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水工建筑物抗冰冻设计规范(不含条文说明)
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GB/T 50662-2011
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| 标准编号 | GB/T 50662-2011 (GB/T50662-2011) | | 中文名称 | 水工建筑物抗冰冻设计规范(附条文说明) | | 英文名称 | Code for design of hydraulic structures against ice and freezing action | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | P55 | | 国际标准分类 | 93.160 | | 字数估计 | 154,173 | | 发布日期 | 2011-02-18 | | 实施日期 | 2012-03-01 | | 引用标准 | GB 50286; SL 25; SL 228; SL 265; SL 274; SL 352 | | 标准依据 | 住房和城乡建设部公告第938号 | | 发布机构 | 中华人民共和国住房和城乡建设部;中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 | | 范围 | 本规范适用于受冰、冻融和冻胀作用的新建或改建的水工建筑物抗冰冻设计。水工建筑物抗冰冻设计应符合下列规定:应因地制宜、安全可靠、经济合理和实用美观;应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;应根据冰冻作用的因素、危害程度、建筑物的级别及其型式, 确定抗冰冻设计方案, 并应提出对施工和运行方面的要求;对受冰冻作用严重的工程应进行专门研究;可结合具体工程采用抗冰冻作用的先进技术。 | GB/T 50662-2011: 水工建筑物抗冰冻设计规范(不含条文说明)
GB/T 50662-2011 英文名称: Code for design of hydraulic structures against ice and freezing action
1 总则
1.0.1 为了统一在冰、冻融和冻胀作用下的水工建筑物抗冰冻设计标准和技术要求，提高水工建筑物的抗冰冻设计水平，制定本规范。
1.0.2 本规范适用于受冰、冻融和冻胀作用的新建或改建的水工建筑物抗冰冻设计。
1.0.3 水工建筑物抗冰冻设计应符合下列规定：
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、建筑物的级别及其型式，确定抗冰冻设计方案，并应提出对施工和运行方面的要求。
4 受冰冻作用严重的工程应进行专门研究。
5 结合具体工程采用抗冰冻作用的先进技术。
1.0.4 水工建筑物抗冰冻设计，除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。
2 术语和符号
2.1 术语
2.1.1 冻土 frozen ground
具有负温或零温度并含有冰的土或岩石。
2.1.2 季节冻土 seasonally frozen ground
地壳表层寒季冻结、暖季又全部融化的土或岩石。
2.1.3 季节冻结深度 depth of seasonal freezing
整个冬季自地表算起的最大冻结深度（冻结层厚度）。
2.1.4 设计冻深 design freezing depth
计算点的冻结深度设计取用值。
2.1.5 地基土设计冻深 design freezing depth of foundation
自建筑物底面算起的地基土或墙后土自墙背算起的冻结深度设计取用值。
2.1.6 冻结指数 freezing index
整个冻结期内日平均温度低于0℃的日平均气温逐日累积值。
2.1.7 冻胀量 amount of frost-heaving
土在冻结过程中的膨胀变形量。
2.1.8 地表冻胀量 amount of frost-heaving of ground sur-face
整个冻结期内冻结膨胀后的地面与冻前地面的高差值。
2.1.9 冻胀力 frost-heaving force
土的冻胀受到约束时产生的力。
2.1.10 水平冻胀力 horizontal frost-heaving force
土冻胀时作用于建筑物侧面水平方向的冻胀力。
2.1.11 切向冻胀力 tangential frost-heaving force
土冻胀时作用于建筑物侧表面向上的冻胀力。
2.1.12 法向冻胀力 normal frost-heaving force
土冻胀时作用于建筑物底面法线方向的冻胀力。
2.1.13 静冰压力 static ice pressure
静止冰盖升温膨胀对建筑物产生的作用力。
2.1.14 动冰压力 dynamic ice pressure
移动的冰盖或漂冰对建筑物产生的撞击力。
2.1.15 冰盖 ice cover
水体表面形成的大面积冰层。
2.1.16 武开江 ice breakup due to hydraulic and climaticeffect
冰盖尚未解体前，由于气象和水力因素突变将冰盖鼓开，形成大量流冰的现象。
2.1.17 冰坝 ice dam
大量冰块在河道束窄、浅滩、未解冻前缘等处堆积，使河道阻塞，水位壅高的现象。
2.2 符号
2.2.1 作用力
σh——单位水平冻胀力；
σv——单位法向冻胀力；
τt——单位切向冻胀力：
φr——冻层内桩壁糙度系数；
σvs——作用在板底面上的单位法向冻胀力设计值；
р——载强度，恒载；
Fa——验算断面的拉力；
Fs——冻层以下基础与暖土之间的总摩阻力；
Pi——静冰压力；
Fil——冰块撞击建筑物时产生的动冰压力；
Fi2——冰块切人三角形墩柱时的动冰压力；
Fi3——冰块撞击三角形墩柱时的动冰压力；
?y——验算截面材料的强度设计值；
?ib——冰的抗挤压强度。
2.2.2 冻深、冻胀参数
βo——非冻胀区深度系数；
φd——日照及遮荫程度影响系数；
φe——有效冻深系数；
φw——地下水影响系数；
Ζd——设计冻深；
Ζe——置换深度；
Ζf——地基土设计冻深；
Ζm——历年最大冻深；
Ζw——冻前（冻结初期）地下水位埋深；
h——地表冻胀量；
hd——墙后填土的冻胀量；
hf——地基土冻胀量。
2.2.3 热学参数
λc——底板（墙）的热导率；
λx——保温板热导率；
N——加热功率；
T——加热时间；
Im——历年最大冻结指数；
Ro——设计热阻；
ta—— 最冷月平均气温；
tc——门叶内部空气加热温度；
tk——极端最低温度平均值；
tw——水温；
kpa——由门叶内部空气通过保温板向外界冷空气中的传热系数；
ksa——由门叶内部空气通过钢板向冷空气中的传热系数；
ksw——由门叶内部空气通过钢板向水中的传热系数。
2.2.4 水力参数
δi——冰厚；
δw——冻前底板上的水层厚度；
Bo——不冻水面宽度；
Lo——渠道不结冰（不冻水面）长度。
2.2.5 几何参数
δc——底板（墙）厚度；
δx——保温板的厚度；
A——面积；
B——宽度；
[S]——建筑物的允许冻胀位移值。
3 基本资料
3.0.1 水工建筑物的抗冰冻设计，应根据需要取得工程地点的气象、冰情、地质和冻土等基本资料。
