深覆盖层上修建沥青混凝土心墙坝

白生贵

（吐鲁番地区水利水电勘测设计研究院 新疆吐鲁番市 838000）

深覆盖层上修建沥青混凝土心墙坝

白生贵

（吐鲁番地区水利水电勘测设计研究院 新疆吐鲁番市 838000）

龙湾水库大坝座落在45m厚的深厚覆盖层上，且左右坝基存在不均匀沉陷问题，坝址处30km范围内无防渗土料，通过技术经济比较，坝型选定碾压式沥青混凝土心墙坝，工程目前已建成。本文将沥青混凝土心墙坝设计中的一些技术问题提出，旨在探索同类工程较成熟的设计经验。

深厚覆盖层 沥青混凝土心墙坝 不均匀沉陷

1 工程概况

龙湾水库所在的河道多年平均径流量为2807万m3，流域内多年平均降雨量16mm，多年平均蒸发量为2700mm，属于典型的内陆暖温带干旱荒漠气候。

龙湾水库是一座具有工农业供水、滞洪、生态等综合效益的三等中型水利枢纽工程，水库校核洪水位为1201.01m，设计洪水位为1199.75m，正常蓄水位为1197.20m，死水位为1165.20m，总库容1180万m3，有效库容1000万m3，死库容80万m3。水库正常运用洪水标准为50年一遇，洪峰流量为207m3/s，非常运用洪水标准为1000年一遇，洪峰流量为356 m3/ s。水库主要建筑物为3级，包括大坝、导流兼引水洞和溢洪道。大坝为沥青混凝土心墙砂砾石坝，设计最大坝高51.3m，坝顶长度320m。导流兼引水洞全长330m，其中洞身段长186m，断面尺寸为2.2×3.03m城门洞形，设计引水流量2.0m3/s，导流期设计最大流量为29.3m3/s。由于受地形条件限制，综合考虑投资、工期等因素，结合本工程特点，将溢洪道布置在左坝肩坝体上，属坝体溢流的溢洪道，最大下泄流量为281m3/s，最大流速21m/s。

2 坝基工程地质条件

左右坝肩均为砂岩与泥岩、泥质粉砂岩互层的梳状地形，岩梁风化卸荷裂隙强烈，构造节理发育，岩体较破碎，强风化层水平深度为11～15m，弱风化层水平深度为33m～45m。基岩透水率见下表1。

表1 基岩透水率（单位：Lu）

河床左侧为冲积含漂砾的砂卵石层，厚3～40m，结构较松散，渗透系数为（3～17.4）×10-3m/s，干容重2.0～2.19t/m3；河床中部为含漂砾石的砂卵砾石层，表层0～5m干容重为1.97～2.04t/m3，渗透系数为（2～5）×10-2m/s，5m以下干容重为2.15～2.25t/ m3，渗透系数为（1.39～2.89）×10-2m/s；河床右侧上部（1136m高程以上）为坡洪积含粉质土的碎砾石层，具有一定的压缩性，下部为冲积含漂砾土的砂卵砾石层。河床段基岩岩性为砂岩、泥岩、粉砂质泥岩互层，砂岩弱风化层透水率为3.9～25Lu，泥岩、粉砂质泥岩弱风化层透水率为0.08～2.0Lu。

3 坝基处理

3.1 槽孔混凝土防渗墙

沿坝体心墙轴线布置槽孔混凝土防渗墙，总长216m，防渗墙顶高程为1150m，最大深度40m，底部嵌入基岩0.5～1.0m，墙体宽0.8m，混凝土强度标号为C15二级配，防渗标号为S8。为保证施工质量，待槽孔混凝土成墙后，要求凿除槽孔混凝土顶部1m，并凿出墙顶内预埋的钢筋笼（预埋钢筋笼总高2.0m），在钢筋笼上部安装钢筋，浇筑混凝土顶帽。顶帽宽度1.4m，混凝土强度标号为C20，作为大坝沥青混凝土心墙基座。

3.2 帷幕灌浆

根据《碾压式土石坝设计规范》，结合本工程基岩条件及工程规模，确定防渗标准为两坝肩透水率小于5Lu，坝基透水率小于7.5Lu。灌浆材料为纯水泥浆液，水泥为本地产普通硅酸盐水泥，标号为425号。

河床段沿防渗墙轴线布置单排帷幕灌浆，孔距2.0m，与防渗墙主孔间距一致，利用防渗墙主孔进行灌浆，即在防渗墙主孔完成后不进行副孔的开挖，先在主孔内填一定量的胶泥作为灌浆盖重，对防渗墙下的基岩进行灌浆，待灌浆完成后再进行防渗墙副孔开挖及砼浇筑。为确定防渗墙下帷幕灌浆深度，每槽段（8m）内在灌浆前必须先打一先导孔，进行压水试验，连续两段透水率小于5Lu的深度即为灌浆深度。要求先导孔在造孔时连续取芯，以检验防渗墙主孔是否按设计要求深入基岩。

