碾压式沥青混凝土心墙施工技术探讨

常继才 （中国水利水电第十一工程局有限公司，河南 郑州 450001）

20 世纪70 年代我国就已经开始使用沥青混凝土心墙防渗施工技术，在经过40 多年的发展变化之后，该项施工技术的适用范围也在逐渐拓宽，目前已经突破了高寒地区以及高纬度的限制。

本文以某水库中沥青混凝土心墙坝的使用展开探讨，该水库主要由输水系统、上、下水库、地面GIS 开关站以及地下发电厂房等部分组成，其中，上、下水库坝体均使用的是沥青混凝土心墙堆石坝，上库的最大坝高可高达54m，而下库则为70m，坝顶的宽度为8m，沥青混凝土心墙主要位于大坝的上游侧，其厚度在0.5m～0.7m 范围内，心墙使用的是底部端头加厚扩大方式平接混凝土基座，接触面设沥青马蹄脂及一道铜止水。如果沥青混凝土心墙基座底部的全风化层厚度超出了5m，此时就需要将混凝土防渗墙和弱风化基岩连接起来。混凝土基座应该和全强风化较薄部位进行连接，而弱风化基岩需要使用帷幕灌浆来达到防渗的目的，从而形成完整的大坝防渗体系[1]。

从坝体的上游到下游对填筑料进行分区，可以将其分为抛大块石护坡、碎石垫层、上游坝壳体、沥青混凝土心墙、下游过渡料、下游坝壳体和下游坝面干砌块石护坡，其中，心墙上下游过渡料的水平宽度分别为2m、3m。此外，下游坝基清坡后需要设置厚度为0.5m的返滤层，并且要在全强风化料和反滤层之间设置厚度为2m的碎石层，将其用作下游坝体的排水体。

1 沥青混凝土心墙的优势

就该工程项目沥青混凝土心墙堆石坝施工作业而言，相比于以往工程项目中用到的其他防渗类型坝体，沥青混凝土心墙堆石坝的优势主要体现在以下几个方面。

1.1 与刚性防渗类型相比

和刚性的防渗体相比，沥青混凝土心墙的柔性更大，其适应变形能力更强，不容易产生裂缝。即便是在施工过程中或者工程项目使用过程中由于大坝不均匀沉降而引发裂缝问题，并且影响了自身的蠕变性能，但是，在经过一段时间之后裂缝会自愈。

1.2 与黏土心墙相比

沥青混凝土心墙堆石坝具有结构简单的特点，在施工过程中坝体蓄水无须担心孔隙水压力问题。沥青混凝土心墙具有施工速度快、操作简单、机械化程度高的特点，而且沥青混凝土施工有利于压实工作的实施。和黏土心墙相比，沥青混凝土心墙受气候条件因素的影响比较小，即使是在雨季，也可以在停雨间隙进行施工，无须等待天晴后施工，这样一来就减少了施工过程中的等待时间。相比于黏土心墙，沥青混凝土心墙作为工业产品的沥青已经形成了完整的生产供应链，其来源稳定，能够全面保障施工作业的连续性，同时，以沥青混凝土代替防渗土料，能够尽可能减少由于挖取黏土而对征地的占用[2]。

1.3 与沥青混凝土面板相比

沥青混凝土心墙具有体积小、截面小的特点，和沥青混凝土面板相比，防渗工程的造价比较低。在沥青混凝土心墙施工作业过程中，可以扩大施工大坝坝体，随着大坝的建造完成防渗施工作业。根据该工程项目上、下水库的建设经验，在开展大坝施工作业过程中就能够实现蓄水，从而尽可能减少运营前期的一系列准备工作，快速实现预期目标。心墙墙体在坝体中间位置，并且和坝体之间以过渡层作为缓冲，由此可见，心墙的运行环境比较稳定，外部荷载以及气候因素对其产生的影响相对较小，具有很好的耐久性。心墙在连续混凝土的基座位置，其基础具有沉降幅度小、均一稳固的特点，因此，变形也相对均匀，尤其是基础设立在深厚的全强风化透水带位置的时候，能够实现和周边基础防渗墙的有效连接，从而减小心墙的变形量，适应坝体和基础的不均匀沉降[3]。只要确保周边缝处理得当、结合紧密，就能够全面保障沥青混凝土心墙的良好防渗性能。

2 施工准备

2.1 沥青混合料拌和站

在选择沥青混合料拌合站的时候，需要以混凝土铺筑高峰强度的要求为依据，确保拌和能力满足工程要求。该工程项目沥青混合料拌合站的建设比预计工期提前了六个多月，从软件和硬件上做到了全面优化。

