陳 剛

（昌吉市三屯河流域管理處，新疆 昌吉831100）

攔河大壩的防滲性、 安全穩(wěn)定性是水庫(kù)工程正常運(yùn)行的重要保證， 而目前經(jīng)常利用瀝青混凝土心墻技術(shù)來(lái)提高壩身防滲性， 其具有厚度小、 防滲性好、綜合成本低、施工迅速且質(zhì)量易控制等優(yōu)點(diǎn)，心墻的參數(shù)設(shè)計(jì)和施工要點(diǎn)是大壩質(zhì)量的基礎(chǔ)。

1 工程概況

努爾加水庫(kù)位于新疆昌吉市境內(nèi)三屯河上，控制流域面積1933.5km2， 是三屯河山區(qū)最末一級(jí)反調(diào)節(jié)水利樞紐工程。 工程主要任務(wù)是以供水和防洪為主，兼顧灌溉。水庫(kù)總庫(kù)容6844萬(wàn)m3，屬中型水庫(kù)。水庫(kù)攔河大壩設(shè)計(jì)為碾壓式土石壩， 利用瀝青混凝土防滲心墻技術(shù)，壩底高程802.00m，頂高程883.00m，防浪墻高程884.20m；壩頂寬10m，長(zhǎng)486.7m。 在此主要對(duì)瀝青混凝土心墻的設(shè)計(jì)和施工要點(diǎn)進(jìn)行分析。

2 瀝青混凝土心墻設(shè)計(jì)分析

2.1 心墻厚度及布置設(shè)計(jì)

DL/T5411—2009 《土石壩瀝青混凝土面板和心墻設(shè)計(jì)規(guī)范》要求：碾壓式瀝青混凝土心墻頂部寬度不宜小于0.4m， 心墻底部厚度宜為壩高的1/70～1/130。 本項(xiàng)目根據(jù)規(guī)范并考慮方便施工，設(shè)計(jì)心墻厚度變化采用階梯式，具體設(shè)計(jì)如下：

（1）頂部高程881.00m至860.00m段，心墻厚度設(shè)計(jì)為0.4m；高程860.00m至高程840.00m段，厚度設(shè)計(jì)為0.6m；高程840.00m至建基面，厚度設(shè)計(jì)為0.7m。

（2）心墻底部設(shè)計(jì)臺(tái)階狀擴(kuò)大，寬度擴(kuò)至1.95m并與混凝土基座相連。

（3）心墻與左、右岸岸坡采用漸變放大連接，根據(jù)瀝青心墻的厚度按1∶2漸變放大至1.9m。

（4）心墻高程范圍881.00～802.80m，總高度78.2m。心墻軸線偏向上游側(cè)（距壩軸線3.2m），以便與壩體防浪墻連接［1］。

2.2 心墻原材料設(shè)計(jì)

瀝青混凝土心墻所需原材料包括：瀝青、粗骨料、細(xì)骨料、填料，本項(xiàng)目嚴(yán)格按照DL/T5411—2009《土石壩瀝青混凝土面板和心墻設(shè)計(jì)規(guī)范》技術(shù)要求確定。

2.2.1 瀝青

本項(xiàng)目選用克拉瑪依瀝青AH-70， 該瀝青具有質(zhì)地優(yōu)良、低溫延度大、蠟含量低、脆點(diǎn)低、黏度大、抗老化性能好、溫度穩(wěn)定性和低溫性較好等優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)測(cè)定滿足工程要求，其具體技術(shù)指標(biāo)如表1［2］。

表1 克拉瑪依瀝青的技術(shù)指標(biāo)對(duì)比

2.2.2 粗骨料

本項(xiàng)目選用P1灰?guī)r石料場(chǎng)作為瀝青混凝土粗骨料料場(chǎng)， 粗骨料最大粒徑19mm， 最小粒徑大于2.5mm，形狀呈方形，針片狀粒料含量小于15%，其他技術(shù)指標(biāo)如表2［3］。

表2 粗骨料技術(shù)要求

2.2.3 細(xì)骨料

本項(xiàng)目選用的細(xì)骨料從C1砂礫石料場(chǎng)開(kāi)采加工，級(jí)配良好，粒徑組成符合試驗(yàn)提出的級(jí)配曲線要求，粒徑小于2.5mm，并不大于0.074mm，其他技術(shù)指標(biāo)如表3。

表3 細(xì)骨料技術(shù)要求

2.2.4 填料

填料選用距工程區(qū)較近的屯河水泥廠礦料，要求不含泥土、有機(jī)物雜質(zhì)、結(jié)塊和團(tuán)粒，碳酸鈣含量大于95%，其他技術(shù)指標(biāo)如表4［4］。

表4 填料技術(shù)要求

2.3 心墻與混凝土底板連接設(shè)計(jì)

瀝青混凝土心墻與混凝土壩基底板的連接處，往往是滲漏問(wèn)題的多發(fā)部位，必須進(jìn)行嚴(yán)格處理，才能保證耐久性和抗?jié)B性，本項(xiàng)目具體設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：

為增大連接面黏結(jié)力并適應(yīng)心墻水平變形，設(shè)計(jì)在心墻底部與混凝土基座連接處之間使用瀝青涂料和瀝青瑪蹄脂進(jìn)行處理， 即在干凈底板表面先涂刷一層瀝青漿（即冷底子油），再噴涂一層厚10mm瀝青瑪蹄脂， 并在瀝青心墻與基座混凝土間設(shè)銅片止水連接［5］。

