心墻瀝青砼在冬季施工中的應(yīng)用

張金山 周紅波（山東黃河工程集團(tuán)有限公司，山東濟(jì)南250011）

1 工程概況

新疆五一水庫(kù)工程規(guī)模屬中型Ⅲ等工程，建筑物級(jí)別：大壩為2級(jí)建筑物，溢洪洞、泄洪洞、發(fā)電洞級(jí)電廠廠房為3級(jí)建筑物；臨時(shí)建筑物為4級(jí)。

攔河大壩設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，洪峰流量Q=1610m3/s；校核洪水頻率土石壩為2000年一遇，洪峰流量Q=3200m3/s。

瀝青混凝土土壩壩頂高程1375.7m，建基面高程1272.00m，最大壩高102.5m，總庫(kù)容0.995億m3。壩頂寬度為10m，壩長(zhǎng)384.6m。上游壩坡1：2.5，壩體填筑分區(qū)從上游至下游分為：上游砂礫料區(qū)、上游過渡料區(qū)、瀝青混凝土墻、下游過渡料區(qū)、下游砂礫料區(qū)、利用料區(qū)、下游排水區(qū)。

2 心墻瀝青砼冬施工程量

為了保證新疆五一水庫(kù)大壩工程2014年的防洪度汛要求：2014年5月31日，大壩瀝青砼心墻填筑到1323m，6月30日填筑至1338m。同時(shí)計(jì)劃2013年冬休前大壩瀝青砼心墻填筑達(dá)到EL1284m高程，即瀝青砼心墻共上升9.6米，約500m3。

根據(jù)水工碾壓式瀝青砼施工規(guī)范要求：當(dāng)環(huán)境溫度低于0℃時(shí)，瀝青砼不宜施工。若進(jìn)行施工，必須采取必要的措施，并報(bào)監(jiān)理人批準(zhǔn)方可實(shí)施。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，目前白天氣溫接近0℃，夜間溫度已達(dá)-10℃。

本次冬施的時(shí)間為12月20日開始，至大壩瀝青砼心墻填筑達(dá)到EL1284m高程時(shí)間為止。

3 瀝青砼防滲心墻設(shè)計(jì)

瀝青混凝土防滲心墻是由熱拌瀝青砂石混合料經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)攤鋪、碾壓而成的，它通過設(shè)置的砼基座和地下混凝土連續(xù)墻連接，并與經(jīng)帷幕灌漿處理的壩基三者一起組成完整的土石壩的防滲體系，防止土石壩水流滲漏和保證滲流穩(wěn)定。因此瀝青混凝土防滲心墻必須具備以下技術(shù)要求：

穩(wěn)定性：包括結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性等。由于土石壩填筑體的自然沉降和位移，瀝青混凝土防滲心墻可能隨之發(fā)生變形，因此應(yīng)具有適應(yīng)這種變形而減少產(chǎn)生裂縫的能力；瀝青混凝土防滲心墻為水下結(jié)構(gòu)，應(yīng)具有水穩(wěn)定性，水穩(wěn)定性系數(shù)應(yīng)大于0.85。

撓曲性：瀝青混凝土防滲心墻是薄層傳力結(jié)構(gòu)物，在上游產(chǎn)生水側(cè)壓力、風(fēng)浪側(cè)壓力、自重力、地震力等荷載的作用下，應(yīng)具有不產(chǎn)生彎曲變形的撓曲性。

不透水性：瀝青砼的不透水性是瀝青混凝土防滲心墻在土石壩中得以應(yīng)用的關(guān)鍵所在，一般孔隙率要求控制在2%～4%，滲透系數(shù)不大于 1×10-4cm/s。

施工和易性：是指瀝青混合料在攤鋪和碾壓工作時(shí)的難易程度。影響和易性的關(guān)鍵是混合料的級(jí)配，必須根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)所處的地理、氣候環(huán)境，選擇瀝青混合料的組成材料，并進(jìn)行合理的配合比設(shè)計(jì)。

3．1 瀝青混凝土室內(nèi)配合比試驗(yàn)

（1）經(jīng)原材料（包括瀝青、粗骨料、細(xì)骨料和填料）物理性試驗(yàn)、冷底子油（汽油和瀝青）的摻配噴涂效果試驗(yàn)、瀝青砂漿抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)及碾壓式瀝青混凝土配合比試驗(yàn)（試驗(yàn)粗選2組礦料級(jí)配合瀝青含量為6.2%～7.2%之間的12組，進(jìn)行室內(nèi)碾壓式瀝青砼成型及各項(xiàng)物理性能檢測(cè)試驗(yàn)）。

