實例探析瀝青混凝土心墻的施工損耗

章輝

（中國水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州 450001）

0 引言

敦化抽水蓄能電站項目位于吉林北部，分為上水庫、引水系統(tǒng)、下水庫、地下廠房及配套系統(tǒng)。其中上、下水庫均為瀝青混凝土心墻堆石壩，上庫壩高54 m，心墻寬度為0.70～0.50 m（不含底部擴大接頭）自下而上漸變；下庫壩高70 m，心墻寬度為0.80～0.50 m（不含底部擴大接頭）自下而上漸變；兩心墻的上、下游均分別設(shè)置寬2 m和3 m的過渡料。

瀝青混凝土心墻為上、下水庫壩體防滲體，其工程量29 636.50 m3，合同總價中占比較大，是施工管理的核心之一。

1 發(fā)現(xiàn)瀝青混凝土心墻施工損耗問題

1.1 從材料使用中發(fā)現(xiàn)問題

施工瀝青混凝土心墻時，按月施工進度計劃編制材料需求和供應(yīng)計劃，按照計劃完成工程量加5%施工損耗（水電工程預(yù)算定額數(shù)據(jù)）計算當月材料用量。

按上述材料計劃量供應(yīng)后，臨近月底發(fā)現(xiàn)剩余材料不足剩余計劃需求，需二次補報材料計劃。

每年末或者單個壩體瀝青混凝土心墻施工完畢后進行材料核銷，用當年（或單個壩體）已完成工程量乘以單位材料耗量，加施工損耗5%（水電工程預(yù)算定額數(shù)據(jù)）后，計算得出理論材料總用量，與實際材料總用量對比，發(fā)現(xiàn)實際用量遠大于理論用量。

項目管理人員多次調(diào)查，未發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場存在材料浪費或管理漏洞問題。

1.2 查閱類似定額損耗參數(shù)

查《水利水電建筑工程預(yù)算定額（1986 版）》［參數(shù)。編號4-2（夯壓式木模）、4-4（夯壓式干砌石模）、4-6（灌注式木模）定額載明完成100 m3成品瀝青混凝土心墻，瀝青混凝土半成品用量為105 m3，施工損耗為5%。

查《水利建筑工程預(yù)算定額（2002 版）》參數(shù)。編號40296（人工攤鋪機械碾壓）、40297（機械攤鋪碾壓）定額載明完成100 m3成品瀝青混凝土心墻，瀝青混凝土半成品用量為105 m3，施工損耗率為5%。

查《水利建筑工程概算定額（2002 版）》參數(shù)。編號40158（人工攤鋪機械碾壓）、40159（機械攤鋪碾壓）定額載明完成100 m3成品瀝青混凝土心墻，瀝青混凝土半成品用量為106 m3，施工損耗率為6%。

查《公路工程預(yù)算定額（JTG/T 3832-2018）》參數(shù)。編號2-2-11（瀝青混凝土混合料拌合）定額載明完成1 000 m3路面實體，瀝青混凝土半成品用量為1 020 m3，施工損耗率為2%。

查《河南省市政工程預(yù)算定額（HA A1-31-2016）》參數(shù)。編號2-3-24（人工攤鋪6 cm）、2-3-28（機械攤鋪6 cm）定額載明完成單位100 m2瀝青混凝土路面（厚度6 cm），瀝青混凝土半成品用量為6.06 m3，施工損耗率為1%。

綜上，水利水電行業(yè)與公路、市政行業(yè)的瀝青混凝土損耗差別較大，不具參考性。

1.3 查閱文獻損耗參數(shù)

查《茅坪溪土石壩瀝青混凝土心墻補充定額》參數(shù)。論文運用茅坪溪項目數(shù)據(jù)分析，計算施工損耗15%。

查《瀝青混凝土預(yù)算用量及施工損耗的確定》參數(shù)。論文運用茅坪溪項目數(shù)據(jù)統(tǒng)計計算，施工損耗見表1。

表1 瀝青混凝土心墻損耗表

查《水利水電工程施工技術(shù)全書第二卷土石方工程》（2002年版）參數(shù)。瀝青混合料的鋪筑強度公式如下：

P=W×Kc×K/D×t（1）

式中：P—瀝青混合料的鋪筑強度，t/h；W—防滲體瀝青混合料的工程量，t；D—有效鋪筑天數(shù)，d；t—日工作時數(shù)，h/d，為保證施工質(zhì)量和安全，一般夜間不施工；Kc—鋪筑超量系數(shù)，取決于施工技術(shù)水平和施工設(shè)備，對于面板一般取1.05，對于心墻一般取1.07～1.15；K—不均勻系數(shù)，可取1.20～1.40。

