最新混凝土面板堆石坝设计规范word版.docx
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最新混凝土面板堆石坝设计规范word版
目次
前言
1范围
2引用标准
3总则
4术语和符号
5坝的布置和坝体分区
6筑坝材料及填筑标准
7趾板
8混凝土面板
9接缝和止水
10坝基处理
11坝体计算
12抗震措施
13分期施工和坝体加高
14安全监测
条文说明
1范围
本规范规定了混凝土面板堆石坝的设计原则、技术要求和计算方法等。
本规范主要适用于水利水电枢纽工程中1、2、3级坝和高度超过70m的4、5级混凝土面板堆石坝的设计,包括坝体和趾板布置、坝料和坝体分区、面板及其止水系统、坝基处理、坝体计算、施工度汛、分期施工和抗震措施、安全监测等。
4、5级70m以下的混凝土面板堆石坝可参照使用。
200m以上的高坝应进行专门研究。
22 引用标准
下列标准所包含的条文,通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。
本标准出版时,所示版本均为有效。
所有标准都会被修订,使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
DL/T5055-1996水工混凝土掺用粉煤灰技术规范
DL/T5057-1996水工混凝土结构设计规范
DL5073-1997水工建筑物抗震设计规范
DL/T5082-1998水工建筑物抗冰冻设计规范
DLJ204—81水利水电工程岩石试验规程
DLJ5006-92水利水电工程岩石试验规程补充部分
HG2288-92橡胶止水带
SDJ12-78水利水电枢纽工程等级划分及设计标准(山区、丘陵区部分)及其补充规定
SDJ17-78水利水电工程天然建筑材料勘察规程
SDJ217-87水利水电枢纽工程等级划分及设计标准(平原、滨海部分)
SDJ218-84碾压式土石坝设计规范及其补充规定
SL60-94土石坝安全监测技术规范
SL169-1996土石坝安全监测资料整编规程
SL237-1999土工试验规程
3总则
3.0.1混凝土面板堆石坝的级别,应符合SDJ12-78《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准(山区、丘陵区部分)》及其补充规定、SDJ217-87《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准(平原、滨海部分)》中的有关规定,但坝高超过(SDJ12-78)中表3者可不再提级。
3.0.2本规范未提及部分应按SDJ218—84《碾压式土石坝设计规范》和其他有关规范执行。
4术语和符号
4.1术语
4.1.1混凝土面板堆石坝concretefacerockfilldam
用堆石料或(和)砂砾石料分层碾压填筑、混凝土面板作上游防渗体的坝。
4.1.2坝高heightofdam
从趾板建基面算起到坝顶路面之间的高度。
对于修建在斜坡地基上的坝,可从坝轴线处最低的建基高程起算坝高,同时加以注明。
4.1.3堆石坝体embankment
面板下游用不同粗细材料分区填筑的坝体统称。
4.1.4垫层区cushionzone
面板的直接支承体,向堆石体均匀传递水压力,并起辅助渗流控制作用。
4.1.5特殊垫层区specialcushionzone
位于周边缝下游侧垫层区内,对周边缝及其附近面板上的堵缝材料起反滤作用。
4.1.6过渡区transition
位于垫层区和主堆石区之间,保护垫层并共同起辅助渗流控制作用。
4.1.7主堆石区mainrockfillzone
位于堆石坝体的上游部分,是承受水荷载的主要支撑体。
