淺談新疆下坂地大壩工程瀝青混凝土心墻施工技術

蘇來曼·司衣提

(新疆下坂地水利樞紐工程建設管理局 喀什 844000)

1 工程總體概況

下坂地水利樞紐工程位于新疆塔里木河源流葉爾羌河主要支流之一的塔什庫爾干河中下游。該工程是塔里木河流域近期綜合治理中唯一的山區水庫樞紐工程，主要任務是以生態補水及春旱供水為主，結合發電的綜合性Ⅱ等大(2)型工程。水庫正常擋水位2960m，總庫容8.67億m3，電站總裝機150MW。樞紐建筑物由攔河壩、導流泄洪洞、引水發電洞和電站廠房組成，大壩為瀝青混凝土心墻砂礫石壩。

2 大壩分區簡介

大壩設計總長度為410m，設計高度為76m，壩基心墻基座高位為2890m，壩頂高程為2966m。壩體由瀝青混凝土心墻、過渡區、灌漿廊道，砂礫石區組成。壩體防滲體采用瀝青混凝土心墻下接混凝土防滲墻結合砂礫石帷幕灌漿的垂直防滲型式。瀝青混凝土心墻位于壩軸線上，心墻底部厚度1.2m，頂部厚度0.6m，整體階梯狀上升，心墻底部坐落在混凝土基座上，心墻與基座接觸面上鋪設瀝青瑪蹄脂。為避免瀝青混凝土心墻與壩殼料兩種材料之間剛度相差比較大的突然變化，在瀝青混凝土心墻上下游設置過渡層，上游過渡層厚度3m，下游過渡層分(Ⅴ －1區)和(Ⅴ －2區)，Ⅴ－1區過渡層寬度3m，Ⅴ－2區過渡層2905.00高程以下寬度5.4m，Ⅴ－2區過渡層2905.00高程以上寬度3m，過渡層外側為壩殼砂礫石料。

3 主要設計指標

防滲墻二期混凝土等級為C25W6F100，心墻基座混凝土等級為C25W6F100，瀝青混凝土心墻設計指標為:容重大于2.35t/m3，孔隙率小于3%，滲透系數小于1×10－7cm/s。各項指標詳見表1。

表1 瀝青混凝土設計指標

4 心墻基座與瀝青混凝土心墻施工方法

4.1 心墻基座處理

4.1.1 施工程序

防滲墻墻頂處理→墻頂止水坑施工→止水銅片安裝→鋼筋安裝→模板安裝→倉位驗收→防滲墻二期混凝土澆筑→混凝土養護→心墻基座混凝土澆筑。

4.1.2 防滲墻墻頂處理

按設計高程對防滲墻頂面進行鑿毛處理，對設計高程以下的不合格墻體進行鑿除處理至合格墻體，確保墻頂混凝土無漿皮、乳皮及松散混凝土，按設計要求進行插筋孔施工，采用先灌漿后插筋的施工方法，確保砂漿密實。

4.1.3 止水坑、止水銅片安裝施工

在處理合格后的防滲墻頂按照設計要求鑿設止水坑，采用丙乳砂漿埋設止水銅片。止水銅片的材質、制作尺寸等滿足設計要求，確保表面平整、干凈、無沙眼。止水銅片采用雙面搭接焊，搭接長度不小于20mm，安裝好的止水銅片加以固定和保護。

4.1.4 防水層施工

混凝土澆筑前，于防滲墻頂面涂刷1～2mm丙乳凈漿，1～2cm丙乳砂漿進行粘結，確保防滲墻與二期混凝土之間的防水效果。防水層施工完后按設計要求澆筑混凝土，混凝土澆筑、混凝土的養護過程嚴格按設計及規范要求控制。

4.2 瀝青瑪蹄脂、瀝青混凝土及過渡料施工

4.2.1 瀝青混凝土現場攤鋪試驗

為指導瀝青混凝土心墻的施工，復核室內試驗推薦的瀝青混凝土配合比，確定用于生產的配合比;掌握瀝青混凝土的材料制備、貯存、拌和、運輸、鋪筑、碾壓及檢測試驗的工藝流程，確定適于進行生產的施工工藝參數，2009年4月，進行瀝青混凝土現場攤鋪試驗。

根據現場攤鋪試驗成果，各項參數如下:

a.瀝青瑪蹄脂配合比參數為:瀝青∶填充料∶河砂 =1∶2∶2(重量比)。

b.瀝青混凝土配合比參數見表2。

表2 瀝青混凝土配合比參數

c.厚度控制:瀝青混合料攤鋪厚度為28cm，兩側過渡料厚度30cm

d.碾壓參數:靜碾過渡料1遍→靜碾瀝青混合料2遍→動碾過渡料3遍→動碾瀝青混合料10遍→動碾過渡料3遍，振動碾行走速度為25～30m/min，最后用1.5t振動碾在瀝青心墻靜碾1遍收光，過渡料用2.5t振動碾靜碾1遍壓平過渡料與心墻接觸部位;碾壓過渡料時振動碾離心墻邊緣10～15cm。

e.溫控參數:拌和時要求瀝青溫度控制在150～170℃，骨料溫度控制在170～190℃，瀝青混合料出機口溫度控制在165～175℃，瀝青混合料入倉溫度控制在155～165℃，初碾溫度控制在145～155℃，終碾溫度不得低于120℃。有風、低溫環境下施工溫度按上限控制。

