瀝青混凝土心墻砂礫石壩在新疆牧區(qū)水庫建設中的運用

郭堅強

(塔城地區(qū)水利水電勘察設計院，新疆塔城 834700)

1 工程概況

阿勒騰也木勒水庫位于裕民縣境內(nèi)的阿勒騰也木勒河中游，水庫總庫容285萬m3，控制灌溉面積0.101萬hm2，為Ⅳ等工程，主要建筑物為4級，次要建筑物為5級，水庫具有灌溉、防洪等綜合效益。

2 水文氣象及工程地質(zhì)

2.1 水文

阿勒騰也木勒河發(fā)源于巴爾魯克山北坡，壩址以上流域面積90.8 km2，多年平均年徑流量918.1萬m3，工程區(qū)年平均氣溫6.9℃，多年平均年降水量284.1 mm，多年平均蒸發(fā)量1 848.2 mm(Ф20 cm口徑蒸發(fā)皿)，無霜凍日數(shù)153 d，最大積雪深65 mm，最大凍土深1.31 m，瞬時最大風速40 m/s。

2.2 工程地質(zhì)

工程區(qū)位于準噶爾盆地西緣，塔額盆地西南部，主要出露的有上古界的泥盆系、石炭系，新生界第三系和第四系。壩址區(qū)地震基本烈度為Ⅵ度。

左壩肩在0－050～0+015段地層巖性為凝灰質(zhì)砂巖土，0+015～0+080段上部為坡洪積碎石土;下部的凝灰質(zhì)砂巖，巖體屬較軟巖，巖體強風化層厚度1～3 m，壩基巖體透水率＜10 Lu的界線在基巖面以下17.3～29.9 m。

壩址河床段河谷呈“U”型，谷寬16.8 m，河床覆蓋層厚度4.6～7.0 m ，為級配較好的砂礫石，天然干密度 1.89～1.92 g/cm3，相對密度 0.78，滲透系數(shù) 5.2 ×10－3cm/s。下伏基巖為凝灰質(zhì)砂巖，巖體強風化層厚度1～3 m，巖體透水率＜10 Lu的界線為32.5～37.6 m。

右壩肩上部為坡洪積碎石土、沖積砂卵礫石，坡洪積碎石土厚度1.0～8.2 m，砂卵礫石層厚度 3.3 ～3.7 m，下部為凝灰質(zhì)砂巖，巖體強風化層厚度1～3 m，巖體透水率＜10 Lu的界線埋深 14.2 ～43.6 m。

3 樞紐布置

工程建筑物主要包括大壩、溢洪道、放水涵洞。放水涵洞位于大壩左岸，進口底板高程913.78 m，全長266.8 m(洞身段長126.8 m)。溢洪道位于大壩右端，由進口段、寬頂堰段、漸變段、泄槽段、消能防沖段組成，全長410.3 m，設計泄量36.28 m3/s，校核泄量 58.44 m3/s。

4 大壩設計

4.1 壩體輪廓尺寸

大壩壩型為瀝青混凝土心墻砂礫石壩，正常蓄水位929.44 m，設計洪水位 930.20 m，校核洪水位 930.61 m。壩頂高程931.01 m、寬4 m、長200 m，最大壩高35.41 m。防浪墻頂高程 932.01 m，上游壩坡為 1∶2.0，采用 15 cm 厚的C25F200混凝土板護坡。下游壩坡為1∶2.0，下游設6 cm厚的預制混凝土六棱塊護坡。

上游圍堰與壩體相結(jié)合，圍堰頂高程為916.59 m，圍堰頂寬為5.18 m。上、下游壩坡均為1∶2.0，采用砂礫石填筑，堰體及基礎(chǔ)均采用土工膜防滲，底部截滲至基巖。

4.2 壩體設計

壩體填筑自上游到下游分為6個區(qū)，分別為:圍堰砂礫石區(qū)、大壩砂礫石區(qū)、過渡料區(qū)、墊層區(qū)、瀝青混凝土心墻、下游堆石區(qū)。圍堰砂礫石區(qū):砂礫石相對密度Dr≥0.80。大壩砂礫石區(qū):砂礫石相對密度Dr≥0.80。

過渡料區(qū):采用級配連續(xù)、最大粒徑為80 mm，＜5 mm的粒徑含量為30%左右的砂礫料，含泥量(粒徑＜0.075 mm的顆粒)＜8%，滲透系數(shù)≥1×10－3cm/s。

