沥青混凝土心墙在新疆高寒地区水利工程中的运用.pdf

水利建设与管理 2 0 1 0年第6期 沥青混凝毒 氆 在羲藏高 慕域 墨 水 神 工狂 的 遗 田 雪竹 ( 新疆额尔齐斯河流域开发工程建设管理局 乌鲁木齐8 3 0 0 0 0 ) 【 摘要】 沥青混凝土心墙在新疆北部高寒地区得到充分发挥和利用， 在保证沥青混凝土的施工质量前提下， 兼顾 施工速度 ， 从而提高 了生产效率。 【 关键词】 高寒地区 沥青混凝土心墙施工 1 引 言 沥青混凝土 心墙作为 国内防渗结构 ，使用 的时间 并不很长 ， 但近几年来在水利工程 中的使用越来越 多 ， 这 源于沥青混凝 土拌和料 的浇筑 技术和施工 ，在严 寒 的气候条件下 ， 比干硬性和塑性混凝土拌和料优越。因 此将沥青混凝 土心墙技 术用于气候 条件 比较寒 冷的高 寒地 区工程 。 2 工程概 况 2 ． 1 工程布置 新疆北部某 水利工程位 于准葛尔盆地 边缘 ，阿勒 泰 山南面 ， 处于亚 欧大路腹地 ， 属 于大陆性北温及寒 温 带气候 ， 气 温年较 差悬殊 ， 日较差 明显 。该水利工程具 有灌溉 、 生 态 、 供水 、 发 电、 防洪等效益 。主坝为碾压 混 凝 土重力坝 ， 最 大坝 高 1 2 1 ． 5 0 m， 坝 顶总 长 1 5 7 0 m， ； 副 坝为粘土 心墙坝 ，分为 1 号 、 2 号 ，1 号副 坝最大坝高 1 4 ． 5 m， 坝顶长 1 5 0 m， 2号副坝最 大坝高 1 2 ． O m， 坝顶长 5 0 0 m。上游 围堰距坝轴线约 1 7 2 m， 堰 顶高程 6 7 3 ． O O m； 下游 围堰距坝轴线约 2 0 8 m， 堰顶高 程 6 5 0 ． O O m。 围堰 防 渗体水下部分设计为帷 幕灌浆混凝土 心墙防渗 ，水上 部分采用浇筑式沥青混凝 土心墙防渗 ，围堰 沥青混凝 土心墙设计厚度 为 O ． 3 m，沥青混 凝土心墙 防渗体建在 混凝土截水墙上 。 利 用沥青混凝土拌 和料 的浇筑技术 ， 在上 、下游围堰 的沥青混凝 土防渗体 中心采用 了 3 种 渗透系数从小到大 的不 同筑堰材料 ，分别 为沥青混凝 土 防渗体 ， 上下游砂砾过 渡料区 、 堆石料 区。在心墙两 侧设置 过渡料 ， 上下 游水平 宽度 均为 2 m， 过 渡料填 至 心墙顶部 。围堰断面见 图 1 。 2 ． 2 施工方法 2 ． 2 ． 1 沥青混凝土配合 比 设计要求沥青采用 6 0 号道路沥青 ，在施工过程 中， 由于市场上没有 6 0 号道路沥青供应 ， 采用了 1 0 0 号道路 沥青替代进行施工 ， 根据施工现场多次试验配 比， 最终确 定 了施工配合 比( 见表 1 ) ， 满足设计要求 ， 由于河水 中有 微量的 s 0 ： 一 离子， 水泥采用抗硫水泥。 表 1 沥青混凝土配合比 单位： k g 1 0 0号沥青 5 ～ 2 O I m 碎 石 砂 抗硫水 泥 1 0 7 42 9 3 21 1 4 3 2 ． 2 ． 2 原材料质量控制要求 原材料质量控 制是沥青混凝 土心墙施工 的质 量保 证 ， 原材料质量控制见表 2 。 其中， 砂抽检 4 6次 ， 合格率 1 0 0 ％， 沥青常规检验 1 4 5 次 ， 合格率 1 0 0 ％， 全面检测 2次 ， 合格率 1 0 0 ％， 骨料级配 检测 8 4次， 合格率 1 0 0 ％。 2 ． 2 - 3 沥青混凝土施工 沥青混凝土心墙施工采用围堰填筑层先碾压 ，再进 行沥青混凝土心墙浇筑 ，沥青混凝土心墙依靠 自密压实 达到设计要求。( 施工顺序见图 2 ) 。 沥 青混 凝 土 心 墙 浇 筑 与 过 渡 料 填 筑 工序 为 ： 立 模——过渡带铺填、 碾压——浇筑沥青混凝土——拆模 。 