瀝青砼心墻壩工程設(shè)計(jì)拓

【摘要】瀝青砼心墻壩以其優(yōu)越的抗?jié)B性能，良好的適應(yīng)變形能力，可與壩體同步填筑快速施工，對(duì)壩基的廣泛適應(yīng)性，正發(fā)展成為當(dāng)?shù)夭牧蠅沃械闹匾獕涡椭弧Ｄ壳?，世界上雖然建設(shè)了一批采用瀝青砼心墻防滲的砂礫壩殼與堆石體等土石壩，但所占比例不大，起步較晚，尚未形成完整的理論體系。在我國(guó)，隨著三峽茅坪溪瀝青砼心墻壩等工程的興建，使我國(guó)水工大壩瀝青砼心墻的發(fā)展應(yīng)用前景越來越廣闊。本文以新疆吉木薩爾縣水溪溝水庫(kù)工程實(shí)例，對(duì)瀝青砼心墻壩的優(yōu)缺點(diǎn)、適應(yīng)性、筑壩方法及工程設(shè)計(jì)等進(jìn)行分析評(píng)述。

【關(guān)鍵詞】水溪溝水庫(kù)；瀝青砼心墻；大壩；設(shè)計(jì)

1、前言

瀝青砼心墻壩是在壩體中部設(shè)置瀝青砼心墻作為防滲體的土石壩。當(dāng)水庫(kù)工程附近缺乏天然防滲土料時(shí)，可采用瀝青砼作為防滲心墻修筑土石壩，兩側(cè)壩殼料可用各種透水、半透水的砂礫石料或堆石體等多種材料。瀝青砼心墻具有良好的適應(yīng)變形能力、抗沖蝕能力、抗老化能力，心墻無須設(shè)置結(jié)構(gòu)縫與變形縫，因此，瀝青砼心墻的施工不受氣候條件和海拔高度等環(huán)境的限制。

自1962年第一座采用機(jī)械碾壓的瀝青砼心墻壩在德國(guó)建成，在之后的幾十年，工程技術(shù)人員對(duì)瀝青砼心墻壩不斷的試驗(yàn)研究，在世界范圍內(nèi)建成近100座瀝青砼心墻壩，其中百米高壩約10座，從而引起了壩工界的重視。在瀝青砼心墻壩的建設(shè)和工程實(shí)踐的過程中，為設(shè)計(jì)、施工及質(zhì)量控制等方面積累了很多的經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)水平有了較大的發(fā)展。

2、瀝青砼心墻壩工程技術(shù)特性

2.1 瀝青砼心墻壩優(yōu)點(diǎn)

（1）瀝青砼心墻位于壩體中部，不受氣候和海拔高度等環(huán)境影響。瀝青砼較為密實(shí)、孔隙率較小，水無法滲入其中，因此，也不會(huì)受到冰凍的影響，筑壩施工無須防滲透、防冰凍處理。

（2）與其他防滲材料不同，瀝青砼屬于非沖蝕材料，即使瀝青砼產(chǎn)生裂縫，在滲流作用下也不會(huì)產(chǎn)生危及大壩安全的沖蝕性破壞，其次，由于瀝青具有很好的塑性，因此，即使產(chǎn)生裂縫，也將有較好的自愈能力，在荷載壓力作用下，裂縫能夠短時(shí)段閉合。

（3）瀝青砼具有較好的柔性和粘滯性，因此，瀝青砼心墻具有較好的抗震穩(wěn)定性，當(dāng)壩體沉陷時(shí)對(duì)心墻的影響較小。

（4）瀝青砼心墻可與大壩施工導(dǎo)流圍堰相互結(jié)合， 在下個(gè)汛期可采用壩體度汛，能夠有效降低圍堰規(guī)模與高度。瀝青砼在零度以下低溫時(shí)段也可以施工，加快施工進(jìn)度，這就允許在高海拔寒冷地區(qū)有較長(zhǎng)的施工工期，提早實(shí)現(xiàn)水庫(kù)下閘蓄水，及早發(fā)揮效益。

2.2 瀝青砼心墻壩缺點(diǎn)

（1）瀝青砼心墻壩一般僅下游壩體承受水壓力，下游壩坡相對(duì)面板壩等大壩較緩，工程量相對(duì)較大。

（2）瀝青砼心墻埋置于壩體內(nèi)部，防滲面積大，若大壩壩體發(fā)生較大的滲漏問題時(shí)，對(duì)壩體滲漏檢查較為困難，同時(shí)滲漏部位也不易進(jìn)行修復(fù)處理。

3、瀝青砼心墻填筑施工方法

（1）澆筑式施工。澆筑式施工瀝青砼的發(fā)展起步于20世紀(jì)20年代，施工工藝較為成熟。但澆筑式瀝青砼防滲結(jié)構(gòu)多用于工程等級(jí)較低、防滲心墻較低的土石壩，以及高寒等施工環(huán)境條件惡劣地區(qū)。澆筑式瀝青含量高，拌制的混合料流動(dòng)性大，施工簡(jiǎn)單，不需用專門的攤鋪碾壓機(jī)械施工，而是依靠自重對(duì)下部已澆筑的瀝青砼進(jìn)行壓實(shí)。