3 瀝青混凝土心墻施工要點(diǎn)分析

3.1 瀝青混凝土配合比確定

本項(xiàng)目礦料級(jí)配采用理論計(jì)算結(jié)合其他工程經(jīng)驗(yàn)確定范圍，參考丁樸榮公式如式（1）［6］，共設(shè)計(jì)出如表5所示4個(gè)骨料級(jí)配參數(shù)。

式中 Pi為篩孔di通過(guò)率；F為粒徑小于0.075mm礦粉含量（%）；Dmax為最大骨料粒徑（mm）；di為某一篩孔尺寸（mm）；d0.075為礦粉最大粒徑為0.075mm；r為級(jí)配指數(shù)。

表5 配比正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)中各材料含量

本項(xiàng)目共設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)組數(shù)24組，依次編號(hào)（1～24#）， 為保證準(zhǔn)確率， 通過(guò)對(duì)比來(lái)確定材料最佳配比，對(duì)比項(xiàng)目包括：抗拉性、抗壓性、抗剪性、水穩(wěn)定性、彎曲性，由于篇幅限制，在此只列出抗拉性、彎曲性對(duì)比結(jié)果。

3.1.1 拉伸試驗(yàn)

試件設(shè)計(jì)尺寸：40mm×40mm×220mm，溫度20 ℃，加載拉力速率0.01MPa/min，各試件應(yīng)變值如圖1（部分），由圖1可知：各試件最大應(yīng)變值約為3%，其中8#試件此時(shí)拉應(yīng)力約0.29MPa，表現(xiàn)較好。

圖1 各試件拉伸試驗(yàn)曲線（部分）

3.1.2 彎曲試驗(yàn)

試件設(shè)計(jì)尺寸：35mm×40mm×250mm，溫度20 ℃，加載速率1mm/min，各試件應(yīng)變值如圖2（部分），由圖2可知：各試件在撓跨比為5%～6%時(shí)，載荷達(dá)到最大值，約為80～100N；但各試件所能承受最大載荷差別較大，12#試件可達(dá)105N，4#試件僅為80N。其中8#試件最大抗彎應(yīng)力為100N，處于中上位置。

圖2 各試件彎曲驗(yàn)曲線（部分）

通過(guò)綜合對(duì)比可知：8#試件在測(cè)定中各方面參數(shù)表現(xiàn)均良好，因此本項(xiàng)目將其作為最終配合比，即：礦料級(jí)配0.42，填料含量12%，瀝青含量6.9%。

3.2 心墻施工步驟及要點(diǎn)分析

3.2.1 心墻深度確定

本項(xiàng)目心墻施工槽段分兩期進(jìn)行， 先一期后二期，槽段長(zhǎng)6～10m，共20段；同一槽段內(nèi)造孔分主孔和副孔， 先主孔后副孔。 通過(guò)鉆孔取芯確定基巖位置，以基巖面以下1.0m作為孔底，心墻最終深度通過(guò)相鄰兩鉆孔取芯確定出的基巖深度推算。

3.2.2 施工步驟及要點(diǎn)

心墻施工流程及步驟如下： 造孔→清孔→澆筑混凝土→墻段連接［7］，具體各步驟施工要點(diǎn)如下：

（1）造孔。 采用鉆劈法成槽和原漿護(hù)壁，施工中隨時(shí)檢查焊補(bǔ)沖擊錘、鉆機(jī)運(yùn)行及定位對(duì)中情況，并適時(shí)添加黏土和抽筒清渣。 由專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員測(cè)量認(rèn)證成孔深度是否合規(guī)。

（2）清孔。在槽孔終孔驗(yàn)收合格后利用抽筒清孔換漿。換漿結(jié)束，在監(jiān)理旁站見(jiàn)證下檢測(cè)孔內(nèi)泥漿密度、黏度、含砂率和孔底沉渣回淤量，驗(yàn)收合格后埋設(shè)灌漿管道。

（3）瀝青混凝土攤鋪。心墻高度應(yīng)與壩殼料同步上升，最大高度差不大于800mm。 分層攤鋪，每層厚度控制在200～300mm，連續(xù)攤鋪2層以上時(shí)，需等下層瀝青混凝土溫度降至90 ℃以下才可繼續(xù)。

（4）瀝青混凝土碾壓。最高采用1.5t振動(dòng)碾，而且第一遍必須是無(wú)振動(dòng)。 初碾溫度不得低于130 ℃，終碾溫度不得低于110 ℃。

（5）墻段連接。 采用鉆鑿法，在一期槽混凝土澆筑結(jié)束10h左右進(jìn)行造孔，完成接頭處理，在二期槽清孔時(shí)用重錘鋼刷清凈接頭面泥漿，保證一、二期墻段接頭達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 同時(shí)每個(gè)槽段混凝土澆筑結(jié)束后，適時(shí)鑿除槽段混凝土頂面，為現(xiàn)澆混凝土截滲墻奠定基礎(chǔ)。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)應(yīng)用瀝青混凝土心墻技術(shù)， 并且鉆芯取樣38組，檢測(cè)了心墻孔隙率、密度、穩(wěn)定度、流值、油石比和顆粒級(jí)配等參數(shù)，均滿足相關(guān)技術(shù)要求，有效保證了努爾加水庫(kù)大壩的防滲安全性。 瀝青混凝土防滲心墻技術(shù)原理和施工要求簡(jiǎn)單， 但前期設(shè)計(jì)工作繁瑣，且需結(jié)合實(shí)際情況，為保證工程質(zhì)量，應(yīng)當(dāng)將“理論、試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)”三者有機(jī)結(jié)合。