沥青混凝土心墙砂砾石坝在新疆牧区水库建设中的运用

郭坚强

(塔城地区水利水电勘察设计院，新疆塔城 834700)

1 工程概况

阿勒腾也木勒水库位于裕民县境内的阿勒腾也木勒河中游，水库总库容285万m3，控制灌溉面积0.101万hm2，为Ⅳ等工程，主要建筑物为4级，次要建筑物为5级，水库具有灌溉、防洪等综合效益。

2 水文气象及工程地质

2.1 水文

阿勒腾也木勒河发源于巴尔鲁克山北坡，坝址以上流域面积90.8 km2，多年平均年径流量918.1万m3，工程区年平均气温6.9℃，多年平均年降水量284.1 mm，多年平均蒸发量1 848.2 mm(Ф20 cm口径蒸发皿)，无霜冻日数153 d，最大积雪深65 mm，最大冻土深1.31 m，瞬时最大风速40 m/s。

2.2 工程地质

工程区位于准噶尔盆地西缘，塔额盆地西南部，主要出露的有上古界的泥盆系、石炭系，新生界第三系和第四系。坝址区地震基本烈度为Ⅵ度。

左坝肩在0－050～0+015段地层岩性为凝灰质砂岩土，0+015～0+080段上部为坡洪积碎石土;下部的凝灰质砂岩，岩体属较软岩，岩体强风化层厚度1～3 m，坝基岩体透水率＜10 Lu的界线在基岩面以下17.3～29.9 m。

坝址河床段河谷呈“U”型，谷宽16.8 m，河床覆盖层厚度4.6～7.0 m ，为级配较好的砂砾石，天然干密度 1.89～1.92 g/cm3，相对密度 0.78，渗透系数 5.2 ×10－3cm/s。下伏基岩为凝灰质砂岩，岩体强风化层厚度1～3 m，岩体透水率＜10 Lu的界线为32.5～37.6 m。

右坝肩上部为坡洪积碎石土、冲积砂卵砾石，坡洪积碎石土厚度1.0～8.2 m，砂卵砾石层厚度 3.3 ～3.7 m，下部为凝灰质砂岩，岩体强风化层厚度1～3 m，岩体透水率＜10 Lu的界线埋深 14.2 ～43.6 m。

3 枢纽布置

工程建筑物主要包括大坝、溢洪道、放水涵洞。放水涵洞位于大坝左岸，进口底板高程913.78 m，全长266.8 m(洞身段长126.8 m)。溢洪道位于大坝右端，由进口段、宽顶堰段、渐变段、泄槽段、消能防冲段组成，全长410.3 m，设计泄量36.28 m3/s，校核泄量 58.44 m3/s。

4 大坝设计

4.1 坝体轮廓尺寸

大坝坝型为沥青混凝土心墙砂砾石坝，正常蓄水位929.44 m，设计洪水位 930.20 m，校核洪水位 930.61 m。坝顶高程931.01 m、宽4 m、长200 m，最大坝高35.41 m。防浪墙顶高程 932.01 m，上游坝坡为 1∶2.0，采用 15 cm 厚的C25F200混凝土板护坡。下游坝坡为1∶2.0，下游设6 cm厚的预制混凝土六棱块护坡。

上游围堰与坝体相结合，围堰顶高程为916.59 m，围堰顶宽为5.18 m。上、下游坝坡均为1∶2.0，采用砂砾石填筑，堰体及基础均采用土工膜防渗，底部截渗至基岩。

4.2 坝体设计

坝体填筑自上游到下游分为6个区，分别为:围堰砂砾石区、大坝砂砾石区、过渡料区、垫层区、沥青混凝土心墙、下游堆石区。围堰砂砾石区:砂砾石相对密度Dr≥0.80。大坝砂砾石区:砂砾石相对密度Dr≥0.80。