墊層區(qū):選用連續(xù)級配料，最大粒徑20 mm，滲透系數(shù)≥1 ×10－3cm/s，相對密度≥0.75。

瀝青混凝土心墻區(qū):澆筑式瀝青混凝土心墻采用垂直布置型式，心墻軸線位于壩軸線上游1.9 m處，與壩軸線平行。高程910.51 m以下心墻厚0.40 m，高程910.51 m以上，心墻厚0.30 m。瀝青混凝土心墻頂部嵌入防浪墻底板50 cm，與防浪墻緊密結(jié)合。瀝青混凝土心墻與混凝土基座結(jié)合處處理:①在基座表面與瀝青心墻交界處涂一層冷底子油;②再涂一層厚1.5 cm的瀝青馬蹄酯;③澆筑瀝青混凝土心墻。

下游堆石區(qū):下游堆石區(qū)采用溢洪道爆破料、壩體清基等填筑，設計孔隙率≤23%。

4.3 瀝青混凝土心墻配合比設計

4.3.1 主要技術(shù)指標

根據(jù)《土石壩瀝青混凝土面板和心墻設計規(guī)范》(DL/T 5411－2009)本工程對瀝青混凝土心墻的技術(shù)要求見表1。

表1 阿騰也木勒水庫澆筑式瀝青混凝土的主要技術(shù)指標

4.3.2 初選瀝青混凝土配合比

1)瀝青。結(jié)合本工程高寒、強震、變形大的特點，從針入度、軟化點、延伸度、含蠟量及價格上考慮，借鑒已建工程成功經(jīng)驗，瀝青選用A－100甲道路石油瀝青。

2)混凝土骨料。因當?shù)責o符合技術(shù)要求的堿性骨料，本工程骨料選用當?shù)厮鄰S加工的成品料。

3)填料。填料采用堿性巖石加工的石灰?guī)r粉。填料應不結(jié)團塊、不含有機質(zhì)及泥土，其技術(shù)標準見表2。

3 初選瀝青混凝土配合比

瀝青混凝土配合比的選擇結(jié)合當?shù)毓こ滩牧闲阅芎蜌鉁貤l件，通過實驗研究選定。最大骨料粒徑為20 mm，礦料級配指數(shù)為0.35，油石比為12%，填料濃度為1.45。澆筑式瀝青混凝土配合比見表3。

表2 填料的技術(shù)要求

表3 阿騰也木勒水庫澆筑式瀝青混凝土配合比表

4 基礎(chǔ)處理

根據(jù)地質(zhì)條件需將河床及兩岸壩基碎石土全部清除(砂礫石層不清除)，瀝青混凝土心墻處覆蓋層全部清除，基座坐落于弱風化層上，基座厚1.5 m，采用C25F200W6混凝土現(xiàn)澆。壩肩沿瀝青心墻軸線方向開挖基巖槽至弱風化層上，然后澆筑C 20混凝土基座，以封閉巖石裂隙，并可作為基礎(chǔ)灌漿的蓋板。

固結(jié)灌漿的深度為5 m，孔排距均為2 m。帷幕灌漿沿瀝青混凝土心墻軸線布置，灌漿孔設置一排，孔距為2 m在兩排固結(jié)灌漿孔的中間，深度按巖石吸水率q＜10 Lu控制，最大帷幕灌漿處理深度為38.11 m。

本工程導流放水涵洞的設計采取了放水涵洞，布置在大壩左岸，進口底板高程913.78 m，放水涵洞由進口段、上游洞身段、閘井段、下游洞身段、出口消能段組成，放水洞全長266.8 m。溢洪道設計采取溢洪道位于大壩右端，由進口段、寬頂堰段、漸變段、泄槽段、消能防沖段組成。全長410.3 m，采用C25F200 W4混凝土現(xiàn)澆。堰頂高程為929.44 m，設計泄量36.28 m3/s，校核泄量58.44 m3/s。水庫建成后能夠新增牧民定居戶數(shù)227戶，改善灌溉面積0.1萬hm2，同時提高阿勒騰也木勒鄉(xiāng)上游的防洪能力和水資源的綜合利用率。

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［3］王沖.預應力錨固的施工［J］.水利技術(shù)監(jiān)督，2001(01):61－63.

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