3.0.2 气象资料应包括工程地点的年平均气温、最冷月平均气温、最低日平均气温、冻结指数、冬季风向和风速等。气象资料应采用当地或条件相似的邻近气象台（站）的实际观测值，其统计系列年限不应少于最近20年。
3.0.3 气候分区的划分应符合下列要求：
1 最冷月平均气温ta＜－10℃时，应划分为严寒区；
2 最冷月平均气温－10℃≤ta≤－3℃时，应划分为寒冷区；
3 最冷平均月气温ta＞－3℃，应划分为温和区。
3.0.4 设计采用的冻结指数应取历年最大值，其统计系列年限不应少于最近20年。
3.0.5 冰情资料应包括封冰（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、武开江概率等。冰情资料应根据当地或冰情相似的河流、水库的观测资料确定。无实测资料时，宜通过实地调查确定；条件不具备时，可按本规范附录A的规定确定。
3.0.6 地质资料应包括工程地基土的种类、颗粒组成、密度、塑限、液限、天然含水率和冻前（冻结初期）地下水位等。
3.0.7 冻土资料应包括历年最大冻深和地表冻胀量，应分别按下列方法确定：
1 历年最大冻深应直接采用当地或邻近工程地点气温、地下水位和土质条件相近的气象台（站）的历年最大冻深观测值，其统计系列年限不应少于最近20年。
2 表冻胀量应通过现场实测确定；无实测资料时，可通过工程类比或本规范附录B和附录C分别计算的设计冻深和冻胀量综合确定。
3.0.8 冻胀性土和非冻胀性土可根据地基土的颗粒组成按下列判别标准划分：
1 土中粒径小于0.075mm的土粒质量等于或小于总质量10％的土，应为非冻胀性土。
2 土中粒径小于0.075mm的土粒质量大于总量10％的土，应为冻胀性土。
3.0.9 工程冻胀级别可根据地表冻胀量或地基土冻胀量、挡土结构（墙）后计算点土的冻胀量大小，按表3.0.9分级。
表3.0.9 土的冻胀分级
4 冰冻荷载
4.0.1 冰冻荷载应包括冰压力和土的冻胀力。作用在水工建筑物上的冰冻荷载应作为基本设计荷载之一。重要工程的冰压力和土的冻胀力应进行专门研究或通过试验、观测确定。
4.0.2 冰压力应包括静冰压力和动冰压力，可按本规范附录D的规定确定。
4.0.3 土的冻胀力应包括切向冻胀力、水平冻胀力和法向冻胀力，可根据土的冻胀级别分别按下列要求取值：
1 单位切向冻胀力可按表4.0.3－1的规定取值。
表4.0.3－1 单位切向冻胀力τt
2 单位水平冻胀力可按表4.0.3－2的规定取值。
表4.0.3－2 单位水平冻胀力σh
3 位法向冻胀力可按表4.0.3－3的规定取值。当基础周侧有冻胀力作用时宜作专门研究。
表4.0.3－3 单位法向冻胀力σv
4.0.4 桩、墩基础设计宜取切向冻胀力与其他非冰冻荷载的组合，但斜坡上的桩、墩基础应同时计入水平冻胀力对桩、墩的水平推力和切向冻胀力的作用，并应与其他非冰冻荷载组合。
4.0.5 挡土墙设计应取水平冻胀力与其他非冰冻荷载的组合，但土压力与水平冻胀力不应叠加，设计时应取土压力和水平冻胀力的较大值。
4.0.6 两侧填土的矩形结构设计应取侧墙的水平冻胀力和作用于底板底面的法向冻胀力与其他非冰冻荷载的组合。但土压力与水平冻胀力不应叠加，设计时取土压力和水平冻胀力的较大值。
4.0.7 静冰压力宜按冰冻期可能的最高水位情况计算，并宜扣除冰层厚度范围内的水压力。
5 材料与结构
5.1 混凝土与砌石材料
5.1.1 混凝土的抗冻级别应分为F400、F300、F250、F200、F150、F100、F50，应按现行行业标准《水工混凝土试验规程》SL 352规定的快冻试验方法确定。
5.1.2 各类水工结构和构件的混凝土抗冻级别应根据气候分区、冻融循环次数、表面局部小气候条件、水分饱和程度、结构构件重要性和检修条件等按表5.1.2选定。在不利因素较多时，可选用提高一级的抗冻级别。
对于严寒地区特殊工程的水位变化区混凝土，抗冻级别可根据实际情况采用比F400更高抗冻等级的混凝土。
表5.1.2 水工结构和构件混疆土抗冻级别要求
注：1 年冻融循环次数分别接一年内气温从＋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0.5m～1.0m，冬季最高水位以上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。当不满足条件时，均为阴面。
4 冷月平均气温低于－25℃地区的混凝土抗冻级别宜根据具体情况研究确定。
5.1.3 大体积混凝土分区采用不同抗冻级别时，其分区厚度可根据热学计算，也可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应小于0.5m。
5.1.4 有抗冻要求的混凝土应掺用引气剂。
5.1.5 1级～3级建筑物的抗冻混凝土的材料和配比应通过试验确定。在试验过程中除应控制混凝土含气量和水灰比外，有条件时宜进行混凝土气泡间距系数的测试。
4级、5级建筑物抗冻混凝土的配比可根据抗冻等级和所用骨料的最大粒径按表5.1.5－1和表5.1.5－2选用含气量和水灰比，并应使用有引气作用的引气剂。
表5.1.5－1 抗冻混凝土的适宜水灰比
表5.1.5－2 抗冻混凝土的适宜含气量
注：如肯气量试样需经湿筛时，按湿筛后最大骨料粒径取用相应的含气量。
5.1.6 抗冻混凝土现场取样试件的合格率，素混凝土不应低于80％，钢筋混凝土不应低于90％。
5.1.7 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或掺加通过试验确定的对混凝土抗冻性没有影响的适量的混凝土防冻剂。
5.1.8 混凝土受冻前的强度应符合下列要求：
1 受冻期无外来水分时，大体积混凝土应大于5.0MPa（≤F150的混凝土）或7.0MPa（≥F200的混凝土）；钢筋混凝土不应低于设计强度级别的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级别的85％。
5.1.9 寒冷和严寒地区的浆砌石结构应采用质地良好的石料，所用石料的最小边长宜大于30cm。在水位变化区砌体的砌筑及灌缝宜采用二级配混凝土。浆砌石用混凝土或砂浆的抗冻级别应按表5.1.2的规定选定。
5.2 保温材料
5.2.1 水工建筑物的保温宜选择当地易得材料，可采用水、土石料对水工建筑物进行保温。
5.2.2 采用聚合物保温材料时，所用产品的技术指标应符合国家现行有关标准和设计技术要求的规定。
5.2.3 保温层应有足够的防水性能。经常处于潮湿和浸水环境中的保温材料，应充分论证其长期防水性能，必要时应采取防水措施。
5.3 分缝和止水
5.3.1 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，并应划分为几个独立的结构。平面尺寸不大时宜作成整体结构。
5.3.2 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，并应具有相应的缝宽。缝的构造应能防止渗水、冻融破坏和缝后反滤料或基土的流失。
5.3.3 防渗要求较高的接缝止水材料应采用止水片，防渗要求较低的接缝止水可采用嵌缝材料。缝内应有填充材料，必要时应采取排水措施。
5.3.4 接缝构造应便于施工和质量检查，容易损坏的止水宜采取保护措施。
5.3.5 止水片宜根据具体工程实际需要采用耐低温、抗老化和具有适宜延伸率的橡胶、合成橡胶、塑料或退火紫铜片等材料制成，其技术指标应符合国家现行有关标准的规定。