（2）送檢的克拉瑪依70號(hào)水工瀝青和各級(jí)骨料的各項(xiàng)性能指標(biāo)，均滿足瀝青砼原材料的技術(shù)要求。

（3）推薦冷底子油：瀝青：油=3：7。

（4）推薦瀝青砂漿配合比：瀝青：石粉（＜0.074mm）：人工砂（2.5～0.074mm）=1：2：3。

（5）采用上述原材料可以配制出滿足迪那河五一水庫(kù)碾壓式瀝青砼技術(shù)設(shè)計(jì)的要求。

3．2 瀝青混凝土現(xiàn)場(chǎng)鋪筑碾壓試驗(yàn)

在瀝青混凝土心墻正式施工前，需要進(jìn)行碾壓式瀝青心墻施工的現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)，以確定碾壓式瀝青混凝土心墻的現(xiàn)場(chǎng)施工的各項(xiàng)參數(shù)，用以指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)工程施工。迪那河五一水庫(kù)碾壓式瀝青混凝土現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)論如下：

（1）現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)瀝青混合料抽樣及瀝青混凝土各項(xiàng)物理性試驗(yàn)結(jié)果，表明室內(nèi)試驗(yàn)所推薦的配合比具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，確定其為最后的施工配合比。

（2）現(xiàn)場(chǎng)施工中瀝青、礦料、混凝土出機(jī)口溫度宜控制在140℃～160℃，礦料：160℃～170℃，瀝青混合料：150℃～170℃。 拌合工藝：投料順序：粗骨料—細(xì)骨料—礦粉，干拌15s，注入熱瀝青濕拌45s。

（3）使用BW120-3振動(dòng)碾時(shí)，最佳碾壓溫度宜控制在140℃～150℃；最佳碾壓厚度為200mm；用BW120-3振動(dòng)碾碾2遍，再動(dòng)碾8遍，再用LP6500振動(dòng)碾2遍，靜碾2遍，可達(dá)到壓實(shí)度和平整度的要求。

（4）瀝青混凝土與水泥混凝土基座之間、瀝青混凝土上下層之間、同一層瀝青混凝土相鄰段之間的結(jié)合較好，瀝青混凝土心墻與上下游兩側(cè)過渡料之間的結(jié)合較好，瀝青混凝土滲入兩側(cè)過渡料約為設(shè)計(jì)值的15%。

（5）瀝青混凝土心墻過渡料采用BW120-3振動(dòng)碾靜碾2遍，再動(dòng)碾6遍，過渡料密實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，與瀝青心墻結(jié)合良好。

4 瀝青砼冬施措施

為了確保瀝青砼冬季施工質(zhì)量，根據(jù)其他類似工程經(jīng)驗(yàn)和本工程特點(diǎn)，對(duì)瀝青砼施工的每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了仔細(xì)分析。其主要影響因素有：1）瀝青砼拌合樓的機(jī)電、傳動(dòng)、管路部分在低溫下極易發(fā)生故障；2）瀝青混合料在接料、運(yùn)輸過程中溫度損失較大，不易保證瀝青混合料的入倉(cāng)溫度；3）瀝青混合料在入倉(cāng)后的倉(cāng)內(nèi)平整和碾壓時(shí)受環(huán)境溫度影響，不易保證理想的碾壓溫度及瀝青混合料面層溫度損失過快對(duì)碾壓質(zhì)量造成影響；4）在低溫條件下，瀝青砼施工的機(jī)械設(shè)備啟動(dòng)、運(yùn)行易突發(fā)故障，作業(yè)人員和設(shè)備運(yùn)行降效較大。針對(duì)以上影響因素，采取以下冬施措施。

4．1 機(jī)械設(shè)備運(yùn)行保障措施

4．1.1 增加保溫裝置

①拌合樓所有電機(jī)、傳動(dòng)、管路系統(tǒng)增加了電熱保溫層和保溫罩，保證在低溫情況下能正常啟動(dòng)和運(yùn)行。瀝青混合料出料口搭設(shè)鋼管架保溫棚，減小混合料溫度損失。

②用于瀝青混合料接料和入倉(cāng)的ZL50裝載機(jī)料斗加設(shè)了保溫層。

③瀝青砼水平運(yùn)輸?shù)娜v自卸汽車車廂改裝成帶保溫裝置的車廂。車箱四周采用巖棉進(jìn)行保溫，車頂加上保溫苫布；目的是減少運(yùn)輸過程中的溫降，防止瀝青混合料溫度損失過大。

④在骨料堆場(chǎng)，采設(shè)備保養(yǎng)及維修。用苫布進(jìn)行覆蓋防止雨雪、冰霜。

4．1．2 設(shè)備保養(yǎng)及維修

①建立瀝青砼專用設(shè)備維修班，及時(shí)處理設(shè)備故障。

②瀝青拌合樓、運(yùn)輸設(shè)備、碾壓設(shè)備低溫運(yùn)行時(shí)易發(fā)生故障，增大了瀝青砼施工專用設(shè)備零部件的采購(gòu)庫(kù)存量，來(lái)保障瀝青砼心墻的連續(xù)施工。