綜上，文獻資料中施工損耗較相近。

2 分析瀝青混凝土心墻損耗成因

2.1 理論分析

瀝青混凝土從拌制、運輸、攤鋪、碾壓各環(huán)節(jié)中，因客觀條件的局限性，必然出現(xiàn)施工損耗，見表2。

表2 瀝青混凝土心墻施工損耗分類表

拌制損耗分析。瀝青混凝土材料（瀝青、骨料、填料）運輸至拌和機內(nèi)，運輸裝置上黏附或現(xiàn)場遺落的，拌和機拌制過程中，由于瀝青天然特性而黏附或下料過程中遺落的，均屬于拌制損耗。

《瀝青混凝土預(yù)算用量及施工損耗的確定》論文中計算拌制損耗率為0.84%。

運輸損耗分析。瀝青混凝土半成品通過自卸汽車、改裝裝載機水平運輸。自卸汽車從拌和站出機口運輸至工作面改裝裝載機料斗內(nèi)，改裝裝載機運輸至瀝青混凝土攤鋪機料斗內(nèi)。自卸汽車車廂、改裝裝載機斗運輸過程中，黏附和遺落的瀝青混凝土屬于運輸損耗。

《瀝青混凝土預(yù)算用量及施工損耗的確定》論文中計算運輸損耗率為0.91%。

攤鋪、碾壓損耗分析。瀝青混凝土心墻攤鋪中采用專業(yè)攤鋪設(shè)備，設(shè)備攤鋪行走過程中，無法保證其與心墻中心軸線完全重合，為避免心墻寬度不足，攤鋪機的瀝青混凝土導(dǎo)軌模板寬度略大于設(shè)計寬度，加之其自然散落，超設(shè)計邊線部分為攤鋪損耗。

使用振動碾對瀝青混凝土進行振動碾壓，由于振動碾滾輪和下層瀝青混凝土為硬約束，迫使瀝青混凝土沿寬度側(cè)向軟約束方向變形，超攤鋪邊線部分為碾壓損耗。如圖1所示。

圖1 心墻攤鋪、碾壓示意圖

圖注：藍色為心墻攤鋪狀態(tài)，紅色為心墻碾壓后狀態(tài)。

心墻單層厚度誤差因受心墻頂高程總體控制，并最終在壩頂高程修正，故此損耗可忽略不計。

綜上，攤鋪、碾壓損耗與心墻設(shè)計寬度呈反比，與心墻迎水面積呈正比。

2.2 從清單計價規(guī)范分析

查《水電工程量清單計價規(guī)范（2010年版）》規(guī)定。瀝青混凝土墻的工程量計算規(guī)則為：按圖紙所示的輪廓線進行計算。

查《水利工程工程量清單計價規(guī)范》規(guī)定。瀝青混凝土工程量計量規(guī)則為：按招標設(shè)計圖示尺寸計算有效實體方體積計量。

綜上，超出設(shè)計圖紙尺寸外的損耗量均不計量結(jié)算，施工方自行考慮其對成本的影響。

2.3 從施工規(guī)范分析

查《水工碾壓式瀝青混凝土施工規(guī)范》規(guī)定。7.4.3 條：瀝青混合料機械攤鋪速度宜控制為1～3 m/min，攤鋪中心線與設(shè)計防滲中心線的偏差應(yīng)＜10 mm。7.5.2 條：瀝青混合料與過渡料宜按先過渡料后瀝青混合料的次序進行初步碾壓，再進行瀝青混合物和兩側(cè)過渡料的同步碾壓。條文說明9.2.1 條：又由于碾壓成型后的瀝青混凝土與其兩側(cè)的過渡料的結(jié)合面為犬牙交錯型，且振動碾碾壓時行走的路線不可能是一條完全筆直的直線，為保證瀝青混凝土的最小斷面寬度滿足設(shè)計要求和避免因機械操作手的操作誤差而造成瀝青混凝土的局部斷面尺寸小于設(shè)計斷面尺寸，施工前模板的寬度調(diào)整應(yīng)略大于設(shè)計寬度10～20 mm。

查《水工瀝青混凝土施工規(guī)范》規(guī)定。6.7.15條：機械攤鋪時應(yīng)經(jīng)常檢測和校正攤鋪機的控制系統(tǒng)。每次鋪筑前，應(yīng)按設(shè)計和施工要求調(diào)校鋪筑寬度、厚度等相關(guān)參數(shù)，防止“超鋪”、“漏鋪”、和“欠鋪”現(xiàn)象。