4.2.2 施工順序

混凝土基礎面處理→瀝青瑪蹄脂施工→瀝青混凝土及過渡料施工。

4.2.3 瀝青基礎面處理

人工鑿毛將其表面的浮漿、乳皮、廢渣及黏著污物等全部清理干凈，用0.6MPa左右高壓風吹干，保證混凝土表面干凈和干燥。

4.2.4 瀝青瑪蹄脂施工

鋪設瀝青瑪蹄脂前，在清理干凈且干燥的混凝土表面均勻噴涂1～2遍冷底子油，待冷底子油干涸(約12h)后，再按設計要求的寬度鋪設瑪蹄脂，根據設計要求的寬度及厚度鋪設瀝青瑪蹄脂。

4.2.5 瀝青混凝土及過渡料施工

4.2.5.1 瀝青混凝土礦料加工與儲存

a.礦料加工:選用大理巖I料場的開采料(塊度小于400mm)，自卸汽車運至礦料加工系統受料坑或塊石堆場堆存，經鄂式破碎機、單缸液壓圓錐式破碎機和立式破碎機，聯合破碎制取粗細骨料。破碎后的混合礦料，經過篩分分級，分成粗骨料和細骨料并進入各級料凈料堆場儲存。

b.礦料儲存:塊石與凈礦料儲存采用堆場存，塊石料堆存約10天用量，凈礦料儲存約5天用量。不同粒徑的礦料堆存用隔墻分開，防止混雜。

4.2.5.2 骨料初配及干燥加熱

a.骨料初配:堆存于凈料堆場的骨料，用膠帶機輸送至各級配料倉備用。各級骨料分別采用電振給料器進行初配，用膠帶機混合輸送至干燥加熱筒。

b.骨料干燥加熱:冷骨料均勻連續地進入干燥加熱筒加熱，加熱溫度控制為170～190℃。經過干燥加熱的混合骨料，用熱料提升機提升至拌和樓頂進行二次篩分。熱料經過篩分分級，按粒徑尺寸儲存在熱料斗內，供配料使用。

4.2.5.3 瀝青混合料拌制

瀝青混合料拌和:瀝青混合料拌和制備采用南方路面機械有限公司生產的NTAP—1000型瀝青混凝土拌和樓。拌出的瀝青混合料確保色澤均勻、稀稠一致、無花白料，黃煙及其他異常現象，卸料時不產生離析，溫度控制在165～175℃之間，確保其經過運輸、攤鋪等熱量損失后的溫度能滿足瀝青混凝土碾壓溫度要求。

4.2.5.4 瀝青混合料、過渡料運輸

瀝青混合料使用8t保溫汽車水平運輸至施工部位后，通過改裝并配有保溫轉運料斗的3.0m3裝載機卸入攤鋪機瀝青混合料料斗。人工攤鋪直接采用轉運料斗入倉將瀝青混合料卸入模板內，人工攤平。

瀝青混合料運輸設備及運輸道路能保證瀝青混合料在運輸過程中，不出現骨料分離和外漏，能保證瀝青混合料連續、均勻、快速及時地從拌和樓運至鋪筑部位。

瀝青混凝土心墻兩側過渡料采用20t自卸汽車從貯存料場運至施工部位。鋪筑過程中對攤鋪機無法控制的范圍，采用反鏟配合人工鋪筑過渡料。為防止Ⅳ或Ⅴ－1區和Ⅴ－2區過渡料混用，兩區過渡料應分開運輸、堆放和攤鋪。

4.2.5.5 瀝青混凝土心墻鋪筑

瀝青混凝土心墻施工分為人工攤鋪和機械攤鋪，與混凝土基座連接的擴大段、兩岸岸坡心墻擴大段和與下游廊道相近的心墻段等無法用瀝青混凝土心墻專用攤鋪機進行攤鋪的部位采用人工攤鋪，其余部分用瀝青混凝土心墻專用攤鋪機進行機械攤鋪。根據碾壓試驗確定施工參數進行現場施工。

4.2.5.6 瀝青混凝土心墻碾壓

瀝青混合料的初碾溫度為145～155℃，終碾溫度不低于120℃，有風、低溫環境下施工溫度按上限控制;若攤鋪溫度過高，攤鋪后可靜止一定時間，再進行碾壓。碾壓遍數宜按先靜壓2遍停10～20min，再振動碾壓10遍，最后再靜壓1遍的方式進行。振動碾的行走速度按25～30m/min控制。

