旁多大坝碾压式沥青混凝土心墙配合比设计.pdf

第 4 4卷 第 7期 2 0 1 3年 4 月 人 民 长 江 Ya n g t z e Ri v e r Vo 1 ． 4 4． No． 7 Ap r ．， 2 01 3 文章编号 ： 1 0 0 1 — 4 1 7 9 ( 2 0 1 3 ) 0 7— 0 0 2 3—0 3 旁多大坝碾压式沥青混凝土心墙配合比设计 向 尚 君 ， 邱 炽 兴 ， 赵 兴 安 ( 武警水 电第三总队， 四川 成都 6 1 0 0 3 6 ) 摘要 ： 西藏旁 多水利枢纽 大坝采 用碾压 式沥青混凝土心墙 防渗 ， 这是 沥青混凝 土防渗心墙 第一 次在 高海拔地 区的应 用。心墙 不但要 适应深覆 盖层、 高地震 烈度 引起 的大变形 ， 同时还要 考虑高海拔地 区低温 、 强辐射 和夏 季 多雨的 气候 对心墙施 工质 量的影响。经现场原材料选择 和 室 内试 验 ， 初 步确定 沥青混凝 土配合 比后 。 再经 施工模拟试验调整和 生产性 试验验 证 ， 最终确 定 了适 应 旁多水利枢 纽 大坝碾压 式沥青 混凝土 心墙的施 工配 合 比 。经 过 两年 的施 工验 证 和现 场取 芯 试 验 ， 心 墙 的 各 项 性 能 指 标 均 符 合 设 计 要 求 。详 细 介 绍 了 配合 比 的设 计过程 ， 可供 同类工程参考。 关键词 ： 室 内试验 ； 生产性试验 ；配合 比；碾压式沥青混凝土 ；旁 多水利枢纽 中图法分类号 ： T V 4 3 文献标 志码 ： A 沥青混凝土防渗心墙 以其结构简单 、 工程量小、 施 工 速度 快 、 防渗 性 能可靠 和 良好 的适应 变形 性 能 ， 近 年 来已越来越多地应用于土石坝工程 中。旁多水利枢纽 大坝 碾 压式 沥青 混凝 土心 墙是 沥青 混凝 土 防渗心 墙第 一 次在高海拔地区应用。枢纽地处西藏 自治 区拉萨河 的中游 ， 位于林 周县旁多乡下游 1 ． 5 k m， 距下游拉 萨 市直线距离约 6 3 k m， 工程 以灌溉 、 发 电为主， 兼顾 防 洪和供水等综合利用功能 ， 库容 1 2 ． 3亿 m ， 地震基本 烈度为Ⅷ度 ， 最大坝高 7 1 m， 坝顶宽度 1 0 m， 大坝为碾 压式沥青混凝土心墙砂砾石坝。沥青混凝土心墙顶高 程 4 0 9 9 ． 4 0 m， 底高程 4 0 3 5 ． 9 m， 底部 3 m高的沥青 混凝土心墙厚度 由 2 ． 2 m渐变到 1 m， 其余心墙厚度 从 1 m变 到 0 ． 7 m， 沥青 混凝 土共计 5 4 8 6 5 m ， 心墙 两 侧设置 4 m宽的砂砾石过渡料 ， 大坝剖面见图 1 。整 个枢纽坝址 区具有深覆盖层 、 高地震烈度等特点， 同时 具有低温 、 强辐射和夏季多雨的高海拔地区气候特点 。 1 原材料选择 1 ． 1 沥 青 沥青是沥青混凝土 的有机胶结材料 ， 碾压式 沥青 混凝土沥青品种应根据工程的类型 、 等级 ， 以及气候条 件 、 工作条件和材料价格等 因素进行选择。就性能而 言 ， 沥 青 品种 要保 证 沥 青 混 凝 土有 良好 的防 渗 、 耐 久 、 抗裂 、 适应变形能力 ， 以满足水利工程的实际需要。根 据旁多水利枢纽大坝碾压式沥青混凝 土心墙特点， 所 用沥青选用中国石油克拉玛依石化公司生产 的水工 2 号石油沥青 ， 其在国内三峡茅坪溪防护大坝、 冶勒水电 站大坝 、 龙头石水电站大坝都有成功应用 ， 其品质检测 结果 如表 1 所 示 。 确 ／ -． ●— ＼． ／ ●— 一 8 心墙轴线 —● — — —— —— — —— ～ ＼ ＼ 塑 塑 塑 Q ! 业 、 、 蝴 ‘醛 ● — 上 —- ＼沥青心墙混凝土基座 图 1 旁多水利枢纽大坝典型断面 收 稿 日期 ： 2 0 1 3—0 2—2 5 作者简 介： 向 尚君 ， 男， 工程 师， 主要 从事水利水 电施 工技 术及 管理 工作 。E—m a i l ： s h a n g j u n @1 6 3 ． e o m 2 4 人 民 长 江 1 ． 2 矿 料 矿料 是沥青 混凝 土 的主 要 组 成 部分 ， 对 沥青 混 凝 土 的性 质 有着 重要 影 响。矿 料 按 功 能 可 分 为粗 骨 料 、 细 骨料 和 填 料 ， 其 中大 石 ( 1 0～2 0 m m) 、 中石 ( 5～1 0 m m) 、 小 石 ( 2 ． 