水平冻胀力标准值ht(kPa)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5.0.3-2取值。 表5.0.3-2 最大单位水平冻胀力标准值 墙后计算点土冻胀量h (mm)20501202
10、20220ht (kPa) 305090120121170注：表中数值可内插。3)单位竖向冻胀力标准值v(kPa)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5.0.3-3取值。 表5.0.3-3 单位竖向冻胀力标准值vkPa 单块基础板面积 （m2)510502010060505015010080120210150120220280210170地基土地表 冻胀量h (mm)220281360211280171230注： 1.表中数值可内插； 2.本表不适用于单块基础板边长小于2.0m和长宽比大于5的基础。5.0.4 桩、墩基础设计宜取切向冻胀力与其它非
11、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
12、 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SD10582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。 气 象 分 区严 寒寒 冷温和年冻融循环次数1001001001001.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
13、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。F300F300F300F200F1002.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)、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。F300F200F200F1
14、50F503.受冻较重部位 1)混凝土坝外露阴面部位； 2)冬季有水或易长期积雪结冰的渠系建筑物。F200F200F150F150F504.受冻较轻部位 1)混凝土坝外露阳面部位； 2)冬季无水干燥的渠系建筑物； 3)水下薄壁杆件； 4)水下流速大于25m/s的过水面。F200F150F100F100F505.水下、土中、大体积内部混凝土F50F50注： 1.年融循环次数分别按一年内气温从+3以上降至-3以下，然后回升到+3以上的交替次数和一年中日平均气温低于-3期间设计预定水位的涨落次数统计，并取其中的大值； 2.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0.5m1.0m，冬季最高水
15、位以上1.0m(阳面)、2.0m(阴面)、4.0m(水电站尾水区)； 3.阳面指冬季大多为晴天，平均每天有4h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； 4.最冷月平均气温低于-25地区的混凝土抗冻等级宜根据具体情况研究确定。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GB807687混凝土外加剂的规定。 6.1.5 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
16、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6.1.5-1和表6.1.5-2选用含气量和水灰比。 表6.1.5-1 小型工程抗冻混凝土含气量要求 混凝土抗冻等级F200F150最大骨料粒径20mm(61)%(51)%最大骨料粒径40mm(5.51)%(4.51)%最大骨料粒径80mm(4.51)%(3.51)%最大骨料粒径150mm(41)%(31)%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6.1.5-2 小型工程抗冻混凝土水灰比要求 等 级F300F200F150F100F50水灰比0.450.500.520.550.586.1.6 大型工
17、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2000m35000m3取一组；非大体积混凝土每500m31000m3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。 6.1.8 对于大型工程，混凝土受冻前的强度应满足下列要求： 1)受冻期无外来水分时，大体积混凝土不应低于5.0MPa(F150的混凝土)或7.0MPa(F200的混凝土)；钢筋混凝土
18、不应低于设计强度等级的85%； 2)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85%。 6.1.9 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冲抗磨要求的部位，钢筋净保护层的厚度严寒地区不应小于100mm，寒冷地区不应小于80mm。钢筋净间距不宜小于钢筋直径的3倍。有海水、盐雾、污水和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10mm20mm。 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。其配筋量每米不应少于5cm2。 6.1.11
19、 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 接 缝 止 水 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
20、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。 6.2.5 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0.6mm0.8mm的退火紫铜片，亦可使用塑料止水片。其材料性能应符合表6.2.5-1、表6.2.5-2和设计的要求。止水片形式宜为型，不宜采用中间圆管形。 表6.2.5-1 聚
21、氯乙烯塑料止水片化学力学性能 耐 碱 性耐 盐 性增塑剂损耗项目强度 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NaOH 5g/L+ KOH 5g/L JISK-6773 (701) 168hNaCl 35g/L JIS-K-6773 (251) 336hASTM D1202 方法A单位%标准20205101020.51010 表6.2.5-2 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ASTM D638ASTM D2240ASTM D746ASTM D570单 位MPa%邵氏A
22、%标 准1430070-400.16.2.6 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 保 温 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，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.
23、3.3的规定。 表6.3.3 聚苯乙烯泡沫塑料板物理力学性能 密 度 (kg/m3)吸水性 (g/m2)压缩强度 (压缩50%) (kPa)弯曲强度 (kPa)尺寸稳定性 -40+70(%)导热系数 （m）201501802035802002200.50.047 堤 坝 7.1 一 般 规 定 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
24、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
25、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。严寒地区变形观测成果分析时，应考虑有无上述影响。 7.2 混凝土坝与浆砌石坝 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
26、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，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。 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.
