沥青混凝土防渗墙在土石坝工程应用优化

在世界坝工史上，土石坝防渗体大多采用粘土、混凝土、钢筋混凝土或钢板等材料建造。由于这些材料有时受料源、造价以及能否适应坝体的沉陷变形等经济、技术条件的限制，因而采用这些材料作为防渗体只能在一定的条件下才能取得良好的技术经济效果。20世纪20年代，德国的阿姆克尔（Amecker）坝开始采用粘土心墙作为防渗体建造，由于坝体出现渗漏，为了堵漏，1934年在1∶2的上游坝面铺筑了6cm厚的沥青混凝土防渗层，这可能就是世界上最早修建的沥青混凝土面板坝。采用沥青混凝土防渗墙作为防渗体的最具代表性的土石坝工程是1937年阿尔及利亚建成的高58m的格里布（Ghrib）沥青混凝土斜墙坝（上游坡度为1∶0．7），该坝于1957年进行了全面的检查和鉴定，鉴定结果充分肯定了沥青混凝土斜墙的可靠性和耐久性。

沥青混凝土防渗墙具有结构简单、工程量小、施工速度快、防渗性能安全可靠等特点。沥青混凝土防渗斜墙和沥青混凝土防渗心墙是其典型的结构型式。由于沥青混凝土具有很好的防渗性能、较好的塑性和柔性，能适应坝体的沉陷变形，对已产生的裂缝还有一定的自愈能力。沥青混凝土的渗透系数一般为10-11～10-7cm/s，有时甚至可以做到密不渗水。因此，沥青混凝土防渗墙是一种结构更为安全合理的防渗形式。

沥青混凝土防渗斜墙的断面构造是由封闭层、防渗面层、排水层、防渗底层及整平胶结层组成，通常称为复式断面构造。其特点是可以进行有效地监测斜墙的渗水情况，保证工程的安全运行。随着施工技术的发展，沥青混凝土斜墙的可靠性进一步提高，不设排水层和防渗底层的简式断面结构在水利工程上逐渐使用，其施工方法是采用多层铺筑以提高防渗层的防渗效果。如美国1957年建成的蒙哥马利（Mont gomery）坝、挪威1963年建成的威尼莫（Venemo）坝的防渗层分三层铺筑；西德1969年建成的格兰（Grane）坝、1970年建成的尼达（Nidda）坝的防渗层则分两层铺筑。随着施工机械的改进，施工技术水平的提高，防渗层采用一次铺筑的无缝铺筑方法开始使用，如西德累奇（Lech）发电厂坝12cm厚防渗层采用一次铺筑完成，简化了施工，节省了材料，改善了斜墙的稳定性。日本自1968年建成大津歧沥青混凝土斜墙坝以来，先后建成东富士蓄水池、深山坝、津川发电所上池、沼原发电所调节池等大型工程。我国水工沥青混凝土防渗技术应用则经历了由地方小型工程发展到国家大型工程的阶段，施工方法由人工、半机械化施工发展成为机械化施工，理论研究和工程实践均取得了明显进展，如20世纪50年代甘肃玉门和新疆奎屯等地区将沥青混凝土用于渠道衬砌，上犹江水电站混凝土坝上游面应用沥青砂浆防渗层，20世纪70年代黑龙江三道镇和吉林上河湾等水库采用了渣油混凝土护坡，陕西正岔、石砭峪水库、北京半城子、辽宁碧流河水库和湖北车坝一级水库、辽宁十二台子、河北抄道沟、云南黄龙、河南南谷洞、浙江牛头山水库、桥墩水库、天荒坪抽水蓄能电站上池等沥青混凝土防渗斜墙（或面板）的施工，有力地促进了我国水工沥青混凝土施工技术水平的提高和专业化施工队伍的建设。(www.xing528.com)

沥青混凝土防渗心墙坝始建于1949年的葡萄牙瓦勒·多·盖奥（Vale de Gaio）坝。由于心墙设置在坝体内部，运行期间不易检查，如发生渗漏则不易处理。因而沥青混凝土心墙坝的发展比斜墙坝迟缓。但正因为心墙处于坝体内部，受到坝壳料的保护，抗震能力提高，而且心墙受温度的影响较小，适应基础和坝体变形的能力较好，通常基础处理的工作量也比较小，再加上心墙施工工艺比斜墙施工工艺简单，只要在施工过程中严格控制心墙施工各环节，沥青混凝土防渗心墙的可靠性是有保证的，尤其是在高土石坝中采用沥青混凝土心墙防渗比较有利。我国从1972年在吉林省安图县白河302号水电站掺配沥青混凝土防渗心墙堆石坝建成以后，又先后在吉林省设计建造了图们市东林水库、临江市聚宝水电站、吉林市丰满大坝上游面防渗、集安市三家子水库大坝上游面防渗，在黑龙江省设计建造了逊克县库尔滨水库、逊克县宝山水电站、黑河市西沟水电站、黑河市象山水电站、黑河市富地营子水库、五大连池市山口水利枢纽、呼玛县团结水库，在辽宁省设计建造了喀左县郭台子水库、瓦房店市碧流河水库、大连市大西山水库大坝上游面防渗修补工程、大连市王家店水库大坝上游面防渗修补工程、大连市北大河水库大坝上游面防渗修补工程。以甘肃省党河水库、北京市平谷县杨家台、河北省隆化县二道弯、新疆维吾尔自治区托里县多拉特水库、鄯善县卡尔其水库、乌鲁木齐县照壁山水库、长江三峡水利枢纽茅坪溪防护坝、四川省冶勒水电站、嫩江尼尔基水利枢纽、香港高岛水库等工程修建了碾压式或浇筑式沥青混凝土心墙坝，最大坝高达105m。这些工程的建设，使我国的工程技术人员积累了大量的设计、施工经验，尤其是长江三峡水利枢纽茅坪溪防护坝沥青混凝土心墙工程以及嫩江尼尔基水利枢纽主坝沥青混凝土防渗心墙工程引进了国外水工沥青混凝土施工设备，工程施工工艺水平和机械化施工程度均达到了国际先进水平，培养了一批沥青混凝土施工的专业技术人才，为我国在这一技术领域内迅速赶上国际先进水平提供了有利的条件。

根据土石坝工程特点与现有设计、施工规范的有关规定，结合嫩江尼尔基水利枢纽主坝沥青混凝土防渗心墙导流明渠段冬季施工技术研究应用成果和长江三峡水利枢纽茅坪溪防护坝沥青混凝土防渗心墙工程建设经验，本书详细介绍了沥青混凝土原材料的基本性能、水工沥青混凝土防渗心墙及其原材料的技术要求和选择方法、沥青混凝土（碾压式、振捣式、传统浇筑式）防渗心墙配合比设计与性能试验、不同季节温度（常温、低温、负温）现场施工模拟试验、各种沥青混凝土防渗心墙的施工质量控制方法、沥青混凝土防渗心墙的监测设计与仪器埋设施工及观测资料分析等内容。