5～5 m m) 为 粗 骨 料 ， 砂 ( 0 ． 0 7 5～2 ． 5 mm) 为细骨 料 ， 矿 粉 (<0 ． 0 7 5 m m) 为 填料 。粗 、 细 骨 料在沥青混凝土中组成骨架结构， 使沥青混凝土获得 必要的强度 以承受外力作用 ， 而填料和沥青组成沥青 一 填料相 ， 使沥青? 昆凝土具有一定 的弹性 、 粘性 和塑 性 。矿料 采用距 坝址 上游 2 0 k m 的乌鲁 龙 曲左岸 邦 中 村 附近灰 岩 。料场 灰岩经 人 工开采 运 至大坝 下游 人工 骨料 加工 场 ， 采 用 “ 两 段 破 碎 ， 一 级制 砂 ” 工 艺 进 行 加 工 ， 矿粉采用磨粉机进行加工 。矿料经现场试验 ， 各项 指标 均满 足设 计要 求 ， 骨 料 中的逊 径 计 入 相 应 下 一级 骨 料 中去 。 2 配合比设 计 水工沥青混凝土配合 比设计经过室内配合 比设计 试 验 、 现场 施工模 拟 试 验 和 生 产性 试 验 3个 阶 段 。室 内配 合 比试验 为现 场施工 模 拟试验 推荐 的沥青 混 凝土 配合 比， 经过现场施工模拟试验确定施工配合 比， 最终 由现场生产性试验进行验证 ， 设计要求的碾压沥青混 凝 土心墙 的技 术指 标如 表 2所 示 。一般 水工 沥青 混凝 土的配合 比采用矿料级配和沥青用量作为配合 比设计 的两个主要参数 ， 其中矿料级配用 3个参数(D ⋯ 、 d 、 P )来表征 ， 骨料每一粒径 d 的通过率 P 均有一特定 范 围， 各粒级矿料的通过率按式 ( 1 ) 进行计算 。 P = 。 。一了 — — —0 0 7 4 ／ D c 。 。一 P 。 。 )( ‘ 1 一 ( ． ⋯ ) ⋯ ⋯ ⋯ 式 中， P 为粒径为 d 的总通过率 ； D⋯ 为骨料最大粒 径 ； P ㈤ 为 0 ． 0 7 4 m m筛 上 的总通 过率 。 各粒 级矿 料 的通 过 范 围是 根据 碾压 式水 工沥 青 昆 凝土的矿料级配特征来 确定 的， 该设计理论具有较强 的包 容性 ， 能 较好 地 适 应 不 同 的骨 料 级 配 。试 验 过 程 中， 采用 3种骨 料级配 ， 并分别 对其进行 沥青含量 为 6 ． 1 ％ ～ 7 ． 0 ％ ( 沥 青 用 量 为 油 石 比 ) 的室 内配 合 比试 验 ， 具体配合 比见表 3 ， 4 。 3 沥青 混凝 土性 能试 验 3 ． 1一般性能试验 按照设 计 配 比 ， 对室 内成 型试 件 的表 观密 度 、 最 大 密度 、 孔隙率 、 马歇尔稳定性 、 水稳定性及抗渗性进行 了现 场试 验 。试验 结果 显示 ： 随着 沥 青含量 的增加 ， 沥 青混凝土的表现密度 、 最大密度 、 孔隙率基本呈下降趋 势 ， 但是在试验过程中受骨料级配误差 、 成型温度误差 等诸多因素影响 ， 亦存在个别沥青混凝土孔隙率 出现 反常的现象 ； 马歇尔稳定度呈现 随沥青含量增加而降 低 的趋 势 ， 流值 则大 致 呈现 随沥 青 含 量 的 增 加 而 增加 的趋势 ； 水 稳 定 系 数在 0 ． 9 4～ 0 ． 9 8之 间 ， 远 大 于 设计 要求的 0 ． 9 ， 说 明配制的沥青混凝土耐水性较好。对 上述各项配合比均进行 了抗渗试验 ， 试验结果均为不 渗漏 ， 说 明各组 试验 防渗 性 能满足 设计 要求 。 3 ． 2力学性能试验 ( 1 )小梁 弯 曲试验 。旁 多工 程 坝址处 于 地震 高发 区 ， 因此 ， 对沥 青混 凝 土的 变形性 能要 求较 高 。弯 曲变 形作为沥青混凝土的一个变形指标 ， 不同沥青含量弯 曲变形的现场试验显示 ， 各级配配合 比的弯曲应变均 满足设计要求 ， 弯 曲应变大致呈现随沥青含量增 大而 增 大 的趋势 。 ( 2 )三轴试验。沥青混凝土三轴试验是验证推荐 配合 比力 学 性 能 的重 要 试 验 指 标 ， 现 场 对 骨 料 级 配 P D J P 1的 3个 沥青 含 量 6 ． 8 ％ ， 7 ． 1 ％ ， 7 ． 4 ％ 进 行 了三 轴试 验 ， 试 验结 果 如 表 5所 示 。 经 过对 试 验 数 据 的分 析 ， 模 量 数 、 内摩 擦 角 随 着 沥 青 含 量 的 增 加 呈 减 小 趋 势 ， 符合理论变化规律。