某大壩心墻瀝青混凝土現(xiàn)場碾壓試驗結(jié)果分析

張霽宇

（沈陽興禹水利建設(shè)工程質(zhì)量檢測有限公司，遼寧 沈陽 110000）

1 試驗?zāi)康?/h2>

某水利樞紐工程水庫總庫容1.27 億m3，工程主要由大壩、泄水建筑物、發(fā)電引水系統(tǒng)和地面廠房等主要建筑物組成。擋水大壩采用瀝青混凝土心墻壩，最大壩高128.8 m，壩頂寬度12 m，壩長205 m。壩體填筑材料依次分為：上下游砂礫料填筑區(qū)、心墻上下游過渡料填筑區(qū)、瀝青混凝土心墻、利用料填筑區(qū)、貼坡排水、下游混凝土網(wǎng)格梁干砌石護(hù)坡[1]。為有效指導(dǎo)施工，保證大壩心墻瀝青混凝土施工質(zhì)量，對已選定的瀝青混凝土配合比，進(jìn)行大壩心墻瀝青混凝土現(xiàn)場碾壓工藝試驗，試驗于 2018 年 7 月 20 日開始，2018 年 9 月 3 日結(jié)束，現(xiàn)場進(jìn)行了碾壓工藝試驗及復(fù)核試驗，以驗證設(shè)計指標(biāo)、設(shè)備性能、施工工藝方法、瀝青混凝土配合比等能否滿足設(shè)計及規(guī)范要求[2]。本文采用新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利水電設(shè)計研究院推薦的4#瀝青混凝土配合比為本次碾壓工藝試驗用配合比，見表1。拌和站加熱骨料室內(nèi)擬合礦料曲線見圖1，確定瀝青混凝土生產(chǎn)配合比（表2），并簽發(fā)瀝青混凝土配料單。

圖1 礦料合成級配曲線圖

表1 4# 配合比熱料室內(nèi)礦料擬合試驗統(tǒng)計表

表2 4# 配合比瀝青混凝土生產(chǎn)配合比

2 碾壓工藝試驗

本次大壩心墻瀝青混凝土及過渡料碾壓工藝試驗場地選在瀝青混凝土拌和站東側(cè)約200 m 附近進(jìn)行，選擇地勢相對較平整的基礎(chǔ)面，采用推土機推平，人工配合機械精平后26 t 碾碾壓20 遍以上，基礎(chǔ)堅實不再沉降。瀝青混凝土心墻施工主要機械包括JLB2000 型強制瀝青攪拌設(shè)備、履帶式攤鋪機、振動壓路機、液壓夯、反鏟、運輸車輛等，主要設(shè)備性能和技術(shù)參數(shù)不再詳述。

本次試驗段長31 m，寬9.3 m，中間澆筑1.3 mC20 水泥混凝土基礎(chǔ)面，兩側(cè)各規(guī)劃4.0 m 寬過渡料區(qū)，模擬大壩心墻瀝青混凝土施工現(xiàn)場。瀝青混凝土劃分5 個碾壓試驗區(qū)和4 個攤鋪層，碾壓試驗區(qū)分別為斜坡區(qū)、靜2 動8 靜2 遍區(qū)、靜2 動10 靜 2 遍區(qū)、靜 2 動 12 靜 2 遍區(qū)、人工夯壓區(qū)(機械夯壓區(qū))，攤鋪層分為第一層人工攤鋪、第二層機械攤鋪、第三層復(fù)核層。根據(jù)規(guī)范要求和同類工程施工經(jīng)驗[3-5]，本次試驗時大氣溫度平均為29.3℃，瀝青混合料出機口溫度平均為170.5℃，入倉溫度平均為169.1℃，初碾溫度＞140℃，終碾溫度＞130℃，施工時可根據(jù)季節(jié)氣候溫度適當(dāng)調(diào)整，夏季施工時不低于140℃，冬季施工時最低不低于145℃。

3 瀝青混凝土碾壓工藝試驗參數(shù)及試驗成果

現(xiàn)場鋪筑試驗段長31 m，瀝青混凝土和過渡料劃分5 個碾壓試驗區(qū)和4 個攤鋪層，瀝青混凝土及過渡料均采用30 cm鋪筑厚度。本次試驗時大氣溫度平均為29.3℃，瀝青混合料出機口溫度平均為170.5℃，入倉溫度平均為169.1℃，初碾溫度控制＞140℃，終碾溫度控制＞130℃[4]。大壩心墻瀝青混凝土、過渡料施工碾壓參數(shù)表3。