5.3.6 护面板的柔性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，大坝护面板的防渗嵌缝材料表面应增加适当的保护措施。
5.4 结构构造
5.4.1 溢流面、底孔、尾水闸墩、尾水墙和大型水闸的墙、墩等受冻严重且有抗冲抗磨要求的部位，以及有抗冻要求的梁、板、柱、墙、墩的钢筋净保护层的厚度宜适当增加。
5.4.2 严寒地区的大中型工程，包括施工期易受冻胀开裂部位，无构造钢筋时，在外露侧面应设置钢筋网，也可在外露侧面的水平施工缝设置竖向插筋。其配筋量不应少于500mm2/m。
5.4.3 混凝土水工建筑物的抗冰冻设计，应采取下列抗冰冻措施：
1 应防止结构遭受冰冻作用。
2 应防止混凝土饱和。
3 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，并应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 水与泄水建筑物
6.1 一般规定
6.1.1 坝顶超高应按常规设计和抗冰要求计算，并应取常规设计和抗冰要求计算超高的较大值。当坝顶高程由抗冰设计超高控制且工程量增加较大时，应做专题论证。
按抗冰要求计算的抗冰设计超高应只算至坝顶，不应算至防浪墙顶。
6.1.2 抗冰设计超高应按下列情况计算：
1 有足够调蓄凌汛流量的水库，其坝顶超高可按常规设计。
2 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，自蓄冰最高水位以上应按常规计算超高。
3 无蓄冰库容需要泄冰的水库，混凝土坝、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），流冰时库水位以上的超高不宜小于库内最大冰厚的1.5倍。
4 当坝上游武开江的年份较多时，不论泄冰与否，抗冰设计超高还应根据冰情估计的准确性、泄冰能力、风浪大小和采取措施的可靠性，以及冰灾后果等因素通过充分论证适当加大。
6.1.3 对有泄冰要求的开敞式泄水建筑物，其上设置交通桥时，桥下净空值不宜小于库内最大冰厚的1.5倍。
6.1.4 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，防冰设计应专门研究。
6.1.5 冰压力对大坝、坝坡及附属建筑物的作用宜按本规范附录D的规定计算。
6.1.6 安全监测设施应避免结霜、冰冻或冻胀的影响。设计中在分析和使用已有观测成果时应检查有无这种影响。
6.2 混凝土坝与砌石坝
6.2.1 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，可在坝脚覆土石保温。
6.2.2 岩基上的混凝土低坝在冰推力作用下的抗滑稳定计算，宜根据具体情况确定冻融作用对混凝土与基岩间的抗剪强度降低的影响。
6.2.3 寒冷和严寒地区混凝土坝的止水片距离坝面不宜小于1.0m。
6.2.4 带有周边缝的薄拱坝应防止周边缝冻结。
6.2.5 碾压混凝土坝应作好上游防渗、分缝和内部排水，并应防止下游面渗水和冻胀。
6.2.6 支墩坝和空腹坝的腹腔宜作封闭保温，外露的接缝应防止漏水结冰。
6.2.7 砌石坝应作好防渗、分缝和内部排水，下游渗水出逸点应覆土石保温。上下游面宜用粗方石或条石砌筑。严寒地区宜采用上游现浇钢筋混凝土护面防渗型式。
6.2.8 寒冷和严寒地区坝体的廊道、电梯（转梯）井，均应设置密闭保温门，并应防止其结冰、积雪、结霜。
6.2.9 坝体闸门井、各种内部充水井、管应采取内部防渗和防冻措施。井口不宜敞露于大气中。直径较小的管道和壁宜采用钢管或钢衬。闸门井内壁宜采用防渗涂料或护面。
6.2.10 下游侧栏杆宜采用不致挡风遮阳和积水的稀疏栏杆，坝顶路面应具有横向坡度，并应设置相应的排水设施。
6.2.11 露天的人行通道、桥梁、阶梯等应防止积雪或结冰。经常使用的通道、桥梁、阶梯和廊道出口不宜设置在易积雪结冰的阴面岸坡与坝面交接低处。
6.3 土石坝
6.3.1 土石坝的土质心墙、斜墙和防渗铺盖应防止运行和施工期冻结。当采取覆土防冻时，覆土厚度不宜小于当地最大冻深。土质防渗体与防浪墙、齿墙、翼墙联结面应采取防冻措施。
6.3.2 黏性土质坝的上游坡应设置非冻胀性土的防冻层。防冻层应包括护面层和砂砾料垫层，其设置范围及厚度应根据工程级别、坝坡土的冻胀级别、护面允许变形程度、当地冰冻条件以及类似的工程经验确定。对于1、2、3级建筑物，在历年冬季最高蓄水位以上2.0m至最低水位以下1.0m高程的坡长范围内，当坝坡土的冻胀级别属Ⅳ、Ⅴ级时，防冻层厚度不宜小于当地最大冻深；坝坡土的冻胀级别属Ⅲ级时，不宜小于当地最大冻深的0.8倍；其他水上部位和冻胀级别属Ⅰ、Ⅱ级时，不宜小于当地最大冻深的0.6倍。4、5级建筑物的防冻层厚度可根据坝坡土的冻胀级别和护面结构型式适当减小。
6.3.3 土石坝护坡结构除应按现行行业标准《碾压式土石坝设计规范》SL 274的有关规定计算外，还应根据冰压力大小和类似工程经验确定。在本规范第6.3.2条规定的条件和范围内的主要坝段的护坡结构，应符合下列要求：
1 在当地有丰富的良好石料且有机械化施工的条件下，宜采用抛石（堆石）护坡。1级和2级坝护坡的水平宽度不宜小于3.0m，应采用开采级配堆筑。其下层可用细石料作垫层，水平宽度不应小于1.0m。
2 砌石护坡应采用质地良好的块石。所用石料的最小边长宜大于30cm，层厚宜大于35cm，砌筑缝隙不宜大于3cm。有条件时宜采用方石。
3 大块石料时可采用钢筋混凝土菱形格构内砌块石护坡，混凝土抗冻级别应符合本规范表5.1.2的规定。菱形格构的顺坡对角线长宜为3.0m～5.0m；另一对角线长度可小于3.0m～5.0m。格构梁的断面宽度宜为30cm，高度宜为40cm，并宜嵌入垫层内。
4 混凝土砌块护坡每边尺寸不宜小于35cm，厚度不宜小于30cm，砌筑缝隙不宜大于1.0cm。现浇混凝土板的边长宜大于3.0m，厚度宜大于20cm。
5 土工织物模袋混凝土护坡的模袋混凝土平均厚度宜取15cm～20cm，底部宜为平面。混凝土强度和抗冻级别应符合本规范表5.1.2的规定。冰推力较大时，模袋混凝土中宜顺坡加设钢筋。
6 在水位变化区砌体的砌筑及灌缝宜采用二级配混凝土。
7 砌体结构砌筑应平整，混凝土抗冻级别应符合本规范表5.1.2的规定。
8 库面开阔的大型平原水库的护坡结构应作专门研究。
6.3.4 护坡的坡脚高程宜设在冬季最低水位时的最大冰厚的底面以下。当高于冰层底面时应计算冰冻作用对坡脚结构的影响。
6.3.5 坝体的浸润线宜低于设计冻深线。下游排水、减压设施应防止冻结。
6.3.6 设有防浪墙的土石坝，设计荷载应包括可能产生的冰层爬坡、水平冻胀力对防浪墙的作用。
6.3.7 混凝土面板堆石坝，除应符合现行行业标准《混凝土面板堆石坝设计规范》SL 228的有关规定外，还应符合下列要求：
1 垫层料中，粒径小于0.075mm的含量不宜超过8％。
2 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。
3 面板与坝顶防浪墙接缝的止水应防止冰推力的作用发生破坏。
4 水库死水位以上或冬季最低水位以上区域，应防止垫层料产生冻胀对面板造成破坏。
5 水位变动区面板的止水防护结构应防止冰推力的作用发生破坏。
6.4 溢流坝与岸边溢洪道
6.4.1 有排冰要求时，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，闸墩净空应满足排冰要求。
