DL／T 5207-2021  水工建筑物抗冲磨防空蚀混凝土技术规范

水流中局部压力降低到水汽化压力时，形成水蒸气气泡！ 现象。

水流空化气泡溃灭时的瞬时压力对过流边界表面的剥

水流内发生空化条件的无量纲参数，以压力水头与流速水头 之比表示。

流中开始出现空化时的临界水流

在河床表面附近以滑动、滚动、跳跃或层移方式运动的砂 颗粒食用盐标准，

通过工程设施，在水流空化区强制掺入空气。

消除泄水建筑物下泄急流的多余动能，防止或减轻水流对水 工建筑物及其下游河渠等的冲刷破坏而修建的工程设施。

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3.1.1泄水建筑物设计，应收集以下资科： 1应收集水流中的含沙量、泥沙颗粒形状、粒径、硬度、矿 物成分、异重流运动规律等资料； 2推移质多的河流应收集推移质的数量和粒径及其运动方式 3有冰凌的河流还应收集冰凌的大小及其运动方式等资料， 分析其对混凝士表面的磨损影响。 3.1.2泄水建筑物布置除应符合现行标准《混凝土重力项设计规 范》NB/T35026、《混凝土拱坝设计规范》DL/T5346、《溢洪道设 计规范》DL/T5166、《水工隧洞设计规范》NB/T10391的有关规 定外，还应符合下列要求： 1泄槽、洞身、孔身布置宜采用直线； 2弯道段应设在流速较小、水流平稳、缓坡的部位； 3平面布置弯道应采用大半径、小转角的弯道，弯道前后应 设直线段，其直线段长度及转弯半径宜大于5倍泄槽宽度（或洞 径、洞宽）； 4纵剖面曲线应连续、平顺，避免突变。 3.1.3平面闸门门槽形式应按照现行行业标准《水电工程钢闸门 设计规范》NB35055的有关规定选用。 3.1.41级、2级及水力条件复杂的3级泄水建筑物应通过水工模 型试验确定体型、结构尺寸、消能工及掺气减蚀设施等。 3.1.5峡谷地区泄水建筑物宜采用分散泄洪分区消能的方式，水 流应横向扩散、纵向拉开，防止集中冲击消能工。

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3.1.6泄水建筑物混凝土结构宜减少结构分缝，结构缝应设置可 靠的止水，两侧应设置可靠的锚固措施，接缝表面应衔接平顺。 3.1.7泄水建筑物易冲磨、空蚀部位应具备检查维修条件，设计 应提出运行要求。 3.1.8泄水建筑物抗冲磨与防空蚀设计，可采用数值仿真分析 方法。 3.1.9大体积或大面积抗冲磨防空蚀混凝土施工应进行温控防裂 设计，指定温控标准。 3.1.10根据运行要求，结合水工模型试验、水力学原型观测及类 以工程经验，应提出合理的泄水建筑物运行方式、闸门开启方式、 运行维护等设计要求，减少对混凝土的冲磨、空蚀破坏。 3.1.11高流速过流面的体型变化区域、消能工水跃区宜设置空化 噪声观测项目。 3.1.12对于重要的泄水建筑物，尤其是洞式泄水建筑物、消力池 等不易直接观测到的混凝土部位，应对冲磨、空蚀破坏进行实时 监测，测量混凝土表面冲磨深度，及时了解混凝土表面形状，实 时评判泄水建筑物的安全状态。

3.2.1有推移质河流低进口的取水建筑物上游宜设置拦沙和导排 措施。 3.2.2泄水建筑物进口附近和库首岸边应避免弃渣。应做好上下 游围堰拆除的设计，防止石渣冲磨混凝士并导致空蚀。 3.2.3在多泥沙河流的泄水建筑物进口附近宜设置沉沙、排沙 设施。

