玉滩水库扩建工程主坝沥青混凝土心墙施工及质量控镦.pdf

2 0 1 3年 第 3 2卷 第 1期 D WR HE z k U z k电 T 程 设 计 5 1 玉滩水库扩建工程主坝 沥青混凝土心墙施工及质量控制 何锡 凯 李娅 吴云凤 摘 要 沥青混凝土心墙 是土石坝 防渗 的关键部位 ，因此对 沥青混凝土质 量及心墙施 工工 艺有 着严格 的技术要求。 通过对 沥青 混凝土特 点的研究 ，结合大量 的现场试验 ，确定 出合理 的沥青混凝土配合参 数及 施工方法 ，施 工 中对温 度 、尺寸、摊铺、碾压工艺严格 控制，以确保工程质量 ，为类似工程施工提供依据 。 关键 词 心墙 沥青混凝土 温度 配合 比 铺筑 碾压 中图分类号T V 5 2 文献标识码B 文章编号 1 0 0 7 6 9 8 0 ( 2 0 1 3 ) 0 1 0 0 5 1 0 3 1工 程 概 况 玉滩水库大坝枢纽工程 的沥青混凝 土心墙石 渣坝坝顶高程 3 5 4 2 0 m。沥青混凝 土心墙采用 直 心墙形式 ，厚度在高程 3 3 1 0 m以上为 5 0 c m，以 下 为 7 0 c m。底部 2 m高度 范围的厚度为 7 0 1 0 0 c m渐变段 ，墙 顶高程为 3 5 3 8 0 m。沥青混凝土总 方量为 1 0 8万 m 。 2 施工特点及参数确定 2 1 施 工特点 沥青混凝土做 为一种新 型防渗材料 ，其心墙 施工 具 有 以下几 个特 点 ： ( 1 )沥青混凝土 只有在高温状态 下才具 有一 定 的流 动性 ，在施工 过程 中对温度控 制要求 高 ， 受气候条件影 响大 。为保证 沥青 混凝土摊铺 碾压 时的施工温度 需对 沥青混凝 土的骨料 和沥青 进 行 加热 ，并 采取措施对 沥青混凝 土 的拌 合温 度 、 运输温度 、入仓温度进行控制。 ( 2 )沥青混凝 土心墙是 土石坝坝体防渗 的关 键部位 ，施工质量要求高。 ( 3 )沥青混凝 土要保证连 续性 ，除遇特殊情 况 ，均应一次性摊铺完成 ，不得随意 中断施工 。 ( 4 )碾压式沥青混凝土心墙一般采用水 平分 层铺筑 ，要求心墙两侧的过渡层均衡同步上升。 2 2施工参数的确定 2 2 1 沥青混凝土配合 比的选定 本 工程的沥青混凝土配合 比经过室 内配合 比 试验 、 现场铺 筑和生产性试验 3个 阶段选定 。通过 现场铺筑试验对室 内沥青混凝 土配合 比进行调整 和验证 ， 从 中选定沥青混凝土的施工配合 比及不同 环境温度下的配料 、 拌和工艺流程 、 出机 口温度 、 运 输方式 、 铺筑厚度 、 铺筑温度 、 碾压( 击实 ) 温度及碾 压 ( 击实) 遍数 ， 确定沥青混凝土的施工工艺参数 ， 以指导上坝生产。经现场铺筑试验确定的施工配合 比详见表 l 。 表 1 现场铺筑试验确定的推荐沥青混凝土施工配合比 2 2 _ 2 沥青混凝土的施工工艺参数 现场铺筑试验确定 的沥青混凝土 的施工工艺 参数如下 ： ( 1 )沥青加热温度范围 ：1 4 0 1 6 0 o C； ( 2 )骨料加热温度范围：1 7 0 1 9 0； ( 3 )矿粉加热温度 ：自然温度( 不加热 ) ； ( 4 )沥青混合 料 出机 口温度范 围 ：1 5 0 1 6 5 o C； ( 5 )碾压温度控制范围：1 4 0 1 