沥青混凝土心墙坝在阿勒泰地区的应用.pdf

水工建筑 沥青混凝土心墙坝在阿勒泰地区的应用 秦学兵 ( 新疆阿勒泰地区水利水电勘测设计院 新疆 阿勒泰8 3 6 5 0 0 ) 摘要 文章对沥青混凝土心墙坝的特点进行 了介绍， 并分析 了该坝型在阿勒泰地区应用的原因， 从工 程实践中得 出沥青混凝土心墙坝在阿勒泰地区的广泛应用，并结合当前形势介绍了沥青混凝 土心墙的发展前景。 关键词 沥青混凝土； 心墙坝 中图分类号 ： T V6 4 1 ． 4 1 文献标识码 ： B 1沥青混凝土心墙坝特点 沥青混凝土应用于水电、 灌溉、 供水、 防洪及其他工程的防 渗体已有 1 2 0多年的历史。沥青混凝土心墙防渗土石坝是一种 新兴的坝体结构， 它根据其防渗型式分为碾压式沥青混凝土面 板坝、 碾压式沥青混凝土心墙和浇筑式沥青混凝土心墙。 沥青混凝土心墙坝是利用经压实或浇筑密实冷却后的沥 青混合料做为坝体防渗体以防止库水渗漏 ，达到水库蓄水之 目。它的主要依据是沥青及配合料的以下主要特性 ： ①渗透性 低 ； ②感温性强； ③力学变形特性好 ； ④耐久性强； ⑤抗疲劳性 强。因此， 该材料常被用做坝体防渗材料。 沥青心墙坝分为浇筑式沥青混凝土心墙坝与碾压式沥青 混凝土心墙坝 ，浇筑式沥青混凝土心墙坝与碾压式沥青混凝 土心墙坝的主要区别是沥青含量和施工方法不同。浇筑式沥 青混凝土心墙沥青含量在 9 ％～ 1 3 ％， 抗流变性能好 ， 心墙的浇 筑不用碾压工具， 靠本身的重量压密， 因此其施工方法有很大 的灵活性和独到之处； 碾压式沥青混凝土心墙沥青含量在 6 ％ ～7 ． 5 ％， 沥青含量少， 所以需要机具进行碾压。 骨料是沥青混凝土结构的骨架， 占沥青混凝土质量的 8 0 ％ 左右。 骨料可以分为粗骨料、 细骨料以及填充料。 在水工沥青混 凝土 中 ， 粗骨 料通常被定 义为粒径 大于 2 ． 5 mm 的粒 料 ， 细骨料 通常是指粒径位于 0 ．0 7 4 m m～ 2 ． 5 m m之间的粒料，填充料则是 粒径小于 0 ． 0 7 4 mm的粒料。骨料宜采用性质稳定 、 质地坚硬的 岩石加工而成 ； 骨料中针片状颗粒的含量应该较少 ； 骨料表面 应清 洁干净 ； 选 择骨料应 尽量选择 碱性骨 料 ， 当需用酸性 或 中 性岩石时， 必须经过充分的论证。 对于沥青混凝土 ， 其抗渗性与孔隙率有很大关系， 孔隙率 越小， 渗透系数越小。当孔隙率小于 4 ％时， 渗透系数可以小于 1 0 e m ／ s ， 当孔隙率小于 3 ％时 ， 沥青混凝土基本是不透水的； 同 时， 渗透系数与时间也有关， 时间历时越长 ， 渗透系数越小 ， 而 这种现象正好就是沥青混凝土在水头作用下自愈的表现。 2沥青混凝土心墙坝在阿勒泰地区应用的原 因 早在 2 0世纪 3 0年代， 沥青混凝土心墙坝就在俄罗斯水利 枢纽得到应用 ， 并取得了成功经验 。1 9 6 2年第一座采用机械碾 压式的沥青混凝土心墙坝在德国建成 ，引起了坝工程界的重 视， 在之后的几十年 ， 工程技术人员对沥青混凝土心墙坝不断 地实验研究， 沥青混凝土做为一种新型的防渗材料开始在水利 水电工程中得到广泛推广应用，先后在世界范围内建成近 1 0 0 座沥青混凝土心墙坝 ， 其中百米高坝约 1 0座。