4.2.5.7 瀝青混凝土施工質量控制

瀝青混凝土每層碾壓施工完畢后，由現場試驗室對瀝青混凝土及過渡料壓實質量進行檢測。檢測采用核子密度儀無損檢測容重、滲氣儀無損檢測滲透系數、灌水法檢測過渡料相對密度、雙環刀法檢測過渡料滲透系數。所有檢測項目符合設計要求、經監理工程師驗收后方可進行下層瀝青混凝土施工。心墻正式攤鋪后，在開始的9m高度范圍內，每3m左右取芯一次，對芯樣各項指標進行全面檢測，檢測結果合格后，則以后每升高8～10m鉆取長度不小于45cm的芯樣，進行容重、孔隙率、滲透系數、抽提配合比、馬歇爾穩定度、馬歇爾流值、水穩定系數、彎曲試驗、三軸試驗等參數檢測。

4.2.5.8 層面處理

對于連續上升、層面干凈，且已壓實的瀝青混凝土，表面溫度大于70℃時，瀝青混凝土層面不作處理，連續上升。

當下層瀝青混凝土表面溫度低于70℃，應采用紅外加熱器加熱，加熱時，應控制加熱時間以防瀝青混凝土老化。

對于因故停工，停歇時間較長、較臟的瀝青混凝土層面，先用高壓風、水處理干凈后，必要時用紅外線加熱器烘烤黏污面，使其軟化后鏟除。再進行加熱，當層面加熱的溫度達監理工程師指示的溫度后，再在層面上均勻噴涂一層熱瀝青，然后再鋪筑上層瀝青混合料。

4.2.5.9 橫縫處理

受施工布置、施工進度影響，大壩瀝青混凝土心墻與2897.0～2904.0m高程部位之間留有大量橫縫，其他部位也因為一些不可預見的因素留有橫縫。在施工過程中，應嚴格按規范要求做好橫縫部位的質量控制:

a.橫縫部位預留不陡于1∶3的斜坡，并按要求進行壓實。

b.上下層橫縫必須錯開2m以上。

c.橫縫部位進行二次攤鋪時，應按規范要求對接合面進行處理。

通過對大壩橫縫部位進行現場無損檢測及芯樣室內檢測，各項指標均滿足設計要求，且芯樣無明顯施工縫。

4.3 瀝青心墻現場質量檢測

瀝青心墻現場質量檢測統計匯總表見表3。

表3 瀝青心墻現場質量檢測統計匯總

5 瀝青混凝土心墻第三方檢測

2009年5月，下坂地水利樞紐瀝青混凝土心墻工程開始施工，2010年10月底基本完工。為保證工程質量下坂地建管局現場在不同部位不同高程上鉆取56個芯樣，委托西安理工大做了對瀝青芯樣檢測和力學性能研究。芯樣尺寸為100mm(直徑)×200mm(高);溫度控制精度為 ±0.5℃;試件恒溫大于24h。檢測結果見表4:

表4 芯樣密度、孔隙率檢測結果

續表

檢測結果表明，檢測的45個芯樣孔隙率小于1%，符合瀝青混凝土心墻孔隙率不大于3%的要求。抽提試驗結果見表5。

表5 抽提試驗結果

從上表可看出，芯樣瀝青油石比偏差滿足施工規范要求。

試驗取芯樣3個，瀝青抽提后礦料篩分結果見表6。

表6 級配篩分結果

從上表可看出，除芯樣1細骨料偏少和3個芯樣的礦粉都偏大外，其他指標滿足配合比偏差施工規范要求。

瀝青混凝土靜三軸試驗結果見表7。

表7 瀝青混凝土靜三軸試驗結果(3.4℃)

瀝青混凝土靜三軸非線性參數見表8。

表8 瀝青混凝土靜三軸非線性參數(3.4℃，E－B模型)

6 結語

a.高原地區，在低溫及多風環境下瀝青混合料出機口溫度應控制在165～175℃。

b.高原地區，瀝青混合料碾壓遍數采用靜2+動10+靜1，能滿足施工質量要求。

c.高原地區，在5℃以下0℃以上，完全可以施工，但應隨時檢測瀝青混合料表面溫度，初碾溫度應控制瀝青混合料表面溫度在145～155℃，內部溫度應控制在155～165℃之間。在低溫下施工應提高對初碾溫度的要求。

d.低溫下施工，應嚴格控制終碾溫度不得低于120℃，瀝青混合料應連續碾壓，最后收光，不能間隔時間過久，碾壓后任何機械和人員不得在混合料上行走。否則會造成表面裂縫，不利于瀝青混凝土心墻層間接合。

e.在低溫情況下，如表面溫度降溫過快，采用篷布覆蓋等措施，可延緩溫度損失，提高表面光潔。

DL/T 5362—2006水工瀝青混凝土試驗規程［S］.