4.1.8下游堆石区downstreamrockfillzone
位于堆石坝体下游部分,与主堆石区共同保持坝体稳定,其变形对面板影响轻微。
4.1.9排水区drainagezone
由砂砾石或软岩主堆石区内竖向排水及坝底水平排水组成。
它是较均匀、强透水的堆(砾)石区。
4.1.10抛石区rip-rapzone
在下游坝趾从高处由自卸汽车直接卸料形成的硬岩大块石堆石区。
4.1.11下游护坡downstreamslopeprotection
在坝下游边缘用大块石堆砌形成的平整坡面。
4.1.12上游铺盖区upstreamblanketzone
位于面板上游面下部,用低液限粉土或类似的其他土覆盖在面板和周边缝上,起辅助渗流控制作用。
4.1.13盖重区weightedcoverzone
覆盖在上游铺盖区上的渣料,维持上游铺盖区的稳定。
4.1.14混凝土面板concreteface
位于堆石坝体上游面的混凝土防渗结构。
4.1.15趾板concretefaceslab
连接地基防渗体和面板的混凝土板。
4.1.16趾板基准线plinthline
面板底面延长面与趾板设计建基面的交线。
4.1.17平趾板flatplinth
垂直于趾板基准线的剖面具有水平顶面的趾板。
4.1.18趾墙toewall
布置在趾板线上和面板连接的混凝土挡墙。
4.1.19防浪墙wavewall
位于坝顶并与面板顶部连接的混凝土防浪挡墙。
4.1.20周边缝peripheryjoint
面板和趾板或趾墙之间的接缝。
4.1.21垂直缝verticaljoint
面板条块之间的竖向接缝。
4.1.22柔性填料flexiblefillingelement
由沥青、橡胶和填充料配制而成并用于止水的柔性材料。
4.1.23硬岩hardrock
饱和无侧限抗压强度大于等于30MPa的岩石。
4.1.24软岩softrock
饱和无侧限抗压强度小于30MPa的岩石。
4.2符号
4.2.11A:
上游铺盖区。
4.2.21B:
盖重区。
4.2.32A:
垫层区。
4.2.42B:
特殊垫层区。
4.2.53A:
过渡区。
4.2.63B:
主堆石区。
4.2.73C:
下游堆石区。
4.2.83E:
抛石区。
4.2.9F:
混凝土面板。
4.2.10P:
块石堆砌。
55 坝的布置和坝体分区
5.1坝的布置
5.1.1坝轴线应根据坝址的地形地质条件,按有利于趾板及枢纽中其他建筑物布置、方便施工的原则,经技术经济比较后确定。
5.1.2坝轴线宜布置成直线。
5.1.3允许堆石坝体建在密实的河床冲积层上。
当冲积层内有粉细砂层、黏性土层时,应结合坝体稳定和变形分析,论证其安全性和经济合理性。
5.1.4在坝肩布置溢洪道时,应作好面板和溢洪道边墙或导墙的连接设计。
5.1.5在枢纽布置中,在确定建筑物型式和尺寸时,宜结合建筑物岩石开挖量和坝体填筑量的平衡进行综合比较。
5.2坝顶
5.2.1坝顶宽度应根据运行需要、坝顶设施布置和施工要求确定,坝顶宽度一般为5m~8m,100m以上高坝应适当加宽。
当坝顶有交通要求时,坝顶宽度应遵照有关规定选用。
5.2.2坝顶上游侧应设置防浪墙,墙高可采用4m~6m,墙顶高出坝顶1m~1.2m。
高坝坝顶下游侧应设护拦,护拦高度为0.5m~1.0m。
中、低坝下游侧设路缘石。
低坝防浪墙可采用与面板连接成整体的低防浪墙结构型式。
5.2.3防浪墙与混凝土面板顶部的水平接缝高程,宜高于水库正常蓄水位。
5.2.4坝顶应预留沉降超高,其值由计算或工程类比确定。
5.2.5防浪墙底部高程以上的坝体,应用细堆石料填筑,并铺设路面。
当有坝顶公路时,应按公路标准设计坝顶路面。
5.2.6防浪墙立墙上游的底板上,宜设宽度0.6m~0.8m的检查用人行便道。
