4-5 挡水、蓄水建筑物
4-5-1 《堤防工程设计规范》GB 50286—2013
a） 7.2.4 黏性土土堤的填筑标准应按压实度确定。压实度值应符合下列规定：
1 1级堤防不应小于0.95。
2 2级和堤身高度不低于6m的3级堤防不应小于0.93。
3 堤身高度低于6m的3级及3级以下堤防不应小于0.91。
【摘编说明】
本条是对《堤防工程设计规范》（GB 50286—98）进行修订。GB 50286—98中黏性土的填筑标准是在总结堤防填筑资料的基础上，考虑到我国各地的实际施工条件和经验，根据原《碾压式土石坝设计规范》（SDJ 218—84）的填筑标准进行适当降低，针对各级堤防的重要性，对1级堤防压实度不应小于0.94；2级和堤身高度不低于6 m的3级堤防不应小于0.92；堤身高度低于6m的3级及3级以下堤防不应小于0.90。
原《碾压式土石坝设计规范》（SDJ 218—84）修订为《碾压式土石坝设计规范》（SL 274—2001）后，其中对于黏性土的压实度与原规范相比有所提高，大约提高了1.5%，这是综合考虑了击实试验方法、实际施工压实水平和压实度推算的影响而确定的。随着我国经济的发展，堤防施工由过去的大规模群众性施工逐步转变为机械化、专业化施工，借鉴《碾压式土石坝设计规范》（SL 274—2001）中填筑土料填筑标准的提高，堤防工程黏性土的压实标准适当提高。
【检查要点和方法】
（1）黏性土的最大干密度和最优含水率应按《土工试验规程》（SL 237）击实试验方法求取。
（2）黏性土的设计压实度根据堤防级别和堤身高度确定，其值不应小于规范规定值。
（3） 填筑土料含水量应控制在最优含水率-3%～+3%偏差范围内。
b） 7.2.5 无黏性土土堤的填筑标准应按相对密度确定，1级、2级和堤身高度不低于6m的3级堤防不应小于0.65，堤身高度低于6m的3级及3级以下堤防不应小于0.60。有抗震要求的堤防应按现行行业标准《水工建筑物抗震设计规范》SL 203的有关规定执行。
【摘编说明】
无黏性土的填筑标准按相对密度进行控制。相对密度的定义为：
式中 Drds——设计压实相对密度；
e ds——设计压实孔隙比；
e max、emin——试验最大、最小孔隙比。
【检查要点和方法】
（1）相对密度试验应按《土工试验规程》（SL 237）规定的方法进行。
（2） 无黏性土的相对密度根据堤防级别和堤身高度确定，其值不应小于规范规定值。
（3）地震区的相对密度设计标准应符合现行《水工建筑物抗震设计规范》（SL 203）有关规定。
c） 10.1.3 修建与堤防交叉、连接的各类建筑物、构筑物，应进行洪水影响评价，不得影响堤防的管理运用和防汛安全。
【摘编说明】
修建与堤防交叉、连接的各类建筑物、构筑物，直接涉及堤防及堤防保护对象的防洪安全。
根据《中华人民共和国水法》《中华人民共和国防洪法》有关规定，修建与堤防交叉、连接的各类建筑物、构筑物应进行洪水影响评价，并报有关水行政主管部门审批。在洪水影响评价中，应评价与堤防交叉、连接的各类建筑物、构筑物对防汛安全和堤防管理运用的影响程度。
【检查要点和方法】
（1）修建与堤防交叉、连接的各类建筑物、构筑物应有通过有关水行政主管部门审批的洪水影响评价报告。
（2）与堤防交叉、连接的各类建筑物、构筑物，应根据自身的结构特点、运用要求、堤防工程的级别和结构等情况选择安全合理的位置和交叉、连接结构型式。并满足防洪及防汛管理要求。
4-5-2 《混凝土面板堆石坝设计规范》SL 228—2013
a） 3.1.6 混凝土面板堆石坝的泄水、放水建筑物布置，应考虑下列要求：
