2020一级建造师考试水利水电章节讲义：水利水电工程合理使用年限及耐久性
来源 :考试网 2019-12-04
中1F411022 水利水电工程合理使用年限及耐久性
合理使用年限是指，水利水电工程及其水工建筑物建成投入运行后，在正常运行使用和规定的维修条件下，能按设计功能安全使用的最低要求年限。
耐久性是指，在设计确定的环境作用和规定的维修、使用条件下，建筑物在合理使用年限内保持其适用性和安全性的能力。
一、工程合理使用年限
水利水电工程合理使用年限，应根据工程类别和等别按表1F411022-1确定。对综合利用的水利水电工程，当按各综合利用项目确定的合理使用年限不同时，其合理使用年限应按其中最高的年限确定。
水利水电工程合理使用年限(单位：年) 表1F411022-1
|
|
工程类别 | |||||
|
工程等别
|
水库 |
防洪 |
治涝 |
灌溉 |
供水 |
发电 |
|
I |
150 |
100 |
50 |
50 |
100 |
100 |
|
Ⅱ |
100 |
50 |
50 |
50 |
100 |
100 |
|
Ⅲ |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
|
Ⅳ |
50 |
30 |
30 |
30 |
30 |
30 |
|
V |
50 |
30 |
30 |
30 |
|
30 |
水利水电工程各类永久性水工建筑物的合理使用年限，应根据其所在工程的建筑物类别和级别按表1F411022-2的规定确定，且不应超过工程的合理使用年限。当永久性水工建筑物级别提高或降低时，其合理使用年限应不变。
水利水电工程各类永久性水工建筑物的合理使用年限(单位：年) 表1F411022-2
|
|
建筑物级别 | ||||
|
建筑物类别
|
l |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
水库壅水建筑物 |
150 |
100 |
50 |
50 |
50 |
|
水库泄洪建筑物 |
150 |
100 |
50 |
50 |
50 |
|
调（输）水建筑物 |
100 |
100 |
50 |
30 |
30 |
|
发电建筑物 |
100 |
100 |
50 |
30 |
30 |
|
防洪（潮）、供水水闸 |
100 |
100 |
50 |
30 |
30 |
|
供水泵站 |
100 |
100 |
50 |
30 |
30 |
|
堤防 |
100 |
50 |
50 |
30 |
20 |
|
灌排建筑物 |
50 |
50 |
50 |
30 |
20 |
|
灌溉渠道 |
50 |
50 |
50 |
30 |
20 |
注：水库壅水建筑物不包括定向爆破坝、橡胶坝。
l级、2级永久性水工建筑物中闸门的合理使用年限应为50年，其他级别的永久性水工建筑物中闸门的合理使用年限应为30年。
二、耐久性设计要求
水利水电工程及其水工建筑物耐久性设计应包括下列内容：
(1)明确工程及其水工建筑物的合理使用年限;
(2)确定建筑物所处的环境条件;
(3)提出有利于减轻环境影响的结构构造措施及材料的耐久性要求;
(4)明确钢筋的混凝土保护层厚度、混凝土裂缝控制等要求;
(5)提出结构的防冰冻、防腐蚀等措施;
(6)提出解决水库泥沙淤积的措施;
(7)提出耐久性所需的施工技术要求和施工质量验收要求;
(8)提出正常运用原则和管理过程中需要进行正常维修、检测的要求。
1.水工建筑物所处的侵蚀环境条件
水工建筑物所处的侵蚀环境条件可按表1F411022-3分为五个类别。
水工建筑物所处的侵蚀环境类别 表1F411022-3
|
环境类别 |
环境条件 |
|
一 |
室内正常环境 |
|
二 |
室内潮湿环境；露天环境；长期处于水下或地下的环境 |
|
三 |
淡水水位变化区；有轻度化学侵蚀性地下水的地下环境；海水水下区 |
|
四 |
海上大气区；轻度盐雾作用区；海水水位变化区；中度化学侵蚀性环境 |
|
五 |
使用除冰盐的环境；海水浪溅区；重度盐雾作用区；严重化学侵蚀性环境 |
2.混凝土保护层厚度的要求
钢筋的混凝土保护层厚度是指，从混凝土表面到钢筋(包括纵向钢筋、箍筋和分布钢筋)公称直径外边缘之间的最小距离;对后张法预应力筋，为套管或孔道外边缘到混凝土表面的距离。混凝土保护层厚度设计值不应小于钢筋的公称直径，同时也不应小于粗骨料最大粒径的1.25倍。
合理使用年限为50年的水工结构钢筋的混凝土保护层厚度不应小于表1F411022-4所列值。
混凝土保护层最小厚度(单位：mm) 表1F411022-4
|
|
|