我国于 1 9 7 4年 在辽宁郭台子修建了第一座碾压式沥青混凝土心墙坝 ， 目前国 内已修建沥青混凝土心墙坝 3 2 余座。 进入上世纪 9 0年代， 新疆开始引进这种新型土石坝坝型， 特别是高寒区沥青心墙坝施工简单 、 工期短、 不受气候的影响 等， 在阿勒泰地区被广泛应用。阿勒泰地区沥青混凝土心墙坝 的兴起开始于 2 0 1 0年，目前已建成和待建沥青混凝土心墙坝 就有 7座。它应用的主要原 因有 ： ( 1 ) 沥青混凝土心墙坝受气候影响小， 施工周期短。因心墙 位于坝壳内部 ， 基本不受气候、 风浪等机力的损伤 ， 孔隙率小于 2 ％， 渗透系数 1 0 e m ／ s ， 基本没有水侵入其中， 冰冻不会影响到 沥青混凝土 的工 程性 质 ， 而且 心墙不需要 防冻处理与保护 。沥 青混凝土心墙坝坝体结构比较简单、 心墙厚度薄 、 对骨料要求 不高、 工程量少、 受气候等条件影响较小， 尤其适用于气候寒冷 隧洞导流 。 5 ． 2施工总进度 第一年 8 月 ～1 1 月完成四通一平； 放水隧洞的开挖 、 溢洪 道的开挖。第二年 4月 ～第二年 1 2 月完成放水隧洞的衬砌， 溢 洪道 的衬砌 。沥青心墙 的浇 筑( 1 0 0 5 ． 0 0 m高程 以下 ) 、 大坝填筑 ( 1 0 0 5 ． 0 0 m高程以下) 、 金属结构安装等工作。第三年 8 月工程 完工 。 6结语 由于乌雪特水库处于北疆严寒地区，全年有效施工期较 短 ，故选用浇筑式沥青混凝土心墙坝，心墙能在冬季 一 2 0 ~ C一 一 3 0 ℃施工， 可保证施工总工期。浇筑式沥青心墙坝高 4 9 ． 4 2 m， 目前在新疆属前例， 居先进水平。※ 7 陕西水利 2 1 1 1 5年科技专刊 表 1 阿勒泰地区新建和加固后沥青混凝土心墙特性表 最大坝高 心墙厚度 总库容 序号 水库名称 工程规模 坝型 所 在县 市 备注 ( m) ( m) ( 万 m ) 底部 0 ． 8 1 克孜加尔水库 大( 一) 型 碾压式沥青混凝土 6 4 1 7 6 0 0 阿勒泰市 2 0 1 2完工 上部 0 ． 5 底部 0 ． 7 2 乌拉斯水库 中型 碾压式沥青混凝土心墙堆石坝 6 9 ． 3 1 5 1 8 阿勒泰市 施工建设中 上部 0 ． 6 底部 0 ． 5 ， 3 也拉曼水库 小( 一 ) 型 浇筑式沥青混凝土心墙砂砾 石坝 3 1 ． 7 6 7 0 3 ． 3 9 布尔津县 2 0 1 0年完工 上部 0 ． 3 底部 0 ． 5 ， 4 东塔勒德水库 小( 一) 型 浇筑式沥青混凝土心墙砂砾石坝 4 4 ． 7 3 6 5 哈巴河县 2 0 1 1 年完工 上部 0 ． 3 5 加那尕什水库 中型 碾压式沥青混凝土心墙堆石坝 6 9 底部 0 ． 7 5 6 5 9 哈巴河县 施工建设中 底部 0 ． 8 6 强罕水库 小( 一) 型 浇筑式沥青混凝土心墙砂砾石坝 1 7 ． 7 1 1 7 青河县 2 0 1 2 年完工 上部 0 ． 4 7 喀尔交( 1 ) 水库 小( 一) 型 浇筑式沥青混凝土心墙砂砾石坝 2 4 0 ． 4 1 0 5 ． 