SL 319-2018 混凝土重力坝设计规范（附条文说明）

ICS93.160

P59

中华人民共和国水利行业标准

SL319—2018 替代SL319—2005

混凝土重力坝设计规范

Design specification for concrete gravity dams

2018-10-17实施2018-07-17发布

中华人民共和国水利部 发布

根据水利技术标准编制修订计划安排，按照SL1—2014 《水利技术标准编写规定》的要求，对SL319—2005《混凝土重力坝设计规范》进行修订。

本标准共11章和5个附录，主要包括下列技术内容∶

————重力坝总体布置；

————坝顶、实体重力坝、宽缝重力坝、空腹重力坝的体形选择、泄水建筑物坝体结构布置；

————泄洪、消能、防冲的水力设计；

————作用在坝体上的荷载、坝体应力与稳定计算及其控制标准

————坝基处理设计，开挖、固结灌浆、防渗排水、岩溶、断层破碎带的处理设计；

————坝体构造、大坝材料、坝内廊道、坝体分缝及止水、坝体排水构造；

————加高与加固设计；

————温度控制标准和防止裂缝措施；

————安全监测设计。

本次修订的主要技术内容如下∶

——将“坝体布置”章节名称修改为“总体布置”，增加了曲线、折线重力坝轴线，补充了过鱼建筑物、生态泄水建筑物、分层取水建筑物布置等内容；

——将“泄水建筑物的水力设计”章节名称修改为“水力设计”，补充了跌坎底流消能、坝面台阶消能工的设计内容

——增加了地震荷载作用下的应力控制标准、结构安全要求

——增加了“坝基深层抗滑稳定”“有限元计算方法及判别标准”等内容

——坝体混凝土的强度等级用设计龄期混凝土立方体抗压强度表示

——增加了重力坝加高与加固设计有关内容；

——简化了“安全监测设计”内容；

——取消了原附录B荷载计算公式。

碾压混凝土重力坝设计已制定专门设计标准，本标准不包含该部分内容。

本标准的强制性条文有∶4.2.1条，6.3.3条1款1）项和2 款，6.3.4条1款1）项、2）项和2款，6.3.10条1款、2款，6.4.1条，7.4.4条1款、2款。以黑体字标识，必须严格执行。

本标准所代替标准的历次版本为∶————SDJ 21—78 、————SL 319—2005

1.0.1 为适应混凝土重力坝建设发展的需要，规范混凝土重力坝设计，使工程设计做到安全适用、质量保证、经济合理、技术先进、环境协调、便于运行和维护，制定本标准。

1.0.2 本标准适用于新建和改建的大型、中型水利水电工程兴建在岩基上的1级、2级、3级混凝土重力坝的设计。4级、5级混凝土重力坝设计可参照使用。

坝高大于200m或特别重要的混凝土重力坝设计，在遵照执行本标准的同时，对坝体结构、水力设计、坝基处理、温度控制及防裂措施等应进行专门研究。

1.0.3 混凝土重力坝级别划分应符合SL252《水利水电工程等级划分及洪水标准》的规定，合理使用年限确定应符合SL654 《水利水电工程合理使用年限及耐久性设计规范》的规定。1.0.4 混凝土重力坝按坝高分为低坝、中坝、高坝。坝高在30m以下为低坝，坝高在30～70m（含30m和70m）为中坝，坝高在70m以上为高坝。