27、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 浆砌石坝应作好防渗、分缝和内部排水，下游渗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。 7.3 土石坝和堤防 7.3.1 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。 7.3.2 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
28、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： 1)标准冻深大于1.2m地区或水库冰厚大于0.6m1.2m的一、二、三等工程，历年冬季最高水位以上2.0m至最低水位以下1.0m高程的坡长范围内，防冻层厚度宜等于或大于1.0倍设计冻深，最小应大于0.8倍设计冻深； 2)四等工程和不属本条1)款所列条件的范围内的水上坝坡，防冻层厚度应大于0.6倍设计冻深； 3)计算防冻层厚度时，取水(冰)面以上1.0m高度处的位置作为设计冻深的计算点。 7.3.3 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7.3.2第1)款规定的条件和范围内的主要坝段可选用
29、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。 1)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3m，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1.0m。 2)干砌石护坡。应采用良好块石，所用石料的最小边长宜大于300m350mm，层厚宜大于350mm400mm，砌筑缝隙不宜大于30mm。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300mm，层厚宜大于250mm300mm，砌筑缝隙不宜大于30mm。 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
30、和抗冻等级不宜低于C25F300。菱形框格的顺坡对角线长宜为3.0m5.0m；另一对角线长度可小于此值。框格梁的断面尺寸宜为宽度300mm,高度400mm500mm,并嵌入垫层内。 3)混凝土砌块护坡。每边尺寸不宜小于350mm，厚度不宜小于300mm，砌筑缝隙不宜大于10mm。现浇混凝土板的边长宜大于3000mm，厚度宜大于200mm，混凝土等级宜为C30F300。 4)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150mm200mm，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40mm。混凝土等级宜为C25F300。人工缝制模袋混凝土护坡应采用导
31、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。 7.3.4 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。 7.3.5 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。 7.3.6 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。 7.3.7 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
32、置防冰墩。防浪墙还应考虑水平冻胀力的作用。 7.3.8 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： 1)面板和趾座混凝土抗冻性能应满足6.1.2的规定； 2)垫层料中，粒径小于0.1mm的细料不应超过5%； 3)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； 4)周边接缝不应冻结； 5)板与坡顶垂直段的接缝应能抵抗冰推力。 7.3.9 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。 7.3.10 受流冰作用的堤岸护坡，应计及冰块撞击下护坡的稳定性。 7.3.11 堤防涵闸建筑物的抗冰冻设计应按第10章有关规定执行。 7.4
33、溢流坝与溢洪道 7.4.1 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。 7.4.2 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。 7.4.3 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。 7.4.4 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。 7.4.5 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
34、砌石挡土墙的临水面宜有钢筋混凝土护面。 7.4.6 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。 7.4.7 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200mm。混凝土强度等级不应低于C30。抗冻等级应符合6.1.2的规定。 7.4.8 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B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。 7.4.9 岩基上的泄槽底板厚度不应小于0.4
35、m。底板应设置纵、横结构缝，其纵横缝间距不宜大于9m。严寒地区大中型工程的底板应设锚筋和钢筋网。 7.4.10 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)。 7.4.11 土基上的大型工程的泄槽底板厚度不宜小于0.6m。纵横缝间距宜为12m16m。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。 7.4.12 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。 7.5 泄洪洞与坝体泄水孔 7.5.1 坝体中孔、底孔应防止冷空气侵入而
36、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。 7.5.2 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。 7.5.3 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50m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。 7.5.4 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。 7.5.5 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1.0m。
37、8 取水与电站建筑物 8.1 一 般 规 定 8.1.1 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。 8.1.2 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。 8.1.3 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漩涡，尤其是贯通式漏斗漩涡。 8.1.4 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。 8.1.5 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