6.4.2 溢流堰排冰时，堰上水深应大于水库最大冰厚。
6.4.3 溢流堰排冰时，冰块应能自由下泄且不致破坏下游设施。经常排冰的消能设施宜采用自由面流或远驱水跃方式。当采用底流消能时，不宜采用辅助消能工。下游应设置导墙、护岸等设施。排冰条件较复杂时，应做排冰整体水工模型试验。
6.4.4 有排冰要求时，应根据下游河道封冻的可能性以及冰块壅塞的危害程度进行排冰设计。必要时应采取疏通下游河道的措施。
6.4.5 1、2、3级泄水建筑物的上下游冬季水位变化区的岸坡，应采取防止冻融作用引起的崩坍或滑坡的工程措施。
6.4.6 有排冰要求时，闸墩、堰顶应较常规设计适当增加配筋，钢筋保护层厚度可适当加大。当结构允许时，保护层厚度不应小于200mm。闸墩墩头应采取合适的体型和保护措施。
6.4.7 土基上的溢流堰堰体基础埋深应大于当地最大冻深；岩基中的埋深可小于最大冻深，但应设置排水设施和锚筋。堰体上游的设计冻深应根据由于检修或低水位时堰体可能暴露于大气中的不利情况确定。
6.4.8 岩基上的泄槽底板厚度不宜小于0.4m。底板应设置纵、横结构缝，其纵横缝间距宜比常规适当减小。严寒地区的底板宜设锚筋和钢筋网。
6.4.9 土基上1、2级建筑物的泄槽底板连同垫层的总厚度应满足不产生法向冻胀位移的要求，底板厚度不宜小于0.6m。底板纵、横缝间距宜为12m～16m。
6.4.10 岩基岸边溢洪道下的地基排水设施，应根据周围地形条件和山体地下水位情况设计。如地下水位高于泄槽底板而设置排水时，排水设施应采取防冻措施。
6.5 泄洪洞与坝体泄水孔
6.5.1 坝体巾孔、底孔宜采取防止冷空气侵入的措施。冬季有放（过）水要求的出口，宜在下游端作临时封闭设施或将出口布置在下游水位以下。
6.5.2 封冻水库的进水塔，宜采用封闭式井筒结构或其他刚度大的结构，并应进行抗冰推结构计算。
6.5.3 工作闸门位于首部或中部的泄洪洞和坝身泄水孔，当闸后洞长小于50m时，冬季宜在洞（孔）末端设置保温设施。
6.5.4 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。
6.6 堤防与护岸
6.6.1 在频繁发生冰凌壅塞的河段，堤顶高程除应符合现行国家标准《堤防工程设计规范》GB 50286的有关规定外，还应根据冰凌壅塞河道的影响确定。
6.6.2 受流冰作用的堤岸护坡，除应符合常规要求外。还应根据冰块撞击作用的影响进行设计。
6.6.3 冻胀性土基的堤岸护坡宜根据土的冻胀级别采取必要的防冻胀措施。
6.6.4 岸坡护面层宜采用砌石、混凝土、模袋混凝土等，其结构、护面层厚度及超出设计水面的高度应满足抗冻胀要求。在水位变化区砌体的砌筑及灌缝宜采用二级配混凝土。
6.6.5 堤岸护坡的坡脚应符合本规范第6.3.4条的规定。
7 取水与输水建筑物
7.1 一般规定
7.1.1 冬季有防冰和输冰要求的引水、输水工程，应进行抗冰冻设计。
7.1.2 引水、输水工程设计应在充分收集和分析基本资料的基础上，根据当地冰情和自然条件，采用蓄冰、排冰、输冰、结冰盖等其中一种或综合输排冰运行方式进行。
7.1.3 在枢纽总体布置、形式、体型设计中，应保证进水口的前缘水域水流平稳和不出现贯通式漏斗漩涡。在有凌汛发生的河段的引水枢纽布置中，宜采取永久或临时性防冰洪的工程措施，取水口应设置排冰及防冰凌工程设施。
7.1.4 输排冰渠道布置宜少设弯道，宜避开深挖方和傍山滑坡地段。
7.1.5 输排冰渠道沿程不宜采用突变断面和设置阻水建筑物。
7.1.6 结冰盖运行方式的引水渠道.渠顶超高不应小于冰盖顶面以上0.5m。
7.1.7 渠道与渠道衬砌的抗冻胀设计应按本规范第8章的规定执行。
7.2 取水口排冰
7.2.1 引水枢纽有排冰要求时，冬季过闸水深、流速应满足排冰要求。排冰闸过闸流速不宜小于1.2m/s。
7.2.2 枢纽布置为无坝引水时，宜在枢纽前河道弯道凹岸处设置活动导凌（冰）筏。导凌（冰）筏宜采用木结构，筏长应根据实际情况确定。导凌（冰）筏宜布置两道，第一道宜设在引水口上游两倍水面宽处；第二道宜设在引水口上游一倍水面宽处。筏体潜入水中的深度宜为最大流冰块厚度的1.5倍～2.0倍。筏体与水流方向的夹角不宜大于30°。
7.2.3 导凌（冰）筏与排冰闸衔接（河）段内的流速不宜大于0.7m/s。
7.2.4 引水枢纽冬季排冰日耗水量可根据枢纽所在河道的冬季冰情特点，类比已建工程经验或通过试验确定，但不宜小于该河道日平均排冰量的4倍。
7.3 明渠冬季输水
7.3.1 冬季有输冰要求的引水明渠，其设计弯道半径宜大于设计水位的水面宽度的10倍。
7.3.2 渠道输冰量过大时，宜充分利用沿渠线两侧或渠线通过的天然洼地修建人工蓄冰、滞冰池（塘）。蓄冰、滞冰池（塘）进口的设计水位宜比该处明渠排冰口的设计水位低0.2m以上。
7.3.3 当不具备本规范第7.3.2条的条件时，宜加大引水流量，并宜在适当渠段布置排冰闸和采取辅助措施。
7.3.4 输冰渠道断面型式宜采用窄深式的弧形渠底的矩形或梯形断面。
7.3.5 渠道冬季输水可采取冰盖下明流、满流输水或无冰盖输水。有适宜的气温和渠道断面，能形成稳定冰盖时，宜采用结冰盖输水方式。
7.3.6 冰盖下明流输水方式宜按下列要求设计：
1 渠内设计流速不应大于0.7m/s。
2 宜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。
3 冰盖底面与渠道水面之间的净空宜控制在0.3m～0.5m。
4 长渠道结冰盖输水时，应根据本条第1款～第3款的规定进行分段壅水计算。
7.3.7 冰盖下满流输水时，综合糙率可按下式计算：
（7.3.7）
式中：n——冰盖综合糙率；
a——冰盖与渠道湿周长度之比；
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7.3.7的规定选用。
表7.3.7 冰盖下表面糙率系数n2
7.3.8 采用输水（冰）运行方式时，渠内设计流速不宜小于1.2m/s。
7.3.9 冬季行水渠道，当有外来热源能形成不结冰渠段时，不结冰渠段的长度可按下列公式计算：
（7.3.9－1）
（7.3.9－2）
式中：Lo——渠道不结冰长度(km)；
Q——渠道总流量(m3/s)；
tw——渠水水温或混合水温(℃)；
tk——最近连续5年的极端最低温度平均值(℃)；
Bo——渠水水面宽度(m)；
Q1——原渠道流量(m3/s)；
t1——原渠道水温(℃)；
Q2——泉水或井水入渠流量(m3/s)；
t2——泉水或井水水温(℃)；
K——根据渠道遮荫程度确定的系数，可取0.7～1.0。
7.4 暗管与隧洞
7.4.1 暗管的埋置深度应根据土的冻胀级别、冻胀量沿深度分布的实测资料和管道允许变形量确定。在无实测资料的情况下，当土的冻胀级别为Ⅰ、Ⅱ级时，可根据具体情况，按小于设计冻深10％～20％确定；当土的冻胀级别为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级时，应按大于设计冻深确定。
7.4.2 埋于冻层内通水的暗管，应论证其抗冻胀稳定性和管内水结冰的可能性及其不良影响。
7.4.3 暗管沿程的竖井结构应按抗冻拔要求设计。当不能满足抗冻拔要求时，应采取削减或消除切向冻胀力的措施。
7.4.4 冬季输水隧洞为压力流时，在下游出口后部宜采取防冰冻、排冰、消能等措施。冬季输水隧洞为明流时，洞内设计流速不宜小于1.2m/s。
7.4.5 冬季不输水的隧洞，宜在闸门下游出口处采取封闭式保温措施。