3 对于高坝、中坝和地震设计烈度为8度、9度的坝，不应采用布置在软基上的坝下埋管型式。低坝采用软基上的坝下埋管时，应有充分的技术论证。
4 高坝、重要工程、地震设计烈度为8度、9度的混凝土面板堆石坝，应设置放空设施。
【摘编说明】
（1） 当地材料坝的坝下埋管是坝体渗漏和变形的薄弱环节，特别是布置在软基上的坝下埋管，由于不均匀沉降可能导致接头处止水破坏，危及大坝安全。
（2） 混凝土面板堆石坝是否需要设置放空设施问题，国内外工程界有不同的意见。《混凝土面板堆石坝设计规范》（SL 228—98）规定“一般可不设置专门的放空设施”，2013年修订根据近10年国内面板坝的经验和教训，认为对高坝、高地震区、重要工程应设置放空设施。
（3） 实际工程中对放空设施的设置不尽相同，如天生桥一级、水布垭等工程均设置了放空洞，又如澳大利亚采用“可爆堵头”放空水库，即利用导流洞堵头设置放空管，万一使用时可炸开连接螺丝，打开钢闷盖放水。
【检查要点和方法】
（1） 检查坝高和地震设计烈度。
（2） 坝下埋管是否布置在软基上。低坝采用软基上的坝下埋管时，是否有充分的技术论证。
（3） 高坝、重要工程、强震区的面板堆石坝是否设置放空设施。
【案例分析】
某面板堆石坝坝高76m，1990年建成，由于不均匀沉降，导致面板塌陷破坏、止水拉裂，漏水严重，需放空检修。因大坝未设放空设施，检修十分困难。在2000年放空检修时，不得不加高原上游围堰，由发电引水洞导流。
b） 8.2.1 面板厚度的确定应满足下列要求：
1 应满足钢筋和止水布置要求，顶部厚度不应小于0.3m。150m以上的高坝宜加大面板顶部厚度。
2 控制渗透水力梯度不应超过200。
【摘编说明】
观测资料表明，在水荷载作用下，面板的大部分区域受压，仅在坝顶和近岸边处有拉应变。面板应变和堆石体变形特性密切相关，与其厚度关系不大。可以认为混凝土面板只要抗裂性和耐久性满足要求，它的柔性越大越能适应坝体变形。确定面板厚度时，在满足上述要求的前提下，应选用较薄的面板厚度。但对于150m以上的高坝，挤压破坏大多发生在高程较高处的面板，因此应适当加厚顶部面板的厚度。
【检查要点和方法】
（1）检查钢筋和止水布置以及顶部厚度是否满足设计要求。
（2）150m以上的高坝面板顶部厚度是否加大。
（3）面板厚度是否满足水力梯度要求。
4-5-3 《碾压式土石坝设计规范》SL 274—2001
a） 4.1.5 防渗土料应满足下列要求：
1 渗透系数：均质坝不大于1×10-4cm/s，心墙和斜墙不大于1×10-5cm/s。
2 水溶盐含量（指易溶盐和中溶盐，按质量计）不大于3%。
3 有机质含量（按质量计）：均质坝不大于5%，心墙和斜墙不大于2%，超过此规定需进行论证。
【摘编说明】
（1）渗透系数。国内已建成的心墙和斜墙坝防渗土料的渗透系数一般不大于10-6cm/s，均质坝不大于10-5cm/s。防渗土料的渗透系数选择，与对水库的渗漏量要求有关。以供水、发电为主的水库，应采用渗透性更小的防渗土料；以防洪为主的水库，防渗土料的渗透系数相对可适当大一些。
（2）水溶盐含量。水溶盐一般分为易溶盐、中溶盐和难溶盐三类。易溶盐包括氯盐、重碳酸盐、碳酸钠和硫酸钠等，中溶盐主要是石膏，难溶盐包括碳酸钙、碳酸镁等。难溶盐在非浸蚀性水中淋洗速度很慢，引起的填土性质变化一般可以不计。因此，条文中仅提出“水溶盐的含量（指易溶盐和中溶盐，按质量计）不大于3%”的要求。常用的筑坝土料中的易溶盐含量一般不大，但石膏在长期渗透水作用下的淋洗使土料性质变坏，会产生附加沉降，是实践中必须考虑的主要问题。为降低淋洗速度，工程实践中采用提高压实密度、降低渗透系数和减小渗透比降等措施。针对石膏淋洗将会产生附加沉降的情况，常采用增加超高的工程措施。