5.2.7防浪墙必须坚固不透水,并进行稳定和强度验算。
防浪墙应设伸缩缝,缝内设一道铜止水片或PVC止水带,并和防浪墙与面板水平接缝的止水片连接。
5.2.8坝顶结构应经济实用,建筑设计美观大方,并作好照明和排水设计。
5.3坝坡
5.3.1当筑坝材料为质量良好的硬岩堆石料时,上、下游坝坡可采用1∶1.3~1∶1.4,当用质量良好的天然砂砾石料筑坝时,上、下游坝坡可采用1∶1.5~1∶1.6。
软岩堆石料筑坝和软基上建坝,坝坡由稳定计算确定。
5.3.2在下游坝坡上设有公路时,对公路之间的坝坡可作局部调整,但平均坝坡应不低于5.3.1的要求。
5.3.3下游坝坡宜用大块石堆砌,要求坡面平整,具有良好的外观。
5.3.4应对施工期垫层区的上游坡面提出平整度要求,并及时作好保护。
坡面保护措施应按13.2.4选用。
5.4坝体分区
5.4.1坝体应根据料源及对坝料的强度、渗透性、压缩性、施工方便和经济合理等要求进行分区。
用硬岩堆石料填筑的坝体可按图5.4.1分区,从上游向下游依次可分为垫层区、过渡区、主堆石区及下游堆石区。
在周边缝下应设特殊垫层区。
100m以上的坝面板上游面下部应设上游铺盖区及盖重区。
各区坝料的透水性宜按水力过渡要求从上游向下游增加。
下游堆石区下游水位以上的坝料不受此限制。
堆石坝体上游部分应具有低压缩性。
必要时,可在坝体下游坝趾水下设硬岩抛石体,此抛石区可为下游围堰的组成部分。
结合建筑物开挖石料和近坝区可用的料源,坝体可增加其他分区。
1A-上游铺盖区;1B-盖重区;2A-垫层区;2B-特殊垫层区;3A-过渡
区;3B-主堆石区;3C-下游堆石区;3E-抛石区;P-块石堆砌;Q-按坝
料特性及坝高而定;F-面板
图5.4.1岩基上硬岩堆石坝体分区示意图
5.4.21、2级高坝的坝体分区应在坝料试验的基础上,通过技术经济比较确定。
其他的坝可通过工程类比确定。
5.4.3垫层区的水平宽度应由坝高、地形、施工工艺和经济比较确定。
当用汽车直接卸料、推土机平料的机械化施工时,垫层区的水平宽度不宜小于3m。
当采用专门铺料措施,垫层区宽度可以减小,并相应增大过渡区宽度。
垫层区应沿基岩接触面向下游适当延伸,延伸的长度与岸坡地形、基岩特性、坝高有关。
在周边缝下游侧应设置薄层碾压的特殊垫层区。
5.4.4硬岩堆石料作主堆石区,它与垫层区之间应设过渡区。
为方便施工。
过渡区的水平宽度不应小于3m。
5.4.5软岩堆石料用作中低坝主堆石区,其渗透性不能满足自由排水要求时,应在坝内偏上游设置竖向排水区、沿底部设置水平排水区。
排水区的排水能力应保证全部渗水自由地排出坝外,必要时竖向排水区上游侧可设反滤层。
排水区的堆石(砾石)料应坚硬、抗风化能力强。
5.4.6用砂砾石填筑的坝体,应设置可靠的竖向和水平向排水区;不设排水区时,应专门论证。
竖向排水区的顶部高程宜高于水库正常蓄水位,排水区的排水能力应保证全部渗水自由地排出坝外。
垫层区与砂砾料主堆石区之间设置过渡区的必要性依砂砾石料的级配而定。
下游应设护坡,或用开挖石料作下游堆石区。
5.4.7坝基为砂砾石层,且与坝体材料的层间关系不满足反滤要求时,应在坝基表面设置水平反滤层。
66 筑坝材料及填筑标准
6.1坝料勘察与试验、料场规划
6.1.1应按SDJ17—78进行料场勘察,查明其储量、质量。
当利用枢纽中建筑物的开挖石料时,应按料场要求增作建筑材料方面的勘探和试验工作。
天然砂砾石料勘察中,应重视砂砾石料的颗粒级配调查取样。
6.1.2应根据工程枢纽布置、施工组织设计及对坝料的质量要求,作好开采石料及建筑物开挖利用石料的料场规划,选择合理的开采、运输、加工、堆存方式、作好存、弃渣场规划和相应的环保措施设计。
6.1.3筑坝材料应按DLJ204—81和DL5006、SL237进行室内物理力学性质试验。