8 渠道与渠道衬砌
8.1 一般规定
8.1.1 在渠道规划选线时，宜避开地下水位高、有傍渗水补给、冻胀性强的地段。
8.1.2 渠道衬砌的抗冻胀设计应符合下列要求：
1 调查、收集衬砌渠道沿线的土质、地下水位、冻深和已有工程运行等资料，并应按土质、地下水深度和渠道走向基本相同的原则划分不同的渠段。
2 在各分段选择1个～2个具有代表性的横断面。并应通过观测或按本规范附录B和附录C确定断面上各代表性计算点的设计冻深和地表冻胀量，划分土的冻胀级别。
3 根据渠道各部位的冻深和冻胀量，选择适宜的渠道断面型式、衬砌材料与结构。
4 验算渠道各部位的冻胀位移量，并应采取必要的抗冻胀措施。
8.1.3 冬季输水有防冰要求的渠道输冰、排冰设计应按本规范第7.3节的有关规定执行。
8.2 衬砌结构抗冻胀稳定性要求
8.2.1 衬砌结构的抗冻胀稳定性可按表8.2.1所列的衬砌结构允许法向位移值作为控制指标。
表8.2.1 衬砌结构允许法向位移值（mm）
注：断面深度大于3.0m的渠道，衬砌板单块长边尺寸大于5.0m或边坡陡于1:1.5时，取表中小值。断面深度小于1.5m的渠道，村砌板单块长边尺寸小于2.5m或边坡缓于1:1.5时，取表中大值。
8.2.2 抗冻胀衬砌结构的冻胀位移量可按渠道地基土的冻胀量确定。当该位移量大于允许值时，应根据需要和具体条件选用一种或多种适宜的抗冻胀措施。同一断面的不同部位可采用不同的抗冻胀措施。
8.2.3 对于冻结期输水、地下水位高出渠底、渠底有积水（冰）或有傍渗水补给的渠道，按本规范附录B的规定计算其边坡的设计冻深时，在水（冰）面或傍渗水逸出点以上1.0m范围内，地下水位应取水（冰）面或傍渗水逸出点，并应据此选取地下水影响系数；按本规范附录C的规定计算冻胀量时，在水（冰）面或傍渗水逸出点以上0.5m范围内，宜按地下水位深度为零计算。
8.3 渠道衬砌结构
8.3.1 当渠道地基土的冻胀级别属Ⅰ、Ⅱ级时，宜按渠道大小等情况分别采用下列渠道断面形式和衬砌结构：
1 小型渠道宜采用整体式混凝土u形槽衬砌。
2 大型渠道宜采用弧形断面或弧形底梯形断面、板模复合衬砌结构。
3 大型（或宽浅）渠道宜采用弧形坡脚梯形断面、板模复合衬砌结构，并应适当增设纵向伸缩缝。
4 梯形混凝土衬砌渠道，可采用架空粱板式或预制空心板式结构。
5 砌石衬砌。
6 其他适宜的结构型式。
8.3.2 当渠道地基土冻胀级别属Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级时，宜按渠道流量和形式等情况分别采用下列渠道断面和衬砌结构：
1 小型渠道宜采用地表式整体混凝土U形槽或矩形槽。槽底应按本规范第8.4.1条或第8.4.2条的规定设置保温层或非冻胀性土置换层，槽侧回填土高度宜小于槽深的1/3。
2 深不超过1.5m的宽浅渠道，宜采用矩形断面，渠岸宜用挡土墙式结构，渠底宜用平板结构，墙与板连接处宜设冻胀变形缝。
3 1、2、3级渠道，应结合本规范第8.4节的规定，采用适宜的渠道断面和衬砌结构，并宜通过专门研究确定。
4 宜采用桩、墩等基础支撑输水槽体。桩的允许冻拔量应为零。
5 深挖方渠段，可采用暗渠或暗管输水。
8.3.3 刚性衬砌的分缝应能适应冻胀变形，可分为横向缝和纵向缝。沿渠线方向每隔3m～5m设置一横向缝，缝形可采用矩形或梯形，缝宽宜为20mm～30mm；沿渠周方向宜间隔1m～4m设置纵向缝，缝形可采用铰形、梯形或矩形（图8.3.3），缝宽宜为20mm～40mm。
变形缝内宜填充粘结力强、变形性能好、耐老化，在当地最高气温下不应流淌，最低气温下应仍具柔性的弹塑性止水材料。
图8.3.3 冻胀变形缝型式
1－填充料；2－弹塑性胶泥；3－弹塑性止水带
8.4 冻胀土基处理
8.4.1 采用保温材料防止渠道地基土冻结时，应符合下列要求：
1 在衬砌体（包括封顶板）下铺设保温层，保温材料的压缩强度、热导率及其与吸水率的关系等物理力学指标，应符合国家现行有关标准和工程设计的要求，必要时应通过试验验证。
2 保温板的厚度宜通过现场试验或当地或邻近已有工程经验确定。无此条件时，可按下式计算：
（8.4.1）
式中：δx、δc——分别为保温板和底板的厚度(m)；
Ro——设计热阻(m2·℃/W)，可按表8.4.1的规定取值；
λx、λc——分别为保温板和底板的热导率(W/m·℃)；
φd——日照及遮荫程度影响系数，可按本规范公式(B.0.1－2)计算；
kw——吸水率影响系数，由试验确定，并按可能的长期最大吸水率确定；
K——安全系数，可取1.1～1.15。
表8.4.1 不同冻结指数时所需保温材料的设计热阻值Ro（m2·℃/W）
注：Im为历年最大冻结指数。
3 冬季输水渠道，水位按等流量（水位）控制时，在设计最小水位条件下，可将冰（水）作为保温层；在冰（水）面以上可采用保温材料保温。
8.4.2 当地或附近有丰富和适宜的非冻胀性土时，可采用非冻胀性土置换渠床冻胀性土。渠床各部位的置换深度可根据工程经验确定，必要时通过试验验证。
8.4.3 设置排水系统，宜按下列情况分别确定：
1 当渠床冻融层或置换层下不透水或弱透水层厚度小于10m时，可在渠底每隔10m～20m设一眼肓井。
2 当渠床的冻融层有排水出路时，宜在设计冻深底部设置纵、横向暗排系统。
3 冬季输水的衬砌渠道，当渠侧有傍渗水补给渠床时，宜在最低输水位以上设置反滤排水体，必要时宜设置逆止阀。排水口及逆止阀应设在最低输水位处。
8.5 渠坡稳定要求
8.5.1 土质渠道或以土石料护面的埋铺式膜料防渗渠道应采用适应冻胀、融沉变形的断面形式（弧底梯形或弧形坡脚梯形），宽深比宜大于1.0，边坡系数可根据类似工程经验选定。
8.5.2 渠床土冻胀级别属Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级的1、2、3级渠道，应以融冻层交界面或土工合成材料交界面为滑动面，并应验算边坡稳定性。交界面土的抗剪强度应通过试验或根据类似工程资料确定。
8.5.3 渠坡有冻融滑坍可能时，可采用土工编织布砂（土）袋分层砌筑或土工带拉锚固定。坡脚应设土工布砂（土）袋镇脚。渠坡表面可采用生态护面。
9 泵站与电站建筑物
9.1 一般规定
9.1.1 泵站与电站建筑物的整体布置和结构型式设计应在充分收集和分析基本资料的基础上，根据当地冰情、自然条件和引水系统的运行方式进行。
9.1.2 冬季运行的泵站与电站建筑物应设置防冰、排冰设施。
9.2 前池排冰
9.2.1 前池容积的确定应计入冬季高水位运行时冰块、冰凌所占的水体容积。
9.2.2 采用输水（冰）方式时，应根据地形、地质、气象、水文、冰情等因素选择排冰布置方式；宜首选正向排冰布置方式，并宜采用双层式结构布置形式。
9.2.3 排冰闸孔宽度应大于最大冰块的宽度。排冰闸下游应设置陡坡衔接段。堰上的水深不应小于最大冰块厚度的1.2倍。
9.2.4 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20m～40m，断面宜采取与排冰闸同宽的矩形，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导冰筏或固定，其潜入深度宜为冰厚的1.5倍～2.0倍。
9.2.5 正向排冰正向引水方式的排冰闸中心线应与渠道中心线或前池中心线重合。排冰闸前的扭坡宜布置在距离闸前3倍～5倍墙高处，不宜紧靠闸体。扭坡长度宜为墙高的8倍～10倍。