3.2.5含推移质和多泥沙河流上的闸坝泄水建筑物底板应采用

一坡度与护坦相接的急流泄槽形式。底流消能的消力池，宜为 辅助消能工的护坦

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3.2.6含沙高速水流方向和建筑物侧墙平面夹角大于10°时，应 提高侧墙混凝土的强度等级，或在混凝土表面涂抹有机抗冲磨材 料进行保护处理。 3.2.7有过泥沙要求的抗冲磨混凝土迎水面钢筋保护层厚度不得 小于100mm，靠近表面的钢筋应平行于水流方向。抗冲磨混凝土 侧墙、底板厚度不小于300mm。 3.2.8抗冲磨面层混凝土和基底层混凝土应保证结合可靠，并合 理选择基底层混凝土强度等级。 3.2.9含推移质水流平均速度大于10m/s或悬移质含量大于 20kg/m且水流平均速度大于20m/s时，应根据工程条件选择现 行行业标准《水工混凝土试验规程》DL/T5150中的至少一种方 法进行混凝土抗冲磨试验，比选抗冲磨材料。 3.2.10设计宜根据工程类比或抗冲磨试验结果，提出相应试验方 法下的抗冲磨强度控制指标，

3.3.1泄水建筑物易发生空蚀破坏的下列部位或区域，应采取防 空蚀措施： 1闸门槽、堰顶附近、弯曲段、水流边界突变（不连续或不 规则）处； 2反弧段及其附近； 3鼻坎、分流墩、消力墩 4水流空化数<0.30的部位。 3.3.2泄水建筑物沿程水流空化数应按式（3.3.2）计算：

式中：一一水流空化数； ho一一计算断面处的时均压力水头（当水流流速大于

表3.3.2水的汽化压力水柱高度与水温的关系表

3.3.3泄水建筑物设计时，应选择合理体型，提高水流空化数g， 降低初生空化数，使。≥の。放空洞、除导流洞和导流底孔的门 槽外的临时泄水建筑物，易于检修的部位可采用≥0.85i。不同 结构形式的估算值可按本标准附录A选用。对重要泄水建筑物 关键部位或当水流速度大于35m/s或<0.3时，应进行减压模型 试验。 3.3.4过流表面的不平整度和磨平坡度应按照表3.3.4根据水流 空化数的大小确定。

3.3.4水流空化数与过流表面不平整度

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设置掺气减蚀设施： 1选用合理的掺气形式，组合式气应进行大比尺模型试验 论证，确保形成稳定掺气；掺气设施设计应符合现行行业标准《溢 供道设计规范》DL/T5166的有关规定。 2近壁层掺气浓度宜大于3%，要求特别高的部位不宜低 于5%。 3掺气保护长度根据泄水曲线形式和掺气结构形式确定，长 泄水道应设置多级掺气减蚀设施。 3.3.6设置掺气设施的泄水建筑物底坡不宜缓于6%，宜通过水 工模型试验确定。 3.3.7对于多年平均含沙量大于2kg/m的水流，应考虑泥沙磨损 及淤堵对掺气设施和掺气效果的不利影响。 3.3.81级、2级泄水建筑物流速大于30m/s的区域宜进行混凝 土抗空蚀强度试验，抗空蚀试验方法见附录B。 3.3.91级、2级泄水建筑物流速大于30m/s的区域应进行原型 空化空蚀监测设计。

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4.1.1泄水建筑物过流面材料应根据工程类比和性能比选选择 抗冲磨防空蚀性能、体积稳定性和工作性均优的高性能混凝土或 砂浆。

