深覆蓋層上修建瀝青混凝土心墻壩

白生貴

（吐魯番地區水利水電勘測設計研究院 新疆吐魯番市 838000）

深覆蓋層上修建瀝青混凝土心墻壩

白生貴

（吐魯番地區水利水電勘測設計研究院 新疆吐魯番市 838000）

龍灣水庫大壩座落在45m厚的深厚覆蓋層上，且左右壩基存在不均勻沉陷問題，壩址處30km范圍內無防滲土料，通過技術經濟比較，壩型選定碾壓式瀝青混凝土心墻壩，工程目前已建成。本文將瀝青混凝土心墻壩設計中的一些技術問題提出，旨在探索同類工程較成熟的設計經驗。

深厚覆蓋層 瀝青混凝土心墻壩 不均勻沉陷

1 工程概況

龍灣水庫所在的河道多年平均徑流量為2807萬m3，流域內多年平均降雨量16mm，多年平均蒸發量為2700mm，屬于典型的內陸暖溫帶干旱荒漠氣候。

龍灣水庫是一座具有工農業供水、滯洪、生態等綜合效益的三等中型水利樞紐工程，水庫校核洪水位為1201.01m，設計洪水位為1199.75m，正常蓄水位為1197.20m，死水位為1165.20m，總庫容1180萬m3，有效庫容1000萬m3，死庫容80萬m3。水庫正常運用洪水標準為50年一遇，洪峰流量為207m3/s，非常運用洪水標準為1000年一遇，洪峰流量為356 m3/ s。水庫主要建筑物為3級，包括大壩、導流兼引水洞和溢洪道。大壩為瀝青混凝土心墻砂礫石壩，設計最大壩高51.3m，壩頂長度320m。導流兼引水洞全長330m，其中洞身段長186m，斷面尺寸為2.2×3.03m城門洞形，設計引水流量2.0m3/s，導流期設計最大流量為29.3m3/s。由于受地形條件限制，綜合考慮投資、工期等因素，結合本工程特點，將溢洪道布置在左壩肩壩體上，屬壩體溢流的溢洪道，最大下泄流量為281m3/s，最大流速21m/s。

2 壩基工程地質條件

左右壩肩均為砂巖與泥巖、泥質粉砂巖互層的梳狀地形，巖梁風化卸荷裂隙強烈，構造節理發育，巖體較破碎，強風化層水平深度為11～15m，弱風化層水平深度為33m～45m。基巖透水率見下表1。

表1 基巖透水率（單位：Lu）

河床左側為沖積含漂礫的砂卵石層，厚3～40m，結構較松散，滲透系數為（3～17.4）×10-3m/s，干容重2.0～2.19t/m3；河床中部為含漂礫石的砂卵礫石層，表層0～5m干容重為1.97～2.04t/m3，滲透系數為（2～5）×10-2m/s，5m以下干容重為2.15～2.25t/ m3，滲透系數為（1.39～2.89）×10-2m/s；河床右側上部（1136m高程以上）為坡洪積含粉質土的碎礫石層，具有一定的壓縮性，下部為沖積含漂礫土的砂卵礫石層。河床段基巖巖性為砂巖、泥巖、粉砂質泥巖互層，砂巖弱風化層透水率為3.9～25Lu，泥巖、粉砂質泥巖弱風化層透水率為0.08～2.0Lu。

3 壩基處理

3.1 槽孔混凝土防滲墻

沿壩體心墻軸線布置槽孔混凝土防滲墻，總長216m，防滲墻頂高程為1150m，最大深度40m，底部嵌入基巖0.5～1.0m，墻體寬0.8m，混凝土強度標號為C15二級配，防滲標號為S8。為保證施工質量，待槽孔混凝土成墻后，要求鑿除槽孔混凝土頂部1m，并鑿出墻頂內預埋的鋼筋籠（預埋鋼筋籠總高2.0m），在鋼筋籠上部安裝鋼筋，澆筑混凝土頂帽。頂帽寬度1.4m，混凝土強度標號為C20，作為大壩瀝青混凝土心墻基座。

3.2 帷幕灌漿

根據《碾壓式土石壩設計規范》，結合本工程基巖條件及工程規模，確定防滲標準為兩壩肩透水率小于5Lu，壩基透水率小于7.5Lu。灌漿材料為純水泥漿液，水泥為本地產普通硅酸鹽水泥，標號為425號。

河床段沿防滲墻軸線布置單排帷幕灌漿，孔距2.0m，與防滲墻主孔間距一致，利用防滲墻主孔進行灌漿，即在防滲墻主孔完成后不進行副孔的開挖，先在主孔內填一定量的膠泥作為灌漿蓋重，對防滲墻下的基巖進行灌漿，待灌漿完成后再進行防滲墻副孔開挖及砼澆筑。為確定防滲墻下帷幕灌漿深度，每槽段（8m）內在灌漿前必須先打一先導孔，進行壓水試驗，連續兩段透水率小于5Lu的深度即為灌漿深度。要求先導孔在造孔時連續取芯，以檢驗防滲墻主孔是否按設計要求深入基巖。