6.1.41、2级高坝的岩石室内试验项目应包括容重、密度、吸水率、抗压强度和弹性模量。
100m以上的坝,宜作岩石矿物成分和岩石矿物化学分析。
6.1.51、2级高坝坝料室内试验项目应包括坝料的颗粒级配、相对密度、抗剪强度和压缩模量,垫层料、砂砾石料和软岩料的渗透和渗透变形试验。
100m以上的坝,应测定坝料的应力应变参数。
6.2垫层料与过渡料
6.2.1高坝垫层料应具有良好的级配,最大粒径为80mm~100mm,小于5mm的颗粒含量宜为30%~50%,小于0.075mm的颗粒含量不宜超过8%。
压实后具有低压缩性、高抗剪强度,并具有良好的施工特性。
中低坝可适当降低对垫层料的要求。
用天然砂砾石料筑坝时,垫层料应是级配连续、内部结构稳定,压实后渗透系数宜为1×10—3cm/s~1×10—4cm/s。
寒冷地区及抽水蓄能电站的混凝土面板堆石坝,垫层料的颗粒级配应满足排水性要求。
6.2.2垫层料可采用人工砂石料、砂砾石料,或两者的掺料。
人工砂石料应采用坚硬和抗风化力强的母岩加工。
6.2.3特殊垫层区应采用最大粒径不超过40mm,内部结构稳定,对缝顶粉煤灰、粉细砂或堵缝泥浆有自愈作用的反滤料。
6.2.4过渡料应采用级配连续、最大粒径不宜超过300mm的料。
压实后应具有低压缩性和高抗剪强度,并具有自由排水性。
过渡料可以采用专门开采的细堆石料、经筛分加工的天然砂砾石料或洞室开挖石料。
6.3堆石料
6.3.1硬岩主堆石料压实后宜有良好的颗粒级配,最大粒径不应超过压实层厚度,小于5mm的颗粒含量不宜超过20%,小于0.075mm的颗粒含量不宜超过5%;并具有低压缩性、高抗剪强度。
在开采之前,应进行专门的爆破设计与爆破试验。
6.3.2主堆石料可以采用从建筑物地基(包括地下洞室)或料场开挖的硬岩堆石料,也可以采用砂砾石料,但坝体分区应满足5.4.6要求。
6.3.3下游水位以下的下游堆石区应用坚硬、抗风化能力强的堆石料,并应控制小于0.075mm的颗粒含量不超过5%,压实后应能自由排水;下游水位以上的下游堆石区,对坝料的要求可以降低。
6.3.4软岩堆石料压实后应具有较低的压缩性和一定的抗剪强度,可用于高坝坝轴线下游的干燥部位,也可用于中低坝的主堆石区,但要满足5.4.5的要求。
6.3.5用砂砾石料筑坝时,坝体分区应满足5.4.6要求。
砂砾石料中小于0.075mm颗粒含量超过8%时,宜用在坝内干燥区。
6.4填筑标准
6.4.1垫层料、过渡料、主堆石料及下游区堆石料的填筑标准应根据坝的等级、坝高、河谷形状、地震烈度及已建相近岩性堆石坝的经验综合确定。
6.4.2各区坝料填筑标准可根据经验初步选定,设计应同时规定孔隙率或相对密度、坝料的级配和碾压参数。
设计孔隙率值或相对密度宜符合表6.4.2的要求。
设计干密度值可用孔隙率和岩石密度换算。
表6.4.2设计孔隙率或相对密度
坝料
垫层料
砂砾石料
过渡料
主堆石料
下游堆石料
孔隙率(%)
15~20
18~22
20~25
23~28
相对密度
0.75~0.85
平均干密度不应小于相应设计孔隙率或相对密度的换算值,其标准差不大于0.1g/cm3。
特殊垫层区的填筑标准应不低于垫层区。
6.4.3填筑标准应通过碾压试验复核和修正,并确定相应的碾压参数。
在施工过程中,宜采用碾压参数和孔隙率或相对密度两种参数控制,并宜以控制碾压参数为主。
6.4.4软岩堆石料的设计指标和填筑标准应通过试验确定。
6.4.5应对坝料填筑提出加水的要求,加水量可根据经验或试验确定。
通过碾压试验验证,软化系数高的堆石料加水碾压作用不明显时,也可以不加水;寒冷地区冬季施工不能加水时,应采取措施达到设计要求。
6.4.6对特别高的坝,或筑坝材料性质特殊,已有经验不能覆盖的情况,其填筑标准应作专门论证。
