金平电站堆石坝沥青混凝土心墙施工质量控制要点

王腾飞 左凤霞 朱金成

金平电站堆石坝沥青混凝土心墙施工质量控制要点

王腾飞 左凤霞 朱金成

金平水电站大坝设计结构为沥青混凝土心墙堆石坝，在施工过程中如何保证沥青混凝土心墙施工质量成为堆石坝施工的重点，因此，控制好沥青混凝土施工的各个环节也就成为保证沥青混凝土心墙质量的关键，主要是针对沥青混凝土心墙施工过程质量控制要点进行阐述。

沥青混凝土心墙 拌制 运输 铺筑 碾压

金平水电站大坝为沥青混凝土堆石坝，沥青混凝土心墙为直线形，顶部高程3 092.30 m，顶宽0.5 m，向下逐渐加厚，最大底宽为2.3 m。沥青心墙底部和岸坡设垫座，垫座下设厚1.2 m的全封闭混凝土防渗墙，嵌入基岩1.0 m，最大深度80.0 m。混凝土防渗墙墙顶与钢筋混凝土垫座之间采用柔性连接，钢筋混凝土垫座与沥青混凝土心墙之间采用刚性连接。心墙与混凝土之间设铜止水防渗。

1 堆石坝沥青混凝土心墙主要控制要点

在沥青混凝土心墙施工过程中主要控制要点是：（1）沥青心墙与普通混凝土面连接；（2）沥青混凝土配合比；（3）沥青混凝土原材料控制；（4）沥青混凝土拌制与运输；（5）沥青混凝土层面接合；（6）沥青混凝土铺料与碾压；（7）冬雨季施工保证；（8）沥青混凝土取样试验。

2 沥青心墙与混凝土面连接

堆石坝沥青心墙底部及两侧位置均由混凝土连接，连接质量直接关系到沥青心墙防渗质量。为保证连接质量，施工前需要对混凝土面进行打毛（或凿毛），保证混凝土表面粗糙、平坦、干燥和洁净，处理混凝土表面要尽量防止凿出小深坑，防止涂冷底子油时造成沥青淤积，使冷底子油干燥时间延长和影响沥青中的汽油挥发，影响混凝土表面粘接强度；施工中严禁混凝土表面有乳皮、浮尘和潮湿（明水），混凝土表面严禁露出尖骨料，避免降低沥青与混凝土的粘结力。如果表面有凹坑突角，要进行处理或修整；铜止水焊接和埋设位置一定准确。

心墙与底板、垫座基面之间先喷冷底子油，涂抹时要均匀、无空白、无团块和色泽要一致，最好是浅褐色，分2～3次进行涂刷，涂量约0.2 kg/m2，待冷底子油干涸后（一般不小于12 h），再铺设沥青砂浆；沥青砂浆涂抹厚度一般为1.5 cm（一般为1～2 cm），涂抹后表面要无鼓泡、无流淌、平整光顺。

3 沥青混凝土配合比

推荐的沥青混凝土心墙配合比见表1，后经过现场多组对比试验并经生产性试验，最终确定的沥青混凝土施工配合比，详见表2、3。

在施工过程中，每次开盘前沥青混凝土配合比均经过监理工程师审批，并对现场各种原材料进行筛分试验，根据试验结果对沥青混凝土配合比进行微调，确保沥青混凝土配合比的准确性、科学性和严谨性。

表1 推荐沥青混凝土配合比%

表2 掺天然砂沥青混凝土配合比 %

表3 不掺天然砂沥青混凝土配合比 %

4 沥青混凝土原材料控制

沥青混凝土粗骨料采用现场砂石骨料加工厂生产专用骨料，细骨料采用砂石骨料加工厂生产人工砂和当地生产河砂，填料采用“镇旺牌”白色矿粉，沥青采用新疆克拉玛依中石化“东海牌”70#水工沥青。各种结果见表4～6。为保证沥青混凝土质量首先要保证原材料质量合格，施工时每次开盘前先对骨料、填料进行检测；沥青原材料实行每车次检测，检测合格后再卸车。