根據兩壩肩鉆孔壓水試驗資料，確定兩壩肩灌漿深度均為25m，孔排距為2.0m，左壩肩布置五排，右壩肩布置四排。

3.3 壩肩混凝土截水墻

左、右壩肩分別開挖削坡為1∶1.0和1∶1.1的邊坡，并開挖寬2.0m、深2.0m的齒墻，澆筑C15混凝土截水墻，截水墻以上為1.0m厚C15混凝土灌漿蓋板，同時也為大壩瀝青混凝土心墻基座，心墻軸線處設銅止水與心墻邊接。

4 大壩設計

4.1 壩體結構

龍灣水庫壩頂高程為1201.3m，最大壩高51.3m，壩頂寬度6m，上下游壩坡均為1：2.0，1175m高程設2.0m寬馬道。壩殼為砂礫石填筑，心墻為碾壓式瀝青混凝土心墻，1174m高程以下寬度為0.6m，1174m高程以上寬度為0.4m，心墻兩側設過渡層，上游寬度均為4m。

4.2 瀝青混凝土心墻

瀝青混凝土心墻軸線位于壩軸線上游1.5m處，頂高程為1198.8m，1174m高程以下寬度為0.6m，1174m高程以上寬度為0.4m。心墻底部與砼基座連接處（1150m高程）作擴大處理，寬度分別為1.2m、1.0m、0.8m，三層共0.6m高。心墻兩端與岸坡混凝土基座連接處也作擴大連接，心墻寬度由0.6m（或0.4m）漸變為1.6m，漸變長度為2.0m。心墻底部及兩端與混凝土連接處均設銅片止水，并作10cm深的凹槽，內填瀝青砂質瑪蹄脂，心墻與混凝土接觸面先涂冷底子油，再涂瀝青瑪蹄脂，以加強心墻與基礎的連接。心墻頂部嵌入鋼筋混凝土防浪墻內，形成完整的防滲體系。

瀝青混凝土心墻采用碾壓式施工工藝，配合比見表2。

表2 瀝青混凝土心墻采用碾壓式施工工藝（瀝青含量為6.3%）

4.2.1 瀝青混凝土主要設計指標

經試驗對比，龍灣水庫瀝青材料選用新疆克拉瑪依生產的70#水工瀝青。瀝青的主要設計要求指標見表3。

瀝青混凝土設計指標見表4。

4.2.2 瀝青混凝土主要施工技術要求

（1）材料計量。拌和瀝青混凝土時對原材料要進行嚴格的計量，瀝青、骨料、填料均以重量計，允許的計量誤差為：瀝青±0.3%，粗細骨料±2%，填料±1%。

（2）溫度控制。瀝青混凝土施工中原材料及混合料的溫度控制是很關鍵的指標，要求如下：

瀝青脫水溫度110±10℃，脫水后加熱溫度160±10℃，溫度超過180℃時按廢料處理。

混合料拌和溫度為150±10℃，嚴格控制上限溫度，當出機口溫度超過180℃時按廢料處理。混合料入倉溫度以140±10℃為宜，人工鋪筑碾壓溫度為140～160℃，機械攤鋪溫度控制在120～130℃，當攤鋪溫度低于100℃時按廢料處理。

4.2.3 過渡料

過渡料分為Ⅰ區過渡料和Ⅱ區過渡料。

緊靠心墻上下游兩側各1.0m寬為Ⅰ區過渡料，要求鋪土厚度為0.2m，采用2.0t的小型振動碾進行碾壓，與心墻同時升高。Ⅰ區過渡料采用粗砂填筑，設計干容重2.0t/m3，最大粒徑不大于50mm，不均勻系數Cu=13.25，曲率系數Cc=0.68。顆粒級配見表5。

Ⅰ區過渡料外側為Ⅱ區過渡料，寬度為3.0m，設計鋪土厚度0.4m，采用河床砂礫石人工剔除超徑料進行填筑，設計干容重2.16 t/m3，顆粒級配見表5。

4.2.4 壩殼

壩殼采用河床砂礫石進行填筑，16t振動碾壓，設計干容重2.26 t/m3。根據直剪試驗，壩殼料干燥狀態下Φ=43o，飽和狀態下Φ=39o，不均勻系數Cu=53.03，曲率系數Cc=2.5。顆粒級配見表5。

表3 瀝青的主要設計要求指標

表4 瀝青混凝土設計指標

表5 大壩各區顆分表

5 結語

龍灣水庫2005年蓄水運行至今，所有大壩原型觀測設備運行正常。雖然壩基存在不均勻沉降問題，但從已獲得的觀測資料分析，大壩防滲性能良好，應力應變均小于瀝青混凝土允許范圍，體現了瀝青混凝土防滲性能好、適應變形能力強的優點。

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.09.024

TV33

B

1672-2469(2014)09-0080-03

白生貴（1977年—），男，工程師。