7趾板
7.1趾板定线和布置
7.1.1趾板宜置于坚硬、不冲蚀和可灌浆的弱风化至新鲜基岩上。
对置于强风化或有地质缺陷的基岩上的趾板,应采取专门的处理措施。
7.1.2中低坝的趾板可置于砂砾石地基上,高坝应经专门论证。
7.1.3岩石地基上趾板布置应依据地形和地质条件选定,宜采用平趾板的布置型式;当岸坡很陡时,可采用其他的布置型式。
7.1.4当受到地形或地质条件限制时,可采用增加连接板或回填混凝土等措施弥补;经过论证,局部可用趾墙代替趾板。
7.1.5趾板基础一期开挖后,宜作趾板二次定线,必要时可适当调整坝轴线位置。
7.2趾板尺寸
7.2.1趾板的宽度可根据趾板下基岩的允许水力梯度和地基处理措施确定,其最小宽度宜为3m。
允许的水力梯度宜符合表7.2.1的规定。
表7.2.1趾板下基岩的允许水力梯度
风化程度
新鲜、微风化
弱风化
强风化
全风化
允许水力梯度
≥20
10~20
5~10
3~5
趾板宽度在满足灌浆孔布置后,可以通过在趾板下游设置防渗板(钢筋混凝土板或钢筋网喷混凝土板)延长渗径满足水力梯度要求,并用反滤料覆盖在防渗板的上面及其下游部分岩面上。
7.2.2趾板的厚度可小于相连接的面板的厚度,但不小于0.3m。
7.2.3采用防渗墙防渗的砂砾石地基上趾板宜分成上、下游两段施工。
上游段趾板应在防渗墙竣工后并于水库第一次蓄水前施工。
7.2.4趾板下游面应垂直于面板,面板底面以下的趾板高度不应小于0.9m,两岸坝高较低部位,可放宽要求。
7.2.5高坝趾板宜按高程分段采用不同宽度和厚度。
7.3趾板混凝土及其配筋
7.3.1趾板混凝土的要求和面板混凝土的要求相同,按8.2.1~8.2.3执行。
7.3.2趾板混凝土防裂措施和面板混凝土相同,按8.3.1和8.3.3~8.3.5执行。
7.3.3趾板宜采用单层双向钢筋,每向配筋率可采用0.3%~0.4%。
岩基上趾板钢筋的保护层厚度为10cm~15cm;非岩基上趾板,钢筋宜布置在趾板截面的中部。
7.3.4趾板应用锚筋与基岩连接,锚筋参数可按经验确定。
趾板建基面附近存在缓倾角结构面时,锚筋参数应根据稳定性要求或抵抗灌浆压力确定。
88 混凝土面板
8.1面板尺寸和分缝
8.1.1面板的厚度应使面板承受的水力梯度不超过200。
高坝面板顶部厚度宜取0.3m,并向底部逐渐增加,可按式(8.1.1)确定:
t=0.3+(0.002~0.0035)H(8.1.1)
式中:
t——面板的厚度,m;
H——计算断面至面板顶部的高度,m。
中低坝可采用0.3m~0.4m厚的等厚面板。
8.1.2应根据坝体变形及施工条件进行面板分缝,垂直缝的间距可为12m~18m。
8.1.3分期浇筑的面板,其顶高程宜低于浇筑平台的填筑高程5m左右,其水平缝按施工缝处理。
8.2面板混凝土设计及配筋
8.2.1面板混凝土应具有较高的耐久性、抗渗性、抗裂性和施工和易性。
面板混凝土强度等级不应低于C25,抗渗等级不应低于W8,抗冻等级应按照DL/T5082的规定确定。
8.2.2面板混凝土宜采用525#硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。
当采用其他水泥品种和标号时,应进行对比试验确定。
面板混凝土中宜掺粉煤灰或其他优质掺合料。
粉煤灰质量等级不宜低于Ⅱ级,掺量一般为15%~30%。
严寒地区取较低值,温和地区取较高值。
砂料较粗时宜采用粉煤灰超量取代水泥措施,改善混凝土性能。
粉煤灰的质量应符合DL/T5055的要求。
面板混凝土应掺用引气剂和减水剂,根据需要,也可掺用调节混凝土凝结时间的其他种类外加剂。
采用的外加剂和掺合料的种类及掺量应通过试验确定。
8.2.3面板混凝土应采用二级配骨料。