环境类别 | ||||
|
项次
|
构件类别
|
一 |
二 |
三 |
四 |
五 |
|
1 |
板、墙 |
20 |
25 |
30 |
45 |
50 |
|
2 |
梁、柱、墩 |
30 |
35 |
45 |
55 |
60 |
|
3 |
截面厚度不小于2.5m的底板及墩墙 |
-- |
40 |
50 |
60 |
65 |
3.混凝土抗冻等级的要求
合理使用年限为50年的水工建筑物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、结构构件重要性和检修条件等按表1F411022-5选定。
混凝土抗冻等级 表1F411022-5
|
项 |
气候分区 |
严寒 |
寒冷 |
温和 | ||
|
次 |
年冻融循环次数（次） |
≥100 |
<100 |
≥100 |
<100 |
|
|
1
|
结构重要、受冻严重且难于检修的部位：(1)水电站尾水部位、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、面板堆石坝水位变化区及其以上部位的面板和趾座； (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 的溢流坝、深孔或其他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 |
F400
|
F300
|
F300
|
F200
|
Fl00
|
|
2
|
受冻严重但有检修条件的部位： (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 |
F300
|
F250
|
F200
|
F150
|
F50
|
|
3 |
受冻较重部位： (1)混凝土坝外露的阴面部位； (2)冬季有水或易长期积雪结冰的渠系建筑物 |
F250 |
F200 |
F150 |
F150 |
F50 |
|
4 |
受冻较轻部位： (1)混凝土坝外露的阳面部位： (2)冬季无水干燥的渠系建筑物； (3)水下薄壁构件； (4)水下流速大于25m/s的过水面 |
F200 |
F150 |
Fl00 |
Fl00 |
F50 |
|
5 |
表面不结冰和水下、土中、大体积内部的混凝土 |
F50 |
|
|
|
|
4.有关材料要求
对于合理使用年限为50年的水工结构，配筋混凝土耐久性的基本要求宜符合表1F411022-6的要求。
配筋混凝土耐久性基本要求 表IF411022-6
|
环境类别
|
混凝土最低 强度等级 |
最小水泥用量 （kg/m³） |
最大水胶比
|
最大氯离子含量(%) |
最大碱含量 （kg/3m³） |
|
一 |
C20 |
220 |
O.60 |
1.O |
不限制 |
|
二 |
C25 |
260 |
0.55 |
0.3 |
3.0 |
|
三 |
C25 |
300 |
O.50 |
0.2 |
3.0 |
|
四 |
C30 |
340 |
0.45 |
O.l |
2.5 |
|
五 |
C35 |
360 |
0.40 |
0.06 |
2.5 |
注：1.钢丝、钢绞丝的预应力混凝土最低强度等级不宜小于C40;最小水泥用量不宜少于300kg/m³
5.水工混凝土上结构的水下部分，不宜采用碱活性骨料。
混凝土坝、碾压混凝土坝等大体积混凝土材料应满足下列要求：
(1)应采用合适的混凝土原材料，提高混凝土的密实性，改善混凝土性能。应优先选用中热硅酸盐水泥或发热量较低的硅酸盐水泥。
(2)混凝土水胶比根据混凝土分区或部位宜按表1F411022-7确定。碾压混凝土的水胶比应小于0.70。
大坝混凝土最大水胶比 表1F411022-7
|
|
大坝混凝土分区或部位 | ||||
|
气候分区
|
水上 |
水位变化区 |
水下 |
基础 |
抗冲 |
|
严寒和寒冷区 |
0.55 |
0.45 |
0.50 |
O.50 |
0.45 |
|
温和区 |
0.60 |
0.50 |
O.55 |
0.55 |
0.45 |
(3)基础混凝土强度等级不应低于C15，过流表面混凝土强度等级不应低于C30。碾压混凝土坝表层混凝土强度等级不应低于C18015，上游面防渗层混凝土强度等级不应低于 C18020且宜优先采用二级配碾压混凝土。
对可能发生碱骨料反应的混凝土，宜采用掺加活性掺合料作为抑制措施。掺合料的种类、掺量应通过抑制试验确定，宜采用大掺量矿物掺合料。
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