（3）有机质含量。土中有机质有两种：①未完全分解的植物残渣、树皮草根等，这些有机质的继续分解可以在土中形成孔洞，其化学变化能改变土的性质；②完全分解的有机质，这种有机质对土的影响与其处于分散或凝聚状态有关。苏联CHиП 2.06.05.84规定，未完全分解的有机质含量不大于5%，完全分解的有机质含量不大于8%。日本坝工规范只说有机质含量高不好，没有定量规定。相比之下，条文中规定的有机质含量（按质量计）“均质坝不大于5%，心墙和斜墙不大于2%”偏于严格，但这一规定已沿用多年，国内也没有统计资料能证明可提高的幅度。因此，在设计实践中，还应严格按照条文规定执行。考虑规定偏于严格的情况，条文又规定“超过此规定需进行论证”。
【检查要点和方法】
防渗土料应重点检查渗透系数。
b） 4.1.15 反滤料、过渡层料和排水体料应符合下列要求：
1 质地致密，抗水性和抗风化性能满足工程运用条件的要求。
2 具有要求的级配。
3 具有要求的透水性。
4 反滤料和排水体料中粒径小于0.075mm的颗粒含量应不超过5%。
【摘编说明】
（1）质地致密坚硬的材料，对提高抗水性和抗风化能力有利。若抗水性差，在渗透水的作用下，粗颗粒会进一步软化破碎；若抗风化较差，在堆存、填筑过程中和填筑于表层时，可能会因颗粒进一步风化，使颗粒变细。这两种情况均会导致级配不满足要求，反滤料透水性减小。
（2）具有要求的颗粒级配，即是按照设计要求的级配，对于反滤层，应采用连续级配。施工中，很难完全避免发生粗细颗粒分离现象，采用连续级配料有利于防止粗细颗粒分离。
（3）反滤成功与否，与反滤料的透水性直接相关，因此要求具有透水性。
（4）1989年，国际大坝委员会（ICOLD）出版的《土石坝粒料反滤和排水》（EMBANKMENT DAMS GRANULAR FILTERS AND DRAINS，Review and Recommendations）一书中，对于D60以下的颗粒，要求下包线与上包线的Dn（n≤60%）之比不大于5，其目的也是防止由于下包线与上包线范围过宽，在施工中发生粗细颗粒分离。小于0.075mm颗粒含量的多少影响反滤料的透水性，条文中规定不超过5%是根据一般经验确定的。
【检查要点和方法】
（1）反滤料、过渡层料和排水体料要有良好的级配。
（2）检查反滤料、过渡层料和排水体料小于0.075mm的颗粒含量。
c） 4.2.3 粘性土的压实度应符合下列要求：
1 1级、2级坝和高坝的压实度应为98%～100%，3级中、低坝及3级以下的中坝压实度应为96%～98%。
【摘编说明】
（1）黏性土的填筑标准应以压实度和最优含水率作为设计控制指标。压实度=设计干密度/最大干密度。
（2）设计地震烈度为8度、9度的地区，宜取上述规定的大值。
（3）有特殊用途和性质特殊的土料的压实度宜另行确定。如填筑在混凝土防渗墙顶部的高塑性土，要求能承受较大的变形，并不要求太高的压实度；对于性质特殊的土料，如膨胀土，为减小其膨胀性，希望压实度低一些；湿陷性黄土，需最大限度地破坏其原状结构，使其不再具有湿陷性，希望压实度高一些。因此，对类似上述这些情况，就需要根据工程实际情况，确定合适的压实度。
（4）压实度与实际施工压实水平和压实机械有关。近年来，采用凸块振动碾碾压黏性土，可以达到较高的压实度。
