国家 863 高技术研究发展计划－ 2002AA2Z4131 国家十一五重点课题“灌区输水技术研究与产品开发” 渠道水工沥青混凝土防渗技术

1. 国家863高技术研究发展计划－2002AA2Z4131国家十一五重点课题“灌区输水技术研究与产品开发”渠道水工沥青混凝土防渗技术国家863高技术研究发展计划－2002AA2Z4131国家十一五重点课题“灌区输水技术研究与产品开发”渠道水工沥青混凝土防渗技术 鲁一晖 中国水利水电科学研究院结构材料研究所 水利部水工程建设与安全重点实验室 北京中水科海利工程技术公司

2. 1. 沥青的环保问题 • 石油沥青对水质无污染。国外许多灌溉、饮用水工程都采用了沥青混凝土衬砌防渗：

3. 1. 沥青的环保问题 • 中国工程采用了沥青混凝土衬砌防渗： 抽水蓄能电站沥青混凝土面板防渗：浙江天荒坪、河北张河湾、山西西龙池、河南宝泉等； 沥青混凝土心墙：尼尔基、冶勒等；

4. 1. 沥青的环保问题 • 沥青混凝土施工中的污染问题： －－－沥青中的苯丙芘含量问题 • 石油沥青中的苯丙芘含量远低于煤沥青中的苯丙芘含量； • 石油沥青中的苯丙芘含量与日常生活中常用物质的苯丙芘含量相当。

5. 不同沥青的苯丙芘（C20H12）含量

6. 石油沥青和其他物质的苯丙芘含量对比

7. 沥青拌合站空气中的苯丙芘含量（g/1000m3）

8. 1. 沥青的环保问题 • 1987年国际癌研究机构（IARC）提出了致癌性评价标准，未将石油沥青列入人体致癌物质，而煤沥青和煤焦油则被列入致癌物质； • 1968年国外进行的对25个炼油厂沥青车间的462名工人与397未接触沥青人进行对比研究，证明两组人群的健康状况没有差别； • 国际卫生组织（WHO）的Health Criteria系列报告认为，石油沥青与煤沥青截然不同，石油沥青对人体是没有致癌性的。

9. 2. 沥青混凝土的高温流淌问题 • 《土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则》中规定面板不宜陡于1:1.7是出于铺筑机械施工效果和人员安全的考虑； • 国外有许多工程坡度陡于1:1.7，表明沥青混凝土的斜坡流淌问题是可以解决的； • 国内丹河电厂灰坝坡度曾做到1:1.6，沥青含量达7.5%，至今运行完好。说明只要施工得当，依靠国内技术可以解决流淌问题。

10. 德国Alz渠道沥青混凝土施工(1:1.25)

11. 3. 沥青混凝土的低温冻断问题 • (1) 沥青混凝土防渗经验之一 只要配合比设计、施工方法得当，普通沥青混凝土可以承受相当低的温度不开裂。

12. 3. 沥青混凝土的低温冻断问题 (1)沥青混凝土防渗经验之一 • 应尽量采用较高标号的沥青，如B80/100； • 施工现场设置拌合站，减小运距，以此控制拌合温度，防止施工中的沥青老化； • 在满足斜坡稳定的前提下适当采用稍高的沥青含量，工程中沥青含量曾做到8%左右； • 采用小孔隙率，提高防渗，工程中曾做到2%。

13. (1) 国外经验之一(实例) • 工程：冰岛Sigalda沥青面板坝 • 年代：1975年建成 • 气温：施工-5～15℃，9月份可达-5℃ • 沥青：B80/100，针入度73～83，软化点49℃。 • 沥青含量：防渗层7.7％，整平层5.1％,封闭层33％。 • 骨料最大粒径：22mm • 施工：摊铺机预压密实95%，1.5和4.5t振动碾，孔 隙率1～4%以下。红外线接缝处理。

14. (1) 国外经验之一(实例) • 工程：奥地利Oschenik沥青面板坝，坝高81m • 年代：1972～1979年施工 • 环境：-35℃以下，海拔2391m，冰层厚度1.5m • 沥青：B80/100，针入度73～83，软化点49℃。 • 沥青含量：防渗层7.7％，整平层5.1％,封闭层33％。 • 骨料最大粒径：22mm • 施工：摊铺机预压密实95%，1.5和4.5t振动碾，孔 隙率1～4%以下。红外线接缝处理。