38、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。 8.1.6 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。 8.1.7 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。 8.1.8 前池必须设置防冰、排冰工程。 8.1.9 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。 8.2 取水口排冰 8.2.1 首部枢纽有排冰要求时，冬季闸前水深不宜小于3m。排冰闸过闸流速不宜小于1.2m/s。 8.2.2 无坝引水枢纽前面在弯道凹岸应
39、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1.5倍2.0倍最大流冰厚度。筏与水流方向的夹角不应大于30。 8.2.3 导凌(冰)筏和排冰闸前的衔接渠(河)段内的流速不得大于0.7m/s。 8.2.4 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4倍，并根据类似工程或试验确定。 8.2.5 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。 8.3 明渠冬季输水 8.3.1 有输冰要求的渠道，其弯道半径宜大于10倍设计水面宽度。 8.3.2 输冰量过大时，宜充分利用沿渠线两侧和渠
40、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0.2m以上。 8.3.3 冻胀性土基地段的渠道抗冻胀设计应按第9章有关规定执行。 8.3.4 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。 8.3.5 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。 8.3.6 当满足下列条件时，宜采用结冰盖输水方式： 1)有适宜的气温和渠道断面，能形成稳定冰盖； 2)渠内水位能满足结冰盖后的渠道设计流量； 3)结冰盖期间渠内水位和流量稳定。 8.3.7 冰盖下明流输水方式应按下列要求设计： 1)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；
41、 2)冰面至渠顶的超高应比常规计算超高高出0.4m以上； 3)冰盖底面与渠道水面之间的净空应控制在0.3m0.5m； 4)渠内设计流速应控制在0.5m/s0.7m/s，不得大于0.7m/s； 5)长渠道结冰盖输水时，应根据上述要求，进行分段壅水计算。 8.3.8 冰盖下满流输水时，综合糙率可按下式计算： 2/121211)/(1annann+=(8.3.8) 其中 a=2/1； 式中：n冰盖综合糙率； 1渠道湿周长度，m； 2冰盖湿周长度，m； n1渠底及边坡的糙率系数； n2冰盖下表面的糙率系数，可按表8.3.8选用。 表8.3.8 冰盖下表面糙率系数n2结冰期平均流速v(m/s)无冰凌，冰
42、有裂缝有冰凌，冰有裂缝0.4v0.60.0100.0120.0120.0140.6v0.70.0140.0170.0170.0208.3.9 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1.1m/s。 8.3.10 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： LhkTQntwQm(8.3.10) 式中：Lh渠道不结冰长度，km； kT综合系数，km/，可查表8.3.10； Qn泉水或井水引入流量，m3/s； tw泉水或井水与渠水混合前温度，； Qm混合后渠水流量，m3/s。 表8.3.10 综合系数kT最冷日平
43、均气温tK（) 渠道走和坡向-10-15-16-20-21-25-26-30A13.210.68.87.5B12.610.18.47.2C11.59.27.76.6D10.08.06.75.7注： 1.本表适用条件为：渠水流速v(0.81.2)m/s；冬季风速vw5m/s；渠底高于地下水位的挖方混凝土板衬砌渠道。 2.表中渠道走向和坡向为： A南-北向、东北-西南向的北坡，东南-西北向的东北坡； B东-西向的北坡； C东北-西南向的东南坡，东南-西北向的西南坡； D东-西向的南坡。8.4 前 池 排 冰 8.4.1 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
44、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10章和第11章有关规定执行。 8.4.2 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。 8.4.3 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。 8.4.4 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
45、坡衔接段。 8.4.5 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20m40m，断面宜采取与排冰闸同宽的矩形。 8.4.6 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90。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1.5倍2.0倍的冰厚。 8.4.7 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3倍5倍墙高处，不应紧靠闸体。扭坡长度应控制在8倍10倍墙高。 8.4.8 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5倍水面宽时，排冰闸的中心线不得偏离渠道中心线；渠道曲率半径大于5倍水面宽时，排冰闸的中心线应从渠中心线
46、向凸岸平移0.2倍0.4倍水面宽。 8.4.9 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2030。 8.4.10 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45。 8.4.11 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。 8.4.12 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2.0m/s。 8.5 调 压 井 8.5.1 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。 8.5.2
47、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。 8.6 露天压力管道 8.6.1 压力管道为钢筋混凝土管时，宜覆土或用其它材料保温。 8.6.2 无保温措施和冬季不运行的压力钢管，管内的水必须排空。 8.6.3 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： 5.000.004Idt=(8.6.3) 式中：dt聚苯乙烯泡沫板厚度，m； I0负气温指数，d。 8.6.4 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10%，瞬时不得超过15%。 8.6.5 压力管道的镇墩、支墩或底
48、部支承设施应防止由于基土的冻胀而上抬。 8.7 地面厂房与泵房 8.7.1 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。 8.7.2 厂(泵)房及其邻近区域应作好地表排水和地下排水系统。 8.7.3 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。 8.7.4 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。 8.7.5 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。 8.7.6 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。 8.7.7 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。 8.7.8 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。 9 渠道衬砌与暗管 9.1 一 般 规 定 9.1.1 本章适用于标准冻深大于0.1m地区的渠道衬砌与暗管的抗冻胀设计。冬季