（5）黏性土的施工填筑含水量应根据土料性质、填筑部位、气候条件和施工机械等情况，控制在最优含水率-2%～+3%偏差范围以内。有特殊用途和性质的黏性土的填筑含水率应另行确定。
填筑含水率还应符合下列要求：
（1）上限值。不影响压实和运输机械的正常运行；施工期间土体内产生的孔隙压力不影响坝坡稳定；在压实过程中不产生剪切破坏。
（2）下限值。填土浸水后不致产生大量的附加沉降使坝顶高程不满足设计要求、坝体发生裂缝以及在水压力作用下不产生水力劈裂等，不致产生松土层而难以压实。
【检查要点和方法】
（1）黏性土的最大干密度和最优含水率应按SL 237—1999击实试验方法求取。
（2）施工填筑含水量应控制在最优含水率-2%～+3%偏差范围以内。
d） 4.2.5 砂砾石和砂的填筑标准应以相对密度为设计控制指标，并应符合下列要求：
1 砂砾石的相对密度不应低于0.75，砂的相对密度不应低于0.70，反滤料宜为0.70。
2 砂砾石中粗粒料含量小于50%时，应保证细料（小于5mm的颗粒）的相对密度也符合上述要求。
【摘编说明】
对于无黏性土，将相对密度作为控制无黏性土压实标准的指标，国内已沿用多年。条文规定不应低于0.75，这在一般工程经验范围之内。当粗料含量小于50%时，其小于5mm的细料已参与材料的骨料作用，细料对坝料性质的影响较大，因此，条文要求要保证细料满足规定的相对密度要求。
【检查要点和方法】
（1）对于砂砾石，实际应用中一般根据不同级配的室内试验结果整理出级配—干密度—相对密度关系，以便现场挖坑取样检查时，能根据测出的级配和干密度，查出相对密度是否满足要求，这样便于控制其填筑质量。
（2）地震区的相对密度设计标准应符合SL 203—97的规定。
【案例分析】
（1）某水库大坝采用心墙砂砾壳坝，最大坝高46m，1975年海城发生7.3级地震，坝址距震中33km，上游坝面发生大面积滑坡。震后从滑坡体中取样试验，小于5mm为70%～95%，小于0.1mm为10%～20%。砂砾料颗粒细和长期浸水饱和是滑坡的原因之一。
（2）某水库主坝为斜墙砂砾石坝，最大坝高66m，1976年唐山发生7.8级地震，坝址距震中150km，地震烈度相当于7度，地震造成上游斜墙保护层产生滑坡，滑坡面积共约6万m2，塌滑方量为15万m3。主要原因是保护层砂砾料颗粒细和相对密度低，震后用振动台做相对密度试验，其值仅0.32。
e） 5.6.2 土质防渗体（包括心墙、斜墙、铺盖和截水槽等）与坝壳和坝基透水层之间以及下游渗流出逸处，如不满足反滤要求，均必须设置反滤层。
【摘编说明】
条文规定“必须设置反滤层”的部位包括土质防渗体与坝壳、坝基透水层之间，以及下游渗流出逸处。
土质防渗体与坝壳之间简单明了，易于执行。
下游渗流逸出处则需根据工程具体情况，划分区域范围。由于反滤层对防止渗透破坏起着关键性的作用，在执行本条规定时，应客观分析各种工况条件下坝体、坝基渗流场的形态和特点，以免遗漏。
有些坝址的覆盖层地质条件比较复杂，当不能查明砂性土层的分布特征，如砂层是否连续完整、各部位砂层的厚度是否满足要求等，或不能证明防渗体接触的任何部位的砂性土层与防渗体土料的层间关系均能满足反滤要求，还是尽量设置反滤层为好。
【检查要点和方法】
（1）坝的反滤层必须符合下列要求：① 使被保护的土不发生渗透变形；② 渗透性大于被保护土，能通畅地排出渗透水流；③ 不致被细粒土淤塞失效。
（2）反滤层设计包括掌握被保护土、坝壳料和料场砂砾料的颗粒级配，应根据反滤层在坝的不同部位确定反滤层的类型，计算反滤层的级配、层数和厚度。
4-5-4 《混凝土拱坝设计规范》 SL 282—2003