5 沥青混凝土拌制与运输

表4 粗骨料检测结果（粒径2.36～19 mm）%

表5 细骨料检测结果（粒径2.36～0.075 mm）

表6 水工沥青鉴定结果

5.1 沥青混凝土拌制

沥青混凝土拌和设备采用固定间歇式沥青拌和站。间歇式沥青拌和站的工作原理是连续进行骨料烘干，再由振动筛进行二次筛分，电子计量。各种材料的计量和拌和是按周期（45 s）进行的。控制骨料、沥青、矿粉、添加剂的计量精度是沥青混合料成分质量的保证。该工程沥青搅拌计量精度采用动态计量精度，因故停机时间超过30 min时，就将机内沥青混合料及时清理干净；对沥青温度应随时检测，并控制在150～170℃；对骨料每天至少试验1次，温度从执料中随时检测，并控制在170～190℃；机口温度控制在150～165℃，每盘出料均进行测温。

5.2 沥青混凝土运输

沥青混合料运输采用5～8 t封闭式专用运输车，现场采用保温储罐储存，保温时间24 h内每4 h温度降低不超过1℃，尽量避免温度损失，现场抽取试样，测试频率为每5～10 min 1次；还要进行沥青混合料的抽提试验，误差控制在±0.3%，防止沥青混合料在运输过程中出现离析和分层，在转运或卸料时出口处沥青混合料自由落差应小于1.5 m。

6 沥青混凝土铺料与碾压

6.1 模板

模板采用30 cm高、2 m长、4 mm厚钢模板；沥青混合料摊铺前按摊铺机的钢模宽度调整好，钢模要牢固、拼接严密、尺寸准确、拆卸方便，钢模定位后中心线距心墙设计中心线偏差应小于±5 mm。

施工时，模板内壁采用脱模剂或轻柴油进行脱模处理，脱模剂按火碱∶硬酸∶滑石粉∶水（80℃）为1∶20∶330∶400比例进行配制，为防止沥青混凝土心墙污染，尽量减少脱模剂用量，优先采用物理方法脱模。

6.2 沥青混合料摊铺

采用专用摊铺机和人工辅助摊铺，摊铺速度通过现场试验确定。过渡料铺筑时要先用防雨布或其他材料遮盖心墙表面，防止砂石、尘土等杂物落入仓内。心墙两侧的过渡料要同时填筑、碾压，靠近模板部位作业时要特别注意，防止模板走样、移位，距模板20～30 cm的过渡料先不碾压，待模板拆除后与心墙沥青混合料同时碾压。心墙松铺厚度采用30 cm；连续铺筑2层及以上沥青混凝土时，下层温度要降至90℃以下时方可摊铺上层沥青混合料，沥青混凝土每天铺筑层数控制在1～3层。铺筑沥青混合料时发现花白料或搅拌不均匀料，要及时清除。

6.3 沥青混合料碾压

碾压设备采用RWYL51C型1.7 t振动碾碾压沥青心墙，采用3 t振动碾碾压过渡料，沥青混合料与过渡料碾压宜先过渡料后沥青混合料，沥青混合料先采用无振碾压再进行振碾，碾压速度控制在20～30 m/min，前后交接处重叠碾压300～500 mm，碾压时禁止急刹车或跨心墙行走；碾压时严格控制碾压温度，初碾温度控制在145～155℃，终碾温度控制在120～130℃。第1层碾压顺序为（铺筑基础为原做生产性碾压试验的硬基础上）：静碾过渡料1遍→静碾沥青混合料2遍→动碾过渡料3遍→动碾沥青混合料10遍→动碾过渡料3遍，最后用1.5 t振动碾在沥青心墙静碾1遍收光，过渡料用3.0 t振动碾静碾1遍压平过渡料与心墙接触部位；第2层碾压（基面为沥青混凝土）顺序为：过渡料静碾1遍→沥青混合料静碾2遍→动碾过渡料3遍→动碾沥青混合料12遍→动碾过渡料3遍，最后用1.5 t振动碾在沥青心墙静碾1遍收光，过渡料用3.0 t振动碾静碾1遍压平过渡料与心墙接触部位，碾压过渡料时振动碾离心墙边缘5～10 cm。

6.4 沥青混合碾压注意事项

（1）因间隔时间较长温度损失过大混合料要清除且不能对下层沥青混凝土扰动，碾轮宽度小于心墙宽度时宜采用贴缝碾压，大于心墙宽度时要采用单边骑缝碾压。碾轮大于心墙时过渡料要用苫布进行覆盖，防止碾轮被污染。

