沥青混凝土心墙与混凝土基座连接方法研究

许 辉，姬红卫

（中国水电建设集团十五工程局有限公司，西安 710054）

1 工程概况

驮英水库拦河坝为碾压式沥青混凝土心墙堆石坝，坝高72.2 m，沥青混凝土心墙是大坝防渗结构，心墙中心线位于坝轴线上游3.0 m，心墙墙顶厚0.5 m，向下逐渐加厚，心墙上、下游坡度为1∶0.0 037，放大脚以上最大厚度为1 m，心墙底部为2 m高的放大脚，放大脚上、下游坡度按1∶0.5 放脚至基座顶面，底部宽度为3 m。同时，心墙上游设2.5～3 m，下游设3.5～4 m厚的过渡层，作为沥青混凝土心墙的持力层和保护层。

2 沥青混凝土心墙的特性

沥青混凝土是一种典型的粘、弹、塑性综合体材料，在低温下呈现较强的线弹性，在高温状态下则具有较强的塑性，在过渡范围内所呈现的状态包括了粘性、弹性和塑性，并且3 种性能共存，弹性问题的特点是材料应力、应变为线性关系。沥青混凝土材料温度很低或者荷载作用时间很短（速率很快）的情况下，应变持续时间很短，变形很小，基本上接近弹性体。但沥青心墙的薄弱点是心墙基座与第一层沥青心墙的连接，而沥青混凝土配合比选择是根据不同材料、不同级配指数、不同填料用量和油石比（沥青混合料中沥青质量与沥青混合料中矿料质量的比值）组成各种不同配合比，经过密度、孔隙率、间接拉伸强度和变形等性能试验（密度和孔隙率指标能够反映沥青混凝土的防渗性能。劈裂试验即间接拉伸试验，能够相对反映沥青混凝土的强度和变形性能）选择出满足工程要求的配合比。

心墙的应力变形。施工期间，心墙与坝体同步上升，导致心墙应力及变形的因素主要是心墙的自重荷载以及周围材料的影响；蓄水后，由于静水压力直接施加在心墙面上，因此，除心墙自重外，上游静水压力对坝体应力变形的影响很大。对高土石坝而言，心墙能否承受高水压力的作用，即会不会发生水力劈裂是心墙坝设计中关键问题之一。判定水力劈裂发生可能性的方法有两种：一是有效应力法，二是总应力法。由于水力劈裂的危险期是蓄水初期，这个时期的非稳定渗流目前的有限元技术还不能准确模拟，非饱和土固结理论也不成熟。因此，目前用有效应力方法分析心墙的水力劈裂可能性还有困难。相反，总应力法将心墙总应力与对应处的水压力或孔隙水应力进行比较，来判定是否发生水力劈裂，边界条件较易处理，而且，该方法偏于安全。工程中常以上游水压力与心墙竖向应力比值小于1.0 作为不发生水力劈裂的控制标准，也有用上游水压力与主应力比较来判定水力劈裂发生的可能性。沥青混凝土心墙与混凝土基座的连接能力直接影响着大坝的应力与变形，进而影响到整个防渗系统甚至大坝的安全。

3 沥青混凝土心墙与混凝土基座的连接

广西驮英水库沥青混凝土心墙坝是广西建设的第一座以沥青混凝土心墙为防渗体的大坝，为保证沥青混凝土心墙与混凝土基座结合紧密，混凝土基座表面必须粗糙。可采用钢丝刷将水泥表面的浮浆、乳皮、废渣及粘着污物等全部清理干净（使用高压风），局部潮湿部位用煤气喷枪烘干，保证混凝土表面在施工前是干净和干燥的。为了保证心墙基础在发生位移时混凝土基座不会对心墙基础造成约束（而这种约束在沥青混凝土心墙与基座接触面会产生拉应力，当拉应力过大时可能会对接触面造成裂缝，形成渗水通道，影响大坝的安全），心墙与混凝土基座选择弧形铰接的连接型式，更有利于心墙适应这种变形，并且通过在混凝土基座与大坝心墙结合处增加锚筋，锚筋为Φ32 钢筋，在施工心墙基座时提前预埋，预埋深度15 cm，外露15 cm，每平方米止水上、下游各安装2个锚筋并且上下错开，施工前在外露锚筋上涂刷一层沥青，然后将混凝土基座表面凿毛，清理乳皮、浮浆、污物，洁净干燥，然后喷涂一层冷底子油（沥青∶汽油＝3∶7），用量0.15～0.2 kg/m2（厚度均匀，干燥浅黑为宜），待干涸后（不粘手），然后摊铺1～2 cm 厚沥青砂浆（沥青∶填料∶细骨料=1∶2∶2），沥青砂浆温度保持在130～150 ℃之间，保证了水泥混凝土与沥青混凝土更好的粘结，从而增强结合面强度，使心墙与心墙基座不易发生位移。