2.2 沥青混凝土施工配合比的确定

室内配合比试验需要以设计文件为依据，只有这样才能够确定最佳的施工配合比。在热料仓中抽取室内复合比，并且选择确定施工配合比，能够实现对具有代表性热料级配筛分试验，之后再结合设计推荐的热料实际级配以及标准级配拟合生产级配曲线，通过控制关键筛孔使其与设计要求一致。根据类似工程经验分别选用了6.5%、6.8%以及7.1%这三个油石比开展室内密度以及马歇尔试验，通过分析试验曲线最终确定出6.8%的油石比，见表1。

表1 沥青混凝土生产配合比

2.3 场外摊铺试验

场外摊铺试验也就是试运行沥青混凝土心墙的整个施工过程，并且确定出以下几项参数指标：混凝土基座面的处理标准、沥青砂浆配比以及施工工艺、沥青混凝土的施工配合比、碾压遍数、碾压方法、摊铺厚度以及各阶段的控制温度等[4]。

2.4 运输设备、碾压设备

在开展该工程项目的过程中，经常遇到寒冷、多雨以及潮湿的天气状况，因此，为了保障材料质量，在运输设备上安装了帆布篷，同时还安装了可以联网的温度测量仪，如此便可通过手持终端实时掌控沥青混合料的温度。碾压设备主要是用来碾压沥青混合料，在该工程项目中用到了2.0t宝马振动碾，该设备具有频率稳定、振幅稳定的特点，从而在很大程度上保障了碾压工作质量[5]。

3 施工过程

3.1 沥青混凝土心墙施工工艺流程

碾压式沥青混凝土是该工程项目心墙施工过程中的关键材料，需要全面落实整个轴线的一次性摊铺碾压施工作业，并且要确保摊铺碾压的连续性。施工作业应该从全线的心墙开始，这样一来才能够在整体上起到均衡上升的作用。沥青摊铺作业的开展必须坚持“一天两层”的原则，有效控制好摊铺时间和摊铺工程量。如果在实际施工过程中出现了特殊情况，就需要严格按照1:3的缓坡方式设置横缝，进而完成接合。在铺筑每一层沥青混凝土之前，需要控制心墙的表面温度为70℃。同时，在现浇心墙底部和基础防渗墙施工过程中，需要保持一个半径为97cm 的圆弧，圆弧内部需要用沥青混凝土填筑，并且要使上部呈现出阶梯形式，梯形宽部和窄部的宽度分别为1.4m 和0.7m，在整个施工过程中，都需要使用人工作业的方法来完成各项工作。上部心墙的厚度应该从0.7m降低为0.5m，而该项操作需要用机械摊铺的方法来实现。人工摊铺首先需要建立施工模型，以此为基础摊铺过渡料和沥青混合料，之后将模型拆除，实施过渡料和沥青混合料的碾压工作，最后再对两种材料同步碾压。而机械摊铺首先需要清理干净施工基础，在此基础之上实施测量放线工作，固定好金属线。使用摊铺机实施摊铺作业，并且用过渡料进行填补，在完成过渡料和沥青混合料的碾压作业之后，最终再碾压过渡料。

3.2 铺筑施工技术

3.2.1 人工摊铺技术

人工摊铺是一种高效的施工技术，需要基于设计要求有效处理混凝土表面，在混凝土表面喷涂冷底子油，并且要反复喷涂两遍。确保沥青混凝土表面处理干净之后，就需要涂抹砂质沥青玛蹄脂，在此过程中应该控制涂抹厚度在1.5cm～2.0cm 范围内。之后支立钢制模板，并且将拉杆支撑在上下游的模板之间。对于沥青混合料的摊平，需要使用人工作业的方法，并且要分别控制摊铺厚度和压实厚度为30cm与25cm～26cm。值得注意的是，沥青混合料的铺筑，需要重点关注对过渡料的铺筑，以免出现模板变位问题。在开展沥青混合料过渡段的铺筑工作的过程中，需要用到反铲，以人工作业的方法实施整平工作，在碾压沥青混合料之前必须将钢模拔出来。

3.2.2 机械摊铺技术

在使用机械摊铺沥青混合料之前，需要清理干净基层沥青心墙表层，并且要明确标志轴线位置，同时用金属丝实施定位工作。在摊铺机料斗中装满沥青混合料的情况下，就需要借助装载机来进行卸料。摊铺厚度的控制以人工摊铺厚度为标准。在具体落实摊铺作业的过程中，摊铺机的速度应该控制在1m∕min～3m∕min，并且为了避免出现漏铺现象，就需要控制料仓中的存料最少应该超出1∕3。对于层面的铺筑，一旦存在大骨料集中的现象，就需要使用人工作业的方法来剔除大骨料，并且要用新料开展返油、回填以及碾压作业。摊铺机的使用，一旦需要摊铺的范围大于3.5m，就需要开展补铺工作，并且要用反铲来补铺过渡料，同时使用推土机将其摊平。

