瀝青混凝土面板墊層料施工質量分析及解決措施

李平

浙江華東工程咨詢有限公司 浙江杭州 311122

1 概述

山東沂蒙抽水蓄能電站主要由上水庫、輸水系統、地下廠房、地面開關站及下水庫等建筑物組成。上水庫壩型為瀝青混凝土面板堆石壩，壩頂寬10m，長608.23m，壩軸線處最大壩高117.4m，上游壩坡1：1.7，下游壩坡1：1.5。上水庫庫盆采用瀝青混凝土全庫盆防滲，總防滲面積約為32.1萬m2，墊層區位于瀝青混凝土面板下部，壩坡部位水平寬度為300cm，庫坡及庫底開挖范圍垂直厚度為60cm，庫底填筑區厚100cm，采用庫盆開挖的微風化片麻巖閃長巖、花崗閃長巖料經人工破碎加工而成。墊層料填筑質量直接關系到后續瀝青混凝土面板攤鋪質量，因此，對墊層料填筑質量整體要求較高。根據設計要求，為保證墊層區排水能力，最大粒徑為80mm，粒徑小于5mm的含量壩坡區及庫底回填區為25%-35%，巖坡區及庫底開挖區為不大于20%，粒徑小于0.075mm的含量應小于5%，曲率系數為1-3，不均勻系數宜大于15，墊層料的超徑顆粒含量不應大于3%，遜徑顆粒含量不應大于5%。填筑壓實后墊層料壩坡及庫底范圍孔隙率不大于18%，相應的干密度為2.24g/cm3，庫盆巖坡區孔斜率不大于19%，相應的干密度為2.21g/cm3，滲透系統不小于10-2cm/s，變形模量庫底部分應不小于60Mpa，斜坡部分應不小于40MPa。

2 施工工藝簡述

墊層料填筑包括三個部位，大壩壩坡區、庫盆庫底區及庫盆巖石邊坡區。墊層料在填筑前，均進行工藝試驗確定了碾壓方法、虛鋪厚度、碾壓遍數、加水量等填筑參數。

墊層料采用自卸車由墊層料加工系統運至填筑面，采取后退法或進占法卸料。壩坡及巖坡墊層料碾壓采用水平填筑、碾壓和斜坡削坡、碾壓相結合的方式，即按照一定寬度（巖坡墊層料需滿足運輸車輛通行）水平填筑，采用22t自行式振動碾碾壓，平板夯機作為輔助碾壓設備，待填筑到頂統一將多于的墊層料采用反鏟削坡至庫底運至其他工作面填筑，再牽引10t振動碾斜坡碾壓。庫底墊層料填筑直接采用水平填筑與碾壓的方式，水平碾壓采用22t自行式振動碾，平板夯機作為輔助碾壓設備。經工藝試驗確定，水平填筑虛鋪厚度45cm、壓實厚度40cm，22t振動碾8遍動碾；斜坡削坡預留4cm余量碾壓至設計邊線，10t振動碾壓2遍靜碾、4遍動碾。

3 問題及原因分析

3.1 問題描述

墊層料填筑試驗檢測主要指標包括＞8mm含量、＜5mm含量、＜0.075mm含量、不均勻系數、曲率系數、濕密度、含水率、干密度、孔隙率、滲透系數等。墊層料在實際填筑過程中，根據其試驗檢測結果，發現墊層料孔隙率、干密度、變形模量等指標均能滿足設計要求，但墊層料級配檢測結果不符合設計情況較多，曲率系數檢測結果大于設計要求現象較為普遍。

3.2 原因分析

從墊層料料源選材、加工生產、儲存、運輸、攤鋪、填筑等全過程進行跟蹤檢查，查找并分析問題存在的原因。經查找并分析導致墊層料級配檢測、曲率系數檢測不符合設計要求主要有如下原因。

（1）墊層料采用庫盆開挖的微風化片麻巖閃長巖、花崗閃長巖料經人工破碎加工而成。庫盆開挖時，優先已完成庫盆內土方開挖及不合格夾層或比較集中的軟弱顆粒的剔除，料源較干凈、均一，在填筑時未發現含泥情況及被振動碾碾碎導致級配不合格情況。但檢測料源強度時，發現料源強度較高，墊層料加工系統難以達到破碎效果，破碎后小于5mm的顆粒明顯偏少，經檢測級配不滿足設計要求。

（2）墊層料加工系統由1個料倉、1臺喂料機，1臺顎式破碎機、1臺圓錐破碎機（為防止鐵件進入破碎加工設備，在A1膠帶機上配置電磁除鐵器(含金屬探測儀)1套），1臺振動篩、以及6組膠帶機組成。開采料裝車前剔除粒徑大于600mm的石料，振動篩第一層篩孔尺寸為80mm，篩分后大于80mm的石料由膠帶機運輸回圓錐破二次破碎，如此循環往復。系統各類設備參數調設穩定后不會變化，正常運轉后出料比例及粒徑基本相同。但經在下料口取樣檢測，60mm～80mm含量明顯偏高，小于60mm的細顆粒明顯偏少，檢測結果存在級配不滿足設計要求的情況。