凝聚力的大小取决于试件密 表 1沥青性能检测结果 表 2碾压式沥青混凝土 的技术要 求 第 7期 向尚君 ， 等： 旁多大坝碾压 式沥青混凝土心墙 配合 比设 计 2 5 表 3沥青 混凝 土骨料级配设计 表 4不 同沥青含量 与骨料级配组合 实程度和矿料间的咬合作用 ， 试验各组凝聚力均满足 设计要求。 4 配合比验证 4 ． 1室 内试 验推荐配合 比 通过室 内配合 比设计及性能试验 ， 各项性能指标 均能满足设计要求 ， 同时根据旁多水利枢纽深覆盖层 、 高地震烈度以及高海拔地 区气候特点 ， 结合类似工程 经验 ， 推荐 P D J P 1—7 ． 1的组合为旁多水利枢纽碾压 式沥 青混 凝 土配 合 比 ， 即表 6所 示 。 表 6碾压式 沥青混凝土推荐配合 比 4 ． 2施工配合 比的确定及 验证 按照室内试验推荐的配合 比， 经现场施工模拟试 验确定沥青混凝土心墙施工参数 的同时 ， 对室 内试验 推荐的配 比进行 了调整。调整后的配比需在生产性试 验中进行验证 ， 施工模拟试验和生产性试验 的各项结 果如表 7所示 ， 从表中可以看出， 室 内推荐的配合 比经 施 工模 拟试 验 调整 ， 各项 性 能指标 符 合设计 要 求 ， 且 与 室 内试验基本接近 ， 经过调整 和验证 的最终配合 比如 表 8所 示 。 表 7 施 3 2 模 拟试 验和生产 性试 验结果 黻 c m - ， ) ( 糖 cm 触 s - b $ 靛 ~ 黼 c ／ k P 力 a 稳 O O c m ) - 5结 语 旁多水利枢纽大坝碾压式沥青混凝土心墙是碾压 式沥青混凝土心墙第一次在高海拔地区应用 。因西藏 高海拔地区存在深覆盖层 、 高地震烈度 ， 会造成心墙产 生较大变形 ； 同时低温、 强辐射和夏季多雨的气候对心 墙施工质量也将产生较大影响。综合这些不利因素的 影响 ， 在进行碾压式沥青混凝土心墙配合 比设计时， 与 国内其他地 区类似工程相 比， 要适 当提高沥青混合料 的沥青含量 。旁多水利枢纽大坝碾压式沥青混凝土心 墙 经过 室 内配合 比试 验 推 荐 ， 施 工 模 拟 试验 调 整 和 现 场 生产 性试 验 的验证 ， 最 终确定 采 用沥青 含量 为7 ． 1 ％ ( 油石比) 的沥青混凝土配合 比。施工过程 中沥青称 量误 差 按照 0 ． 3 ％ 进 行 控 制 ， 经 过两 年 来 施 工 验证 ， 按照试验推荐、 调整和验证 的沥青混合 料配合 比进行 了施 工 ， 经施 工 检验 ， 各项 质量 控制 指标 均能 满足设 计 要求 ， 尤其是现场取芯的与变形有关的小梁弯 曲和三 轴试验数据 ， 均能满足设计要求 。但施 工过程 中骨料 的级配可能随环境改变而发生变化 ， 在具体控制过程 中应 进行 动态 控制 ， 定期 对 混凝 土骨 料级配 进行 检测 ， 根据检测结果对施 工配合 比进行调整 以满足设计 要 求 。 参考 文 献 ： [ 1 ] 王德库 ， 金正 浩． 土 石坝 沥青混凝 土防渗 心墙施 工技 术 [ M] ． 北 京 ： 中国水利水 电出版社 ， 2 0 0 6 ． [ 2 ] 张怀 生． 水工沥青混凝土[ M] ． 北京： 中国水利 水电出版社 ， 2 0 0 4 ． ( 编辑： 徐诗银 ) ( 下转第 3 6页) 3 6 人 民 长 江 2 O l 3年 [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] 级研 究[ D] ． 成都 ： 成都理 工大学， 2 0 0 9 ． 李 勇， 聂德新 ， 任 光 明． 西南 某水 电站 左坝肩 岩体 卸荷 分带研 究 [ J ] ． 地质灾害与环境保 护， 2 0 0 3， 1 4 ( 2 ) ： 5—8 ． 任光 明， 巨广宏 ， 聂德新 ， 等． 斜坡岩体 卸荷分 带量化研 究 [ J ] ． 成 都理 工大学学报 ： 自然科学版 ， 2 0 0 3 ， ( 4 )： 9—1 1 ． 万宗礼 ， 聂德新 ， 杨天俊 ， 等． 高拱坝建基岩体研 究与实践 [ M] ． 北 京： 中国水利水 电出版社 ， 2 0 0 9 ． [ 9 ] 聂德新． 溪洛渡水 电站坝基岩体建基条件工程地质研 究科 研报告 [ R] ． 成都 ： 成都理 工大学， 2 0 0 1 ． [ 1 0 ] 李雪峰 ， 韩 文峰 ， 谌 文 武． 大柳树 坝 址松 动岩 体 波速 特征 研 究 [ J ] ． 