a） 8.4.6 非岩溶地区岩体相对隔水层的透水率q， 根据不同坝高， 应符合下列规定：
坝高在100m以上，q=1～3Lu；
坝高在50～100m，q=3～5Lu；
坝高在50m以下，q≤5Lu；
水源短缺水库可适当提高标准。
【摘编说明】
国外已建工程资料表明，对于坝高大于100m的拱坝，其帷幕防渗标准仅要求1Lu。如日本奈川渡拱坝，高155m，基岩为黑云母花岗岩、角闪岩和煌斑岩，防渗要求达到渗透系数10-5cm/s的不透水层，孔深达到基岩透水性小于1Lu的地带，两岸拱座部位帷幕孔深达100m，最大孔深达180m。瑞士莫瓦桑拱坝，高237m，基岩为石灰质片岩，孔深要求达到透水性1Lu的岩盘以下，主帷幕孔深达200m。法国蒙台纳尔拱坝，高155m，基岩为石灰岩，帷幕孔深达120m。意大利吕米埃拱坝，高136m，基岩为石墨片岩，帷幕孔深达135m。苏联对基岩透水性三档标准对应的坝高分别是：＞100m、60～100m、＜60m，与本标准坝高范围相当。
国内已建坝高在155～240m之间的拱坝，其帷幕防渗标准均控制在1Lu。大多数工程的坝基扬压力和渗漏量的观测资料，远小于设计值。
【检查要点和方法】
帷幕防渗轴线的方向，以及两岸帷幕伸入岸坡内的范围深度，应根据工程地质、水文地质、地形条件、拱座的稳定情况和防渗要求研究确定。两岸部位的帷幕与河床部位的帷幕应保持连续性。
b） 8.6.6 两岸拱座岩体内存在断层破碎带、层间错动等软弱结构面， 影响拱座稳定安全时， 必须对两岸拱座基岩采取相应的加固处理措施（如抗滑键、传力墙和高压固结灌浆等）。1、2级拱坝或高坝工程的处理方案，应通过有限元分析或模型试验论证。
【摘编说明】
拱坝所承受的荷载，主要经由拱圈的作用，传递到两岸拱座岩体，拱坝的安全稳定主要取决于拱座岩体的稳定程度。设计中应防止由于拱座岩体的变形和滑动而影响大坝或基础的安全。
拱座的稳定、变形和受力状态对两岸拱座变形非常敏感，这是与其他坝型的不同之处。条文提出的处理措施是工程中常用的。此外，应引起注意的是，两岸拱座岩体的变形特性有较大差异时，拱坝内部应力将因两岸拱座的不均衡变形（这种变形随时间增长而有逐渐加大的趋势）而作重新调整，当其超过一定限值时，就会出现裂缝。条文中虽对两岸拱座岩体的变形特性的允许差值未作具体规定，但应在设计中进行分析与论证。
【检查要点和方法】
（1） 两岸拱座岩体内是否存在影响拱座稳定安全的软弱结构面，是否采取相应的加固处理措施。
（2） 1级、2级拱坝或高坝工程的处理方案，应通过有限元分析或模型试验论证。
4-5-5 《碾压混凝土坝设计规范》SL 314—2004
近20年来，我国相继建成了一批碾压混凝土大坝，碾压混凝土筑坝技术取得了长足的进步，通过工程实践及国家重点科技攻关项目取得了许多实用价值很高的成果。
a） 7.0.6 碾压混凝土重力坝高坝、中坝的基础容许温差应根据坝址区的气候条件、碾压混凝土的抗裂性能和热学性能及变形性能、浇筑块的高长比、基岩变形模量等因素，通过温度控制设计确定。
以下各情况的基础容许温差应进行专门论证确定：
1 在基础约束范围内长期间歇或过水的浇筑块。
2 基岩变形模量与混凝土弹性模量相差较大。
3 基础回填混凝土、混凝土塞及陡坡坝段。
【摘编说明】
碾压混凝土重力坝温度控制的特点是：水泥用量少，粉煤灰等掺合料掺量高，降低了混凝土的发热量，且发热过程较慢；坝体一般不设置纵缝，横缝不形成暴露面，主要靠层面散热，散热过程大大延长。温度控制设计应根据材料性能、结构尺寸、气候条件、铺筑层厚、连续升程及间歇方式，并结合仓面降温散热措施等进行研究，合理安排施工时段，简化温度控制方式。