9.2.6 弯道排冰方式的排冰闸前的渠道断面型式宜为梯形。排冰闸的中心线，当渠道曲率半径小于水面宽的5倍时，不应偏离渠道中心线；渠道曲率半径大于水面宽的5倍时，宜从渠中心线向凸岸方向平移至0.2倍～0.4倍水面宽处。
9.2.7 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宜为20°～30°。
9.2.8 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，陡坡段内水深应大于流冰块的最大厚度，设计流速宜大于2.0m/s。
9.2.9 泄水排冰渠下游的消能形式应符合本规范第6.4.3条的规定。
9.2.10 有清冰要求的排冰建筑物附近，宜设置清冰、人员操作、值班等场地及房建设施。
9.2.11 前池水闸和侧墙的抗冰冻设计应按本规范第10章和第11章的有关规定执行。
9.3 地面厂（泵）房
9.3.1 地面厂（泵）房位置宜避开雪崩、高边坡、地下水位高、深积雪或土的冻胀性强的地段。
9.3.2 地面厂（泵）房及其邻近地区应作好地表排水和地下排水系统。
9.3.3 地面厂（泵）房基础埋深均应大于基础设计冻深。外墙应计算可能的冻胀力作用。水下部分的外表面宜有防渗层。
9.3.4 压力管道与机组联结接头，以及穿过外墙处的构造，应能适应不均匀冻胀和收缩变形。
9.3.5 冬季需要采暖的地面厂（泵）房应进行采暖保温设计。
9.3.6 冬季运行的地面厂（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。
9.3.7 冬季不运行且不采暖的地面厂（泵）房，所有水管冻前应放空。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、电源应采取局部保温措施。
9.3.8 冬季不运行且不采暖的地面厂（泵）房的楼板、梁，宜高出渗水形成的室内冰面。
10 闸涵建筑物
10.1 一般规定
10.1.1 寒冷和严寒地区的水闸和涵洞建筑物设计，宜根据冻前地下水位、土质、朝向和地形等条件选择土的冻胀和冰的作用尽可能小的工程地址、总体布置和结构型式。
10.1.2 闸涵抗冰冻宜以进口、闸室（洞身）、护坦、消力池等部位的典型断面为控制断面，并应按本规范附录B、附录C和第4.0.3条的规定确定各控制断面上各代表性计算点的设计冻深、基础设计冻深、冻胀量和冻胀力，进行包括冻胀力和（或）冰压力的荷载组合作用下的稳定和强度验算，确定闸涵结构和必要的抗冰冻措施。
10.1.3 有过冰要求的拦河闸和渠系水闸，宜采用开敞式。必要时，闸上游可设导冰墙（筏）、破冰墩或拦（滞）冰设施等；有条件时，闸墩（破冰墩）前沿宜作成斜面。下游宜设导墙和护岸。1、2级建筑物宜作整体过冰模型试验。
10.1.4 过冰的水闸消力段不宜设消力墩。
10.1.5 进出口翼墙和岸墙的抗冰冻设计应按本规范第11章的有关规定执行。
10.2 结构与布置
10.2.1 冻胀性地基上的闸涵宜采用有利于适应冻胀的整体式闸室结构。
10.2.2 严寒地区的拦河闸，当闸室边墩后部填土的冻胀级别为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级时，宜采用边墩与岸墙分离式或采取抗冻胀措施。
10.2.3 在满足稳定和地基承载力要求的情况下，闸涵的布置宜减小建筑物与冻土的接触面积；在满足防渗、防冲和水流衔接条件时，宜缩短进出口长度。
10.2.4 冬季暴露的大、中型水闸上游阻滑板（铺盖）和护坡板，宜减小分块尺寸。混凝土板的分块尺寸不宜大于板厚的25倍，其中基土的冻胀性大、靠近边墙或厚度较薄的板宜取小值。护坡板垂直水流方向的边长宜小于顺水流方向的边长，阻滑板相邻板块问应设置允许自由伸缩的联结钢筋。防渗铺盖应按本规范第5.3节的规定作好分缝止水。
10.2.5 承受法向冻胀力的底板宜布置上下两层钢筋。
10.3 稳定与强度验算
10.3.1 闸涵建筑物底板下地基土不冻结时，其稳定与强度计算除应按现行行业标准《水闸设计规范》SL 265的有关规定计算外，还应按冰压力、水平冻胀力、切向冻胀力荷载进行计算。
10.3.2 闸涵建筑物底板下地基土冻结时，除应按本规范第10.3.1条的规定计算外，还应进行下列验算：
1 有法向冻胀力作用下的结构与稳定计算。
2 闸基底和边墙侧基土解冻时强度可能降低情况下的抗滑和渗透稳定。
10.3.3 进行上述稳定与强度验算时，冰压力可按本规范附录D的规定计算；水平冻胀力可按本规范第11.2节的规定计算；作用在底板底面的单位法向冻胀力设计值可按下列公式计算：
（10.3.1－1）
（10.3.1－2）
式中：σvs——作用在板底面上的地基土单位法向冻胀力设计值(kPa)；
mo——法向位移影响系数；
σv——底板下地基土的法向冻胀力(kPa)，可按地基土冻胀量查本规范表4.0.3－3的规定确定；
[S]——建筑物允许产生的垂直位移(cm)，可按表10.3.3的规定确定，特殊情况下可通过论证确定；
hf——与基础设计冻深相应的地基土冻胀量(cm)，可按本规范附录C的规定确定。
表10.3.3 板型基础允许垂直位移值[S]
注：1、2、3级建筑物宜取较小值，4、5级建筑物可取较大值。
10.4 抗冻胀措施
10.4.1 涵闸建筑物可采取加强结构、保温或置换非冻胀性材料等一种或几种综合抗冻胀措施。
10.4.2 采用保温材料防止建筑物地基冻结时，应符合下列要求：
1 保温板的物理力学性能的设计指标应根据上部荷载的大小和不均匀应力作用等条件确定。保温板的压缩强度、热导率及其与吸水率的关系等物理力学性技术指标，应符合国家现行有关标准和工程设计的要求，并应通过试验确定。
2 温板的厚度应按本规范第8.4.1条的规定确定。
3 经常处于水中或强潮湿条件下的保温板宜通过试验确定其长期耐久性，也可采取防水处理措施。
4 闸涵进出口等部位保温板的水平铺设宽度应加宽或作成向外倾斜的帷幕式，加宽长度或帷幕深度值均不应小于底板下的基础设计冻深。帷幕式铺设时的向外倾斜度不宜陡于7:1。板块间的接缝应紧密。
10.4.3 采用水层保湿对，应防止水的渗漏，并应采取防止被保温部位外周侧冻结的措施。保温水层的厚度不宜小于当地的最大冰厚。
10.4.4 当地或附近有足够和适宜的非冻胀性土，并在满足渗透稳定要求的条件下，可采用非冻胀性材料置换冻胀性地基。置换时应符合下列要求：
1 置换材料宜采用级配良好的砂砾石或中粗砂；置换材料与原状土之间不满足反滤要求时，应设置反滤层或用非织造土工织物隔离；置换层内饱水时，宜设排水通路。
2 面置换范围宜沿建筑物基础轮廓线向外侧加大0.3m～0.5m。
3 闸涵的置换深度宜通过试验或根据当地已有工程经验确定。不具备试验条件时，可根据类似的工程经验，并结合下式计算综合确定；
（10.4.4－1）
式中：Ζe——闸涵的置换深度(m)；
ε——置换比，可按表10.4.4－1的规定取值，当置换层内饱水和算得ε＞1.0时，可取ε＝1.0；
表10.4.4－1 涵闸基土置换比ε
注：1 本表适用于1、2、3级建筑物；
2 对于4、5级建筑物，表中数值可适当减少。
4 出口护坡宜根据坡面不同部位的冻胀量确定不同的置换深度。置换深度的大小可根据当地已有工程经验确定。无此条件时，可根据类似的工程经验，并结合下式计算综合确定：
（10.4.4－2）
式中：Ze＇——进出口护坡的置换深度(m)；
ε＇——进出口护坡基土置换比，可按表10.4.4－2的规定取值。
表10.4.4－2 护坡基土置换比ε