岩石 力学与工程 学报 ， 2 0 0 6， 2 5 ( 3 ) ： 1 8— 2 2 ． ( 编辑 ： 赵凤超 ) App l i c a t i o n r e s e a r c h o n u nl o a d i ng z o n i n g q ua n t i t a t i v e i nd i c a t o r s o f r o c ky s l o p e MA Yu， REN Gua n g mi n g， LUO Yi ， Z HOU W e i ， FENG Rui ( S t a t e K e y L a b o r a t o r y o f G e o l o g i c a l Ha z a r d P r e v e n t i o n a n d G e o l o g i c a l En v i r o n me n t Pr o t e c t i o n ， C h e n g d u U n i v e r s i t y of T e c h n o l o g y， Ch e n g d u 6 1 0 0 5 9， C h i n a) Abs t r a c t ： Ro c k ma s s u nl o a d i n g z o ni ng i s o n e o f t h e ma i n i n flue n t i a l f a c t o r s i n s e l e c t i o n o f a da m s i t e，a nd i s a l s o r e l a t e d t o t h e s a f e t y a n d s t a b i l i t y o f h y d r o p o w e r p r o j e c t ．On t h e b a s i s o f t h e p r e s e n t r e s e a r c h s i t u a t i o n o f u n l o a d i n g z o n i n g o f r o c k ma s s a t h o me a n d a b r o a d，we pu t f o r wa r d t he q u a nt i t a t i v e i nd i c a t o r s s uc h a s r a t i o o f fis s u r e c l o s u r e s t o t o t a l f r a c t ur e s n umbe r i n e v e r y 5 me t e r s s e c t i o n，o p e n i n g de g r e e o f fis s u r e a nd l o n g i t ud i n a l wa v e v e l o c i t y o f r o c k ma s s ．Co mb i n i ng wi t h a n e n g i ne e r i n g c a s e，t h e q ua nt i t a t i v e i nd i c a t o r s we r e d e mo ns t r a t ed ．Ac c o r d i ng t o t he a bo v e a na l y s i s，t he f o l l o wi ng c o nc l u s i o n wa s o b t a i n e d：t he z o n i n g r e — s ui t s g a i ne d b y u s i n g t h e s e i n di c a t o r s we r e i n a c c o r da n c e wi t h t ho s e f r o m t he wi l d f i e l d s u r v e y ． Ke y wo r ds： u nl o a d i n g z o ni ng；fis s ur e nu mbe r ；o p e n i n g d e g r e e o f f i s s ur e；l o ng i t ud i n a l wa ve v e l o c i t y o f r o c k ma s s ；qu a n t i t a t i v e i nd i c a t 0 r ( 上接第 2 2页) Se l e c t i o n a nd d e s i g n f o r n o r t h —ba nk i nt e r c ha n g e s c h e m e o f No ． 