浅谈沥青混凝土心墙坝在新疆塔城地区的应用及发展.pdf

浅谈沥青混凝土心墙坝在新疆塔城地区的应用及发展 吕 智等 3 3 【 水利 枢 纽 】 腮 弱曰固蹈盆 岛胡密岛国唱国四囵 庖嗣 凰 吕 智， 李亚斐 ( 塔城地区水利水电勘察设计院， 新疆 塔城 8 3 4 7 0 0 ) 摘要 文章对沥青混凝土心墙坝在塔城地区的应 用及发展进行 了介 绍， 从工程 实践 中得 出沥青 混凝土心墙坝的特点及存在的主要 问题 ， 并结合 当前形势介绍 了沥青混凝土心墙坝的发展前景 。 关键词 沥青混凝土心墙坝； 应用； 发展 e , 图分类号： T v 6 4 文章标识码： A 文章编号： 1 0 0 9一 o o 8 8 ( 2 0 1 1 ) 0 1 0 0 3 3 0 2 0 引言 沥青混凝土心墙坝作 为土石坝的防渗体 ， 在世界 坝工范围内得到广泛运用 ， 是重要的坝型之一。沥青 混凝土心墙具有良好 的适应变形能力、 抗冲蚀能力、 抗 老化能力及整个心墙无须设置结构缝 的特点 ， 因此 ， 沥 青混凝 土心墙 的施工不受气候条件和海拔高度 的限 制。理论分析和工程实践均表明沥青混凝土心墙坝的 安全性很高， 是一种极有发展潜力 的坝型。 早在 2 0世纪 3 0年代 ， 沥青混凝土心墙坝就在俄 罗斯水利枢纽工程 中得 到应用 ， 并取得 了成功经 验。 在之后的几十年 ， 工程技术人员对沥青混凝土心墙坝 不断地试验研究 ， 先后在世界范围内建成近 l O O座沥 青混凝土心墙坝 ， 其中百米高坝约 l 0座 ， 从而引起 了 坝工界的重视。进入 9 O年代， 新疆开始引进这种新型 土石坝型。塔城地区先后加 固扩建的中型水库加 音塔拉水库和小 I 型水库多拉特水库是新疆沥青 混凝土心墙坝的先驱。沥青混凝土心墙坝在塔城地区 的成功应用， 并经过近 2 0年的历史检验， 水库大坝工 作性能 良好 ， 为塔城地区及新疆沥青混凝土心墙坝建 设奠定了良好的基础。 l 在塔城地区的应用情况 1 1 发展历程 自建国以后， 尤其是改革开放以来， 各级党政部门 把水利建设作为农业和农村工作的中心任务来抓， 带 领各族干部群众自力更生、 艰苦创业， 坚持不懈地大搞 水利基本设施建设， 先后建成了一大批水库枢纽工程。 截止2 0 1 0 年， 共建成水库工程 5 8 座， 其中4 6座为均 质土坝 ， 新型土石坝( 指沥青混凝土心墙坝、 混凝土面 板坝及土工膜斜墙坝) 1 2座 ， 沥青混凝土心墙坝 3座 ， 占新型土石坝 的 2 5 。塔城地区最早引进 的沥青混 凝土心墙坝 ， 是 1 9 9 8年完工的托里县多拉特水库加固 扩建工程 ， 沥青混凝土心墙坝的成功应用 ， 引起 了当时 塔城及新疆水利界对于这一坝型的关注 ； 接下来应用 的是 中型水库扩建工程一 和布克赛尔县加音塔拉水库 扩建工程 ， 不论是工程规模 ， 还是工程技术 ， 再一次验 证了沥青混凝土心墙的特性 ， 从而得到 了新疆水利界 专家及学者 的重视 ， 同时也成为新疆沥青混凝 土心墙 坝的先驱 ； 2 0 0 8年为新型工业城镇供水 的铁厂沟水库 落成 ， 并在 2 0 0 9年经历了百年不遇的洪水检验 ， 大坝运 行 良好 ， 充分说明了沥青混凝土心墙坝的安全、 可靠与 经济。塔城地区已建沥青混凝土心墙坝特性 ， 见表 1 。 表 1 塔城地 区已建沥青混凝土心墙坝特性 水库名称 工程规模 坝担 度 ( 篙 隶 属 县 市 备 注 1 2 沥青混凝土心墙坝的特点 经水利界的专家及工程技术人员在工程中总结与研 究， 发现沥青混凝土心墙坝在土石坝中具有以下优点： ( 1 ) 沥青混凝土心墙 受气候 影响小 ， 施工 总周期 短。沥青混凝土心墙位于坝壳内部， 基本不受气候、 风 浪等机力的损伤 ， 孔隙率小于 2 ， 渗透系数小于 1 O一 1 1 c 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， 沥青混凝土心墙不需要防冻处理 与保护。沥青混凝土心墙坝更适应寒冷气候下施工 ， 在冬季漫长的新疆， 沥青混凝土心墙坝施工更能体现 其施工不受气候影 响、 总工期短的优点。与其它土石 坝相比节约总工期 2 0 。以额敏县麦 海 因水库工程 为例、 沥青混凝土心墙坝需要总工期 2年 ， 混凝土面板 内 蒙 古 水 利 2 0 1 1年第 1期( 总第 1 3 1 期 ) 坝和粘土心墙坝均需要总工期2 5 年。 ( 2 ) 沥青混凝土心墙对坝基坝体变形适应性强， 抗震性能好 。