俄罗斯沥青砼心墙堆石坝特点分析

俄罗斯沥青砼心墙堆石坝特点分析

摘要：沥青砼用于水电、灌溉、供水、防洪及其他工程的防渗体已有40多年历史。现在已建成了70多座沥青砼心墙坝。奥地利的非斯捷勒塔勒坝坝高150米,是最高的坝,

其沥青心墙高98米。挪威斯托勒哥罗木瓦特坝有最高的沥青心墙,高128米。

关键词：俄罗斯沥青砼心墙堆石坝特点分析

　沥青砼用于水电、灌溉、供水、防洪及其他工程的防渗体已有40多年历史。现在已建成了70多座沥青砼心墙坝。奥地利的非斯捷勒塔勒坝坝高150米,是最高的坝,其沥青

心墙高98米。挪威斯托勒哥罗木瓦特坝有最高的沥青心墙,高128米。

1988年6月在美国萨—弗朗西斯科召开的第16届国际大坝会议上,世界各国的专家提交

了50个报告,会议认为,在未来的最高坝中,使用沥青斜墙或砼斜墙堆石坝,亦或使用

沥青心墙堆石坝是有前景的坝型。1992年在弗列捷—84国际大坝会议上又重复了上述主张

历史

使用沥青可以认为已有5000多年。在印度河谷可以看到最古老的,到现在还在使用的小

型砌石蓄水池,砌石就是使用了由天然沥青作成的粘液。伊拉克、埃及、南美的秘鲁等都广泛的使用沥青,用于建筑业的防水

1962年“施特拉巴格”公司首次采用现代化的机械施工,修建了沥青心墙堆石坝。1970年中国的专家建成了第一座沥青心墙坝。现在中国已建成13座这类坝型。俄罗斯建设了2座薄沥青砼心墙坝

1978年挪威建成了第一座沥青砼心墙坝。到现在挪威的几乎所有大的堆石坝都采用这种工艺。沥青砼心墙与土料心墙相比,沥青砼心墙的优越性在于施工工艺与天气条件无关。甚至雨天或者严寒时都可保证有高的不透水性、塑性、抗腐蚀和抗冻性

工艺和设备

第一次采用沥青砼心墙施工时还使用了模板。向模板中填漏干净和干的石料,然后将热沥青注入,达到心墙体积的30-40%为止。高的工程造价,填注空隙率难于掌握,而心墙的不

透水落石出性也难使人满意。俄罗斯专家对三联单座坝高140米的大型堆石坝的施工中,提出了另一种沥青砼心墙的施工方法。将高浓沥青（从10%到14%）的沥青砼浇注到高1米的钢模板中,当沥青刚刚凝固,将钢模板拆除,这时开始填铺心墙两侧的过滤层。这

种多次工序的浇注沥青砼方法,无需专门的施工机械。这种分层浇注的沥青砼心墙,对修

建在深的、可压缩总和层地基上的填筑坝是适宜的,因为这类坝基会引起不均匀沉陷和坝体内变位

现在的工艺是沥青砼的机械化浇注和两侧过渡层的填筑同时进行,而无需模板。沥青砼含沥青6-7%。这个既经济又可靠的方法,保证了工程质量,可以检查沥青砼心墙各处的不透水性。标准的挪威沥青砼施工机械,涵盖了两侧过渡层和沥青心墙,总宽3.5米。对于标准的沥青砼尽墙厚0.5米,每侧过渡层厚1.5米,这种机械是适用的。对于有更宽的沥青心墙,可适当的减小过渡层厚度或者采用其他施工机械。沥青工厂生产的沥青,才能用于沥青砼心墙的配置的沥青。空隙率达到3个百分点的地方,沥青砼心墙的透水性达到10-11厘米/秒。大坝粘土心墙量测的不透水性为10-7-10-9厘米/秒

仅仅从不透水性要求出发,理论上沥青砼心墙可以很薄。实际上最小厚度很少选用小于0.5米。对于岩基上坝高60-70米的坝,且石料填筑良好的沥青砼心墙厚度,挪威常采用50厘米。在严格要求沥青砼质量下,并能保持不透水性和塑性时,心墙厚度和沥青用量可以减少

包古查坝一期坝高45米,坝基为良好岩基。如果坝体石料填筑的密实度达到应有要求,

那么坝体堆石的变形应不会大。如果按照沥青砼心墙制备和浇注的严格要求,其厚度应是50厘米。因为沥青砼和沥青的价格高,沥青砼心墙厚如果设计成100-120厘米,则应减少其厚度。密实的沥青砼的塑性性质,在任何气候条件下都能保持。在冬季温度达到-57℃时,应采用足够软的沥青,标号低于175。从工厂到大坝施工现场的运输,沥青砼应放在

