[科普中國]-瀝青灌注

基本概念

瀝青可分為人工制造的煉制瀝青和天然形成的天然瀝青。天然瀝青是由環(huán)烷基原油溢出地表面，其中的輕質(zhì)成分逸散以后形成的。天然瀝青的產(chǎn)量很有限，現(xiàn)在世界各地所用的瀝青，幾乎全部用原油煉制瀝青。制造瀝青所使用的原油為富含瀝青成分的環(huán)烷基原油和混合基原油。這樣人工制造的瀝青，俗稱為柏油。

瀝青是由分子量較大的種種烴類混合物所構(gòu)成的一種膠狀物質(zhì)，這種膠狀物質(zhì)由粒子極細(xì)的高分子柏油精、油性成分及柏油樹脂等所組合而成。柏油精為一種黑褐色粉末狀碳?xì)浠衔?。存在于石油中的柏油精，可能是原料中的環(huán)烷烴或芳香烴長久以來受到地壓及地?zé)嶙饔茫a(chǎn)生聚合或縮合反應(yīng)生成的。油性成分含有長鏈飽和烴和環(huán)烷烴化合物，同時兼含有少量蠟及萘類化合物，其粘性、比重、沸點(diǎn)都較潤滑油高。油性成分在瀝青組成中作為分散媒，可使粒子極細(xì)的高分子柏油精在保護(hù)膠作用下，分散于柏油樹脂及油性成分所構(gòu)成的混合物中。

加強(qiáng)根石防護(hù)措施研究的必要性
險工根石是維持險工壩岸安全的基礎(chǔ)，由于目前所拋根石重量較小，達(dá)不到設(shè)計要求，根石走失嚴(yán)重，致使每年都要投巨資增拋大量根石，以確保工程安全。過去為解決險工根石走失問題，進(jìn)行了多種新工藝、新方法、新材料的試驗研究，取得了一些成果，但距抗沖效果好、施工簡單、耐久性強(qiáng)、投資較少等具體要求有很大差距，推廣應(yīng)用的不多，根石大量走失問題并沒有從根本上得到解決。
根石走失主要是根石向沖刷坑底滾動和隨水流移動造成的。根石向沖刷坑滾動是不可避免的，而根石隨水流移動可以通過工程措施加以控制，利用瀝青灌注法防護(hù)根石，可以經(jīng)濟(jì)、有效地解決根石的走失問題，取得較好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

瀝青灌注法適應(yīng)黃河險工根石
瀝青灌注法防護(hù)根石就是在按標(biāo)準(zhǔn)排整好的根石上灌注拌和好的熱瀝青砂漿，使一定范圍內(nèi)的根石固結(jié)成整體，以抵抗高速水流的沖刷。由于所用的瀝青砂漿具有耐沖擊性、抗拉伸性及柔性等特性，因此灌注后的根石能夠適應(yīng)地基下沉。
瀝青灌注法防護(hù)工程多用在水下或水上陡坡不能碾壓的地方。因此，所用瀝青砂漿在高溫時，應(yīng)易于流動，可直接灌注不需要碾壓。灌注瀝青砂漿適用于防波堤、堤防和護(hù)岸等工程拋石的防護(hù)。

施工過程
瀝青灌注法防護(hù)根石的具體做法是在已按標(biāo)準(zhǔn)修做的根石坡面上，鋪土整平，立隔板，以1. 5m×1.5m為單元，高0. 5m，然后擺放石料，排好后，以塊為單位灌注熱瀝青砂漿.使每塊灌注體既能粘結(jié)成一個整體，塊與塊之間雙不相連接，保證灌注塊自身的整體性和適應(yīng)性。灌注后每塊瀝青砂漿灌注體重約2. 9t，不考慮塊體之間的相互作用，計算得灌注后的瀝青單塊體，在根石坡度1：1.1~1：1.5的坡上，可以抵御水流流速4. 4~5. 2m/s，滿足抗沖要求，當(dāng)沖刷坑加深時瀝青灌注塊體可以滑入沖刷坑內(nèi)。

應(yīng)用實例實例一
日本岸和田港填筑護(hù)岸工程。該護(hù)岸在水深大于3. 0m、波浪強(qiáng)勁的地方，其護(hù)岸基礎(chǔ)的斜坡鋪石注入瀝青砂漿使其固結(jié)，鋪石每個重600~800kg，瀝青砂漿注入量0. 56t/m2。水中部分的配合比為：瀝青17. 5%，石粉30. 5%，砂52. 0%。在1965年臺風(fēng)襲擊下，未注瀝青砂漿的鋪石大多崩壞，注入的鋪石則穩(wěn)定未被破壞。

實例二肖山新灣瀝青灌注拋石工程。1967年錢塘江工程管理局.在肖山新灣使用瀝青混凝土灌注拋石空隙效果顯著。肖山新灣拋石丁壩，壩頭坡面用漿砌石，已能抗御潮浪沖擊，但在低潮位以下的坡腳塊石，在涌潮的作用下走失嚴(yán)重，使上部漿砌石坡面斷裂脫落，威脅壩體安全。當(dāng)時在坡腳拋石體上進(jìn)行了水下澆注瀝青混凝土的試驗，抗御了涌潮的襲擊，并在1968年汛期經(jīng)受了秋季12m/s流速大潮的考驗。1

應(yīng)用前景
黃河下游共有險工、控導(dǎo)工程317處，壩岸垛8249段，護(hù)砌長474km，如果用瀝青灌注法加固黃河下游20緯壩岸，可以節(jié)約投資1. 3億元，所以推廣應(yīng)用前景廣闊，經(jīng)濟(jì)效益巨大。由于采用瀝青灌注法防護(hù)根石使根石上有了較大的壓重，抗沖能力大大增強(qiáng)，大洪水期間出險的機(jī)遇減少，可以減輕洪水期間多處搶險的被動局面，爭取防汛搶險主動。

優(yōu)點(diǎn)瀝青灌注法防護(hù)根石，灌注后的塊體重量大，抗沖能力強(qiáng)，也可以隨根石下蟄，根石出現(xiàn)大量走失時能夠及時發(fā)現(xiàn)，同時瀝青灌注法防護(hù)根石還具有施工簡單、造價低等優(yōu)點(diǎn)。分析認(rèn)為瀝青灌注根石技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理，是解決黃河下游險工根石走失的有益途徑。