5 5： ( 6 )骨料拌合时间为 ：1 5 s ； ( 7 )加人沥青拌合时间为：4 5 S ； ( 8 )沥青 混凝 土碾压机械为 ：R WY L 5 1振 动 碾 ( 1 3 t ) ； ( 9 )行走速度 ：2 0 3 0 m m i n ； ( 1 0 )松铺厚度为 ：2 8 c m； ( 1 1 )碾压完成后的厚度为 ：2 5 2 6 c m： ( 1 2 )沥青混凝土碾压遍数 ：静碾 2遍+ 动碾 8 遍+ 静碾 2遍 。 5 2 水 利 水 电 3 2 程 设 计D WR H E 2 0 1 3年 第 3 2卷 第 1 期 3 沥青混凝土心墙施工方法 3 1 沥青混凝土心墙铺筑 3 1 1 沥青混合料摊铺 沥青混凝土心墙采用水平分层 。全 轴线不分 段 一 次 摊 铺 碾 压 的 施 工 方 法 。施 工 分 层 厚 度 为 ： 摊铺厚度 2 8 c m左右 ，压实后厚 2 5 2 6 e m。沥青 混合料 的铺筑 以专用摊铺机 为主 专用摊铺机不 方便铺筑的部位，辅 以人工铺筑。 3 1 2 人 工铺 筑 人工摊铺 段心墙混合料铺筑使用 的模板 ，选 用钢板 自制焊制 而成 。钢模 定位后 ，人工铺筑放 到机械铺筑段后填筑两侧过渡料 ：再将沥青混合 料填人钢模铺平 ，在沥青混合料碾压前将钢模拔 出。心墙两侧过 渡料要 同时铺筑碾压 ，防止模板 走样 、变位 。采用改装带料斗 的 Z L 5 0装载机 向仓 内卸沥青混合料 ，人工摊平 ；过渡料使用反铲摊 铺 ，辅助人工整平。沥青混合料人工摊铺 ，模 板 拆 除后先进行静碾， 然后再与过渡料一起 同步碾压 密实。对于摊铺机碾压不 到的部位应采用小型振 动碾 碾压辅 以人工夯实 并且应 防止沥青混凝土 骨料 破碎 。 3 1 3 机械 摊铺 机械摊铺采用西安理工大学改制的专用摊铺 机 ，该摊铺机可 同时进行沥青混合料 和过渡料 的 摊铺 ，摊铺机行走速度控制为 2 3 m mi n 。每次铺 筑前 根据 心墙和过渡料的结构和施工要求 ，校 正铺筑宽度 、厚度等相关参数 。 心墙铺筑时连续 、均匀地进行 。铺筑时先进 行沥青混合料碾压 ，再进行过渡带碾压 ，沥青混 凝 土铺 筑按每天 1 2层控制 ，当天施工 2层 时 ， 根据现场试验结果 ，第 1 层表面 1 2 c m深处 的温 度降到 9 0以下时 ，才允许进行第 2层施工 。铺 筑过程 中，若 发现不符合要求 ，立即停止铺 筑 ， 查明原 因 校正后才能续铺 ：对 已铺但不符合设 计要求部位，予以清除并重新铺筑。 3 2 沥青混合料碾压 选用 Y Z 2和 Y Z O 6振动碾碾压 。碾压温度控 制在 1 4 0 1 5 5之间，振动碾行走速度控制在 2 0 3 0 m mi n 。与岸坡结合部位及振动碾碾压不到的边 角或斜坡部位 ，采用小型人工夯夯实。夯实标准 是 以沥青混凝土表 面 “ 返油 ”为止 ，同时防止 因 夯实方法不当导致骨料破碎。 碾压沥青混凝土时 ，碾压机械不得突然刹车 ， 或横跨心墙 碾压。采用错位碾压方式 ，每次错位 半碾 宽 ，从 左到右或从右 到左的顺序依 次碾压 。 在心墙两侧 4 m范围内原则上禁止使 用大型机械 压实过渡料 ，以防心墙局部受震畸变或破坏 ，各 种大型机械不得直接跨越心墙 。振动碾上 的黏附 物应及 时 清理 。 