在施工过程中需要注意以下几点 ： a ． 混凝土基础面处理 ：与沥青混凝 土相接的水泥混 凝 土面要求先将表面浮浆 、 乳皮 、 粘着物等清除干净 ， 再 采用人工凿毛配合高压风枪处理 ，潮湿部位用汽油喷灯 田雪竹／ 沥青混凝土心墙在新疆高寒地区水利工程 中的运用 图 1 上游围堰标准剖面 表 2 沥 青 混 凝 土 原 材 料 质 量 控 制 检 查 材 料 检 查项目 质 量 要 求 现 场 检 查 针人度 ( 2 5 ， 1 ／ l O m m) 1 2 0 - 8 0 9 7 软化点( 环球法 ， ℃) ≥4 0 4 9 延度( 延伸度 ， c m) ≥8 O > 1 5 0 孔隙率( ％) 2 ． 5 2 ． 2 密度( g ／ c m ) > 2 ． 6 2 ． 6 8 吸水率( ％) ≤3 2 ． 8 5 砂 耐久性 ( 5次硫酸法 ) 4级 、 ： ． | _ _1． ’ — 0 - Ⅱ ． 嘲 。 ： 一 0 b ～ ． ‘ ’ _ l ． 图2 沥青混凝土与填筑料浇筑顺序 烘干， 保持混凝土表面清洁干燥。 b ． 刷冷底子油 ：在干燥清洁 的混凝土面上人工均匀 Ⅲ 一 日一 0 ， 一 4 ． ‘ ： ■- | j q d ， 善 ： 。 一 ■ 。 ’ 00 口 。 夕 0 - 。。 涂刷两遍冷底子油 ， 冷底子油配合 比为沥青： 汽油= 3 ： 7 ( 重 量 比) 。待冷底子油干涸后， 最后涂抹一层 l c m厚的沥青 田雪竹／ 沥青混凝土心墙在新疆高寒地区水利工程中的运用 玛蹄脂 ， 沥青玛蹄脂配合 比为： 沥青： 水泥 = 5 ： 5 ， 为 了保证 沥青玛蹄脂温度不降低 ， 均在现场拌制 ， 沥青玛蹄脂温度 为 1 8 0 ～ 2 0 0 ~ C 。 c ． 模板的架立 ：采用厚度为 5 m m的钢板为模板 ， 单 块模板长 1 2 5 c m ， 高 5 0 c m。 模板 内表面采用两层牛皮纸包 裹， 作为脱模隔离层。固定模板时 ， 在底部采用特制的钢 筋夹具， 上部采用定型角钢 L4 0 m m x 4 0 m m ~ 4 5 0 m m固定 ， 钢筋夹具和角钢 的中心与心墙的中心保持一致。 d ． 过渡料铺筑及压实 ： 模板立好后 ， 外侧 2 m范围 内 用人工配合装载机进行过渡料铺填 ， 两侧平起填筑 。 过渡 料每层压实厚度为 4 0 c m ，采用 2 ． 8 t 自行式振动碾碾压 8 遍 ； 过度料与 回填料接缝部位采用 1 6 t 振动碾骑缝碾压 ， 搭接宽度不少于 2 0 c m 。为 了使沥青心墙表面保持干净 ， 在浇筑前用槽型薄钢板覆盖好仓 面，以防填筑料污染沥 青心墙 ， 设备过心墙采用 3 8 ra m厚钢板搭桥 。 e ． 沥青混凝土的拌制。沥青拌 和楼 由 3 个 3 ．O re 3 沥青 加热锅 、 1 套滚筒式骨料烘干机 、 L 8 — 1 0 0 0型强制式沥青 混凝土搅拌机、 骨料称量设备、 沥青计量系统组成。 沥青加 热采用双层导热油型沥青加热锅， 沥青在加热锅内以导热 油为介质加热 、 熔化 、 脱水 ， 脱 水温度控制在 1 1 0 ～ l 3 0 ℃， 使水分充分溢出( 0 ． 5 ～ 1 ． 0小时) ， 不再 冒泡后继续加热至 1 5 0 ～ 1 7 0 ~ C ， 保持恒温 ， 以备待用 ， 但恒温时 间不宜超过 6 个小时 ，为防止溢锅 ，沥青加入量不超过沥青锅容积的 7 5 ％， 沥青的计量采用容积筒 ， 通过管道输送入搅拌机。 骨 料的加热采用烘干筒 ， 各种不同粒径的骨料通过磅秤计量 后 ， 人工手推车运输送入燃油式烘干简 ， 并加热 3 - 5 m i n ， 使其加热后温度控制在 1 7 0 ～ 1 9 0 ％， 烘干筒的入料顺序是 先加入砂子 ， 待砂子走过滚筒 1 ／ 3 后再加粗骨料 。