（3）上水庫海拔相對較高，常年盛行大風天氣，從加工系統到上壩填筑再到檢測，經多次倒運、翻攪，細料有損失情況；遇降雨天氣，雨水進入堆存的墊層料和已填筑的墊層料內，會帶走部分細顆粒；墊層料加工系統距離填筑面約1.5km，運輸路線較長，且局部段路況較差，運輸車輛存在顛簸情況，易導致骨料離析情況。

（4）墊層料從取料、生產、裝料、運輸、卸料、攤鋪、碾壓到試驗檢測，雖然多采用機械設備操作，但人員操作、指揮不當等仍是主要因素。如墊層料檢測主要采用挖坑取樣檢測，試驗檢測人員不具有足夠的專業技能，未按照試驗規程開展現場試驗檢測工作，易導致試驗數據失真；料源處挖機司機取不合格料用于墊層料生產，比如強風化巖石，易被振動碾碾碎導致檢測結果不滿足設計要求；以及存料處挖機司機或裝載機司機取料裝車時，因堆料時存在底部粗骨料偏多、頂部細骨料偏多的一般情況，取料方式不當易導致級配檢測不合格；運至工作面的墊層料，有時難免出現離析情況，現場指揮人員或反鏟司機等發現離析而未采取摻拌或挖除等措施，易導致級配檢測不符合設計要求。

（5）墊層料堆料易出現離析現象，主要表現為堆料體上部為多為細料子、底部多為粗料子，當堆料高度較高時表現更為明顯，且反鏟或轉載機取料時難以做好全斷面取料。如加工系統出料口未及時將生產出來的墊層料進行轉移，堆料過高再取料時明顯料子偏粗或偏細；臨時堆存場堆存時，堆放過高同樣會出現以上問題；以及拉運在現場的墊層料，集中卸車或未及時攤鋪，堆積過高也會導致離析現象。

4 解決措施

為解決墊層料填筑過程中出現的級配與曲率系數檢測不符合設計要求的問題，結合以上查找到的原因，從強化人員管控、優化設備性能、調整施工方法等措施上予以解決。具體如下：

（1）在進行庫盆開挖時，應優先完成庫盆內土方開挖及不合格夾層或比較集中的軟弱顆粒的剔除，避免在料源取料時出現含泥、軟弱顆粒的情況。鑒于庫盆內均為微風化片麻巖閃長巖、花崗閃長巖料，強度普遍較高，為滿足墊層料生產需要，在選定料源開采區的情況下，將原先的爆破參數進行優化，采取減少爆破孔間距及增加裝藥量等措施，爆破后的料源出現較多的細料子，在取料裝車時做好反鏟司機的交底工作，細料子和粗料子一并裝車用于墊層料加工系統生產，生產出來的料子級配較均勻，符合設計要求[1]。

（2）對墊層料加工系統局部進行改裝，將篩孔尺寸為80mm的第一層振動篩更換為更小篩孔尺寸的振動篩，如更換篩孔尺寸為70mm的振動篩。變換第一層振動篩后，60mm-80mm含量明顯降低，檢測結果符合設計要求。

（3）對墊層料出廠質量進行有效控制。墊層料在運至工作面前需進行出廠檢測，合格后方可運至工作面進行填筑。為做好墊層料出廠質量控制，在墊層料加工系統場地設置三個區，即出機口區、待檢測區、已檢測區。出機口生產出來的墊層料應及時轉運至待檢測區，避免出機口堆積過高離析，同時轉運至待檢區的墊層料也應控制堆料高度，設置待檢測區標識牌。當轉運達到一定方量后（一般按照5000m3控制），進行試驗檢測，合格后轉為已檢測區，將待檢測區標識牌更換為已檢測區標識牌，不合格應采用挖機等設備進行翻拌直至合格為止。隨后在另外一區域重復以上操作。已檢測區檢測完成后不得繼續存料，直至拉運完成為止。必須在已檢測區取料運輸至工作面，不得在出機口區、待檢測區取料。

（4）應盡量避免在大風天氣、降雨天氣生產與填筑墊層料，若因特殊情況需要填筑的，需要采取必要的防風、防雨措施。如預大風天氣，在墊層料加工系統出機口處設置必要的擋風措施，防止出料過程中細料子損失；如遇降雨天氣，在取料部位、運輸車輛及現場填筑區采用防雨布覆蓋保護，對已攤鋪的墊層料，應在降雨前及時碾壓到位。應盡可能使墊層料運輸道路平坦，無法消除顛簸帶來的影響時，應由挖機或裝載機配合卸料和攤鋪[2]。

（5）強化流程管理，從墊層料開采、生產、儲存、取料運輸、攤鋪到碾壓全過程安排專人進行指揮、旁站，對每道工序把好關，并做好試驗人員及現場操作、指揮人員的培訓、技術交底工作，減少因人員指揮、操作不當等因素帶來的不合格風險[3]。

5 結語

墊層區位于瀝青混凝土面板下部，作為瀝青混凝土面板支撐層，墊層料填筑質量直接關系到后續瀝青混凝土面板質量，因此，做好墊層料填筑質量控制較為關鍵。通過查找、分析墊層料填筑過程中存在的主要問題，再到采取強化人員管控、優化設備性能、調整施工方法等一系列針對措施，解決了填筑過程中存在的問題，保證了各種試驗檢測參數符合設計要求，也為后續瀝青混凝土面板攤鋪質量奠定了基礎。