基础温差是指坝体基础约束范围内混凝土最高温度与稳定温度之差。基础温差是控制坝基混凝土发生深层裂缝的重要指标，主要随碾压混凝土的性能、浇筑块的高长比、浇筑块长边的长度、混凝土与基岩的弹模比及坝址区气候条件等因素而变化。对于碾压混凝土重力坝而言，由于一般不设纵缝，其底宽较大，基础约束范围也较高，为了防止基础混凝土裂缝，应对基础容许温差进行控制。
碾压混凝土重力坝基础容许温差涉及坝址区的气候条件、碾压混凝土的抗裂性能和热学性能及变形性能、浇筑块的高长比、基岩变形模量等因素，其中抗裂性能主要包括极限拉伸值及抗拉强度，变形性能主要包括弹性模量、徐变、自生体积变形、干缩变形和温度变形等，热学性能包括绝热温升、比热、导热系数、导温系数、线膨胀系数等。
由于基础容许温差的涉及因素多，且碾压混凝土具有与常态混凝土不同的特点，各工程的具体条件也很不一样，鉴于基础容许温差是控制混凝土发生深层裂缝的重要指标，故碾压混凝土重力坝高、中坝的基础容许温差值应根据工程的具体条件，必须经温度控制设计后确定。
据国内部分混凝土坝裂缝调查，基础部位出现裂缝主要有下列几种情况：
（1）基岩上薄层浇筑块，长时间停歇，以致混凝土薄层的约束应力和由于内外温差引起的应力相叠加，使块长中部产生的拉应力，远大于混凝土的抗拉强度，形成贯穿裂缝。
（2）岩石表面起伏很大，局部有深坑或突出尖角，致使混凝土浇筑块厚度不均匀，造成局部应力集中，形成基础混凝土裂缝。
（3）施工期坝上留缺口导流或汛期过水，在混凝土温度较高时，因受水的冷冲击，造成基础混凝土开裂。
【检查要点和方法】
碾压混凝土基础容许温差应通过温度控制设计确定。应重点检查基础约束范围内长期间歇或过水的浇筑块，与基岩变形模量相差较大的浇筑块以及陡坡坝段的浇筑块。
4-5-6 《混凝土重力坝设计规范》SL 319—2005
a） 7.4.5 帷幕的防渗标准和相对隔水层的透水率根据不同坝高采用下列控制标准：
1 坝高在100m以上，透水率q为1～3Lu。
2 坝高在50～100m之间，透水率q为3～5Lu。
3 坝高在50m以下，透水率q为5Lu。
4 抽水蓄能电站和水源短缺水库坝基帷幕防渗标准和相对隔水层的透水率 q 值控制标准取小值。
【摘编说明】
防渗帷幕的作用在于：①减少坝基的绕坝渗漏，防止其对坝基及两岸边坡产生的不利影响，防止在软弱夹层、断层破碎带、岩石裂隙充填物以及抗水性能差的岩层中产生管涌；②在帷幕和坝基排水的共同作用下，使帷幕后坝基面渗透压力降至允许值以内；③固结附近区域基岩。
国内许多工程如新安江、丹江口、刘家峡、黄龙滩、龚嘴、高坝洲、隔河岩等，实测坝基扬压力和渗漏量的观测资料表明，坝基排水孔处大部分实测扬压力远小于设计值，渗漏量远小于河流多年平均流量的0.1%～1%。例如丰满、青铜峡坝基帷幕灌浆岩体内透水率q分别在2～3Lu，帷幕下游排水孔处实测扬压力分别为0.2H、0.15H和0（H为上、下水头差），均小于设计值，渗漏量也不大。美国、苏联、澳大利亚等国家的混凝土坝帷幕标准均在3～7Lu。苏联规定坝高大于100m采用1Lu。
通常，对于岩基上的重力坝，大多采用帷幕灌浆的方式来作为基础防渗措施。一般岩石条件良好的坝基，均设坝基排水系统。但当坝基发育有软弱泥化夹层及其他较差的地质条件下，设置排水必须考虑管涌问题，以免发生渗透破坏。
【检查要点和方法】
防渗帷幕的标准以及两岸帷幕伸入岸坡内的范围深度，应根据工程水文地质条件和坝高研究确定。两岸部位的帷幕与河床部位的帷幕应保持连续性。