5 当置换材料中细粒含量较多或置换深度小于本规范公式（10.4.4－1）的计算值时，应进行剩余法向冻胀力作用下的强度校核。其中，细粒含量较多时可根据置换土的类别和冻胀量按本规范公式（10.3.3－1）计算，置换深度小于计算值时可按下式计算：
（10.4.4－3）
式中：σr——部分置换时的剩余法向冻胀力(kPa)；
φw——地下水影响系数，可按本规范公式(B.0.1－3)的规定确定；
Ζep——部分置换深度(m)。
11 挡土结构（墙）
11.1 一般规定
11.1.1 冻胀性地基上和墙后回填冻胀性土的挡土结构（墙）的稳定和强度验算，除常规荷载外，还应计算冻胀力的作用。
11.1.2 地基土的冻胀级别属Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级时，挡土墙的基础埋深应大于墙前土的设计冻深；冻胀级别属Ⅰ、Ⅱ级时，基础埋深可小于墙前土的设计冻深，但应满足挡土墙在水平冻胀力作用下和地土融化时的稳定和结构强度要求。
11.1.3 当基础埋深等于或大于设计冻深时，可只计算水平冻胀力的作用；当基础埋深小于墙前地面设计冻深时，除应计算水平冻胀力外，还应计算法向冻胀力的作用。
11.1.4 严寒地区的薄壁式挡土墙顶宽不宜小于0.3m；当不采取其他抗冻胀措施时，最小配筋率宜适当增加；平面布置宜避免直角，有可能时，墙后宜减小填土高度，并应做好填土顶面的防水和排水措施。
11.1.5 墙后地下水位高时，宜采取降低地下水位措施。
11.1.6 冻胀性地基上的挡土墙宜每隔8m～12m设置变形缝，地基土冻胀级别高时宜取小值。每段墙体基础宜布置在同性质土层的同一高程上。
11.2 水平冻胀力的计算
11.2.1 墙前地面至墙后填土顶面之间的高差在1.5m～5.0m的悬臂式及其他薄壁式挡土结构（墙），水平冻胀力应按本规范第11.2.2条的规定计算。墙前地面至墙后填土顶面之间的高差超过5.0m时，宜作专门研究。
11.2.2 最大单位水平冻胀力设计值和水平冻胀力沿墙高的分布可分别按下列公式和图11.2.2确定：
（11.2.2－1）
（11.2.2－2）
式中：σhs——最大单位水平冻胀力设计值(kPa)；
αd——系数，悬臂式挡土墙可取0.94，变形性能较大的支挡建筑物可按公式(11.2.2－2)计算；
Cf——挡土墙背坡坡度影响系数，可取0.85～1.0；
σh——单位水平冻胀力(kPa)，可按本规范表4.0.3－2取值；
[S＇]——自墙前地面（冰面）算起1.0m高度处的墙身水平允许变形量(cm)，可根据国家现行有关标准，以及结构强度和具体工程条件确定；
hd——墙后填土的冻胀量(cm)，可按本规范附录C确定，并取墙前地面（冰面）高程以上0.5m的填土处为计算点。
图11.2.2 单位水平冻胀力分布
Ht——自挡土结构（墙）前地面（冰面）算起的墙后填土高度(m)；
σhs——最大单位水平冻胀力设计值(kPa)；
βo——非冻胀区深度系数，可按表11.2.2取值
表11.2.2 系数βo
注：表中数值可内插。当地下水位距离墙后填土面小于1.0m时，取βo＝0。
11.3 抗冻胀措施
11.3.1 抗冻胀设计应根据墙后回填士的冻胀量、地下水位和地面形状等条件进行。当土的冻胀级别属Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级时，宜采取换填非冻胀性土或铺设保温材料等措施。
11.3.2 水平冻胀力在满足防渗要求的条件下，墙后回填土宜采用粗颗粒材料。置换范围不宜小于如图11.3.2所示的范围。
当置换材料含有较多细粒或置换范围小于如图11.3.2所示的要求时，应根据细粒含量和地下水位计算可能产生的水平冻胀力。水平冻胀力可按本规范公式(10.4.4－3)进行计算，但公式(10.4.4－3)中的σvs应改为挡土结构（墙）后的单位水平冻胀力设计值σhs(kPa)。
图11.3.2 挡土结构（墙）非冻胀性回填土范围示意
1——封闭层；2——非冻胀性材料；3——置换范围线
Ζd——前土的设计冻深(m)；Ζf——回填土的设计冻深(m)；
Ht——自挡土结构（墙）前地面（冰面）算起的墙后填土高度(m)；
a——系数（见表11.3.2）
表11.3.2 系数a
11.3.3 采用保温材料防止挡土结构（墙）后土冻结时，应符合下列要求：
1 应按本规范第10.4.2条的规定确定保温材料的性能和铺设厚度。
2 保温材料的铺设可采取单向和双向方式（图11.3.3）。在墙较矮且地下水位较高、墙后有铺面道路或其他露天设施时，宜采用双向铺设方式。
3 采用双向铺设时，其水平段的铺设长度应根据上部设施的要求确定，但不宜小于设计冻深的1.0倍；垂直段宜作成大于1:0.3的斜坡，其长度亦不宜小于设计冻深的1.0倍。采用全水平铺设时，其水平铺设长度宜大于设计冻深的2.0倍。
4 保温材料可采用聚苯乙烯泡沫塑料板或其他适宜的保温材料。保温材料的性能应符合国家现行有关标准的规定。保温板厚度可按本规范第8.4.1条的规定确定。
5 温板间应做好接缝和与墙体的连接，并应避免脱缝。
图11.3.3 挡土结构（墙）保温范围示意
Ht——自挡土结构（墙）前地面（冰面）算起的挡土结构（墙）后填土高度(m)；
Ζd——挡土结构（墙）前土的设计冻深(m)；
Ζd＇——挡土结构（墙）后部填土的设计冻深(m)；
A——保温板
12 桥梁和渡槽
12.1 一般规定
12.1.1 桥梁和渡槽的桩、墩基础，当土的冻胀级别属Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级时，应进行抗冻拔稳定和强度验算。
12.1.2 桥梁和渡槽宜减少桩、墩数量或减小桩径。
12.1.3 冰情较严重的河（渠）道上的桥梁和渡槽，宜增大单跨长度，并应按本规范附录D计算冰压力的作用。必要时，宜在桩、柱前镶嵌角钢或设置破冰墩。
12.1.4 基础埋置深度应根据河（渠）床冲刷对基础埋深减小的影响确定。
12.1.5 基础在冻（冰）层内和地（冰）面以上至少40cm范围内不应设置横系梁。在其他部位设置横系梁时，应计算淤积和冲刷对横系梁与地面相对距离的影响。
12.1.6 渡槽进出口段的抗冻胀设计应符合本规范第10章的规定，并应按本规范第5.3节的规定设计进出口段与槽身之间的分缝和止水。
12.1.7 冬季输水的渡槽应防止结冰盖对槽身的不利影响。
12.2 基础结构
12.2.1 混凝土灌注桩在稳定河床以下大于设计冻深的1.2倍范围内的桩段，宜使用模板浇筑，也可使用外表面平整的钢筋混凝土管或钢管作套管。管的外径应与桩径一致。当不使用模板或套管浇筑时，应保证在设计冻深的1.2倍范围内不发生塌孔和保持孔壁平整。
12.2.2 扩大式基础、排架式基础和墩台基础宜用于冲刷深度小、河床稳定且易于开挖的场地。
12.2.3 扩大式基础的翼板长度和埋深，在满足承载力要求的同时，还应符合下列要求：
1 冻胀级别属于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级的地基中，翼板长度可取柱的直径或边长的0.8倍～1.0倍。
2 冻胀级别属于Ⅳ、Ⅴ级的地基中，翼板长度不宜小于柱直径或边长的1.5倍。
3 地基土的冻胀级别属Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级时，底板顶面的埋置深度不宜小于冲刷深度以下设计冻深的1.2倍。
12.2.4 排架式基础的底梁宽度宜大于桩（柱）直径或边长的3倍，厚度不宜小于30cm。底梁的埋置深度应符合本规范第12.2.3条第3款的规定。
12.2.5 墩台基础在冻层内宜做成正梯形的斜面，其坡比不宜陡于7:1。斜面应平整。基础底面的埋置深度应符合本规范第12.2.3条第3款的规定。