沥青混 凝土在拌制时 ， 沥青用管道输送阀门控制 ， 将加热的骨料 加入搅拌机与直接填加的填料干拌 1 5 s ， 再加人热沥青湿 拌 4 5 ～ 6 0 s ．混合料出机 口温度控制在 1 4 0 ～ 1 7 0 ~ C 。 f ． 沥青混凝土结合层的处理 ： 在过渡料压实合格后 ， 取掉沥青表面覆盖物 ， 对仓面进行清理， 沥青玛蹄脂以及 沥青混凝土层面要清理干净 ， 无杂物 ， 保持干燥 。对因停 歇时间较长 、 较脏 的沥青玛蹄脂层面或沥青混凝土层面 ， 用喷灯加热使其变软 ，然后将变软的沥青混凝土表面连 同污物一起铲除。 g ． 沥青混凝土运输 ： 采用装载机运输方式 ， 运送沥青 混合料的料斗涂抹一层防粘剂。 h ． 沥青混凝土入仓与浇筑 ：装载机运沥青混凝土到 施工现场后 ，先测定温度 ，一般入仓温度控制在 1 3 0 ～ 1 5 0 ~ C 左右。沥青混合料入仓后 ， 人工配合平仓 ， 并用钢棍 一 端焊有钢板的工具振捣密实。沥青混凝土施工采用分 层浇筑 ， 每层浇筑厚度控制在 0 ． 3 m左右。 由最低处开始 向上逐层浇筑 ， 沥青混凝土心墙应全线均衡上升。 i ． 脱模 ： 沥青混凝 土人仓浇筑后 ， 在 3 0 m i n左右提 出 模板。两边模板同时垂直提升。 脱模时要注意两点 ： ④提 模时不能用力过猛 ； ⑥不能停 止时间太长 ， 防止在提模过 程 中拉开结合面。 2 - 3 施工质量控制及检测 在沥青混凝 土施工过程中 ， 严格控制拌和物质量 ， 尤 其是原材料 的温度控制是保证沥青混凝土在冬季施工中 质量的关键 。拌和站和施工现场分别要求有质检员随时 对温度进行检测 ， 监理工程师平行检测。 拌和站检测内容： 原材料及混合料制备过程 中的温度 ， 沥青 、 骨料 、 填料 的 配制重量 。 施工现场检测内容： 工序检测 ， 浇筑混凝土温度 检测 ， 沥青混凝土密度及渗透系数。 沥青混凝土温度出机 口检测 2 8 8 6 次 ， 合格率 1 0 0 ％。浇筑现场检测温度 2 8 9 0 次 ， 合格率 9 9 ． 6 ％。沥青混凝土密度检测 1 4 8 组 ， 渗透系 数检测 2 2组均符合设计要求。 8 5 个沥青混凝土心墙单元 工程 ， 评定优 良率 1 0 0 ％。 在大坝施工期间， 由设计 、 监理对沥青混凝土心墙随 机 布置 l 5 个 点进行 了钻 孔取芯 检查 。钻孔 总进 尺为 7 5 m， 最长芯样长 6 9 ． 5 c m( 贯穿 2个升层 ) 。芯样表 明： 混 凝土 内部密实 ， 骨料分散均匀 ， 层间胶 结 良好 ， 成芯率高 达 1 0 0 ％。芯样混凝 土抗压强度 、 抗剪强度 、 层 间抗剪强 度 、 表观密度均符合规范及设计要求 。 对钻孔分段堵塞压 水试验结果表明 ： 水压力 0 ． I M P a 时持续时间 1 5 m i n ， 混凝 土渗透 吕容值不大于 0 ． 1 L I x 。 3结语 水库大 坝采用沥青混凝 土心墙证 明 ：坝体土料填 筑与沥青混凝土浇 筑作业可进行流 水作业 ，加快 了施 工速度 。模板 的架设 不影响心墙施 工区 内的施工机械 的施工 ， 模板 的拆卸 比较简单 、 快 捷 ， 模 板循环利 用率 高。模板可 以防止沥青混凝土层面受 到污染 ， 防止沥青 混凝土心墙 由于填筑 料在碾压 时发 生错 位现象 ，能确 保 已浇的沥青混凝土 隔热 层不受低温 的影 响。本文论 述 的沥青 混凝 土 心墙施 工 方法 不但 可 以保 证 施工 质 量 ， 同时还为以后水库坝体的按期完工， 投入生产发挥 效益争取 了宝贵 的时间。