过渡料区:采用级配连续、最大粒径为80 mm，＜5 mm的粒径含量为30%左右的砂砾料，含泥量(粒径＜0.075 mm的颗粒)＜8%，渗透系数≥1×10－3cm/s。

垫层区:选用连续级配料，最大粒径20 mm，渗透系数≥1 ×10－3cm/s，相对密度≥0.75。

沥青混凝土心墙区:浇筑式沥青混凝土心墙采用垂直布置型式，心墙轴线位于坝轴线上游1.9 m处，与坝轴线平行。高程910.51 m以下心墙厚0.40 m，高程910.51 m以上，心墙厚0.30 m。沥青混凝土心墙顶部嵌入防浪墙底板50 cm，与防浪墙紧密结合。沥青混凝土心墙与混凝土基座结合处处理:①在基座表面与沥青心墙交界处涂一层冷底子油;②再涂一层厚1.5 cm的沥青马蹄酯;③浇筑沥青混凝土心墙。

下游堆石区:下游堆石区采用溢洪道爆破料、坝体清基等填筑，设计孔隙率≤23%。

4.3 沥青混凝土心墙配合比设计

4.3.1 主要技术指标

根据《土石坝沥青混凝土面板和心墙设计规范》(DL/T 5411－2009)本工程对沥青混凝土心墙的技术要求见表1。

表1 阿腾也木勒水库浇筑式沥青混凝土的主要技术指标

4.3.2 初选沥青混凝土配合比

1)沥青。结合本工程高寒、强震、变形大的特点，从针入度、软化点、延伸度、含蜡量及价格上考虑，借鉴已建工程成功经验，沥青选用A－100甲道路石油沥青。

2)混凝土骨料。因当地无符合技术要求的碱性骨料，本工程骨料选用当地水泥厂加工的成品料。

3)填料。填料采用碱性岩石加工的石灰岩粉。填料应不结团块、不含有机质及泥土，其技术标准见表2。

3 初选沥青混凝土配合比

沥青混凝土配合比的选择结合当地工程材料性能和气温条件，通过实验研究选定。最大骨料粒径为20 mm，矿料级配指数为0.35，油石比为12%，填料浓度为1.45。浇筑式沥青混凝土配合比见表3。

表2 填料的技术要求

表3 阿腾也木勒水库浇筑式沥青混凝土配合比表

4 基础处理

根据地质条件需将河床及两岸坝基碎石土全部清除(砂砾石层不清除)，沥青混凝土心墙处覆盖层全部清除，基座坐落于弱风化层上，基座厚1.5 m，采用C25F200W6混凝土现浇。坝肩沿沥青心墙轴线方向开挖基岩槽至弱风化层上，然后浇筑C 20混凝土基座，以封闭岩石裂隙，并可作为基础灌浆的盖板。

固结灌浆的深度为5 m，孔排距均为2 m。帷幕灌浆沿沥青混凝土心墙轴线布置，灌浆孔设置一排，孔距为2 m在两排固结灌浆孔的中间，深度按岩石吸水率q＜10 Lu控制，最大帷幕灌浆处理深度为38.11 m。

本工程导流放水涵洞的设计采取了放水涵洞，布置在大坝左岸，进口底板高程913.78 m，放水涵洞由进口段、上游洞身段、闸井段、下游洞身段、出口消能段组成，放水洞全长266.8 m。溢洪道设计采取溢洪道位于大坝右端，由进口段、宽顶堰段、渐变段、泄槽段、消能防冲段组成。全长410.3 m，采用C25F200 W4混凝土现浇。堰顶高程为929.44 m，设计泄量36.28 m3/s，校核泄量58.44 m3/s。水库建成后能够新增牧民定居户数227户，改善灌溉面积0.1万hm2，同时提高阿勒腾也木勒乡上游的防洪能力和水资源的综合利用率。

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［2］马品非.浇筑式沥青混凝土心墙防渗在多拉特水库扩建中的应用［J］.新疆水利，2010(02):76－79.

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