某水利水电工程沥青砼心墙的施工探讨

张晓岚

摘要: 水利水电工程中，沥青砼心墙堆石坝是利用沥青砼做防渗体,沥青砼有防渗性能好、工艺简单、施工工期长、节约投资等优点。本文结合工程实例，主要水利水电工程沥青砼心墙施工进行了探讨。

关键词: 水利水电工程；沥青砼心墙；施工技术

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

1 实例概况

某水利水电工程位于河的中上游,坝型为沥青砼心墙土石坝。坝顶高179m,最大坝高100m，坝顶长1700m，大坝防渗总面积6.78万m3,大坝采用碾压式沥青砼心墙，墙厚40～110cm,是国家大(Ⅱ)型工程,调概后总投资达2.5亿元。

2 沥青砼心墙的施工技术

2.1 沥青砼心墙的设计

沥青砼心墙施工采用热法碾压施工，通常是热拌沥青砼混合料经过适当地温度进行处理后浇筑和碾压形成的，能够和基础和岸坡的防渗设备共同建立大坝完整的防渗体系，以防止水流渗漏，确保坝体渗流具有很好的稳定性。沥青砼心墙底部高程达284.1m，顶部高程345m。将0.43m×0.5m的齿槽设置在沥青砼心墙与灌浆廊道基座处，其接触段局部不断变大，段高扩大4m，厚度从2m转为1m，心墙由底至上依次是0.8m、0.7m、0.6m、0.5m等四种梯形断面。在心墙上游侧设置3m宽碎石过渡带及在下游侧设置4m宽碎石过渡带。

水工沥青砼的透水性、稳定性、抗裂性、耐久性等技术指标,在一定程度上取决于现场热拌制这一环节。本工程采用循环式拌制。工艺流程见图1。

图1 沥青混凝土拌和系统工艺流程图

2.2.1 沥青的熔化与加热

在沥青砼的配制过程中需要对沥青需进行熔化、脱水、加热等处理。此次工程使用4个1.2 m×2.0 m×1.25m,容积在3 m3的外热式加热锅,用于脱水和加热的各2个。将脱水温度限制于120±10℃,脱水后的加热温度需要限制在180±10℃,在锅内停留的时间低于6 h, 以避免沥青老化变性。

2.2.2 骨料加热

选择内热式加热滚筒实施处理,直径为60 cm,长500 cm,倾角在3.5°,转速20 n/min,生产能力4.4 m3/h,温度范围150℃~180℃,低于200℃。投料过程中需按照一定的顺序进行，先投入细骨料,当细骨料过滚筒后投粗骨料。通过检测得出滚筒内加热时间为2-4 min,而粗骨料温度能够达到170℃,细骨料温度达190℃。

2.2.3 沥青砼混合料的拌和

拌和采用强制式双轴搅拌机,其容量达250L,转速在85 n/min,生产功能在3.6 m3/h。在施工环节需要参照试验提到的配比单,并根据实际的矿料级配与含水量来选择合适的沥青砼的施工配比。并且对配合公差进行严格限制，其配合比的允许偏差不需要限制在工程允许范围内。投料次序为加热的骨料与填料干拌25～45 s,但后加入沥青拌2～3 min,最终出罐上坝。将出机口温度控制在150℃,误差大小在±10℃。配合比的允许偏差见表1。

表1 配合比的允许偏差

2.3 沥青砼心墙铺筑工艺

2.3.1过渡料铺筑

在对模板进行正确处理之后，需要采用毡布对心墙表面做遮盖处理，这样是为了避免砂石、废物等进入到仓面内部。然后使用反铲把制作好的过渡料粗平，安排操作人员将其整平，把松铺厚度控制在30cm。对于心墙两侧的过渡料需要在同一时间内进行设置，对模板附近操作应注意避免模板出现走样、变位。

2.3.2 结合面处理

在处理结合面前需要对其进行清理，保证其表明整洁，在进行摊铺之前要做好相应的准备。主要是采用红外线加热器把接合面的温度通过加热提升至70℃以上。遇到面层为沥青玛蹄脂情况无需做加热处理。

2.3.3输送沥青砼混合料

考虑到沥青拌和站与心墙铺筑之间的距离较小，在完成沥青砼混合料拌合后最好使用装载机将其尽早输送道仓库内，安排人员将其整平，控制松铺厚度在28cm，误差范围±2cm，在入仓时要把温度调整到130℃～180℃。当沥青混合料被整平后要拿掉钢模，通常最为常用的方式为先拆模后碾压，这样能够保证沥青砼与过渡带之间建立有效的断面，能够有效避免沥青心墙的塑性变形具的发生。在拿掉钢模需把黏附于模板内壁的沥青做好必要的处理。