對第一層到第三層碾壓試驗參數(shù)、拌制的瀝青混合料，現(xiàn)場鉆取芯樣及瀝青混合料進(jìn)行了試驗檢測，試驗結(jié)果見表4、表5。

表3 大壩心墻瀝青混凝土施工碾壓參數(shù)表

表4 拌和樓拌制瀝青混凝土檢測結(jié)果表

表5 現(xiàn)場鉆芯取樣檢測結(jié)果

續(xù)表5

從表4 試驗結(jié)果可以看出：瀝青混凝土拌和樓出機口取樣的瀝青混合料室內(nèi)檢測試件密度、孔隙率、穩(wěn)定度、流值、水穩(wěn)定系數(shù)、滲透系數(shù)、油石比、礦料級配均符合設(shè)計技術(shù)要求[6]。

從表5 現(xiàn)場鉆芯取樣檢測結(jié)果分析，可以得到以下試驗結(jié)果：

（1）瀝青混凝土平均密度隨著碾壓遍數(shù)增加而增大。碾壓厚度隨碾壓遍數(shù)的增加而變小。

（2）室內(nèi)試驗時對每個芯樣進(jìn)行切割制作標(biāo)準(zhǔn)試件，總共制作 76 塊試件。其中：8 遍區(qū) 12 塊，最小密度 2.395 g/cm3，最大密度 2.41 g/cm3，平均值 2.403 g/cm3。10 遍區(qū) 12 塊，最小密度2.412 g/cm3，最大密度 2.421 g/cm3，平均值 2.415 g/cm3。12 遍區(qū) 12 塊，最小密度 2.412 g/cm3，最大密度 2.424 g/cm3，平均值2.418 g/cm3。三個碾壓區(qū)芯樣上部試件密度大小基本一致，底部試件密度略低于上部試件密度，隨著碾壓遍數(shù)增加而增大。

（3）從表4 試驗結(jié)果分析，三個碾壓區(qū)芯樣試件孔隙率全部滿足設(shè)計要求（現(xiàn)場＜3%），取中部位置試件進(jìn)行室內(nèi)穩(wěn)定度、流值、水穩(wěn)定系數(shù)檢驗，8 遍區(qū)試件穩(wěn)定度及水穩(wěn)定系數(shù)平均值均低于10 遍區(qū)、12 遍區(qū)試件平均值。綜合考慮，為了保證瀝青混凝土壓實質(zhì)量，選擇10 遍區(qū)碾壓參數(shù)作為復(fù)核試驗。第三層選用鋪料厚度30 cm、碾壓10 遍進(jìn)行復(fù)核試驗，復(fù)核試驗結(jié)果均滿足設(shè)計要求，壓實厚度約28 cm。因此選擇鋪料厚度30 cm、碾壓靜2 動10 靜2 遍施工參數(shù)進(jìn)行瀝青混凝土填筑控制是合理的、科學(xué)的。

（4）瀝青混凝土人工夯壓10 遍區(qū)、12 遍區(qū)、14 遍區(qū)芯樣密度、穩(wěn)定度、流值、水穩(wěn)定系數(shù)等各項檢測指標(biāo)均滿足設(shè)計要求。根據(jù)同類工程經(jīng)驗及合格保證率考慮，人工夯壓遍數(shù)選定為12 遍。

（5）瀝青混凝土液壓夯壓6 s、12 s 芯樣密度、穩(wěn)定度、流值、水穩(wěn)定系數(shù)等各項檢測指標(biāo)均滿足設(shè)計要求。根據(jù)同類工程經(jīng)驗及合格保證率考慮，液壓夯夯壓時間選定≥6 s，施工過程根據(jù)夯壓效果可以適當(dāng)延長時間。

（6）通過對斜坡處和正常水平處芯樣滲透、芯樣密度、孔隙率等指標(biāo)檢測，試驗結(jié)果均符合設(shè)計要求。對現(xiàn)場查看和芯樣仔細(xì)觀察，瀝青混凝土層間結(jié)合良好和與水泥混凝土面粘接緊密，未發(fā)現(xiàn)有接縫和不密實現(xiàn)象，說明所采取的層間和接縫處理施工工藝是可行的、可靠的。

4 結(jié)論及建議

室內(nèi)試驗和現(xiàn)場碾壓試驗都是為了更好地指導(dǎo)現(xiàn)場實際施工，根據(jù)現(xiàn)場瀝青混凝土碾壓試驗分析可知，采用新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利水電設(shè)計研究院推薦的4#瀝青混凝土配合比，其各項指標(biāo)滿足壩體材料要求，施工中應(yīng)嚴(yán)格控制碾壓溫度、鋪料厚度、碾壓遍數(shù)、碾壓方式，確保整個斷面厚度內(nèi)壓實，層間結(jié)合和橫向接縫是防滲心墻的薄弱部位，要嚴(yán)格控制質(zhì)量。瀝青含量和礦料級配是影響瀝青混凝土性能的重要檢測指標(biāo)，施工過程中重視抽提、熱料篩分試驗，并根據(jù)試驗結(jié)果及時對配料單做出相應(yīng)調(diào)整。除此之外，還要隨時目測熱拌瀝青混合料均勻性、是否冒黃煙、有無花白料等異常現(xiàn)象，并立即查明原因及時調(diào)整，確保混合料拌和質(zhì)量。