用于面板的砂料吸水率不应大于3%,含泥量不应大于2%,细度模数宜在2.4~2.8范围内。
石料的吸水率不应大于2%,含泥量不应大于1%。
8.2.4面板混凝土的水灰比,温和地区不应大于0.50,寒冷和严寒地区不应大于0.45。
溜槽入口处的坍落度宜控制在3cm~7cm,混凝土的含气量应控制在4%~6%。
8.2.5面板宜采用单层双向钢筋。
钢筋宜置于面板截面中部,每向配筋率为0.3%~0.4%,水平向配筋率可低于竖向配筋率。
在高坝周边缝及临近周边缝的垂直缝两侧宜配置抵抗挤压的构造钢筋。
经论证,面板局部可采用双层配筋。
8.3面板防裂措施
8.3.1面板混凝土应进行配合比优化设计。
采用优质外加剂和掺合料,降低水泥用量,减少水化热温升和收缩变形。
根据工程实际条件,选用热膨胀系数较小的骨料配制面板混凝土。
8.3.2面板的基础表面整体应平顺,不应存在大起伏差,局部不应形成深坑或尖包。
侧模应平直。
应采用以下措施,减小面板基础对面板的约束:
面板基础可采用抗压强度为5MPa的碾压砂浆或喷乳化沥青。
当采用喷混凝土时,其28d抗压强度应控制在5MPa左右,喷混凝土中可掺不低于Ⅲ级的粉煤灰。
8.3.3面板混凝土宜在低温季节浇筑,混凝土入仓温度应加以控制,必要时应采取措施降低入仓温度。
8.3.4面板混凝土出模后应及时覆盖保温保湿,进行不间断的潮湿养护,防曝晒、防大风、防寒潮袭击,防养护水冷击,直到水库蓄水为止或至少90d。
寒冷地区面板混凝土还应进行有效的表面保温,直到水库蓄水为止。
8.3.5面板裂缝宽度大于0.2mm或判定为贯穿性裂缝时,应采取专门措施进行处理;严寒地区和抽水蓄能电站的混凝土面板堆石坝,面板裂缝处理的标准应从严确定。
99 接缝和止水
9.1止水材料
9.1.1铜止水片宜选用延伸率不小于20%的纯铜卷材,现场压制成型,异型接头宜专门加工。
厚度0.8mm~1mm。
9.1.2PVC止水带的拉伸强度、断裂伸长率、邵氏硬度和脆性温度应满足设计要求。
9.1.3橡胶止水带的性能应符合HG2288的规定。
9.1.4柔性填料应保持在运行环境条件下高温不流淌、低温不硬化,在水压力作用下易压入缝内。
9.1.5无黏性材料的最大粒径应小于1mm。
其渗透系数至少应比特殊垫层区反滤料的渗透系数小一个数量级。
9.2周边缝
9.2.150m以下的坝应设底部铜止水片。
9.2.250m~100m的坝应设底部铜止水片,并可在缝中部或缝顶部设一种止水。
中部止水是PVC止水带或橡胶止水带,缝顶部止水是无黏性或柔性填料。
9.2.3100m以上的坝应设底部铜止水片,并在缝中部和顶部各设一种止水;也可在缝顶部的粉煤灰或粉细砂下同时设柔性填料止水,而不设中部止水。
100m以上的坝,周边缝应设无黏性材料的自愈防渗措施。
9.2.4底部铜止水片、中部PVC或橡胶止水带、缝顶柔性填料应自成封闭的止水系统,或将中部止水带和顶部柔性填料连接至垂直缝的铜止水片上,实现封闭。
9.2.5铜止水片的底部应设置垫片。
周边缝内部应设置沥青浸渍木板或其他有一定强度的填充板。
9.2.6施工期周边缝止水片应作保护罩设计。
9.3垂直缝
9.3.1在两坝肩附近的面板内设张性垂直缝,其余部分的面板内设压性垂直缝。
张性垂直缝的数量应根据地形地质条件,参照应力应变计算成果,并结合工程经验确定。
9.3.2垂直缝内一般不设填充料,缝面应涂刷薄层沥青乳剂或其他防黏结材料。
垂直缝在距周边缝法线方向约0.6m范围内,应垂直于周边缝布置。
9.3.3压性垂直缝应设底部铜止水片。
9.3.4中低坝的张性垂直缝结构应与压性垂直缝相同。
高坝张性垂直缝除设底部铜
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