3 Ya ng t z e Ri v e r Br i dg e i n W a nz h o u Ci t y DUAN Fe i ， W ANG Xi a o ma o， YOU L i n g ( D e p a r t m e n t of T r a f fic a n d Mu n i c i p a l ， C h a n g j i a n g I n s t i t u t e of S u r v e y ， P l a n n i n g， D e s i g n a n d R e s e a r c h ， Wu h a n 4 3 0 0 1 0 ， C h i n a ) Abs t r ac t： W e s ug g e s t e d t h e p r i o rit y o r d e r a n d s o l ut i o n o f d i f f e r e nt a u t o mo b i l e t ur n i n g s f o r t h e n o r t h—b a n k i n t e r c ha n g e o f No． 3 Ya n g t z e Ri v e r Br i d g e a f t e r a n a l y z i n g t h e t r a f f i c f l o w，p r e s e n t r o a d n e t wo r k，g r o u n d—o b j e c t a n d t e r r a i n c o n d i t i o n ．Ac c o r d i n g t o d e s i g n p r a c t i c e，we d e mo ns t r a t e d t he p r o bl e ms t o be c o ns i d e r e d d u rin g t he r a mp d e s i g n o f a n i nt e r c h a ng e：t h e r a mps r e s t r i c t e d by t e r r a i n a n d g r o u n d—o b j e c t o r h a v e h e a v y t r a f f i c fl o w s h o u l d b e a r r a n g e d a t a t o p p r i o r i t y ；t h e e n g i n e e r s s h o u l d t ry t o s o l v e t r a ff i c p r o bl e ms o f mo r e t h a n t wo t ur n i ng s wh e n d e s i g ni ng a ma i n r a mp；t r a n s f o r mi ng a s i n g l e—l i n e r a mp t o a d o ub l e—l i ne r a mp c a n r e — d uc e l a nd o c c u p a t i o n a nd i mp r o v e i n t e g r i t y a nd g r a c e o f a i n t e r c h a n g e ． Th e d e s i g n p r o c e s s i s i nt r o d uc e d i n d e t a i l ． Ke y wo r ds： i n t e r c h a ng e；t r a f f i c flo w；r a mp；NO． 3 Ya ng t z e Ri v e r Br i dg e；W a n z h o u c i t y ( 上接第 2 5页 ) 】 ⋯】⋯ De s i g n o f m i x p r o po r t i o n o f r o l l e r— - c o m p a c t e d a s ph a l t c o n c r e t e c o r e wa l l i n Pa ng d uo Hy dr a u l i c Co m p l e x X I A N G S h a n g j u n ， Q I U C h i x i n g ， Z H A O X i n g a n ( T h e N o ． 