③所有的施工機(jī)械都使用-35#柴油。

4．2 技術(shù)措施

（1）增加瀝青含量

增加瀝青含量（加大油石比），設(shè)計(jì)碾壓式瀝青砼中瀝青含量為6.9%。低溫施工時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況將瀝青含量適當(dāng)提高0.3%，達(dá)到7.2%。

（2）提高瀝青砼入倉(cāng)溫度

根據(jù)規(guī)范規(guī)定，瀝青加熱溫度應(yīng)控制在160℃±10℃，骨料加熱溫度應(yīng)控制在180℃±10℃。施工時(shí)將瀝青的加熱溫度控制在160℃左右，骨料的加熱溫度也相應(yīng)提高，礦粉不加熱。保證瀝青砼出機(jī)口溫度達(dá)到 160-170℃。

（3）瀝青混合料的入倉(cāng)溫度宜控制在140-165℃。

（4）瀝青混合料碾壓時(shí)應(yīng)控制碾壓溫度，初碾溫度不宜低于130℃，終碾溫度不低于110℃，最佳碾壓溫度控制在140-145℃。

（5）瀝青砼攤鋪前，下層表面應(yīng)干燥，清潔，無(wú)冰、雪、霜等，施工中做好充分準(zhǔn)備。

（6）攤鋪時(shí)選擇風(fēng)力不超過4級(jí)的晴朗天氣進(jìn)行，并盡量選取中午氣溫較高時(shí)段進(jìn)行。攤鋪后的瀝青混凝土盡快碾壓密實(shí)，如不能及時(shí)碾壓，需用保溫篷布或保溫棚進(jìn)行覆蓋。

（7）做好協(xié)調(diào)管理，及時(shí)進(jìn)行澆筑施工，采取快卸、快鋪、快平、及時(shí)碾壓、及時(shí)成型的方針。

（8）已針對(duì)冬季瀝青混凝土施工的注意事項(xiàng)和技術(shù)交底，對(duì)項(xiàng)目部管理人員前后進(jìn)行了兩次培訓(xùn)。并決定，此次大壩心墻冬季施工，項(xiàng)目部所有相關(guān)管理人員全部參與到生產(chǎn)一線，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)、質(zhì)量、安全力量，以確保大壩心墻施工順利進(jìn)行。

（9）冷底子油按照試驗(yàn)要求在拌合樓配制，瀝青：汽油=3：7。配置好后，在現(xiàn)場(chǎng)噴涂。

（10）冷底子油噴涂24h，待汽油充分揮發(fā)后，涂刷瀝青瑪蹄脂。瀝青瑪蹄脂的配比，瀝青：礦粉：人工砂=1：2：3。瀝青瑪蹄脂在現(xiàn)場(chǎng)用人工拌制。

（11）施工期間加強(qiáng)上游積水坑的排水，確保瀝青混凝土面干燥、干凈。

5 施工成果檢驗(yàn)

瀝青混合料的制備、運(yùn)輸、心墻鋪筑、碾壓、施工接縫與層面處理、雨季施工措施和瀝青混凝土心墻的質(zhì)量檢驗(yàn)，均符合《土石壩碾壓式瀝青砼防滲墻施工規(guī)范》和現(xiàn)場(chǎng)鋪筑碾壓試驗(yàn)結(jié)果所確定的各項(xiàng)參數(shù)。瀝青砼的質(zhì)量要求見表1，質(zhì)量檢測(cè)的項(xiàng)目及頻度根據(jù)設(shè)計(jì)要求或監(jiān)理工程師的要求確定。具體檢測(cè)項(xiàng)目及要求見表2：瀝青混凝土防滲墻質(zhì)量檢測(cè)項(xiàng)目及要求中的相應(yīng)部分。

表1 瀝青砼質(zhì)量要求

表2 瀝青混凝土防滲墻檢測(cè)項(xiàng)目及要求

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表3

表4

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瀝青砼每層碾壓施工完畢后，由現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)室對(duì)瀝青砼壓實(shí)質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)采用核子密度儀無(wú)損檢測(cè)容量，滲氣儀無(wú)損檢測(cè)滲透系數(shù)。心墻每升高2～4m沿壩軸線每50～100m鉆取芯樣兩組，按要求進(jìn)行容重、孔隙率、滲透系數(shù)、配合比、水穩(wěn)定系數(shù)、三軸、彎曲等項(xiàng)目的檢測(cè)見表5。

表5 定期檢測(cè)內(nèi)容、頻率及標(biāo)準(zhǔn)

6 結(jié)束語(yǔ)

通過本工程對(duì)冬季施工心墻瀝青砼的嘗試，解決了瀝青心墻受冬季低溫條件限制而保溫處理難的技術(shù)難題。總之，在冬季低溫極端天氣下進(jìn)行心墻瀝青砼的施工，可根據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w環(huán)境選用的合適保溫方法，針對(duì)各地不同的溫度狀況，對(duì)配合比，出倉(cāng)溫度，外加劑，輔助材料等靈活選用，以達(dá)到規(guī)定施工要求，不影響工期。