隔热的料箱或卡车中。拌合温度与沥青标号有关。标号145到210的沥青,拌合温度应低于160℃,这可以防止沥青氧化

沥青砼心墙可以在任何天气下施工,这对修建堆石坝是合适的。土料心墙由于天气原因就会停止施工,而沥青砼心墙就可以缩短工期,从而可降低工程造价。沥青砼的浇注可以在低于-10℃时进行,浇注时的气温以沥青砼不凝固为限

采用机械浇注沥青砼或者采用手工（在边缘范围有不大的浇注量）时,应较快的用轻型振荡器密实,以达到密实的表层。一般的降雨不影响沥青砼的浇注和工程质量。这个优点在挪威的工程实践中得到充分证实

中国正在修建的依野列（译音）坝,坝高140米,考虑到极端的潮湿天气条件,高山和只

有局部的密实坝基,采用沥青砼心墙坝是唯一的选择了。包古查大坝工地全年平均昼夜气温只有140天在0℃以上。这样就是延长了大坝防渗体每年只有较短的施工期,这是具有很大意义的

采用粘土心墙的大坝,反滤料采用要有严格的技术条件。实际上可以认为沥青砼心墙是不透水的,对沥青砼心墙反滤料（或者是过渡层）的要求,就不太严格了。过渡层的填筑应与沥青砼心墙的浇注同时进行,但应尽快给沥青砼提供侧面支护。沥青砼心墙的浇注可以在严寒气温和雨季进行,所以有沥青砼心墙的大坝,其施工期要比用土料心墙的坝短。在过去的坝工设计中,任何时候都没有限制修建沥青砼心墙坝

长的包古查坝,从沥青心墙建设者看,是理想的。沥青砼心墙每天浇注层厚相当高。延伸浇注面的尺寸,可以促使有效的天然冷却。在沥青砼正常生产情况下,每天可浇注沥青砼1~2层,每层厚20厘米。而包古查坝,下面还要谈到,每天浇注3-4层。为此采用了两套

浇注机械,这样也增大了大坝的施工强度

结构特点：坝体内的沥青,由于基本上是不变的温度和没有阳光照射,差不多是理想的保存条件。甚至过了40多年以后,仍没有发现沥青氧化和硬化

沥青砼心墙适用于有坝内变形和坝基有不均匀沉陷的情况。调整沥青成份和粘性与当地条件有关,这样才能保持柔性和不透水性。1968年奥地利建成了坝高28米的埃别勒拉斯捷堆石坝,大坝采用了强柔性的沥青砼心墙。大坝坝基为深的非均匀冲积物。施工时地基下沉约2.2米。在以后的两年中又发生了20厘米的沉陷,但是,在沥青砼心墙中没有发现

任何渗水。这表明,沥青砼心墙适合于大的差别沉降,在受拉时水受巨大压力和剪切变形,并能避免形成裂缝或者是增大透水性。沥青材料的塑性性质和自愈性能,在试验中已得到验证,这一点在工程实践中会明显看到

对于填筑密实的沥青砼心墙堆石坝,又有良好岩石地基时,大坝边坡可以达到1∶1.3,非

斯捷勒塔勒坝正是这样

当沥青砼浇注密实后的孔隙率不大于3%时,可以认为心墙是不透水的。这一点已为资料所证实。沥青砼的塑性—粘弹性质能适应当地的具体条件和气候,特别适用于地震区,而良好地基上的砼斜墙坝或者碟压砼坝不宜采用。沥青砼心墙还没有因地震或诱发原因而毁坏的先例

沥青砼心墙坝可以随其施工进度而蓄水,而一般来说,钢筋混凝土斜墙坝就不能这样。施工期可以通过沥青砼心墙溢流,而不会引起可怕的后果,粘土心墙或者斜墙就不能这样。应力值可以用有限元法计算和用有沥青砼适用条件的模型试验得到。最近几年挪威地质科学研究院和“科龙—维依捷克”公司合作进行了大量研究分析工作。岩石各项受压试验和分析认为,沥青砼适合于堆石坝。技术条件和控制参数应与当地条件相适应

加快修建：在挪威地质科学研究院、“科龙—维依捷克”公司和挪威拨款调查委员会配合完成的科学研究工作,在四年的研究中,研究了由当地材料修建的沥青砼心墙坝,沥青砼

不透水心墙的性质和状态,研究还包括了设计、修建和质量控制。沥青砼心墙修建表明,与设计的其他坝型相比,能满足各方面的技术要求和运用条件,具有竞争力

应用在填筑坝体中心部位的沥青砼心墙,可以和坝体的其他部分,一层层的同时施工。有些业主,甚至总承包人都担心,沥青施工的严格条件,会使大坝修建拖延进度。在过去

的40年中还没有任何一项工程记载,由于采用了沥青砼心墙而减慢了大坝进度。如果在

设计之初就担心,那么可以不采用沥青砼心墙。分析结果表明,如果必须,在保持规定不

透水心墙质量,不增大支出的情况下,提高沥青的生产率