寒冷地区沥青混凝土心墙坝研究现状分析

(浙江省疏浚工程有限公司，浙江 湖州 313000)

目前沥青混凝土心墙坝在世界范围内的坝工当中运用最为成熟，也是最为可靠的。作为土石坝的防渗体，对它适应变形能力、抗冲刷能力、抗腐蚀能力、抗老化能力的性质要求都十分严格，而且沥青混凝土心墙坝对于环境条件的承受能力比较高，在寒冷地区对坝体可以实现无限制的防渗保护，但是它在设计施工时必须设置结构缝来增强与土石坝结构之间的紧密度，以发挥其更好的保护潜力。

1 沥青混凝土心墙坝介绍

决定沥青混凝土心墙坝功能差异的关键就是基本原材料沥青混凝土的质量。由于沥青混凝土是由具有高级配散粒体材料结合沥青胶形成的一种弹塑性极强的固体材料，因此决定了它到目前为止，在很多土建工程都被应用，而且好评率一直飙升。到20世纪沥青混凝土材料开始用于水坝工程当中，随着应用效果不断提高，人们发现即使是在俄罗斯等寒冷地区使用

沥青混凝土材料施工的水坝使用性能也很好，后来便不断推广应用，从此便有了沥青混凝土心墙坝坝型[1]。目前常见的沥青混凝土心墙坝类型有碾压式和浇筑式，这两种心墙坝由于施工工艺和施工方式不同，它们的性能效果也有差距，因此要结合实际的建设工程需求来选择合适的沥青混凝土心墙坝类型。

2 寒冷地区沥青混凝土心墙坝的发展现状

2.1 国外的发展状况

1949年葡萄牙修建的Vale de caio坝采用双层防渗的施工方式，这也是史上第一个沥青混凝土心墙坝[2]。后来德国模仿修筑了Heme坝和第一座机械碾压式沥青混凝土心墙坝，前者采用块石沥青混凝土心墙结构型式，后者采用机械碾压式沥青混凝土心墙坝，这标志着沥青混凝土心墙坝的种类开始拓展，规模开始扩大。随着相关技术的提高，沥青混凝土心墙坝被列为国际大坝委员会推广的主要坝型，得到了推广[3]。

1997—1981年，修建竣工的奥地利Finstertal坝就利用了碾压式沥青混凝土心墙坝。由于此项工程非常浩大，再加上奥地利常年降雨，天气十分恶劣，导致工期十分漫长，但是不管是在施工过程中还是后来的使用反馈都是比较成功的，它为后来沥青混凝土心墙坝的施工提供了一定的经验。再后来就是在俄罗斯修建的鲍谷昌坝、伊尔干埃斯卡亚坝和捷尔马姆坝，这三座浇筑式沥青混凝土心墙坝的施工地区气候都比较寒冷，带动了筑坝技术在寒冷地区的应用和发展，至今为止其技术水平遥遥领先[4]。

2.2 国内的发展状况

2.2.1 碾压式心墙坝的发展现状

碾压式沥青混凝土心墙坝在国内发展的初期，其施工技术比较落后，因此采用的案例也比较少，而且修建类型基本上都是人工或者半机械碾压式的。改革开放以来在经济和技术发展的共同带动下碾压式沥青混凝土心墙坝迅速发展，2001年修建的坎儿其沥青混凝土心墙坝、2003年修建的茅坪溪沥青心墙坝、2005年修建的冶勒沥青混凝土高坝等，标志着碾压式沥青混凝土心墙坝的发展进入了快速进步期[5]。后来随着施工技术愈加成熟，它的应用开始拓展到了新疆这样的寒冷的地区，例如照壁山水库、下板地水库、峡沟水库等都建筑在新疆地区，目前为止，它们的运行情况良好，展现出我国在寒冷地区沥青混凝土心墙坝的建筑技术更加成熟可靠了。

2.2.2 浇筑式心墙坝的发展现状

受到国内筑坝技术的影响，浇筑式沥青混凝土心墙坝的发展现状要胜于碾压式沥青混凝土心墙坝，早在1973年第一座浇筑式沥青混凝土心墙坝白河心墙坝就已经修建并应用了。白河心墙坝位于东北地区，气候寒冷，尽管在冬季施工中的速率受到影响，但仍然及时竣工了，在其后运行过程中一直处于稳定状态。紧接着在东北地区又相继修建了郭台子、西沟、碧流河副坝等，都采用了浇筑式沥青心墙坝施工技术，而且在当时的技术条件下，高效率、高质量地完成了，因此这种类型心墙坝的应用优势越来越突出，之后也越来越被推广和采用了[6]。之后新疆多拉特水库的加固扩建工程引入浇筑式沥青混凝土心墙坝，有效地提高了心墙的工作性能，使这个工程获得了极高的效益，随后新疆大部分此类工程都采用浇筑式心墙坝。由此可见，浇筑式沥青心墙坝在寒冷地区有很大的优越性。

3 沥青混凝土心墙坝的改进分析

虽然沥青混凝土心墙坝已经有了很多成功的应用案例，但是它的修建仍然是根据之前的施工经验进行的，缺乏相关的理论知识，导致它的发展只能通过横向比较的方式进行，因此对于施工技术和质量的把控不太成熟，还不能直接进行定量评价。针对这个问题可按以下方面进行改进。

3.1 改善配合比设计与试验

虽然近几年我国沥青混凝土心墙坝的发展很乐观，但是目前它的工程成本还十分昂贵，因此当前最主要的问题是如何降低工程造价和缩短施工周期，把整个工程的工程效益发挥到最大。要把沥青心墙坝的有关设计和试验进行科学规范化处理，提供一些可靠的理论数据支持。

3.2 加强应力应变综合分析

目前国内对于沥青混凝土心墙坝的应力应变研究都是针对碾压式和浇筑式分别单一进行的，因此加强两者之间相互关系研究，建立合理的计算模型，综合分析在相同条件下两者之间的应力应变不同点和影响沥青混凝土心墙坝的因素，构建出可行性较强的沥青混凝土心墙坝理论基础，是亟待完成的重要课题。

3.3 坝体分区结构标准化

目前对于沥青混凝土坝坝体结构的几何尺度无明确的定量标准，对各分区的性能要求及相互作用的认识不是很深入，工程建设都是基于之前的经验和判断。因此定性地进行分区坝体结构的设计和实现坝区结构的标准化对于研究各分区结构相互作用和更好地应用沥青混凝土心墙坝具有重要的意义[7]。

3.4 严格把控施工技术

施工环境对碾压式沥青混凝土心墙坝的施工质量的影响比较大，尤其是在寒冷地区的施工，因此对于施工技术有一定的要求，一般的施工技术不能直接采用。但是对于浇筑式的心墙坝的施工过程环境变化不会引起很大的问题。因此针对一些特殊的施工方案要严格控制好施工技术。

4 结 语

综上所述，我们可以看出，沥青混凝土心墙坝的建设越来越多，尤其是在寒冷地区的寒冬季节更有优势，目前已经有了丰富的经验，但是还是有很多理论问题需要继续研究和探讨，希望加大这方面的研发力度，促进沥青混凝土心墙坝的发展。