去學水電站瀝青混凝土施工參數(shù)試驗研究

廖 果

(中國水利水電第七工程局有限公司 三分局,四川 成都 610213)

1 概 述

去學水電站位于四川省甘孜州得榮縣，其瀝青混凝土心墻頂高程為2 333 m，心墻最大高度為132 m(系目前世界第一高瀝青混凝土心墻壩)。瀝青混凝土心墻頂部厚0.6 m，向下逐漸加厚至1.5 m，在其底部3 m高處設置放大腳，兩岸在心墻靠近基座處設3 m長的放大腳。心墻放大基礎位于鋼筋混凝土基座上，心墻上下游側(cè)2 m寬的范圍內(nèi)為過渡料。在河床及岸坡基座混凝土頂面設置圓弧形凹槽，涂刷3 cm厚砂質(zhì)瀝青瑪蹄脂。為順利施工，對去學水電站瀝青混凝土施工參數(shù)進行了試驗研究。

2 施工特點

(1)該心墻岸坡坡比為1∶0.3，極為陡峭，不利于心墻的變形，對施工質(zhì)量要求高。

(2)施工區(qū)汛期月降雨天數(shù)大于28 d，不利于心墻連續(xù)性施工。

(3)施工區(qū)處于深V型河谷，溫差大，下午多大風，進而加快了心墻施工的溫度損失。

(4)該工程為世界最高瀝青混凝土心墻堆石壩，對質(zhì)量標準要求高，施工工期緊，心墻上升速度快，高峰期達到每天連續(xù)上升3層。

3 室內(nèi)配合比的選擇與優(yōu)化

工程前期，設計人員進行了室內(nèi)配合比的試驗并推薦了6.8%油石比的配合比。實施前，項目部根據(jù)接頭模型試驗，決定對距左岸邊坡基座水平距離10 m內(nèi)的瀝青混凝土油石比在13號配合比(6.8%)的基礎上提高了0.2%。所推薦的室內(nèi)配合比見表1。

表1 推薦的室內(nèi)配合比表

最終決定采用油石比為6.8%、7%的兩種配合比進行現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗。

4 現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗情況

4.1 現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗場地的布置

試驗采用1塊經(jīng)平整碾壓后尺寸為33 m×5 m×0.2 m的場地。現(xiàn)場試驗場地布置情況見圖1。當所澆筑的混凝土強度達到設計要求后自然烘干，涂抹冷底子油和瀝青砂漿。

圖1 現(xiàn)場試驗場地布置圖

4.2 瀝青混凝土的配料與拌和試驗

根據(jù)相關(guān)試驗結(jié)果推薦瀝青的加熱溫度宜控制在140 ℃～160 ℃。瀝青混合料的拌和順序及時間為：粗骨料→細骨料→填料(干拌15 s)→瀝青(濕拌45 s)→瀝青混合料。

4.3 瀝青混合料的運輸及溫度試驗

由于拌和樓每次拌制瀝青混合料時開始幾盤的溫度不穩(wěn)定，考慮到施工進度，瀝青混合料出機口溫度不宜過高；又因運輸溫度損失過大，實際施工時不宜采用裝載機運輸，宜采用8 t保溫汽車運輸。若使用裝載機直接運輸，其運輸時間不應超過10 min；若使用8 t保溫車運輸，建議其運輸時間不超過30 min。

4.4 相關(guān)溫度參數(shù)推薦

瀝青混合料的最佳出機口溫度宜為150 ℃～170 ℃，初碾溫度宜控制在140 ℃～160 ℃。冬季施工采用偏大值，夏季施工采用偏小值；連續(xù)鋪筑時其上層表面溫度不宜低于90 ℃，過低會影響到兩層間的結(jié)合；連續(xù)鋪筑時其上層表面溫度不宜大于130℃，過高會使上層碾壓不密實。

4.5 攤鋪碾壓試驗

按照不同配合比、鋪筑方式、碾壓遍數(shù)、鋪筑厚度等試驗參數(shù)采用了共計16個組合用于驗證各施工工藝下瀝青混凝土的性能，并對岸坡接頭開展了單獨試驗。

采用人工攤鋪，用1臺2.5 t振動碾碾壓瀝青混合料。碾壓順序為：先靜碾過渡料2遍→靜碾瀝青混合料2遍→同時對瀝青混合料及過渡料動碾6、8、10遍→靜碾瀝青心墻2遍收光。

因為覆蓋決策系統(tǒng)(U,A∪D)的核包含在所有的約簡中, 而θ=1時的核?因此可以考慮先計算通過在中逐個剔除冗余屬性的方式設計一個搜索規(guī)則置信度保持的屬性約簡的啟發(fā)式算法。

現(xiàn)場測量瀝青混凝土心墻鋪料厚度為28 cm時，碾壓后的厚度為24.9 cm；瀝青混凝土心墻鋪料厚度為25 cm時，碾壓后的厚度為21.8 cm。碾壓前的心墻寬度為1.4 m，碾壓后的心墻平均寬度為1.56 m。由此可見，在正常施工狀態(tài)下，瀝青混凝土的損耗率(即施工中的超填量)約為11.43%左右。