（2）碾壓式施工。碾壓式施工瀝青砼防滲技術(shù)應(yīng)用始于20世紀(jì)70年代，我國(guó)內(nèi)陸最先采用碾壓式瀝青砼心墻防滲技術(shù)的工程是三峽茅坪溪水庫(kù)土石壩，也是世界上最高的瀝青砼心墻土石壩。碾壓式瀝青含量少，組成材料要求高，拌和物松散，需借助攤鋪碾壓機(jī)械進(jìn)行施工，以達(dá)到技術(shù)要求的滲透性和強(qiáng)度，這是目前瀝青砼心墻較為常用的施工方法。

4、工程實(shí)例

4.1 工程概況

水溪溝水庫(kù)位于新疆吉木薩爾縣水溪溝河上，距離出山口附近S303省道3.5km，距吉木薩爾縣城約25km。是一座以農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)供水、防洪為主兼顧生態(tài)用水的具有綜合開發(fā)任務(wù)的小（1）型Ⅳ等水利樞紐工程，總庫(kù)容為738.52萬m3。大壩為碾壓式瀝青砼心墻砂礫石壩，最大壩高55.3m。水庫(kù)每年工農(nóng)業(yè)供水1367.5萬m3，其中農(nóng)業(yè)供水947.5萬m3，工業(yè)供水420萬m3，生態(tài)用水260.66萬m3。工程總投資1.75億元。

4.2 工程地質(zhì)

水溪溝水庫(kù)工程壩址河床：寬度約35～90m，海拔高程為945m，卵石覆蓋層厚度為2.5～3.2m，下伏基巖為泥巖和礫巖，埋深3.2～35m為泥巖，35m以下為礫巖，

右壩肩：山頂高程為990～1010m，山體由兩套地層組成，其中高程978m以上為灰綠色泥巖、粉砂巖夾細(xì)砂巖；高程978m以下為紅褐色泥巖夾薄層泥質(zhì)砂巖。

左壩肩：左岸發(fā)育Ⅱ、Ⅲ級(jí)階地，卵石層厚度為3～5m， 下伏基巖：高程978m以上為灰綠色泥質(zhì)砂巖、泥巖，高程978m以下為淺灰色砂巖。

4.3 擋水大壩設(shè)計(jì)

大壩為碾壓式瀝青心墻砂礫石壩，最大壩高55.3m，壩頂長(zhǎng)420m，壩頂寬6m，上游壩坡1：2.25；下游壩坡1：2，上游壩坡采用20cm厚砼面板護(hù)坡，下游壩坡采用預(yù)制砼網(wǎng)格砂礫石護(hù)坡。

過渡層設(shè)在瀝青心墻心墻兩側(cè)，水平寬度上、下游均為2.5m，過渡層從砼基座底部填筑至心墻頂部。

4.4 瀝青砼心墻設(shè)計(jì)

瀝青砼防滲心墻一般偏向壩體上游側(cè)布置，以改善大壩受力條件，并方便與壩頂防浪墻連接形成封閉防滲體系。水溪溝水庫(kù)瀝青砼心墻防滲體軸線距壩軸線2.7m，心墻寬0.4～0.6m，心墻頂部至高程971.9m墻厚0.4m，971.9m高程以下厚0.6m。砼基座為厚0.7m，寬6m的C20F250砼。為了保證瀝青砼心墻底部與砼基座的有效連接，在瀝青砼心墻底部3m高范圍內(nèi)厚度由0.6m擴(kuò)大為1.5m，設(shè)置漸變擴(kuò)大段，以擴(kuò)大心墻同砼基座的接觸面。心墻與基座之間接觸面鋪墊厚10mm的瀝青瑪蹄脂，并在瀝青砼心墻與基座砼之間設(shè)置紫銅片止水連接，以適應(yīng)較大的水平剪切變形和保證接觸面的良好防滲。

5、結(jié)語

瀝青砼心墻壩以其優(yōu)越的防滲性能，良好的適應(yīng)變形能力，可與壩體同步填筑快速施工，對(duì)壩基的廣泛適應(yīng)性，發(fā)展成為當(dāng)?shù)夭牧蠅沃兄匾膲涡椭?，具有很大的發(fā)展前景。瀝青砼防滲心墻在水工筑壩技術(shù)中的應(yīng)用也有上百年的歷史，而在我國(guó)，其應(yīng)用僅有40多年的歷史，還處于發(fā)展階段，如何發(fā)展和完善水工瀝青砼應(yīng)用理論，是擺在水電建設(shè)工程界的重要課題。相信采用瀝青砼心墻防滲的當(dāng)?shù)夭牧贤潦瘔螌⑹俏磥沓邏谓ㄔO(shè)的合適壩型，水工大壩瀝青砼心墻的發(fā)展應(yīng)用前景越來越廣闊。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙科. 水工瀝青砼力學(xué)性能試驗(yàn)研究[D].長(zhǎng)江科學(xué)院，2014.