4.1.2配制抗冲磨防空蚀混凝土及砂浆所用材料除应符合现行

1宜选用强度等级不小子42.5的中热硅酸盆水泥或低热硅 酸盐水泥，品质符合现行国家标准《中热硅酸盐水泥、低热硅酸 盐水泥》GB/T200的规定：可选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥， 品质符合现行国家标准《通用硅酸盐水泥》GB175的规定。 2选用质地坚硬、级配良好的中粗砂。 3选用质地坚硬的天然卵石或人工碎石，天然骨料最大粒径 不超过40mm，人工骨料最大粒径可为80mm，当掺用钢纤维时 混凝土骨料最大粒径不宜大于20mm。 4宜采用非活性骨料；当采用活性骨料时，应按照现行行业 标准《水工混凝土耐久性技术规范》DL/T5241采取抑制措施。 5宜选用符合现行行业标准《水工混凝土外加剂技术规程》 DL/T5100规定的高性能减水剂，有抗冻要求的宜掺用引气剂或 引气型外加剂，并通过试验论证确定。 6掺合料宜选用I级、Ⅱ级粉煤灰，硅粉，磨细矿渣等，品 种及掺量应通过试验确定，硅粉、磨细矿渣粉品质应符合现行国 家标准《高强高性能混凝土用矿物外加剂》GB/T18736的规定，

GB/T1596的规定。 4.1.3采用人工铁矿砂、石骨料时，其品质应符合下列要求： 1级配应符合现行行业标准《水工混凝土施工规范》DL/T 5144中有关砂、石骨料级配的规定。 2化学组成宜为Fe203含量（65土5）%、Si02含量（20± 5）%、A1203含量（5土2）%。铁矿石骨料化学成分试验按现行国 家标准《铁矿石》GB/T6730（所有部分）的规定进行。 3铁矿石骨料物理力学性能应符合表4.1.3的要求。

1.3铁矿石骨料物理力学性能技术要求

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铸石砂、石骨料物理力学性能技术要

4.3.1抗冲磨防空蚀混凝土的强度等级分为C35、C40、C45、C50、 C55、C60、>C60七级，设计龄期可根据过流时间合理确定，宜 选用90d或180d龄期。有机抗冲磨防空蚀材料的强度等级可分 为60MPa和80MPa两个等级。 4.3.2水流中冲磨介质以悬移质为主的工程，可根据水流空化数、 最大流速和多年平均含沙量按表4.3.2选择混凝土强度等级。在强 度等级满足要求的前提下，通过抗冲磨强度优选配合比，

表4.3.2抗冲磨防空蚀材料选择

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4.3.3抗冲磨防空蚀混凝土应进行配合比优化试验：活性

最大掺量不宜超过表4.3.3的规定，C50以上混凝土宜选用I级粉 煤灰。

表4.3.3活性掺合料最大掺量

4.3.4水流中冲磨介质以推移质为主的工程，应根据推移质粒径、 流速等进行研究，选择高抗冲磨砂浆与混凝土或其他抗冲磨防空 蚀材料，如钢板、复合钢板、钢轨、条石、铸石板等。

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5.1混凝土配合比设计原则

表5.1.7不同抗冲磨工况的试验方法

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5.2.1抗冲磨防空蚀混凝士施工应符合现行行业标准《水工混凝 土施工规范》DL/T5144中有关拌和、运输、摊铺、振捣、养护、 质量控制等规定。 5.2.2抗冲磨防空蚀混凝土宜采用强制式搅拌机拌和，拌和时间 应适当延长，其投料顺序、拌和时间等应通过生产试验确定。 5.2.3隧洞抗冲磨防空蚀混凝土宜采用钢模台车施工。 5.2.4模板设计与制作应保证泄水建筑物体型满足设计要求，过 流面模板材料应符合表5.2.4的规定，

表5.2.4模板材料要求

5.2.5混凝土表面平整度宜采用整平提浆、精平抹面、表面压光 等方式控制。

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筑时，应按设计要求施工，并应考实际施工工况，宜从低处往 高处施工。 5.2.7对于过流侧壁的混凝土浇筑，可采取适当延长振捣时间、 复振和粘贴透水衬垫等措施减少表面气泡。 5.2.8抗冲磨防空蚀混凝土浇筑后，应及时保温保湿，并在必要 时采取适宜的温控措施防止开裂。 5.2.9过流曲面抗冲磨防空蚀混凝土浇筑，可采用拉模、翻模， 滑模等方法施工。 5.2.10抗冲磨防空蚀混凝土施工前，宜在施工现场先进行工艺性 试验。