在工程实践和实验中发现 ， 当坝体产生 沉降时， 其塑性性质能够保证在不降低坝体稳定条件 下 ， 可靠地吸收掉 由于坝体超载 、 可压缩地基 以及 因蓄 水而引起坝基的附加位移 ， 沥青混凝土心墙在一般 的 剪切破坏情况下 ， 仍然能保持其 良好 的防水性能。根 据研究 ， 在强震作用下沥青混凝土显示出弹性变形性 质， 经过 2 0 0次重复剪切和拉伸加载试验 ， 沥青混凝土 心墙显示出良好的抗震稳定性和防爆性 。 ( 3 ) 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。工程界还普遍认为 ， 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。 ( 4 ) 沥青混凝土心墙 与坝体 同时施工 ， 早期 可蓄 水。沥青混凝土心墙坝可与围堰结合 ， 在下个汛期可 用坝体度汛。 ( 5 ) 沥青混凝土心墙便于 日后加高 。塔城地 区和 布克赛尔县的加音塔拉水库于 2 0 0 5年扩建 ， 总库容 由 现状的 1 8 5 0万 m 增 加至 2 3 2 0万 1T I ； 坝高加高了 1 1 9 m。 1 3 存在 的主要问题 ( 1 ) 坝体填筑量大： 沥青混凝土心墙坝 的受力重 心主要集 中在下游坝体 ， 在塔 城地区建成 的沥青混凝 土心墙坝 的下游坝坡一般控制在 1 ：21 ：2 5 ； 而混 凝土面板坝的受力重心是整个坝体 ， 坝坡相对陡些 ， 在塔城地 区建成的混凝土面板坝的下游坝坡一般在 1 ：1 4l ：1 7 5 。沥青混凝土心墙坝 的坝坡相对较 缓 ， 势必造成相应坝体填筑量大。 ( 2 ) 施工干扰大： 沥青混凝 土心墙防渗体本身不 具备承受外部荷载特别是水平荷载的能力 ， 它必须依 赖心墙两侧 的坝体填筑料来支撑 ， 因此 ， 沥青混凝土心 墙防渗体必须与坝体同时施工 ， 施工干扰较大， 施工机 械大面积作业困难， 影响坝体施工速度。通过工程经 验来看， 2 0 0多m坝长通常情况下每天浇注一仓沥青 混凝土心墙 ， 最多两仓 ， 一仓为 2 0 2 5 e m， 沥青混凝 土心墙防渗体的施工直接影响坝体填筑进度 ， 由此可 见， 沥青混凝土心墙坝的坝体填筑时间比较长。 ( 3 ) 检修困难： 沥青混凝土心墙防渗体长期埋于 土石坝体中， 且又是依靠坝体填料来支撑， 因此检修条 件相当困难甚至不存在检修的条件。尽管到 目前为 止 ， 全 国乃至世界范围内， 没有一座水库 因为沥青混凝 土心墙防渗体出现事故， 但沥青t 昆 凝土心墙防渗体的 检修一直是摆在工程界人士面前的难题 。 2 发展前景 “ 十一五” 期间是水利事业大发展之年， 中央尤其 加大了我 国中西部偏远省 区民生水利工程 的投 资力 度。在 自治区党委书记的正确领导下 ， 在兄弟省市的 支援 下 ， 塔城地 区的富 民兴牧水 利工程迎 来 了新 篇 章_ _ 3座牧区水库枢纽工程已全面开工建设 ， 3座牧 区 水库枢纽工程已批复。这 6座水库均为 山区水库 ， 坝 址处地形呈“ V” 或“ u” 型 ， 岸坡较 陡， 而且基础软基较 为深厚 ， 坝高均在 7 0 m以下， 属于矮坝 ， 由于有塔城地 区先期沥青混凝土心墙坝的成功经验， 经坝型比选 ， 均 推荐采用沥青混凝土心墙砂砾石坝。乌苏市特吾勒水 库坝高 6 5 0 1 m、 宁家河水库 坝高 6 2 6 6 m， 推荐采用 碾压式沥青混凝土心墙砂 砾石 坝； 其余 的 4座坝高小 于 5 0 m或在 5 0 m左右 ， 均推荐采用浇注式沥青混凝 土心墙砂砾石坝。具体工程特性 ， 见表 2 。 表 2 塔城地区在建( 或筹建) 沥青混凝土心墙坝特性 水库 名称 1 I 程 规模 坝型 度 ( 笛 隶 属 县 市 备 注 3 结语 沥青混凝土心墙坝正 以雨后春笋之势 ， 在塔城地 区坝工界得 以蓬勃发展。沥青混凝土心墙坝充分体现 了它特有的优势： 受气候影响小 ， 施工总周期 短 ； 对坝 基坝体变形适应性强 ， 抗震性能好 ； 心墙 自愈能力好 ； 早期可蓄水 ； 同时特别在深厚 的软基、 地震区、 地形呈 “ V” 或“ U” 型和岸坡较陡的坝址处宜采用沥青混凝土 心墙坝。根据理论分析和工程经验 ， 坝高小于 5 0 m的 宜采用浇注式沥青混凝土心墙坝， 坝高大于5 0 m宜采 用碾压式沥青混凝土心墙坝。不论推荐采用何种坝 型， 工程技术人员都应以实际情况为出发点， 实事求 是 ， 客观、 综合评价分析 ， 不断探索与创新 ， 积极推动坝 工发展， 为水利事业做出应有的贡献。 ( 编校 ： 王字霞 ) 收稿 日期 ： 2 o l I o l一 0 6