（2）沥青混合料碾压时采用错缝碾压方式，即每次错位50%（半碾宽），做到表面平整无错台。

（3）防止过碾或欠碾，过碾将会造成表面游离沥青析出，使沥青混凝土上部2～5 cm表层沥青含量及细骨料增加，容重偏低，下部沥青混凝土粗骨料集中，孔隙率增加，影响沥青混凝土防渗性；欠碾会造成沥青混凝土密实性不够，孔隙率增加，容重降低，影响沥青混凝土性能。

（4）设备碾压不到的边角位置，采用人工辅助夯实或采用小型冲击电夯（或蛙夯）辅助夯实。

（5）碾压过程中要定期向碾轮喷适量水，防止沥青混合料粘轮，碾轮上的粘附料要及时清除，防止出现“陷碾”。

（6）碾压过程中严禁涂刷柴油，因为柴油不易挥发，与沥青混凝土混合后严重影响沥青混凝土强度、抗劈裂等性能，降低混凝土施工质量。

（7）沥青混凝土与过渡料碾压设备严禁混用，防止造成沥青混合料被污染，影响沥青混凝土质量。

（8）单层沥青混凝土施工时原则上不允许留有接缝，如因特殊情况造成接缝，接缝位置要按缓于1∶3的坡比成坡，下一次施工连接时，要提前对接缝进行烘烤，达70℃以上后再进行铺料碾压连接，搭接碾压应在30～50 cm；上下层横缝应错开2 m以上。

（9）加强沥青混合料排气，防止沥青混凝土内部产生气泡或表面浮油浸入，造成沥青混凝土容重偏小和孔隙率增大、表面缺油产生麻点，影响沥青混凝质量。

7 沥青混凝土层面接合

（1）对于因故停工，停歇时间过长，表面要用苫布进行整体覆盖，下一次铺筑前要对沥青混凝土层面进行清理，先用高压风处理干净，或用高压水冲洗干净再对表面烘干，表面粘附物要用小木铲、钢毛刷或抹布清除。

（2）沥青混凝土继续铺筑时，表面温度保证在70℃以上后方可铺筑沥青混合料，间隔时间较长的层面可均匀喷涂1层稀释沥青，待稀释沥青干涸后再继续施工。

（3）沥青混凝土心墙钻孔取芯后留下的孔洞应及时回填，回填时用管式红外线加热器将孔壁烘干并加热使沥青混凝土表面温度达到70℃以上。

8 冬雨季施工保证

在冬雨季或有雨时原则上不进行沥青混凝土心墙施工，采取的防雨措施也只适合突遇小雨时的应急措施，所以施工期间尽量避开雨季和雨天、低温季节施工，雨天及低温季节施工对沥青混凝土的施工质量难以保证。雨季碾压沥青混凝土心墙施工中运输汽车、卸料铺筑和碾压过程要有防雨措施，防止受料时雨水进入料斗。

低温季节施工沥青混凝土心墙时，要搭设暖棚，采用电热炉（或其他供热设施）进行供暖，一般环境温度控制在10～15℃，沥青拌和系统、运输设备均采用相应的保温措施，保证沥青混合料入仓温度控制在165～170℃，初碾温度控制在160～165℃，由于气温低，初碾温度宜按上限控制，终碾温度不得低于135℃；沥青混合料摊铺完后尽快完成碾压程序，避免表层沥青混合料温度过低时进行碾压造成施工裂纹。

9 沥青混凝土取样试验

现场经过对沥青混凝土心墙取小样和大样进行检测，最大密度及孔隙率、渗透系数、小梁弯曲及静三轴试验结果均满足设计及规范要求，各种检测数据详见表7、8。

表7 最大密度及孔隙率、渗透系数试验平均值统计表

10 结语

沥青混凝土心墙做为新型坝体防渗墙体，施工质量尤其重要，因此在施工过程中严格控制各工序质量是保证沥青混凝土心墙质量的关键，只有每个工序和过程环节得到良好控制，最终才能保证沥青混凝土心墙质量，才能保证坝体防渗安全、稳定，才能使整个挡水建筑物运行稳定。

表8 小梁弯曲及静三轴试验结果平均值统计表

王腾飞 男 高级工程师 中水北方勘测设计研究有限责任公司 天津 300222

左凤霞 女 高级工程师 中水北方勘测设计研究有限责任公司 天津 300222

朱金成 男 助理工程师 中水北方勘测设计研究有限责任公司 天津 300222

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