張俊濤，朱田勝

（西藏旁多水利樞紐管理局，850000，拉薩）

一、工程概況

旁多水利樞紐工程位于西藏自治區(qū)林周縣旁多鄉(xiāng)下游1.5km處的拉薩河干流上，為拉薩河中段梯級開發(fā)之首，是西藏自治區(qū)“十五”期間重點水利工程項目，工程任務以灌溉、發(fā)電為主，兼顧防洪和供水。

樞紐由大壩、泄洪洞、泄洪兼導流洞、引水系統(tǒng)、發(fā)電廠房、灌溉輸水洞等組成。工程規(guī)模為大（1）型，工程等別為Ⅰ等，大壩為1級建筑物。水庫總庫容12.3億m3，設計正常蓄水位4 095 m，洪水位4 096 m，校核洪水位4 098.7 m，本工程地震基本烈度為Ⅷ度，大壩地震設計烈度采用Ⅸ度。

大壩為碾壓式瀝青混凝土心墻砂礫石壩，壩頂高程為4 100 m，最大壩高72.30 m，壩頂長為1 052 m。瀝青混凝土心墻中心線位于壩軸線上游3 m處，心墻頂高程4 098.7 m。瀝青混凝土心墻采用變厚度設計，4 078 m高程以上心墻厚度0.7 m，4 078～4 053 m高程之間心墻厚度0.85 m，4 053 m高程以下心墻厚度1 m，底部3 m高范圍瀝青混凝土心墻厚度由1m擴大到2.2 m，兩岸瀝青混凝土心墻與岸坡基座、一二期瀝青混凝土心墻之間采用擴大端頭型式連接。瀝青混凝土心墻與基礎混凝土防滲墻采用混凝土基座連接，在基座的下游側設置灌漿廊道。瀝青心墻兩側設4 m厚的砂礫石過渡料。

壩體填筑分兩期施工，一期施工左岸灘地，二期施工右岸河床。一、二期瀝青心墻接頭設計采用擴大接頭型式，縱向1∶3斜坡。實際施工過程中高程4 046 m以上一期瀝青心墻未能預留擴大接頭，擴大接頭無法實現。

二、接頭方案擬定

圖1 擬定接頭示意圖

經綜合考慮，初步擬定采用包裹式接頭型式?？紤]旁多工程覆蓋層深，地震設計烈度高，地處高海拔地區(qū)，一期與二期心墻之間、心墻與過渡料之間、分期施工及蓄水后心墻變形及應力條件復雜。為驗證包裹式接頭型式的合理性，選擇合理瀝青砂漿配合比和砂漿厚度等參數，保證接頭具有良好的適應變形能力、抗?jié)B性能、抗震性能等，需開展包裹式接頭型式專項研究。

初步擬定試驗及計算方案為包裹搭接水平長度3 m，瀝青砂漿過渡層厚10 cm，兩側包裹混凝土厚度50 cm，最終瀝青砂漿厚度、瀝青砂漿配合比、二期包裹水平長度、二期包裹兩側心墻寬度等參數通過試驗確定，具體結構見圖1。

三、接頭試驗

1.試驗過程

為了論證包裹式接頭型式的技術可行性，選擇合理的材料和結構設計參數，提出施工指導意見，開展瀝青砂漿性能與黏接厚度及接合處整體性能試驗。針對材料性能和工藝開展專項試驗研究，包括：瀝青砂漿材料試驗、瀝青砂漿厚度與瀝青混凝土接合處整體性能試驗、接頭型式工藝性試驗。

針對此次各項試驗內容，試驗使用的主要儀器設備如下：LSZ—300A微機控制瀝青混凝土三軸試驗系統(tǒng)、WDW—20E微機控制電子式萬能試驗機、瀝青混凝土電動脫模器、DF—4/—5型電腦瀝青針入度測定儀、DF—10（11）型多功能電腦全自動軟化點測定儀、SY—2B型低溫雙數顯瀝青延伸度儀、82型瀝青旋轉膜烘箱、HWY—30恒溫水浴、瀝青混合料拌和機、瀝青混合料標準篩、電子天平（感量 1 mg）、電子天平（感量 0.01 g）等。

2.試驗結論與建議

經過各項試驗研究，得出如下結論和建議：

①根據室內試驗和現場模擬試驗結果，采用8 cm或10 cm作為砂漿過渡層施工厚度都能夠達到很好的黏結、緩沖和防滲作用，且力學性能和適應變形能力差別不大，考慮到經濟因素，選擇8 cm作為推薦施工厚度。

②瀝青砂漿具有良好柔性和抗?jié)B性能，可以較好地適應瀝青混凝土心墻整體變形，將分期施工瀝青混凝土心墻鏈接為一個完整的防滲體系，但其材料彈性模量較小，建議施工過程嚴格控制砂礫石過渡料壓實度和二期澆瀝青混凝土孔隙率，保證對瀝青砂漿形成剛性約束，限制材料可能產生的變形。

四、接頭有限元計算分析

1.計算內容

模擬瀝青混凝土心墻壩的分期施工過程，根據試驗數據選擇合理計算參數，分析不同工況、不同部位的應力應變情況。

選取一、二期瀝青心墻接頭高程4 046 m處為典型剖面進行應力應變計算，計算剖面樁號0+661.45 m。

計算方案：靜力計算和動力計算。動力計算采用擬靜力法，模擬正常運行期遭遇9級地震的情況。

計算工況：靜力計算按照旁多心墻壩分期施工的填筑順序，自底向上模擬施工填筑的過程。填筑完成后模擬兩級蓄水的過程。動力計算模擬穩(wěn)定滲流時的正常運行期間遭遇9級地震的情況。計算方案及工況見表1。