根据两坝肩钻孔压水试验资料，确定两坝肩灌浆深度均为25m，孔排距为2.0m，左坝肩布置五排，右坝肩布置四排。

3.3 坝肩混凝土截水墙

左、右坝肩分别开挖削坡为1∶1.0和1∶1.1的边坡，并开挖宽2.0m、深2.0m的齿墙，浇筑C15混凝土截水墙，截水墙以上为1.0m厚C15混凝土灌浆盖板，同时也为大坝沥青混凝土心墙基座，心墙轴线处设铜止水与心墙边接。

4 大坝设计

4.1 坝体结构

龙湾水库坝顶高程为1201.3m，最大坝高51.3m，坝顶宽度6m，上下游坝坡均为1：2.0，1175m高程设2.0m宽马道。坝壳为砂砾石填筑，心墙为碾压式沥青混凝土心墙，1174m高程以下宽度为0.6m，1174m高程以上宽度为0.4m，心墙两侧设过渡层，上游宽度均为4m。

4.2 沥青混凝土心墙

沥青混凝土心墙轴线位于坝轴线上游1.5m处，顶高程为1198.8m，1174m高程以下宽度为0.6m，1174m高程以上宽度为0.4m。心墙底部与砼基座连接处（1150m高程）作扩大处理，宽度分别为1.2m、1.0m、0.8m，三层共0.6m高。心墙两端与岸坡混凝土基座连接处也作扩大连接，心墙宽度由0.6m（或0.4m）渐变为1.6m，渐变长度为2.0m。心墙底部及两端与混凝土连接处均设铜片止水，并作10cm深的凹槽，内填沥青砂质玛蹄脂，心墙与混凝土接触面先涂冷底子油，再涂沥青玛蹄脂，以加强心墙与基础的连接。心墙顶部嵌入钢筋混凝土防浪墙内，形成完整的防渗体系。

沥青混凝土心墙采用碾压式施工工艺，配合比见表2。

表2 沥青混凝土心墙采用碾压式施工工艺（沥青含量为6.3%）

4.2.1 沥青混凝土主要设计指标

经试验对比，龙湾水库沥青材料选用新疆克拉玛依生产的70#水工沥青。沥青的主要设计要求指标见表3。

沥青混凝土设计指标见表4。

4.2.2 沥青混凝土主要施工技术要求

（1）材料计量。拌和沥青混凝土时对原材料要进行严格的计量，沥青、骨料、填料均以重量计，允许的计量误差为：沥青±0.3%，粗细骨料±2%，填料±1%。

（2）温度控制。沥青混凝土施工中原材料及混合料的温度控制是很关键的指标，要求如下：

沥青脱水温度110±10℃，脱水后加热温度160±10℃，温度超过180℃时按废料处理。

混合料拌和温度为150±10℃，严格控制上限温度，当出机口温度超过180℃时按废料处理。混合料入仓温度以140±10℃为宜，人工铺筑碾压温度为140～160℃，机械摊铺温度控制在120～130℃，当摊铺温度低于100℃时按废料处理。

4.2.3 过渡料

过渡料分为Ⅰ区过渡料和Ⅱ区过渡料。

紧靠心墙上下游两侧各1.0m宽为Ⅰ区过渡料，要求铺土厚度为0.2m，采用2.0t的小型振动碾进行碾压，与心墙同时升高。Ⅰ区过渡料采用粗砂填筑，设计干容重2.0t/m3，最大粒径不大于50mm，不均匀系数Cu=13.25，曲率系数Cc=0.68。颗粒级配见表5。

Ⅰ区过渡料外侧为Ⅱ区过渡料，宽度为3.0m，设计铺土厚度0.4m，采用河床砂砾石人工剔除超径料进行填筑，设计干容重2.16 t/m3，颗粒级配见表5。

4.2.4 坝壳

坝壳采用河床砂砾石进行填筑，16t振动碾压，设计干容重2.26 t/m3。根据直剪试验，坝壳料干燥状态下Φ=43º，饱和状态下Φ=39º，不均匀系数Cu=53.03，曲率系数Cc=2.5。颗粒级配见表5。

表3 沥青的主要设计要求指标

表4 沥青混凝土设计指标

表5 大坝各区颗分表

5 结语

龙湾水库2005年蓄水运行至今，所有大坝原型观测设备运行正常。虽然坝基存在不均匀沉降问题，但从已获得的观测资料分析，大坝防渗性能良好，应力应变均小于沥青混凝土允许范围，体现了沥青混凝土防渗性能好、适应变形能力强的优点。

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.09.024

TV33

B

1672-2469(2014)09-0080-03

白生贵（1977年—），男，工程师。