瀝青混凝土心墻與混凝土基座連接方法研究

許 輝，姬紅衛

（中國水電建設集團十五工程局有限公司，西安 710054）

1 工程概況

馱英水庫攔河壩為碾壓式瀝青混凝土心墻堆石壩，壩高72.2 m，瀝青混凝土心墻是大壩防滲結構，心墻中心線位于壩軸線上游3.0 m，心墻墻頂厚0.5 m，向下逐漸加厚，心墻上、下游坡度為1∶0.0 037，放大腳以上最大厚度為1 m，心墻底部為2 m高的放大腳，放大腳上、下游坡度按1∶0.5 放腳至基座頂面，底部寬度為3 m。同時，心墻上游設2.5～3 m，下游設3.5～4 m厚的過渡層，作為瀝青混凝土心墻的持力層和保護層。

2 瀝青混凝土心墻的特性

瀝青混凝土是一種典型的粘、彈、塑性綜合體材料，在低溫下呈現較強的線彈性，在高溫狀態下則具有較強的塑性，在過渡范圍內所呈現的狀態包括了粘性、彈性和塑性，并且3 種性能共存，彈性問題的特點是材料應力、應變為線性關系。瀝青混凝土材料溫度很低或者荷載作用時間很短（速率很快）的情況下，應變持續時間很短，變形很小，基本上接近彈性體。但瀝青心墻的薄弱點是心墻基座與第一層瀝青心墻的連接，而瀝青混凝土配合比選擇是根據不同材料、不同級配指數、不同填料用量和油石比（瀝青混合料中瀝青質量與瀝青混合料中礦料質量的比值）組成各種不同配合比，經過密度、孔隙率、間接拉伸強度和變形等性能試驗（密度和孔隙率指標能夠反映瀝青混凝土的防滲性能。劈裂試驗即間接拉伸試驗，能夠相對反映瀝青混凝土的強度和變形性能）選擇出滿足工程要求的配合比。

心墻的應力變形。施工期間，心墻與壩體同步上升，導致心墻應力及變形的因素主要是心墻的自重荷載以及周圍材料的影響；蓄水后，由于靜水壓力直接施加在心墻面上，因此，除心墻自重外，上游靜水壓力對壩體應力變形的影響很大。對高土石壩而言，心墻能否承受高水壓力的作用，即會不會發生水力劈裂是心墻壩設計中關鍵問題之一。判定水力劈裂發生可能性的方法有兩種：一是有效應力法，二是總應力法。由于水力劈裂的危險期是蓄水初期，這個時期的非穩定滲流目前的有限元技術還不能準確模擬，非飽和土固結理論也不成熟。因此，目前用有效應力方法分析心墻的水力劈裂可能性還有困難。相反，總應力法將心墻總應力與對應處的水壓力或孔隙水應力進行比較，來判定是否發生水力劈裂，邊界條件較易處理，而且，該方法偏于安全。工程中常以上游水壓力與心墻豎向應力比值小于1.0 作為不發生水力劈裂的控制標準，也有用上游水壓力與主應力比較來判定水力劈裂發生的可能性。瀝青混凝土心墻與混凝土基座的連接能力直接影響著大壩的應力與變形，進而影響到整個防滲系統甚至大壩的安全。

3 瀝青混凝土心墻與混凝土基座的連接

廣西馱英水庫瀝青混凝土心墻壩是廣西建設的第一座以瀝青混凝土心墻為防滲體的大壩，為保證瀝青混凝土心墻與混凝土基座結合緊密，混凝土基座表面必須粗糙。可采用鋼絲刷將水泥表面的浮漿、乳皮、廢渣及粘著污物等全部清理干凈（使用高壓風），局部潮濕部位用煤氣噴槍烘干，保證混凝土表面在施工前是干凈和干燥的。為了保證心墻基礎在發生位移時混凝土基座不會對心墻基礎造成約束（而這種約束在瀝青混凝土心墻與基座接觸面會產生拉應力，當拉應力過大時可能會對接觸面造成裂縫，形成滲水通道，影響大壩的安全），心墻與混凝土基座選擇弧形鉸接的連接型式，更有利于心墻適應這種變形，并且通過在混凝土基座與大壩心墻結合處增加錨筋，錨筋為Φ32 鋼筋，在施工心墻基座時提前預埋，預埋深度15 cm，外露15 cm，每平方米止水上、下游各安裝2個錨筋并且上下錯開，施工前在外露錨筋上涂刷一層瀝青，然后將混凝土基座表面鑿毛，清理乳皮、浮漿、污物，潔凈干燥，然后噴涂一層冷底子油（瀝青∶汽油＝3∶7），用量0.15～0.2 kg/m2（厚度均勻，干燥淺黑為宜），待干涸后（不粘手），然后攤鋪1～2 cm 厚瀝青砂漿（瀝青∶填料∶細骨料=1∶2∶2），瀝青砂漿溫度保持在130～150 ℃之間，保證了水泥混凝土與瀝青混凝土更好的粘結，從而增強結合面強度，使心墻與心墻基座不易發生位移。