表1 計算方案及工況

表2 推薦瀝青砂漿配合比參數

2.計算方法

計算采用二維非線性有限元計算方法。壩體堆石、基巖、過渡層和瀝青混凝土均采用Duncan—Chang E—B模型，混凝土基座、廊道襯砌和防滲墻采用理想彈塑性模型。計算考慮了材料楊氏模量、體積模量、抗剪強度的非線性特性，以及兩種材料接觸面上剪應力與相對變位的非線性特性，還考慮了加卸荷過程中材料的非線性彈塑特性。

3.綜合分析

①目前高程4 046 m以下壩體變形已基本完成。新填筑的高程4 046 m以上壩體完工期沉降值為40.6 cm。

②蓄水后上游壩體由于上浮力作用沉降減小，最大沉降點移向下游。完工期上下游水平位移基本對稱，蓄水后向下游位移增大。位移結果符合心墻壩的變形規(guī)律。

③基礎為深厚砂礫石覆蓋層，k值偏低，因此水平方向位移最大值位于基礎中；基礎沉降值較大，壩體最大沉降位于壩底。

④心墻接頭處有0.029 MPa拉應力，繼續(xù)填筑后消失。

五、方案設計

1.技術可行性

根據試驗結果，包裹式接頭型式中瀝青砂漿能較好結合一、二期瀝青混凝土，具有一定的變形適應能力和抗?jié)B性能。根據有限元計算分析結果，接頭型式的改變對壩體整體應力變形情況無改變，僅對接頭部位心墻應力變形產生影響。在靜力工況下心墻接頭僅在施工期局部時段產生0.029 MPa拉應力，隨著壩體填筑拉應力消失。根據試驗和計算分析結果，采用包裹式接頭技術上是可行的。

2.瀝青砂漿厚度確定

根據接頭試驗結果，包裹式接頭上下游側面瀝青砂漿厚度與接頭力學性能和抗?jié)B性能存在如下規(guī)律：

（1）接頭處密實性能

隨著瀝青砂漿厚度的增加，其孔隙率逐漸減小。當瀝青砂漿厚度增加至8 cm后，孔隙率趨于穩(wěn)定。這是由于瀝青砂漿厚度增加，易于瀝青砂漿流淌，填充密實。

（2）接頭處抗?jié)B性能

采用逐級增加水壓的方式測試滲漏情況。接頭處抗?jié)B性能試驗測試結果均不滲漏。

（3）接頭處剪切性能

接頭處剪切強度值最大為1.31 MPa，最小為1.08 MPa。接頭處剪切強度與接合面粗糙程度、表面骨料形態(tài)等有關，瀝青砂漿過渡層與瀝青接合效果較好。

（4）接頭處拉伸性能

隨著瀝青砂漿厚度的增加，其抗拉強度并未出現明顯變化，當瀝青砂漿過渡層厚度達到8 cm后，拉伸試驗各項性能指標趨于穩(wěn)定。

（5）接頭處彎曲性能

隨著瀝青砂漿厚度的增加，其抗彎強度并未出現明顯變化，當瀝青砂漿過渡層厚度達到8 cm后，其他彎曲性能指標趨于穩(wěn)定，故瀝青砂漿厚度取8 cm。

3.包裹式接頭結構設計

（1）結構布置

包裹式接頭型式中，包裹搭接水平長度3 m，兩側包裹混凝土厚度0.52 m，在一期心墻上下游側面設8 cm厚瀝青砂漿過渡層，以改善豎直面新老混凝土接合面的性能。從高程4 046 m開始，每10 m高設一組兩向測縫計和滲壓計，以觀測接頭部位變形和滲漏情況。

二期心墻瀝青混凝土仍采用原設計材料和配合比，瀝青砂漿原材料可利用工程現有瀝青混凝土原材料，細骨料可采用成品料適當調整級配，建議配比見表2，并根據現場生產性試驗最終確定。

（2）技術要求

①一期瀝青混凝土心墻端頭及上下游側面表部不密實瀝青混凝土應予鑿除，露出新鮮、密實瀝青混凝土面，鑿除面平整度差不大于1 cm，同時保證一期心墻厚度不小于原設計厚度。二期心墻鋪筑前接觸面按規(guī)范要求進行加熱處理。

②一期瀝青混凝土心墻上下游側面瀝青砂漿應采取立模鋪筑措施，以保證砂漿結構尺寸，接頭部位瀝青鋪筑厚度與二期瀝青心墻鋪層厚度一致。

③考慮包裹接頭部位一期心墻已經施工完成，碾壓設備無法靠近一期心墻，靠近接合面局部可采用夯實方法。同時上下游側面為豎直接合面，只能靠側向擠壓作用和混合料的流動性使接合面銜接緊密，故施工過程中應嚴格控制瀝青砂漿及混合料的入倉溫度，選擇適當的碾壓或夯實參數，同時避免上層施工對下層已施工完接合面的干擾。對接合面采區(qū)針對性的質量控制和檢測措施。施工單位應根據現場試驗情況選擇合適的施工方法。