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6.1.1根据建筑物的运行工况，对易遭受冲磨与空蚀破坏的混凝 土结构应定期进行观测与检查，及时编写检测报告。 6.1.2对冲磨与空蚀破坏现象应分析破坏的严重程度及产生原因 提出相应的治理措施，并及时修补。对破坏范围较大或破坏较严 重的工程应进行修补设计，并于施工前进行生产性现场试验。 6.1.3冲磨与空蚀破坏修补应选择工艺成熟、技术先进、经济合 理的修补材料，并按有关规范和材料要求严格控制施工质量。 6.1.4修补工作的环境条件应满足修补材料与工艺的技术要求。

6.2.1泄水建筑物运行时，应按设计要求进行水力学观测，并经 常观测水流流态等，发现异常情况应及时记录并报告。 6.2.2易遭受冲磨与空蚀破坏的部位应重点检查：闻门槽与底槛、溢 流堰面、坡降突变部位、底板与边墙的交界部位、不同类型衬砌材料 的连接部位、鼻坎、消力墩、消力池（塘）、护坦与基础莲接部位等。 6.2.3检查的主要内容应包括： 1查明遭受冲磨与空蚀破坏的状况，分析破坏类型与原因， 可按现行行业标准《混凝土坝养护修理规程》SL230判别磨损和 空蚀的主要原因； 2检查混凝土破损的范围和深度： 3检查混凝土破损区域及其周边是否有渗水； 4检香钢筋的出露情况及完性：

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5检查判断消能设施的冲磨、空蚀、冲淤等； 6检查判断结构物与基岩连接部位的破坏状况； 7检查过水壁面与门槽的空蚀； 8水工建筑物发生空蚀，应检测空蚀部位、空蚀坑形状、特 征尺寸。 6.2.4检查人员应在现场记录与描述观测情况，并在检查结束后 及时整理资料，提出检查报告。 6.2.5检查报告应包括下列内容：工程名称、检查时间、检查组 成员、检查目的、主要被检查部位、检测结果、分析与结论，并 对结构物的现状及修补工作的轻重缓急进行评估，提出下一步工 作的具体意见。 6.2.6当泄水建筑物经短期运行即发生较严重冲磨与空蚀破坏， 或长期运行发生周期性、重复性破坏时，应检查下列内容： 1应重新审查与评估结构布置与体型设计的合理性，必要时 通过模型试验再行论证； 2应检查溢流面体型和施工不平整度是否满足设计要求； 3应检测与评估护面材料的抗冲磨防空蚀性能以及不同护 面材料层间结合的可靠性： 4应检查运行方式是否恰当。

或长期运行发生周期性、重复性破坏时，应检查下列内容： 1应重新审查与评估结构布置与体型设计的合理性，必要时 通过模型试验再行论证： 2应检查溢流面体型和施工不平整度是否满足设计要求： 3应检测与评估护面材料的抗冲磨防空蚀性能以及不同护 面材料层间结合的可靠性： 4应检查运行方式是否恰当。

6.3.1冲磨与空蚀破坏的修补与修复应按设计要求执行，大面积 冲磨、空蚀和冲毁，应进行专项研究。 6.3.2修补材料及工艺选择应满足表6.3.2的要求。

表6.3.2修补材料及工艺选择

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6.3.3修补材料与基底的黏结强度应满足设计要求。 6.3.4修补区边缘宜先切割轮廓线，构成凸多边形，其相邻两线 的夹角应小于90°。修补区边缘不得形成深度小于30mm的边口。 平面薄层修补区边缘应凿成齿槽状，立面修补的槽、孔宜凿成楔 形状。 6.3.5在修补施工前，应彻底清除基面上已损坏、松动和胶结不 食的表层混凝土、油污及杂质。采用无机材料修补时，干燥基面 修补前应浸水或保持湿润状态约24h，修补前清除积水；采用有 机材料修补时，基面处理应按有机材料技术要求进行。 6.3.6修补区有钢筋出露并锈蚀时，修补前应进行除锈处理。如 钢筋截面积明显减小或被冲断，应补焊受力筋并加设必要的连接 筋。对冲蚀破坏的预理件，应予修复。 6.3.7修补区存在渗水时，修补前应先行堵漏或改流，并清除 积水。 6.3.8采用水泥砂浆或混凝土修补时，应在基面涂刷与修补材料 同类的水泥净浆、聚合物水泥净浆或其他适宜的界面处理材料， 并在黏结材料初凝前铺筑修补材料。宜采用低流动度的砂浆或混 凝土，铺筑过程应充分振捣并及时抹面。抹面时反复压抹、拍打，