查《水利水電工程施工技術(shù)全書第二卷土石方工程第五冊碾壓式土石壩施工技術(shù)》要求：實踐證明，先壓瀝青混合料再壓過渡料能有效保證心墻厚度。P279 頁：為避免在過渡料碾壓過程中，對心墻產(chǎn)生擠壓，造成中線偏移、心墻寬度變窄，在過渡料碾壓時離心墻20～40 cm這一部分先不進行碾壓；到溫度降到130℃時，采用騎縫碾壓的方式進行，并通過試驗確定碾壓遍數(shù)。

綜上，現(xiàn)行規(guī)范要求確保心墻寬度，因其特性，其碾壓成型后實際寬度必大于設(shè)計寬度，形成施工損耗。

3 分析原理與方法

3.1 項目施工管理情況

工程為水利水電工程Ⅰ等，規(guī)模為大（1）型，參建單位均為央企，實力雄厚、技術(shù)先進、管理規(guī)范，在施工技術(shù)和管理上具有代表性。

3.2 計算原理

若以瀝青混凝土心墻多個單層數(shù)據(jù)來分析施工損耗，易受單層數(shù)據(jù)統(tǒng)計精度低，且不具整體性，單層寬度邊線控制精度波動和偶然因素影響，造成結(jié)果失真。

因此，在施工和管理有序規(guī)范具有代表性的前提下，以材料總用量來核算施工損耗，數(shù)據(jù)規(guī)模大，可涵蓋各階段損耗，包括拌制損耗，運輸損耗，攤鋪、碾壓損耗，計算誤差等，具有參考價值。

3.3 計算方法

項目統(tǒng)計的數(shù)據(jù)有：瀝青實際用量、完工工程量、瀝青混凝土配合比參數(shù)、瀝青混凝土平均密度。

材料總用量核算施工損耗率的公式如下：

SR=（Qs-Ql）/Ql×100%（2）

式（2）中：SR—損耗率，單位%；Qs—材料實際總用量；Ql—材料理論總用量，其計算公式為：Ql=竣工完成工程量×實測平均密度×材料含量。

4 分析結(jié)果

4.1 項目結(jié)果

項目統(tǒng)計的相關(guān)數(shù)據(jù)為：共使用瀝青5 769.13 t，共完成瀝青混凝土心墻29 636.50 m3（包括上、下庫和工藝性試驗），瀝青混凝土配合比理論密度2 560 kg/m3，油石比6.80%，折算瀝青含量6.37%，抽檢平均密度2 530 kg/m3。

以瀝青用量計算過程如下：

Ql=29 636.50 m3×2.53 t/m3×6.37%=4 776.25 t（3）

SR=（5 769.13 t -4 776.25 t）/4 776.2 5t ×100%=20.79%（4）

4.2 項目結(jié)果的局限性

項目所在地氣候寒冷，瀝青混凝土心墻施工均跨越冬休期，相對于其他一次性完成的施工損耗略有增加。

項目瀝青混凝土實際密度取檢測均值2 530 kg/m3，真實密度存在波動和分布不均情況，損耗率會隨取值波動。

項目瀝青混凝土心墻為不規(guī)則體型，采用平均斷面法計算工程量，其準確度會影響損耗率。

4.3 與文獻對比情況

采用加權(quán)平均法計算平均心墻寬，見表3。

表3 心墻加權(quán)平均寬度計算表

使用內(nèi)插法計算文獻中平均心墻寬度的損耗率后對比，見表4。

表4 心墻施工損耗對比表

5 結(jié)語

隨著國產(chǎn)瀝青質(zhì)量和拌合設(shè)備、攤鋪機、振動碾等機械設(shè)備性能和施工技術(shù)水平不斷提高，加之瀝青混凝土心墻顯著的優(yōu)點而在水利水電工程中應(yīng)用越來越廣泛。

瀝青混凝土心墻工程建設(shè)的各個階段，施工損耗率直接關(guān)系到材料耗量、成本等，其準確性尤為重要。現(xiàn)行水利水電工程預(yù)算定額中，施工損耗率為5%，與有關(guān)文獻和項目分析結(jié)果對比，存在較大差異。

施工損耗參數(shù)和統(tǒng)計分析計算方法，可為類似項目提供有益參考。通過不斷積累有效數(shù)據(jù)，爭取早日形成行業(yè)認可、科學(xué)合理的施工損耗率參數(shù)，更好促進和指導(dǎo)行業(yè)內(nèi)相關(guān)工作，不斷提高瀝青混凝土心墻技術(shù)水平。