2.3.4混合料与过渡料碾压的操作流程

在操作过程中使用2台自行式振动碾对心墙两侧过渡料进行静压，一般需持续2遍左右，然后实施动压5遍，结束前进行振动碾压沥青砼混合料5遍。在振动碾过程中需要对速度实施控制，一般按照30m/min 标准进行。在铺设好沥青混合料时，需要采用毡布把沥青混合料做好遮盖处理，将宽度控制在上下游过渡料的20cm左右，主要能够对沥青混合料出现的污染进行清理，还能对沥青混合料的温度设施控制，防止出现硬壳。经过一段时间的使用考察，此种方式进行的碾压能够使得沥青混合料表面达到良好的状态，使得纵向裂缝的出现得到很好的控制。而毡布是遮盖可以防止沥青砼表面出现“冷却”，这就需要振动碾碾压过程中对边下料、边摊平、边遮盖进行处理，以集中碾压为主要施工方式。

2.3.5碾压温度

将碾压温度控制在150℃以内，但不得小于110℃。

2.4 沥青砼的浇筑

按下述流程施工:测量放样→表面清理→砌筑预制块→填过渡层或排水层→表面清理→沥青砼混合料摊铺→过渡层或排水层夯实。测量放样过程中将心墙轴线的偏差控制在1 cm以下,心墙厚度要高于设计厚度。混合料选择12马力小4轮拖拉机运输,容积在0.2 m3的小推车2台由拌和场运至浇筑仓面。每层的浇筑厚度控制在50 cm。在沥青混合料入仓后需要用篷布进行遮盖,避免杂质的进入。进行下一层浇筑后应该确保仓面的干燥。砼入仓后需要对仓内的温度进行控制，冬季大于 150℃,夏季大于140℃，尽量减少横向接缝,横向接缝坡度不得大于1:3。尽量做到心墙、坝壳同起。

2.5 心墙的冬雨季施工

根据规范规定,平均气温于5℃时,应停止心墙施工。以具体的情况分析,沥青砼的施工温度最低气达-16℃，且气温不能太低,若温度太低时就无法确保沥青砼的入仓的温度,使得沥青砼的质量有所保障。当气温过低心墙两侧的砂砾石碾压不实时将给心墙带来较大的负面影响。沥青的憎水在其混合料遇水会让温度大大减小,对于沥青砼上下层的粘结有很大的阻碍。当遇到水分时沥青砼就会形成气泡、空洞,使得心墙的强度和密实性有所降低，难以发挥理想的防渗效果，这就需要在雨季应中止施工。沥青心墙越冬必须采用保温措施,否则会因冷缩产生裂缝。

2.6施工质量

2.6.1施工质量控制

沥青砼心墙施工是一种热施工，对沥青砼的配合比和温度控制等要求较高，施工过程中的质量控制和检测尤为重要。施工方采取“三检制”，在施工是按照“沥青砼心墙施工作业指导书”完成操作，并在各个环节中做好质量控制人物，对每个单元的结果采取验收签证。沥青砼开仓采取联合开仓证制度，以对沥青砼心墙施工实施有效的监督，并派专业人员在沥青拌和站和大坝施工现场测记沥青砼出机口温度、入仓温度、碾压温度等参数。

2.6.2施工质量检测

沥青砼心墙施工期间分别在出机口和摊铺现场对沥青混合料入仓温度进行检测，每层为一个单元实施抽提试验，观察沥青砼的相关指标，包括了：密度、孔隙率、渗透系数等，至今沥青砼心墙结束了87个单元工程均达到施工标准，优良率高达为88.2％。共有930组接受沥青砼密度和孔隙率检测，密度检测值在范围2.27 g/cm3～2.39g/cm3；孔隙率检测值范围1.6％～2.7％，共检测1000次出机口温度和入仓温度，机口温度在140℃～170℃之间，入仓温度在145℃～180℃之间，均满足设计要求。

3 结语

根据工程检验得出的数据看，各种测量数据处于稳定状态，未出现异常情况。这显示施工的沥青砼心墙温度变化稳定，心墙运行良好，各种指标满足设计和技术规范要求。

参考文献

[1]水电站水力机械技术和施工设计中108问题的设计方法[M].水利水电出版社，2007.

[2]殷辉.浅议中小型水利工程的质量控制[J].科技资讯，2009(34).

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。