3 G e n e r a l T e a m of A r me d P o l i c e H y d r o p o w e r T r o o p s ， C h e n g d u 6 1 0 0 3 6 ， C h i n a ) Abs t r ac t ：The r o l l e r—c o mp a c t e d a s ph a l t c o nc r e t e c o r e wa l l i s a d o pt e d a s a n t i—s e e pa g e me a s u r e s o f Pa n g d uo Hy d r a u l i c Co m— p l e x i n Ti b e t ，wh i c h i s fir s t l y a p p l i e d i n h i g h a l t i t ud e a r e a s ．Th e c o r e wal l s h o u l d a d a p t t o l a r g e d e f o r ma t i o n c a u s e d b y d e e p o v e r — b ur d e n a n d h i g h s e i s mi c i n t e n s i t y a nd t h e i n flu e nc e s o f l o w t e mpe r a t u r e，s t r on g r a d i a t i o n i n hi g h a l t i t u de a r e a a n d t he r a i ny c l i — ma t e i n s umme r a c t i n g o n c o n s t r u c t i o n qu a l i t y s h o u l d be c o ns i d e r e d．The c o nc r e t e mi x p r o p o r t i o n o f t he c o r e wa l l i s fir s t l y de t e r — mi n e d b y i n—s i t e s e l e c t i o n o ．f r a w ma t e r i a l a n d t h e l a b o r a t o r y t e s t ．T h e s u i t a b l e mi x p r o p o r t i o n w a s f i n a l l y d e t e r mi n e d b y a d j u s t — me nt o f t h e c o n s t r uc t i o n s i mul a t i o n t e s t a nd t he v e r i f i c a t i o n o f p r o du c t i v e t e s t ．Ev e r y ． p e r f o r ma nc e i n de x o f t he wa l l me e t s t h e d e — s i g n r e q u i r e me n t s wi t h a t wo—y e a r c o n s t ruc t i o na l p r o o f a n d b o r i ng s a mp l e t e s t ．Mo r e o v e r，t h e de s i g n p r o c e s s o f mi x p r o po r t i o n i s a l s o i l l u s t r a t e d i n d e t a i l ． Ke y wo r ds：l a bo r a t o ry t e s t ；p r o d uc t i v e t e s t ；mi x p r o p o r t i o n；r o l l e r—c omp a c t e d a s p ha l t c o nc r e t e c o r e wa l l ；Pa ng d uo Hyd r a u l i c Co mpl e x