1.2 沥青心墙堆石坝的发展和特点

1.2.1 沥青心墙堆石坝的发展

世界上最早在水利工程中使用沥青防渗的国家是美国和德国。1929年在美国建成的索推里坝（坝高12m），是世界上第一座采用沥青材料防渗的坝。1934年在德国建成的阿梅戈（Amecker）坝（坝高12m），1936年在阿尔及利亚建成的格里布（Ghrida）坝（坝高72m），均采用沥青作为防渗材料。

最早建成的沥青混凝土心墙坝是1949年葡萄牙的瓦勒·多·盖奥（Vale de Caio）坝。20世纪50～60年代欧美国家在沥青技术得到广泛的发展和应用，建成的采用沥青混凝土防渗体的土石坝数量较多。70年代后建成的沥青混凝土作防渗体的土石坝坝高已突破百米大关。例如挪威在1984年和1992年施工的斯特拉迈沥青混凝土心墙坝和Storglomvatn沥青混凝土心墙坝分别高达100m和120m。70年代前建成的采用沥青混凝土作防渗体的土石坝多以碾压式沥青混凝土为主，70年代后期土石坝防渗体开始采用浇筑式沥青混凝土，例如1979年伊拉克建成的哈吉塔土石坝（坝高57m），80年代苏联在西伯利亚建成的3座高土石坝均采用浇筑式沥青混凝土作防渗心墙。

在亚洲，水利工程应用沥青技术方面起步较晚，20世纪50年代仅在堤防工程上应用，70年代日本建成了坝高75m的深山沥青混凝土心墙坝和中国香港建成坝高105m的高岛沥青混凝土心墙坝。70年代在我国东北和西北地区开始采用沥青作为筑坝防渗材料修建沥青混凝土心墙坝。1973年建成的吉林省白河水电站大坝（坝高24.5m）和1974年建成的甘肃省党河水库大坝是我国最早建成的沥青混凝土做防渗体的土石坝。接着在辽宁省、北京市、河北省、黑龙江省、云南省、陕西省、浙江省、湖北省等相继采用沥青混凝土作为水工建筑物防渗材料。目前建成和正在施工的工程已近百项。其中已建成或正在施工和设计的土石坝防渗体采用浇筑式沥青混凝土心墙的有十几座，多数都在我国北方地区。

1.2.2 我国沥青混凝土防渗墙发展现状

我国在堆石坝工程中，从20世纪70年代陆续建成了吉林白河、辽宁郭台子、河北抄道沟、吉林三家子等浇筑式沥青混凝土心墙和斜墙坝以及坝高85m的陕西省石砭峪碾压式沥青混凝土料墙堆石坝。到了80年代采用沥青混凝土防渗结构的坝发展较快，例如1980年建成的北京杨家台坝、1981年建成的河北二道湾坝、1982年建成的四川新丰坝和1985年建成的辽宁省大连市碧流河坝等10余座。但大都为中、低坝（低坝居多），且以浇筑式沥青混凝土心墙居多。进入90年代，由于碾压式沥青混凝土可以全面采用机械化施工，施工速度快，因此发展较为迅速，并已向高坝发展。正在设计施工和已施工完成的，超过100m的高坝已有数座。我国1997年开始建设的三峡水利枢纽工程草坪溪副坝，最大坝高104m（心墙高94m）。80年代中至90年代末，我国已建设完成的浙江珊溪坝，最大坝高146m，四川的冶勒坝，最大坝高125.5m。

总之，我国与国外相比，沥青防渗体在土石坝中的应用，虽然晚了20年左右时间，但在近20年内，水工沥青防渗技术已得到较快发展。初步统计，全国各地已建和正在施工及设计的采用沥青做防渗的土石坝、砌石坝、船闸、过水土石坝、混凝土坝防渗加固、水库护坡护岸、水池渠道衬砌等工程项目已达百余项。

