瀝青混凝土心墻與混凝土基座連接方法研究

許 輝，姬紅衛(wèi)

（中國(guó)水電建設(shè)集團(tuán)十五工程局有限公司，西安 710054）

1 工程概況

馱英水庫(kù)攔河壩為碾壓式瀝青混凝土心墻堆石壩，壩高72.2 m，瀝青混凝土心墻是大壩防滲結(jié)構(gòu)，心墻中心線位于壩軸線上游3.0 m，心墻墻頂厚0.5 m，向下逐漸加厚，心墻上、下游坡度為1∶0.0 037，放大腳以上最大厚度為1 m，心墻底部為2 m高的放大腳，放大腳上、下游坡度按1∶0.5 放腳至基座頂面，底部寬度為3 m。同時(shí)，心墻上游設(shè)2.5～3 m，下游設(shè)3.5～4 m厚的過(guò)渡層，作為瀝青混凝土心墻的持力層和保護(hù)層。

2 瀝青混凝土心墻的特性

瀝青混凝土是一種典型的粘、彈、塑性綜合體材料，在低溫下呈現(xiàn)較強(qiáng)的線彈性，在高溫狀態(tài)下則具有較強(qiáng)的塑性，在過(guò)渡范圍內(nèi)所呈現(xiàn)的狀態(tài)包括了粘性、彈性和塑性，并且3 種性能共存，彈性問(wèn)題的特點(diǎn)是材料應(yīng)力、應(yīng)變?yōu)榫€性關(guān)系。瀝青混凝土材料溫度很低或者荷載作用時(shí)間很短（速率很快）的情況下，應(yīng)變持續(xù)時(shí)間很短，變形很小，基本上接近彈性體。但瀝青心墻的薄弱點(diǎn)是心墻基座與第一層瀝青心墻的連接，而瀝青混凝土配合比選擇是根據(jù)不同材料、不同級(jí)配指數(shù)、不同填料用量和油石比（瀝青混合料中瀝青質(zhì)量與瀝青混合料中礦料質(zhì)量的比值）組成各種不同配合比，經(jīng)過(guò)密度、孔隙率、間接拉伸強(qiáng)度和變形等性能試驗(yàn)（密度和孔隙率指標(biāo)能夠反映瀝青混凝土的防滲性能。劈裂試驗(yàn)即間接拉伸試驗(yàn)，能夠相對(duì)反映瀝青混凝土的強(qiáng)度和變形性能）選擇出滿足工程要求的配合比。

心墻的應(yīng)力變形。施工期間，心墻與壩體同步上升，導(dǎo)致心墻應(yīng)力及變形的因素主要是心墻的自重荷載以及周圍材料的影響；蓄水后，由于靜水壓力直接施加在心墻面上，因此，除心墻自重外，上游靜水壓力對(duì)壩體應(yīng)力變形的影響很大。對(duì)高土石壩而言，心墻能否承受高水壓力的作用，即會(huì)不會(huì)發(fā)生水力劈裂是心墻壩設(shè)計(jì)中關(guān)鍵問(wèn)題之一。判定水力劈裂發(fā)生可能性的方法有兩種：一是有效應(yīng)力法，二是總應(yīng)力法。由于水力劈裂的危險(xiǎn)期是蓄水初期，這個(gè)時(shí)期的非穩(wěn)定滲流目前的有限元技術(shù)還不能準(zhǔn)確模擬，非飽和土固結(jié)理論也不成熟。因此，目前用有效應(yīng)力方法分析心墻的水力劈裂可能性還有困難。相反，總應(yīng)力法將心墻總應(yīng)力與對(duì)應(yīng)處的水壓力或孔隙水應(yīng)力進(jìn)行比較，來(lái)判定是否發(fā)生水力劈裂，邊界條件較易處理，而且，該方法偏于安全。工程中常以上游水壓力與心墻豎向應(yīng)力比值小于1.0 作為不發(fā)生水力劈裂的控制標(biāo)準(zhǔn)，也有用上游水壓力與主應(yīng)力比較來(lái)判定水力劈裂發(fā)生的可能性。瀝青混凝土心墻與混凝土基座的連接能力直接影響著大壩的應(yīng)力與變形，進(jìn)而影響到整個(gè)防滲系統(tǒng)甚至大壩的安全。

3 瀝青混凝土心墻與混凝土基座的連接

廣西馱英水庫(kù)瀝青混凝土心墻壩是廣西建設(shè)的第一座以瀝青混凝土心墻為防滲體的大壩，為保證瀝青混凝土心墻與混凝土基座結(jié)合緊密，混凝土基座表面必須粗糙?？刹捎娩摻z刷將水泥表面的浮漿、乳皮、廢渣及粘著污物等全部清理干凈（使用高壓風(fēng)），局部潮濕部位用煤氣噴槍烘干，保證混凝土表面在施工前是干凈和干燥的。為了保證心墻基礎(chǔ)在發(fā)生位移時(shí)混凝土基座不會(huì)對(duì)心墻基礎(chǔ)造成約束（而這種約束在瀝青混凝土心墻與基座接觸面會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力過(guò)大時(shí)可能會(huì)對(duì)接觸面造成裂縫，形成滲水通道，影響大壩的安全），心墻與混凝土基座選擇弧形鉸接的連接型式，更有利于心墻適應(yīng)這種變形，并且通過(guò)在混凝土基座與大壩心墻結(jié)合處增加錨筋，錨筋為Φ32 鋼筋，在施工心墻基座時(shí)提前預(yù)埋，預(yù)埋深度15 cm，外露15 cm，每平方米止水上、下游各安裝2個(gè)錨筋并且上下錯(cuò)開，施工前在外露錨筋上涂刷一層瀝青，然后將混凝土基座表面鑿毛，清理乳皮、浮漿、污物，潔凈干燥，然后噴涂一層冷底子油（瀝青∶汽油＝3∶7），用量0.15～0.2 kg/m2（厚度均勻，干燥淺黑為宜），待干涸后（不粘手），然后攤鋪1～2 cm 厚瀝青砂漿（瀝青∶填料∶細(xì)骨料=1∶2∶2），瀝青砂漿溫度保持在130～150 ℃之間，保證了水泥混凝土與瀝青混凝土更好的粘結(jié)，從而增強(qiáng)結(jié)合面強(qiáng)度，使心墻與心墻基座不易發(fā)生位移。