1.2 瀝青心墻堆石壩的發(fā)展和特點(diǎn)

1.2.1 瀝青心墻堆石壩的發(fā)展

世界上最早在水利工程中使用瀝青防滲的國家是美國和德國。1929年在美國建成的索推里壩（壩高12m），是世界上第一座采用瀝青材料防滲的壩。1934年在德國建成的阿梅戈（Amecker）壩（壩高12m），1936年在阿爾及利亞建成的格里布（Ghrida）壩（壩高72m），均采用瀝青作為防滲材料。

最早建成的瀝青混凝土心墻壩是1949年葡萄牙的瓦勒·多·蓋奧（Vale de Caio）壩。20世紀(jì)50～60年代歐美國家在瀝青技術(shù)得到廣泛的發(fā)展和應(yīng)用，建成的采用瀝青混凝土防滲體的土石壩數(shù)量較多。70年代后建成的瀝青混凝土作防滲體的土石壩壩高已突破百米大關(guān)。例如挪威在1984年和1992年施工的斯特拉邁瀝青混凝土心墻壩和Storglomvatn瀝青混凝土心墻壩分別高達(dá)100m和120m。70年代前建成的采用瀝青混凝土作防滲體的土石壩多以碾壓式瀝青混凝土為主，70年代后期土石壩防滲體開始采用澆筑式瀝青混凝土，例如1979年伊拉克建成的哈吉塔土石壩（壩高57m），80年代蘇聯(lián)在西伯利亞建成的3座高土石壩均采用澆筑式瀝青混凝土作防滲心墻。

在亞洲，水利工程應(yīng)用瀝青技術(shù)方面起步較晚，20世紀(jì)50年代僅在堤防工程上應(yīng)用，70年代日本建成了壩高75m的深山瀝青混凝土心墻壩和中國香港建成壩高105m的高島瀝青混凝土心墻壩。70年代在我國東北和西北地區(qū)開始采用瀝青作為筑壩防滲材料修建瀝青混凝土心墻壩。1973年建成的吉林省白河水電站大壩（壩高24.5m）和1974年建成的甘肅省黨河水庫大壩是我國最早建成的瀝青混凝土做防滲體的土石壩。接著在遼寧省、北京市、河北省、黑龍江省、云南省、陜西省、浙江省、湖北省等相繼采用瀝青混凝土作為水工建筑物防滲材料。目前建成和正在施工的工程已近百項(xiàng)。其中已建成或正在施工和設(shè)計的土石壩防滲體采用澆筑式瀝青混凝土心墻的有十幾座，多數(shù)都在我國北方地區(qū)。

1.2.2 我國瀝青混凝土防滲墻發(fā)展現(xiàn)狀

我國在堆石壩工程中，從20世紀(jì)70年代陸續(xù)建成了吉林白河、遼寧郭臺子、河北抄道溝、吉林三家子等澆筑式瀝青混凝土心墻和斜墻壩以及壩高85m的陜西省石砭峪碾壓式瀝青混凝土料墻堆石壩。到了80年代采用瀝青混凝土防滲結(jié)構(gòu)的壩發(fā)展較快，例如1980年建成的北京楊家臺壩、1981年建成的河北二道灣壩、1982年建成的四川新豐壩和1985年建成的遼寧省大連市碧流河壩等10余座。但大都為中、低壩（低壩居多），且以澆筑式瀝青混凝土心墻居多。進(jìn)入90年代，由于碾壓式瀝青混凝土可以全面采用機(jī)械化施工，施工速度快，因此發(fā)展較為迅速，并已向高壩發(fā)展。正在設(shè)計施工和已施工完成的，超過100m的高壩已有數(shù)座。我國1997年開始建設(shè)的三峽水利樞紐工程草坪溪副壩，最大壩高104m（心墻高94m）。80年代中至90年代末，我國已建設(shè)完成的浙江珊溪壩，最大壩高146m，四川的冶勒壩，最大壩高125.5m。

總之，我國與國外相比，瀝青防滲體在土石壩中的應(yīng)用，雖然晚了20年左右時間，但在近20年內(nèi)，水工瀝青防滲技術(shù)已得到較快發(fā)展。初步統(tǒng)計，全國各地已建和正在施工及設(shè)計的采用瀝青做防滲的土石壩、砌石壩、船閘、過水土石壩、混凝土壩防滲加固、水庫護(hù)坡護(hù)岸、水池渠道襯砌等工程項(xiàng)目已達(dá)百余項(xiàng)。

1.2.3 瀝青混凝土防滲墻的分類和特點(diǎn)