4.6 岸坡接頭試驗情況

原設計方案中的混凝土面涂刷瀝青瑪蹄脂涂層厚度為3 cm。現(xiàn)場試驗時，在攤鋪完成后瀝青混凝土表面立即出現(xiàn)嚴重的返油現(xiàn)象，導致其長時間不具備碾壓條件。經(jīng)分析得知：瀝青混合料溫度正常、瀝青拌和站稱量準確，根據(jù)配合比計算，實際攤鋪完成后其油石比達到8.4%。由上述情況可以斷定：瑪蹄脂涂刷過厚是造成返油的主要和直接原因，因此需要研究并調(diào)整相關(guān)參數(shù)。

5 對試驗結(jié)果進行研究及分析

5.1 瀝青混合料馬歇爾試件的檢測

對瀝青混合料在攤鋪完成后、未碾壓之前從不同部位取料混合，采用四分法分區(qū)取試樣進行馬歇爾試件密度、孔隙率、抽提試驗。試驗結(jié)果顯示：油石比為6.8%、7%時，馬歇爾試件的孔隙率、瀝青混合料中瀝青的含量和各級配過篩率均滿足設計要求。

5.2 瀝青混凝土性能與碾壓參數(shù)之間的關(guān)系

通過對不同試驗參數(shù)下的芯樣實測結(jié)果進行分析得知：在所選取的各碾壓參數(shù)下的瀝青混凝土孔隙率平均值均小于3%，密度平均值大于2.4 g/cm3，滿足設計要求。碾壓6遍至8遍時其密度有一定程度的增長；碾壓8遍至10遍時其密度變化不大。在鋪料厚度為25 cm、28 cm情況下，動碾8遍之后瀝青混凝土密度已趨于最大值，瀝青混合料已壓至密實，孔隙率均小于3%，可以滿足設計要求。

5.3 油石比與瀝青混凝土性能之間的關(guān)系分析

在碾壓參數(shù)一定時選取不同油石比的情況下實測瀝青混凝土芯樣的密度、孔隙率與碾壓遍數(shù)，不同油石比情況實測的瀝青混凝土芯樣檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計情況見表2。

表2 不同油石比情況實測的瀝青混凝土芯樣檢測數(shù)據(jù)匯總表

對表2進行分析得知：在碾壓參數(shù)一定時，油石比為7%和6.8%時的瀝青混凝土的密度和孔隙率相差很小，但瀝青混凝土孔隙率平均值在油石比為7%時較油石比為6.8%時稍小。

5.4 現(xiàn)場實施的無損檢測

對碾壓后的瀝青混凝土采用核子密度儀檢測其密度并計算孔隙率，采用滲氣儀檢測滲透系數(shù)，對使用核子密度儀進行無損檢測的點再次進行取芯檢測其密度并計算孔隙率。檢測結(jié)果顯示：芯樣密度為2.45～2.48 g/cm3、孔隙率為0.6%～2.1%。無損檢測密度(2.45～2.48 g/cm3)、孔隙率(0.1%～2.2%)以及滲透系數(shù)均滿足規(guī)范要求。

6 推薦的施工參數(shù)

根據(jù)現(xiàn)場試驗結(jié)果，采用所選擇的各試驗參數(shù)組合進行施工，其瀝青混凝土的密度、孔隙率、滲透性能均滿足設計要求。項目部從工程施工、進度、經(jīng)濟等因素綜合考慮，最終推薦的施工參數(shù)見表3。

表3 最終推薦的施工參數(shù)表

施工過程中取芯樣外送至西安理工大學防滲研究所進行的靜三軸試驗和各項性能試驗結(jié)果顯示：采用表3推薦的施工參數(shù)完全滿足規(guī)范和設計要求。

7 結(jié) 語

通過采用不同組合的試驗參數(shù)進行生產(chǎn)性試驗，最終選擇出最適合該工程的施工參數(shù)，據(jù)此進行施工并提出了以下優(yōu)化建議：

(1)為提高瀝青混凝土心墻在左岸陡邊坡接頭部位的變形能力，將距左岸邊坡基座水平距離10 m內(nèi)的瀝青混凝土油石比在13號配合比(6.8%)的基礎上提高0.2%。

(2)為保證高程2 201 m心墻底部施工的碾壓質(zhì)量，將高程2 201 m平臺混凝土基座Z型銅止水頂部彎鉤割除，首層按壓實后25 cm進行澆筑。

(3)根據(jù)岸坡基座接頭試驗成果，建議將心墻與混凝土基座接觸面瀝青瑪蹄脂厚度由原設計方案中的3 cm調(diào)整至2 cm。

(4)由于該工程施工強度高，而目前使用的攤鋪機攤鋪寬度最大僅為4.2 m，進而導致了心墻自高程2 247 m以下均需進行人工攤鋪、施工工效降低，故應進行攤鋪機改良的研究，以進一步加快心墻的施工速度。