12.2.6 当采用扩底桩基础时，扩底上表面的埋置深度应大于设计冻深，扩底直径不宜小于桩径的2.5倍，并应保证冻层范围内桩壁平整。
12.3 基础的稳定与强度验算
12.3.1 桥梁和渡槽的桩、墩基础抗冻拔稳定和强度验算应按基础不被拔起的工作状态进行。
12.3.2 桩、墩基础所受的总切向冻胀力可按下式计算：
（12.3.2）
式中：Tt——总切向冻胀力(kN)；
φe——有效冻深系数，可按表12.3.2取值；
φr——冻层内桩壁糙度系数，表面平整的混凝土基础可取1.0；当不使用模板或套管浇筑，桩壁粗糙，但无凹凸面时，可取1.1～1.2；
τl——单位切向冻胀力(kPa)，见本规范表4.0.3－1；
U——冻土层内基础横截面周长(m)；
Ζd——基侧土的设计冻深(m)，可按本规范附录B确定。
表12.3.2 有效冻深系数φe
12.3.3 桩、墩基础的抗冻拔稳定安全系数可按下式验算：
（12.3.3）
式中：Kd——桩、墩基础抗冻拔稳定安全系数，其最小安全系数值应符合表12.3.3的规定；
P——作用于桩（墩）顶的恒载(kN)；
G——桩、墩自重及墩台基础边上的土重(kN)；
Fs——冻层以下基础与暖土之间的总摩阻力(kN)，可按本规范第12.3.4条的规定确定；
Tt——总切向冻胀力(kN)。
表12.3.3 抗冻拔稳定最小安全系数
12.3.4 基础侧壁与暖土之间的总摩阻力可按下式计算：
（12.3.4）
式中：Fs——基础侧壁与暖土之间的总摩阻力(kN)；
fsi——冻结层以下基础侧壁与各层暖土之间的单位极限摩阻力(kPa)；
Ζi——冻结层以下基础侧壁与各层暖土间的接触长度(m)；
Ui——冻结层以下各暖土层范围内基础截面的平均周长(m)。
12.3.5 桩、墩基础的结构抗拉强度安全系数可按下式验算：
（12.3.5）
式中：Kl——桩、墩基础的抗拉强度安全系数，对于钢筋混凝土结构，其最小安全系数值应符合表12.3.5的规定；
fy——验算截面材料设计抗拉强度(kPa)，对于钢筋混凝土结构，fy为受力钢筋设计抗拉强度(kPa)；
A——验算截面的横截面面积，对钢筋混凝土结构，A为纵向受力筋截面积之和(m2)；
P——作用于桩（墩）顶的恒载(kN)；
Gf——验算截面以上基础的自重(kN)；
Fi——验算截面以上至冻结层层底面之间暖土的摩阻力(kN)。
表12.3.5 抗拉强度最小安全系数
12.3.6 桩基础应在全长内配置钢筋，其抗冻拔强度验算应取设计冻深处和所有受力钢筋截面变化处的断面。
12.3.7 扩大式基础、排架式和大头桩基础抗冻拔强度验算应取桩（柱）与底板（底梁、大头）联接根部截面、所有受力钢筋截面变化处和设计冻深处的截面。
13 工金属结构
13.1 一般规定
13.1.1 冰冻期运行和操作的发电、泄水、排冰的闸门、拦污栅和启闭机，以及压力钢管等水工金属结构设备，应采取防冰和防冰冻措施。
13.1.2 防冰和防冰冻方法应根据水工金属结构设备的设置地点和部位、布置形式、运行工况，以及气温、水温和冰情确定，可选用冰盖开槽法、保温法、电热法、压力水射流法和压力空气吹泡法等。
13.1.3 闸门不应承受静冰压力。有动冰压力作用时，动冰压力可按本规范附录D计算。
13.1.4 水工金属结构设备的焊接钢结构部分，宜选用具有焊接性好、冲击韧性高和脆性转变温度低的钢材制造。钢板厚度不宜大于40mm。主材与焊材的质量等级的冲击功试验温度应与结构工作地点的最低日平均温度值相匹配。焊接应采用具有与母材相应性能的焊条、焊丝和焊剂，以及相应的焊接工艺。
13.1.5 闸门使用的水封止水材质应保证在当地最低气温条件下具有良好的物理力学性能。
13.1.6 深孔弧形闸门的伸缩式充压变形水封止水装置，应采用气压变形水封止水装置。
13.1.7 闸门主轮和弧门支铰的润滑剂应采用低温润滑脂或采用自润滑轴承。
13.1.8 液压启闭机、液压清污机、液压自动挂脱梁、液压制动器等设备，其液压油的凝固点应低于当地极端最低温度平均值，其泵站总成和电控柜应置于室温不低于5℃的机房中。
13.1.9 严寒地区的引水枢纽渠首的引水发电进水闸闸门应采用潜孔闸门。
13.2 闸门
13.2.1 冰冻期挡水而不开启的表孔闸门，应与闸门前冰盖之间保持不结冰的水域或水缝。水域或水缝可采用冰盖开槽法、冰盖保温板法、压力水射流法、压力空气吹泡法和门叶电热法生成。
13.2.2 冰冻期挡水且需要操作的表孔闸门和非闸井中潜孔闸门的门槽埋件以及必要时的门叶，可采用电热法防冰冻。
13.2.3 严寒地区坝式、岸式、塔式和井式进水口的事故闸门和调压井内的快速闸门，宜设置保温的闸门室和启闭机室，也可在闸门井内采暖，并应在井顶加盖保温。
13.2.4 严寒地区的泄洪洞和排沙洞进口或中部工作闸门或事故闸门的闸门井上，宜设置保温的闸门室和启闭机室。
13.2.5 严寒地区的泄洪洞和排沙洞出口工作闸门的闸门室和启闭机室应采暖保温，且在闸门下游的出口处宜设置保温门或挂保温帘封闭。压力前池机组进水口快速闸门应设置采暖的闸门室和启闭机室。
13.2.6 排冰闸的闸门宜采用舌瓣闸门或带舌瓣平面闸门、带舌瓣弧形闸门。带舌瓣的闸门不应上下同时排冰。
13.2.7 排冰的舌瓣闸门两侧的埋固止水座板应做成箱体结构，且应采用电热法防冰冻，宜采用卷扬式弧门启闭机。舌瓣闸门应设置上部带滑轮的起吊拉杆，在闸门全开时起吊钢丝绳不应浸入水中。
13.2.8 结冰盖的水库，不宜采用浮动闸门。
13.2.9 冰冻期需要操作运行的闸门，通气孔内不应结冰盖。有压洞中的事故闸门的通气孔进口可布置在闸房内；无压洞中的事故闸门的通气孔进口可布置在闸房外。压力前池下游止水的事故闸门和快速闸门门后的通气孔可布置在闸房内。凡是通气孔布置在闸房内的闸房，其门窗宜为双向开合。
13.2.10 严寒地区的启闭机冰冻期有运行操作要求时，启闭机室和司机室应采暖保温。其门式启闭机的门架、卷扬式启闭机的机架和吊架、液压启闭机的机架、起吊拉杆和自动挂脱梁所用钢材和焊材选择，应符合本规范第13.1.4条的规定。
13.2.11 冰冻期运行和操作的闸门，其门叶结构下游面的几何不连续结构节点的造型宜采用平缓过渡连接，其对接焊缝应避开过渡区，应绕角施焊且修圆。当型钢构件不满足材料的质量等级时，门叶结构中的纵向或横向的次梁、下游起重桁架宜采用与主梁同材质的钢板焊接成型。
13.2.12 门叶结构主梁、次粱、边梁、隔板、支臂结构上和启闭机门架、机架结构上的制造孔、安装孔和漏水孔，不应对接补焊。调质钢上不应采用塞焊和槽焊焊缝。
13.2.13 门槽二期混凝土与一期混凝土的接缝应按混凝土施工缝处理。门槽二期混凝土抗冻等级应与一期混凝土相匹配。
13.2.14 在负气温下清除门叶上和门叶与门槽之间的结冰时，应采用加热化冰的方法除冰，不应采用人工打冰方法除冰和压力蒸汽化冰。
13.2.15 闸门埋件防冰冻可选择定时加热或连续加热的电热法。加热元件可采用发热电缆、热敏电阻陶瓷等，并应配置具有温控和保护功能的控制箱。
13.2.16 埋件电热法防冰冻的加热可按下列公式计算：
1 定时加热。只要求融化钢埋件工作表面上一定厚度的冰，所需加热功率可按下式计算：
（13.2.16－1）
式中：N——加热功率(kw)；
tk——设置地点的极端最低温度平均值(℃)；
δi——需要融化的冰厚(m)；
Aa——钢埋件加热面积(m2)；
T——拟定的加热时间(h)。
2 连续加热。不允许部分在空......
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