1.2.3.1 按結(jié)構(gòu)分類

瀝青混凝土防滲墻從結(jié)構(gòu)上大體可分為兩類。

（1）瀝青混凝土斜墻，包括防滲面板。

（2）瀝青混凝土心墻。

1.2.3.2 按施工方法分類

瀝青混凝土防滲墻從施工方法上大體可分為四類。

（1）碾壓式防滲墻。將熱拌后的瀝青混合料按一定的厚度攤鋪在鋪筑部位上，然后用適當(dāng)?shù)膲簩?shí)設(shè)備碾壓，這是目前使用最廣泛的一種施工方法。

（2）澆筑式防滲墻。將熱拌后的瀝青混合料澆筑后靠自重壓密，不需要碾壓設(shè)備。這種方法一般適用于瀝青混凝土心墻以及水泥混凝土蓋板作面板保護(hù)的瀝青混凝土防滲層。

（3）裝配式防滲墻。將瀝青混合料預(yù)制成瀝青板或?yàn)r青席，然后運(yùn)到現(xiàn)場再裝配成防滲體。它一般僅用于表面防滲。這種方法在國內(nèi)較少采用，在國外較多。

（4）填石瀝青防滲墻。將熱拌細(xì)料瀝青混合料攤鋪好，在其上擺放塊石。然后用大型振動器將塊石振搗沉入混合料中。這是塊石瀝青混凝土心墻的一種施工方法，但目前使用很少。

1.2.3.3 按瀝青混合物的構(gòu)成分類

瀝青混凝土防滲墻按其材料構(gòu)成可以分為下列三類。

（1）密實(shí)瀝青混凝土（碾壓式瀝青混凝土）防滲墻。一般骨料最大粒徑為20～30mm，瀝青用量為5%～8%。到目前為止，密實(shí)瀝青混凝土心墻已有修建100m以上高壩的經(jīng)驗(yàn)，從國內(nèi)外已建成的瀝青混凝土防滲體來看，此類仍為主要類型。

（2）塊石瀝青混凝土防滲墻。填筑一層厚約20cm的細(xì)粒瀝青混凝土（骨料最大粒徑8mm），于其上傾倒一層厚40cm、粒徑10～40cm的塊石（塊石占混合料容積的35%～45%），用振動碾或強(qiáng)力振搗器將塊石壓入瀝青混合料中去。一般瀝青含量為8%～12.5%。

（3）澆筑式瀝青混凝土防滲墻。澆筑式瀝青混凝土的瀝青用量達(dá)8.5%～16%，瀝青除了填充礦務(wù)混合料的空隙外，還存在較多的自由瀝青。它的物理力學(xué)性能和流變性與使用的瀝青性質(zhì)關(guān)系極大，為了使其具有足夠的力學(xué)穩(wěn)定性，一定要選用抗流變性能好的瀝青品種，國產(chǎn)多蠟瀝青和氧化瀝青都屬于抗流變性能好的瀝青品種。

1.2.3.4 瀝青混凝土防滲墻的特點(diǎn)

（1）防滲性能好。碾壓式瀝青混凝土的滲透系數(shù)一般小于1×10^-7～1×10^-8cm/s。澆筑式瀝青混凝土實(shí)際上則是不透水的。

（2）適應(yīng)變形能力比較強(qiáng)。瀝青混凝土具有較好的柔性，能較好地適應(yīng)各種不均勻沉陷，如果一旦發(fā)生裂縫，水流沖刷下，也不容易再進(jìn)一步擴(kuò)大，甚至還有閉合自愈能力。當(dāng)岸坡較陡時，土質(zhì)心墻容易發(fā)生裂縫，采用耐水的高塑性的瀝青混凝土心墻能避免開裂。

（3）不用黏土防滲，因而可以不占用農(nóng)田，對于缺乏天然土料的地方，更顯示其優(yōu)越性。

（4）工程量小。一般地講，瀝青混凝土防滲體積約占黏性土防滲體的1/20～1/50。適合工廠化施工，用工少，效率高，加快了施工進(jìn)度。由于瀝青混凝土防滲體斷面小于土質(zhì)防滲體斷面，因而要求減小壩體體積的場合更為適用。

（5）瀝青混凝土的塑性可有效地吸收壩體超載引起的材料變形，而不影響其防滲性能?？箾_擊能力較強(qiáng)，其耐久性、防滲可靠性、裂縫自愈能力均優(yōu)于面板混凝土。

（6）瀝青混凝土生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜，各環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量控制要求較高。

（7）瀝青加熱、瀝青混凝土拌和及運(yùn)輸對環(huán)境污染較大。