本站原创【摘 要】沥青混凝土是目前水利工程大坝中最为常见的坝体结构之一,其主要位于软弱土层、高寒冻土层、地震层、深厚覆盖层等地区的土石坝防渗处理工作中.另外,由于沥青混凝土在施工的过程中具备着防渗结构体型简单、工程量小、施工周期短、施工速度快以及工程建设质量好的优势而受到各企业和单位的青睐与欢迎.本文就以某水利工程为例,分析了碾压式沥青混凝土防渗技术的设计、施工与应用,并阐述了其对大坝运行状态的影响.
【关键字】沥青混凝土；水利工程；防渗；碾压
防渗和防漏技术一直都是影响水利工程大坝运行和施工建设的主要重点,也是碾压混凝土施工设计中的一个核心环节.在目前的水利工程项目中,坝体渗漏现象的存在不仅容易造成水资源的浪费和流失,还会影响到水利工程的整体性、安全性和运行功能的因素.因此,在目前的水利工程项目中,人们不断的采用各种施工技术和手段对水利工程中存在的渗透现象进行总结.经过多年的实践总结得出,在目前的水利工程项目中,碾压式沥青混凝土防渗技术已成为一项施工周期快、防渗效果好、稳定性能好的防渗处理手段和措施.
一、工程概况
某水利工程在建设之初是隶属于Ⅱ等大型综合利用水利枢纽工程.其在施工的过程中周围河谷的形态呈现出一种“U”型,而河床宽度为100m,覆盖层厚度控制为1～3m左右,而在施工的过程中经测量得出,在覆盖层下方2m左右基层为花岗岩石,两岸山体的基层皆是以裸露的岩石为主,因此基于这种地质条件,该水利工程在施工的过程中其基地稳定性能好,无滑坡隐患等.因此在施工的过程中拦河大坝直接采用垂直河道的布置措施,其右岸肩下通过布置3条防洪泄流的通道来确保稳定性,而在左岸的边坡下设置了灌溉引水的相关隧洞.在施工的过程中整个大坝主体工程是以碾压式沥青混凝土为主的施工模式,其中主体坝高64m,坝顶的宽度约为8m,长度约为355m,且在施工的过程中是采用与上游的围堰现结合的一种结构形式,是一种“之”字型的结构模式.在施工的过程中坝基直接坐落于基岩之上,而心墙则是建立在弱风化的岩石层面上,并且其中进行了一定的帷幕灌浆防渗施工模式[1].
二、碾压式沥青混凝土
1.碾压式沥青混凝土概念
碾压式沥青混凝土自问世以来就得到国内外各施工企业和单位的青睐,且在多年的工程实践工作中已经形成了诸多的工作实践.在我国,由碾压式沥青混凝土建造而成的水利工程已有十多座.但是尽管这些工程项目在使用的过程中各有特色、彼此不同,但是就防渗性能而言,其在使用的过程中与原先设计还存在着一定的差距和差异.因此在目前的工程项目中,我们还需要对其防渗技能进行分析与总结,并加以深入的研究和探讨.
2.碾压式沥青混凝土抗渗性能分析
碾压式沥青混凝土的抗渗性能与其构成材料之间存在着必然的联系,是由材料内部的空隙状态和结构层面组成构成的,同时由于混凝土本身内部存在着一定的差异性与开裂的特性,使得其在应用的过程中还存在着诸多的不足和缺陷,同时其中也极容易出现由于材料配合的不同而造成的质量质量隐患.在碾压式沥青混凝土的构成中,由于碾压质量难以得到良好的保证,使得骨料受到外界环境因素的影响极容易造成离析现象的诞生,基于这种种现象,就需要我们在工作的过程中根据各种常见的质量隐患和问题进行深入的总结和分析,对容易出现分离和裂缝的现象进行严格的控制与处理,从而保证沥青混凝土材料能够达到理想的效果与要求.
三、防渗结构设计
沥青混凝土是采用沥青将天然或者人工矿物骨料、各种填充料以及相关的掺加料凝结成为一种综合复杂的人工合成材料,这种材料结构具备着良好的柔性和适应各种结构变化的优势,其次其在应用的过程中具备着优越的耐久性能与抗渗性能要求,因此在目前的工程项目中得到了人们的高度重视与探讨[2].
1.心墙轴线的布置分析
在水利工程项目施工的过程中,对于沥青混凝土的心墙结构在施工的过程中多事在坝体的横断面中间采用相关的技术手段进行插入与总结,从而形成一套综合性、系统化的工作流程和工作理念,进而在工作的过程中能够确保心墙满足坝体结构的变形协调要求.一般情况下,为了确保坝体在运行的过程中能够避免由于受到水压的影响而出现拉应力和裂缝的现象,在施工的过程中通常都是采用相关的技术手段和方法来解决目前心墙工程中面临的各种压力情况和要求,从而保障心墙的整体性,避免造成的变形影响.
2.心墙结构厚度的控制
沥青混凝土心墙厚度从单纯防渗理论上分析,百米级大坝采用沥青混凝土防渗时的心墙厚度约30em,从工程构造和施工质量控制难以实现,较薄的心墙会在坝壳填料的挤压作用下产生破坏,较厚的心墙底部内部会产生较复杂的应力应变,会产生裂缝破坏.
3.心墙与坝基和岸坡的连接处理
沥青混凝土心墙埋在坝体中一同变形,心墙基座受坝基约束成为一体,坝体在自重和上游水压力的作用下,心墙与基座连接处的应力、应变对岸坡段和河床段连接面影响是不同的.岸坡段心墙会因坝体中部向下游的位移和沉降产生向河谷方向的纵向剪切变形,当变形较大时可以在心墙底部与基坐之间形成贯通上下游的张缝,随着岸坡陡峭程度的加大而变形量增加,心墙与周边基座的连接处理是影响整个防渗体完整性的关键,因此,要控制变形量在允许范围之内,在心墙与基座接触面采取加强防渗的措施.
4.结论
（1）大坝的填筑施工方式是决定坝体内应力应变不断变化和位移发展趋势的重要因素.根据沥青混凝土心墙坝对良好工作状态的条件,要求心墙避免出现拉应力工况,利用施工期合理安排坝体填筑分区和进占方向,可以控制大坝总体位移趋势.认为填筑分区可采用先两岸和下游、再上游,进占方向为两岸向中部,做到在完建期使心墙与大坝处于向上游位移的应力状态,有利于大坝蓄水后心墙处于受压状态,并减少两岸向河谷方向的位移量,避免心墙与基座间连接处的拉裂破坏.围堰与心墙间的坝体在填筑时可通过调整压实度控制对心墙的挤压作用.
（2）大坝沥青混凝土心墙的沉降略大于过渡层,使心墙内部基本处于压应力状态,这有利于防渗体避免出现水力劈裂破坏,但较大的位错量产生的心墙侧向膨胀是外侧局部存在拉应力的直接原因,施工期现场试配时主要考虑在寒冷地区低温条件下的施工温耗,实际施工过程中在低温时段沥青混凝土拌和时油石比以7.2%控制,沥青含量较高会使沉降量增大.施工强度过高,心墙没有足够时间降低温度,长时段处于高温软化状态下连续加载时,导致心墙沉降量增大.
四、结束语
用碾压式沥青混凝土取代常态混凝土作为防渗结构,能确保两种混凝土的同步上升、避免由于不能及时变化混凝土品种而使层面间隔时间过长,形成交接薄弱面甚至冷锋面；同时大大减小了施工干扰,提高了施工进度.