且不应在抹面时加水。也可采用预缩或二次振捣施工工艺。 6.3.9采用水泥砂浆或混凝土修补后，应按现行行业标准《水工 混凝土施工规范》DL/T5144的规定养护至规定天数。采用有机 材料修补时，应按其技术要求进行养护。 6.3.10修补区的高程和平整度应满足工程原设计要求，并与未修 补区平顺连接。 6.3.11进行水下修复时，应探明损毁范围，采用水下不分散混凝 土、有机类水下修补材料等进行修复，

7.1.1水工抗冲磨防空蚀材料设计与施工的质量控制除应符合本 标准的有关规定外，还应符合现行行业标准《水电水利基本建设 工程单元工程质量等级评定标准》DL/T5113（所有部分）和《水 工源游士游工钢活D

7.1.1水工抗冲磨防空蚀材料设计与施工的质量控制除应符合本 标准的有关规定外，还应符合现行行业标准《水电水利基本建设 工程单元工程质量等级评定标准》DL/T5113（所有部分）和《水 工混凝土施工规范》DL/T5144的有关规定。 7.1.2质量控制项目应包括： 1泄水建筑物的体型； 2过流面混凝土的不平整度； 3混凝士的原材料及其配合比； 4抗冲磨防空蚀材料的施工方法与工艺： 5 抗冲磨防空蚀材料的表面保护与防止裂缝； 6 残渣杂物等的清理： 7 抗冲磨防空蚀材料的抗压强度、抗冲磨强度、抗渗性和抗 冻性。 7.1.3.质量检查内容应包括： 1 过流面、掺气设施与消能工等的定线放样准确性： 2 模板的光滑平整度及纵横支撑的稳定可靠性： 3 受力钢筋、构造钢筋、架立筋的分布合理性： 4 拆模前后施工缝或伸缩缝的接口平整度； 54 钢筋保护层的厚度及拆模后钢筋头的切割处理； 6 混凝土表面突体高度与磨平坡度： 7 抗冲磨防空蚀材料养护措施与实施： 8混凝土原材料的质量：

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9抗冲磨防空蚀混凝土应测试出机口拌和物性能，不应出现 泌水、离析现象； 10泄水建筑物区内残渣、杂物的清理状况； 11质量缺陷及其处理。 7.1.4泄水建筑物每500m过流表面应取不少于两组试件做抗压 强度试验，不少于一组试件做抗冲磨强度试验。对于易发生空蚀 的部位，宜取不少于一组试件做抗空蚀强度试验。对于小于500m 的冲磨、空蚀修补部位，可根据工程条件，确定试验项目。

7.2.1抗冲磨防空蚀工程的验收，应按现行行业标准《水电水利 基本建设工程单元工程质量等级评定标准》DL/T5113（所有部分） 及本标准的有关规定进行。 7.2.2抗冲磨防空蚀混凝土工程的验收应提交下述资料： 1设计图纸和施工技术要求； 2竣工图：包括平面图、过流表面曲线、掺气设施和消能工 体型、过流横断面（每5m10m测一个）等； 3表面不平整度实测资料与评价： 4混凝土原材料及其配合比、抗压强度、抗冲磨强度、抗空 蚀强度的试验成果； 5施工质量检查报告： 6水工模型试验等专项试验成果； 7缺陷处理的相关资料： 8其他有关资料。 7.2.3验收时应抽查低水流空化数区域的混凝土强度、表面不平 整度及其处理情况，并作出评价。

市政定额、预算1泄水建筑物的布置、过水断面体型及结构尺寸应符合设计 要求；