16. 3. 沥青混凝土的低温冻断问题 • (2)沥青混凝土防渗经验之二 采用改性沥青来改善沥青混凝土的抗裂性能。前苏联专家提出，应设法使沥青混凝土在运行过程中呈粘弹塑性状态。对于气温在-20℃以上的地区可以采用普通沥青混凝土，其他低温地区则应当采用改性沥青混凝土。

17. (2) 国外经验之二(实例) • 工程：前苏联米努辛热电厂灰渣池 • 年代：1979年施工，防渗面积30万m2 • 气温：最低气温-52℃，最高39℃。 • 沥青：B90/130， SBS掺量8%。 • 沥青含量：防渗层10％。

18. (2) 国外经验之二(实例) • 工程：前苏联巴拉克夫化工厂废渣池面板工程 • 气温：最低气温-44℃，最高40℃。 • 沥青：B60/90，改性乳胶含量10% 。 • 沥青含量：防渗层10.5％。

19. 4. 国内沥青混凝土机械化施工实例 • 工程地点：河南省林州市浊漳河支流露水河 • 大坝坝型：土质斜墙堆石坝（后加沥青混凝土面板） • 最大坝高：78.5m • 工程内容： • （1）对面板流淌、开裂严重部位进行拆除，并用新沥青混凝土回填（3000m2）; • （2）在497高程以上铺设10cm沥青防渗层（12000m2）; • （3）在防渗层表面涂封闭层（12000m2）; • （4）部分岸边接头重新修筑。

20. 摊铺机摊铺防渗层沥青混凝土

21. 沥青混凝土坝顶卸料

22. 喂料车坝面卸料

23. 振动碾碾压沥青混凝土

24. 反光保护层涂料涂刷

25. 竣工后的南谷洞大坝

26. 5. 渠道改性沥青预制板衬砌技术 • 衬砌板预制场： 配筋改性沥青混凝土，振动碾压实，并贮存 • 预制板运输： 特制吊装架吊装，汽车运输 • 预制板安装： 现场吊装，对接 • 预制板接缝处理： 嵌缝材料接缝密封处理

27. 单位：cm ： ： ： ： 5cm沥青混凝土 垫层石 图2 沥青混凝土衬砌渠道横断面示意图 图1某工程渠道梯形断面图

28. 板材制备-------（制板槽施工）

29. 板材制备-------（制板槽施工）

30. 板材制备----第一层沥青混凝土摊铺

31. 板材制备----铺设聚脂网格

32. 板材制备----第二层沥青混凝土摊铺

33. 板材制备----第二层沥青混凝土摊铺

34. 板材制备----冷却后拆除两侧角钢

35. 运输--滚筒卷起板材运往堆料场

36. 运输--滚筒卷起板材运往堆料场

37. 运输--成型渠道型板

38. 运输--型板吊装在运输车上

39. 运输--运往现场

40. 施工--从运输车移至起吊行车

41. 施工--起吊行车铺装型板

42. 施工--起吊行车铺装型板

43. 推广示范工程简介 • 2009年3月~4月间，在河北省邢台地区世界灌区灌溉农渠上选取了约150m长的农渠，进行沥青混凝土预制板铺装施工，取得了满意效果。 • 试验段工程位于河北省宁晋县南梁庄。属于宁晋灌溉渠系西干渠闫庄支渠辖控。试验段全长150m，U型断面，渠口宽120cm，渠深63cm，坡比1:1500。采用柔性沥青混凝土预制板衬砌。 • 试验工程所用沥青为中水科海利工程技术有限公司研制生产的SK-1型SBS改性沥青。沥青混凝土预制板板材尺寸根据渠道全断面长度及施工能力确定：长181cm，宽135cm，厚3cm。单块重量180kg。

44. 板材运输

45. 板材铺装

46. 板间缝

47. 板材自行沉降变形

48. 接头处理

49. 铺装就位的预制板

50. 板间缝