1.0.5 本标准主要引用下列标准∶

GB50201 防洪标准

GB/T50662 水工建筑物抗冰冻设计规范

GB51247 水工建筑物抗震设计规范

SL74 水利水电工程钢闸门设计规范

SL191 水工混凝土结构设计规范

SL 252 水利水电工程等级划分及洪水标准

SL266 水电站厂房设计规范

SL 285 水利水电工程进水口设计规范

SL486 水工建筑物强震动安全监测技术规范

SL601 混凝土坝安全监测技术规范

SL654 水利水电工程合理使用年限及耐久性设计规范

SL660 升船机设计规范

SL725 水利水电工程安全监测设计规范

SL744 水工建筑物荷载设计规范

JTJ 305 船闸总体设计规范

1.0.6 混凝土重力坝设计除应符合本标准规定外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

2.0.1 混凝土实体重力坝 solid concrete gravity dam

整个坝体除若干小空腔外均用混凝土填筑的重力坝。

2.0.2 混凝土宽缝重力坝 slotted concrete gravity dam

两个坝段之间的横缝中部扩宽成空腔的混凝土重力坝。

2.0.3 坝轴线 dam axis

代表坝平面位置的一根基准线。

2.0.4 坝高 dam height

大坝建基面的最低点（不包括局部深槽、井或洞）至坝顶的高度。

2.0.5 横缝 transverse joint

大坝在垂直于坝轴线方向每隔一定距离设置的竖向永久接缝。

2.0.6 纵缝 longitudinal joint

大坝进行分块浇筑时在平行于坝轴线方向浇筑块之间设置的施工缝。

2.0.7 坝段 dam monolith

两条相邻横缝之间的坝体。

2.0.8 宽尾墩 end-flaredpier

后段加宽成鱼尾状的溢流坝闸墩。

2.0.9 联合消能 combined energy dissipation

单一泄水建筑物采用两种或两种以上基本消能工进行联合运用的消能型式。

2.0.10 扭曲式挑坎 distorted type flip bucket

底面扭曲、坎顶不等高并与流向成一定夹角的挑坎。

2.0.11 窄缝式挑坎 slit-type flip bucket

急流出口处的泄槽边墙急剧收缩形成窄缝的挑坎。

2.0.12 跌坎底流消能 energy dissipation by hydraulic jump with step-down floor

在底流消能反弧段末端、消力池池首设置一定高度的跌坎而形成的底流消能型式。

2.0.13 坝面台阶消能 energy dissipation by stepped overflow dam crest

采用台阶状坝面溢流方式进行消能的型式。

2.0.14 有限元等效应力 equivalent stress of finite element method

对线弹性有限元法分析所得的应力分量，沿指定路径进行积分，求出截面相应内力，再用材料力学方法按直线分布假定进行等效求出的应力。

2.0.15 大坝混凝土强度等级 dam concrete strength grade

设计龄期150mm立方体试件的抗压强度（MPa），强度保证率为80%，表示符号为“Cmm强度”。

2.0.16 坝体加高 dam heightening

增加已建成运行重力坝的高度。

2.0.17 坝体加固 dam strengthening

采取增强、局部更换或调整受力状态等措施，提高已建重力坝安全性、耐久性和适用性。

2.0.18 气温骤降 sudden drop in air temperature

日平均气温在3d内连续下降累计6℃以上。

2.0.19 基础温差 foundation temperature difference

建基面以上0.4L（L为浇筑块长边尺寸）高度范围内的基础约束区内混凝土的最高温度和该部位稳定温度之差。

2.0.20 上下层温差 temperature difference between the upper and lower layer of concrete

在老混凝土面（混凝土龄期超过28d）上下各0.25L（L为浇筑块长边尺寸）高度范围内，上层新浇筑混凝土的最高平均温度与下层混凝土的平均温度之差。

3.0.1 重力坝轴线宜布置成直线。地形和地质条件不容许的，也可布置成折线或曲线。

3.0.2 坝体布置应结合枢纽布置全面考虑，合理安排泄洪、供水、发电、灌溉、航运、排沙、排漂、过鱼等建筑物的布置，避免相互干扰。宜首先考虑泄洪建筑物的布置，使其顺应河势，下泄水流不致冲淘坝基和其他建筑物的基础及岸坡，并使其流态和冲淤不致影响其他建筑物的使用。

3.0.3 泄洪设施宜优先考虑在坝身布置，并优先考虑具有较大泄洪潜力的开敞式溢流孔。

3.0.4 坝体溢流段的前沿长度、孔数、孔口型式、尺寸和堰顶高程，应考虑下列因素综合比较决定∶

1 水库运行和泄洪以及排漂浮物的要求。

2 坝址地形地质条件、下游河床及两岸抗冲性能。

3 下游水深及消能要求。

4 坝体分段情况，与相邻建筑物的关系。

5 闸门型式、工作条件及运行方式。

3.0.5 坝体可根据以下功能要求设置泄水孔∶

1 有泄洪要求时。

2 地震设计烈度为8度以上或坝基地质条件极为复杂，或有其他降低、放空库水要求时。3 有下游供水、灌溉要求时。

4 有排沙要求时。

5 施工期有泄洪要求，又适宜于结合为永久泄洪孔时。

6 有下泄生态用水要求时。

3.0.6 泄水孔型式、位置、高程、孔数和孔口尺寸的选择应考虑以下因素

1 布置条件∶位于狭窄河道的泄水孔宜与溢流坝段结合，其消能方式应与溢流坝统一考虑；宽阔河道宜考虑分开布置；排沙孔应靠近发电或灌溉、供水进水口、船闸闸首等部位，其流态不得影响这类建筑物的正常运行。