3.3 碾压技术

对于人工摊铺方法，在实施碾压工作的时候，需要将沥青混合料中的模板拔出来，再开展一次无振碾压作业。在此基础之上，同步振动碾压过渡料和沥青混合料，并且重复碾压三遍，在收光阶段，需要借助静压措施完成两次静压工作。对于机械摊铺作业而言，碾压工作的开展首先需要用到2.0t 振动碾完成六遍碾压工作，在收光阶段，和人工摊铺方法一样进行两次静压。碾压过程中应该控制施工温度在130℃～150℃范围内。如果在摊铺过程中出现了温度超高的现象，就应该间隔摊铺和碾压作业的时间。振动碾压以25m∕min～30m∕min的速度进行，主要用到的是错位碾压的方法，碾压宽度控制在半碾宽，整个碾压过程中，严禁在碾压表面和错台位置出现不平整的问题。

心墙碾压在具体实施碾压工作的过程中，能够有效避免出现忽然刹车以及横跨碾压的情况，该方法的使用需要在横向接缝处进行30cm～50cm的重叠碾压。随着碾压工作的进行，需要定期清理碾压轮上的污染物，并且要给碾压轮上洒水。值得注意的是，并不是所有的路段都适合振动碾压，比如，在岸彼结合的位置是无法使用振动碾压方法的，因此可以通过使用小型振动夯实或者是人工夯实的方法来完成该项工作。而如果在沥青混凝土表面出现了返油问题，就需要及时停止夯实工作。整个夯实作业的开展必须使用正确的方法，这样一来才能够有效避免骨料破碎的情况。此外，要想确保碾压式沥青混凝土的心墙施工质量，就必须严格落实质量检验工作，使用取样监测的方法全面监测施工质量。

4 主要施工技术措施

4.1 冬季施工保温措施

由于受到沥青混凝土自身特性的影响，其在冬季温度较低的环境下无法成型，因此，如果不可避免地出现低温环境中施工的现象，就需要采取如下措施：以试验方法来确定低温条件下的沥青混合料的配比以及保温方法，并且选用沥青混合料的最大温度；严格把控各工序的出料时间，紧密安排施工工序，以免出现不必要的环节，及时完成沥青混合物的搅拌、运输以及碾压等各项工作；协调好沥青混凝土的搅拌与铺筑，安排好沥青混合料的进场时间；严格按照施工环境在沥青混凝土表面搭设取暖棚，进而起到保温的作用；严格监控沥青混凝土心墙以及沥青混合料在铺筑以及碾压过程中的温度，及时将低于温度标准的沥青混合料作废，以免误用，严格把控沥青混凝土心墙的材料使用质量；持续开展沥青混凝土心墙各个层面的加热工作，确保其温度超出65℃；及时关注天气信息，以免在超低温环境下施工。

4.2 特殊天气施工措施

在施工过程中，如果遇到降雨量不足10mm的情况，对于高程低于1343m 的心墙施工作业，需要在高程为1354m 两侧岸边位置拉设钢丝绳，通过架设防雨布形成6m 宽的防雨棚，从而有效避免雨水飘落到沥青混凝土心墙的表面，以免混凝土温度散失。完成沥青混凝土铺筑工作之后，应该尽早实施压实作业。如果在大风环境下施工，需要及时在沥青混凝土心墙表面架设挡风棚，以免完成填筑压实作业之后散失热量，同时也能够有效避免灰尘以及杂物进入到心墙表面。面对季节性气候，需要及时查看天气信息，如果天气预报会有大暴雨以及短时雷阵雨，就需要提前做好相应的施工准备工作，并且要停止沥青混合料的拌制。当压实沥青混凝土心墙，使其超出两侧过渡层的高度1m～2m的情况下，就能够为排水工作提供便利。同时，将挡水设施设置在沥青混凝土的两侧，能够有效避免雨水进入到心墙中。雨停止之后需要根据天气状况尽快恢复施工，并且要对铺筑现场的积水用高压风进行冲洗，将沥青混凝土表面再用红外加热器高温持续进行烘干。将没有压实的沥青混合料铲除干净，从而全面保障心墙工程的建设质量。为了保障完成施工作业之后沥青混凝土心墙表面的干净整洁，以免灰尘、雨水以及杂物落入到心墙表面，就需要及时铺设防雨布，并且要不定期开展周边情况的检查工作，严格按照新墙的施工进度对施工现场上方的防雨棚高度及时进行调整。

4.3 夜间施工措施

为了能够给沥青混凝土夜间施工提供安全保障，就需要严格采取相应的照明措施，以此全面提高施工质量和施工进度。比如在混凝土心墙两岸岸坡位置分别设置大功率的照明灯，在沥青混凝土心墙轴线方向设置LED灯。为了方便进行移动铺筑工作，就需要用到可移动的照明灯。

5 结语

总之，只有全面落实一系列的准备工作，全面分析各项施工参数的变化，在此基础上，及时采取相应的措施，才能够全面保障施工进度和施工质量。结合该工程案例可得，即便是面对复杂的环境条件，沥青混凝土心墙施工技术的使用也能够取得良好的效果，因此该技术值得广泛推广应用。