8 吉木乃县 2 0 1 3年完工 的地区， 因此该坝在北方地区得到广泛地应用。沥青混凝土心 墙坝与沥青混凝土面板坝相比， 心墙坝受外界温度及光照影响 较小， 摊铺压实容易， 与河床及两岸混凝土垫座易于链接。心墙 坝更适应寒冷气候下施工 ， 尤其是在阿勒泰地区更突显了其不 受气候影响、 总周期短的特点。近几年来， 该坝型先后在阿勒泰 地区新建和加固的水库中广泛被应用 ， 比如在建的哈巴河县加 那尕什水库 、 阿勒泰市的乌拉斯特水库， 还有已完成的克孜加 尔水库 、 也拉曼水库 、 东塔勒德水库和强罕水库等均为沥青混 凝土心墙坝。沥青混凝土心墙坝在阿勒泰的建设填补了高寒地 区混凝土心墙坝的空白。 ( 2 ) 沥青混凝土心墙具有 良好的自愈能力。广大工程界专 家和学者一致认为沥青混凝土心墙在其水压、 坝体填料 、 心墙 两侧过渡料等共同作用下， 具有较强的自愈能力。工程界普遍 认为， 沥青混凝土心墙在运行过程中， 一旦发生变形甚至裂缝， 不容易扩大 ， 并且能 自愈闭合 。 ( 3 ) 阿勒泰距离克拉玛依油田大约 4 0 0 k m左右 ， 交通便 利，而且沥青的来源和成本都很低，具有得天独厚的地理优 势，所以在防渗材料选择上比起其它坝型上要节省更多的勘 探工作量 。 ( 4 ) 目前无论是浇筑式沥青混凝土心墙坝还是碾压式沥青 混凝土心墙坝， 其施工工程和机械设备已在国内外有成功的施 工经验和施工设备 ， 所对工程建设上将投资会更省 、 施工速度 更简单快捷， 也是被阿勒泰地区普及的一个主要原因。 3沥青混凝土心墙坝在 阿勒泰地 区的发展前景 最近几年一些专业人士对大坝工程造价进行了详细的调 查分析， 在对混凝土面板坝 、 粘土心墙坝和沥青混凝土心墙坝 8 对比后 ， 综合下来沥青混凝土心墙坝的投资相对较省 ， 所以也 是常被采用的一个主要原因。 考虑到沥青混凝土心墙坝的特性和简单的施工工艺， 同时 结合阿勒泰地区自然气候条件， 该坝型也逐渐在阿勒泰地区被 普及利用。截至到 2 0 1 4年阿勒泰地区已完成新建和加固并注 册的水库 6 7座， 在建的水库 3座， 共计 7 0 座。这些水库中属沥 青混凝土心墙坝的有 7座， 在建的 3座水库均为沥青混凝土心 墙坝。目前《 新疆克孜加尔水利枢纽工程》 和《 新疆哈巴河县加 那尕什水库工程》 沥青心墙坝设计方案已被列入《 新疆坝工》 设 计一书， 从而充分可以证明沥青混凝土心墙坝在阿勒泰地区的 普及应用已被得到认可。此书已在新疆水利系统被广泛交流， 对全疆以后新建水利枢纽或沥青混凝土心墙坝设计有一定的 借鉴作用。阿勒泰地区新建和加固后沥青混凝土心墙坝的特性 见下表 1 。 根 据阿勒 泰地 区“ 十二五 ” 水 利规划 ， 阿勒 泰地 区在 2 0 3 0 年要建设的水库为 l 5座，其 中推荐的最多的坝型为沥青混 凝土心墙坝。所以沥青混凝土心墙坝在阿勒泰地区有巨大的 潜 力。 4结语 随着科学技术的不断发展 ， 在广大科研工作者的不懈努力 和生产一线工程技术人员的探索实践下 ， 在坝体设计 、 坝基处 理、 施工工艺和建筑材料等关键技术上将取得不断的进步和创 新，相信未来沥青混凝土心墙坝会被越来越多的推广和使用。 可以认为沥青混凝土心墙坝将以它特有的优势在阿勒泰地区 水利工程上得以蓬勃发展。※