2 运行条件∶调节水库水位、下泄流量、放水期限、检修条件、排沙及排漂等。

3 施工条件∶泄水孔设于不同位置对施工进度和施工方法的影响，施工期泄洪及下游供水要求等。

4 闸门工作条件、启闭机及坝体结构强度等。

3.0.7 设于坝体内的底孔、缺口、梳齿等施工导流建筑物，应根据导流方案和地形、地质、水文等条件确定，其布置应考虑下列要求∶

1 能宣泄所承担的施工期导流设计流量。

2 与永久泄水建筑物布置相结合。

3 在通航河流上应考虑施工期通航要求，或采取其他措施来满足。

4 有需要时，能通过浮冰或其他漂浮物。

5 宣泄导流标准洪水时应不致冲坏永久建筑物或影响施工进度。

6 施工方便，运行可靠，便于回填封堵。

7 施工期生态用水要求。

3.0.8 坝体泄洪消能防冲型式应根据坝体高度、泄洪流量、坝基及下游河床和两岸地形地质条件，下游河道水深变化情况，结合排冰、排漂浮物等要求合理选择。

3.0.9 工农业及城市生活供水管道的取水口高程，应根据供水期引水高程、流量和水量等要求确定，必要时应考虑水温和泥沙情况分层设置。

3.0.10 设于坝内的发电引水管道的进水口高程，应根据水利动能设计要求和泥沙淤积等条件确定，必要时应考虑水温情况分层设置。各种进水口的布置尚应符合SL285的规定。

3.0.11 设置在坝上的过坝建筑物的进出口宜远离泄洪建筑物的进出口，并应满足相应的水流要求。通航建筑物应符合JTJ 305、SL660的规定。

3.0.12 根据地形地质条件、泄洪消能方式，电站厂房可布置在坝后或坝内，并应符合SL266的规定。

3.0.13 大型工程的重力坝布置应进行水工模型试验，验证运行期和施工期流态与冲淤状况等是否满足各项建筑物的运行需要。中型工程宜进行水工模型试验。

1总则……………………………………………………………1

2术语……………………………………………………………3

3总体布置………………………………………………………5

4坝体结构………………………………………………………8

4.1一般规定……………………………………………………8

4.2坝顶高程及布置……………………………………………8

4.3非溢流坝段…………………………………………………9

4.4溢流坝段…………………………………………………10

4.5坝身泄水孔…………………………………………………11

5水力设计………………………………………………………13

5.1一般规定…………………………………………………13

5.2泄流能力及消能计算………………………………………14

5.3高速水流区的防空蚀设计…………………………………15

5.4消能防冲设施设计…………………………………………16

5.5泄洪雾化…………………………………………………17

6坝体断面设计…………………………………………………18

6.1荷载及其组合………………………………………………18

6.2主要设计原则………………………………………………20

6.3应力计算…………………………………………………20

6.4抗滑稳定计算………………………………………………23

6.5溢流坝闸墩结构设计………………………………………26

7坝基处理设计…………………………………………………27

7.1一般规定…………………………………………………27

7.2坝基开挖…………………………………………………27

7.3坝基固结灌浆………………………………………………28

7.4坝基防渗和排水……………………………………………29

7.5断层破碎带和软弱层带处理…………………………………32

7.6岩溶防渗处理………………………………………………33

8坝体构造………………………………………………………35

8.1坝顶………………………………………………………35

8.2坝内廊道及通道……………………………………………35

8.3坝体分缝及灌浆……………………………………………36

8.4坝体止水和排水……………………………………………38

8.5大坝混凝土材料及分区……………………………………39

9加高与加固设计………………………………………………42

9.1一般规定…………………………………………………42

9.2加高设计…………………………………………………42

9.3加固设计…………………………………………………43

10坝体混凝土温度控制及防裂………………………………46

10.1一般规定…………………………………………………46

10.2温度控制标准……………………………………………46

10.3温度控制及防裂措施………………………………………47

11安全监测设计………………………………………………50

11.1一般规定…………………………………………………50

11.2监测项目…………………………………………………51

附录A水力设计计算公式……………………………………53

A.1堰面曲线、堰面压力及反弧段半径…………………………53

A.2坝身泄水孔体型设计………………………………………58

A.3泄流能力及掺气水深计算公式……………………………62

A.4挑流消能的水力要素………………………………………64

A.5底流消能的水力要素………………………………………66

A.6防空蚀设计………………………………………………67

附录B实体重力坝的应力计算公式…………………………70

B.1上游、下游坝面垂直正应力………………………………70

B.2上游、下游面剪应力………………………………………71

B.3上游、下游面水平正应力…………………………………71

B.4上游、下游面主应力………………………………………71

附录C坝基深层抗滑稳定计算………………………………73

附录D坝基岩体工程地质分类及岩体力学系数……………75

附录E坝体温度和温度应力计算……………………………79

E.1混凝土温度计算……………………………………………79

E.2冷却水管降温计算…………………………………………82

E.3混凝土表面保温……………………………………………85

E.4温度应力…………………………………………………88

标准用词说明……………………………………………………93

标准历次版本编写者信息………………………………………94

条文说明…………………………………………………………95

投稿会员：古德

土木圣经9.9