1.2.3 沥青混凝土防渗墙的分类和特点

1.2.3.1 按结构分类

沥青混凝土防渗墙从结构上大体可分为两类。

（1）沥青混凝土斜墙，包括防渗面板。

（2）沥青混凝土心墙。

1.2.3.2 按施工方法分类

沥青混凝土防渗墙从施工方法上大体可分为四类。

（1）碾压式防渗墙。将热拌后的沥青混合料按一定的厚度摊铺在铺筑部位上，然后用适当的压实设备碾压，这是目前使用最广泛的一种施工方法。

（2）浇筑式防渗墙。将热拌后的沥青混合料浇筑后靠自重压密，不需要碾压设备。这种方法一般适用于沥青混凝土心墙以及水泥混凝土盖板作面板保护的沥青混凝土防渗层。

（3）装配式防渗墙。将沥青混合料预制成沥青板或沥青席，然后运到现场再装配成防渗体。它一般仅用于表面防渗。这种方法在国内较少采用，在国外较多。

（4）填石沥青防渗墙。将热拌细料沥青混合料摊铺好，在其上摆放块石。然后用大型振动器将块石振捣沉入混合料中。这是块石沥青混凝土心墙的一种施工方法，但目前使用很少。

1.2.3.3 按沥青混合物的构成分类

沥青混凝土防渗墙按其材料构成可以分为下列三类。

（1）密实沥青混凝土（碾压式沥青混凝土）防渗墙。一般骨料最大粒径为20～30mm，沥青用量为5%～8%。到目前为止，密实沥青混凝土心墙已有修建100m以上高坝的经验，从国内外已建成的沥青混凝土防渗体来看，此类仍为主要类型。

（2）块石沥青混凝土防渗墙。填筑一层厚约20cm的细粒沥青混凝土（骨料最大粒径8mm），于其上倾倒一层厚40cm、粒径10～40cm的块石（块石占混合料容积的35%～45%），用振动碾或强力振捣器将块石压入沥青混合料中去。一般沥青含量为8%～12.5%。

（3）浇筑式沥青混凝土防渗墙。浇筑式沥青混凝土的沥青用量达8.5%～16%，沥青除了填充矿务混合料的空隙外，还存在较多的自由沥青。它的物理力学性能和流变性与使用的沥青性质关系极大，为了使其具有足够的力学稳定性，一定要选用抗流变性能好的沥青品种，国产多蜡沥青和氧化沥青都属于抗流变性能好的沥青品种。

1.2.3.4 沥青混凝土防渗墙的特点

（1）防渗性能好。碾压式沥青混凝土的渗透系数一般小于1×10^-7～1×10^-8cm/s。浇筑式沥青混凝土实际上则是不透水的。

（2）适应变形能力比较强。沥青混凝土具有较好的柔性，能较好地适应各种不均匀沉陷，如果一旦发生裂缝，水流冲刷下，也不容易再进一步扩大，甚至还有闭合自愈能力。当岸坡较陡时，土质心墙容易发生裂缝，采用耐水的高塑性的沥青混凝土心墙能避免开裂。

（3）不用黏土防渗，因而可以不占用农田，对于缺乏天然土料的地方，更显示其优越性。

（4）工程量小。一般地讲，沥青混凝土防渗体积约占黏性土防渗体的1/20～1/50。适合工厂化施工，用工少，效率高，加快了施工进度。由于沥青混凝土防渗体断面小于土质防渗体断面，因而要求减小坝体体积的场合更为适用。

（5）沥青混凝土的塑性可有效地吸收坝体超载引起的材料变形，而不影响其防渗性能。抗冲击能力较强，其耐久性、防渗可靠性、裂缝自愈能力均优于面板混凝土。

（6）沥青混凝土生产工艺比较复杂，各环节的施工质量控制要求较高。

（7）沥青加热、沥青混凝土拌和及运输对环境污染较大。