4 施工质量控制与检测 4 1 拌制现 场 的质 量控 制 4 1 1 原材料质量控制 4 1 1 1 沥青的质量控制 沥青是 影响沥青混凝土性能的主要成份 主 要进行针人 度 、软化点 、延度 三项指标 的检测 其它指标必要 时进行抽查。对到现场沥青 ，分别 取样检验。每 3 0 5 0 t 为一取样单位 ，从 5个不同 部位提取 ，总量不少 于 2 k g ，混合均匀后作 为样 品检验 。每批 沥青 至少抽取 1个样品检验。拌 和 楼正常生产情况下 ，每天从沥青恒温罐取样 1 次 ， 同时对恒温罐的沥青温度 随时检测 ，保证沥青加 热温度控制在规定范围内。 4 1 1 _ 2 骨料的质量控制 骨料质量指标包括含泥量 、针片状 含量 、超 逊径含量 、与沥青的黏附性 、吸水率 、水稳定性 、 耐久性 。这些指标主要通过 骨料破碎筛分后经试 验检测来控制质量 提供拌 和系统满足级配要求 的合格料 。每 1 0 0 2 0 0 m 为一取样单位 ，且每天 不 少于 1 次 。 4 1 1 3 填料质量控制 矿粉质量主要通过进货检查时进行抽样检验 控制 。主要进行 级配 和含水量 的检测试验 ，每批 或每 1 0 t 取样 1次，检验合格后 。才能使用。 4 1 2 沥青混合料拌和质量控制 拌 和 楼 必 须 按 当天 签发 的 沥青 混 凝 土 配料 通 知单进行拌料。沥青混合料拌和质量严格按试验 确定 ，配料误 差控制在规范范 围内。拌和出的沥 青混合料随时观察外观 ，保证其色泽均匀 ，衡稠 一 致 ，无花 白料 ，无 冒黄烟等异 常现象 ，同时要 抽查 出机 口的温度 ，使之控制在规定范围内。 4 2 铺筑现场质量控制 沥青混合 料在铺 筑过程 中要对 温度 、厚度 、 宽度 、摊铺碾压及外观进行检查控制 ，在施 工过 程中，设置质量控制点 。严格控制管理。 ( 1 )摊铺 心墙 沥青混合料前 检查立模 的中 心线和尺寸。模板 中心线与心墙轴线 的偏差应不 何锡 凯等 玉 滩 水 库 扩 建 工 程 主 坝 沥 青 混 凝 土 心 墙 施 工 及 质 量 控 制 。5 3 超过 1 0 mm。碾压后 沥青混凝土心墙的厚度不小 于设计厚度。 ( 2 )每层沥青混合料铺筑前 ，对层面进行清理 和 层 面温度 检 测 。 ( 3 )沥青混凝土抽提试验 的取样部位应在施工 现场 ，在沥青 混合料摊铺完成但未碾压之前取料 。 沿心墙轴线方 向每隔 5 m取 2 试样( 相应于运输 车每车抽取 2 k g 试样 ) ，从 5个不同部位取样 ，样 品总重约 1 0 k g ，混合均匀后用四分法分取试样进 行抽提试验 。沥青混凝土心墙每升高 8 1 2 m，沿 心墙轴线方 向每 5 0 1 0 0 m布置 2个取样断面 用 钻机钻取芯样 ，进行容重 、孔隙率 、渗透系数、马 歇尔稳定度 、马歇尔流值 、水稳定系数 、力学性能 等试验。 ( 4 )铺筑结束后 ，次 E l 铺筑开始时，对心墙进 行容重、孔隙率 、渗透系数采用核子密度仪进行无 损检验 ，每隔 l 0 3 0 m为一取样单位。 ( 5 )沥青混凝土心墙钻取芯样后 ，心墙 内留下 的钻孑 L 及时回填 。回填 时 ，先将钻孔冲洗 、擦干 ， 用煤气喷枪将孔壁烘干、加热 ，再用热细粒沥青混 凝土分层回填捣实。 ( 6 )温度控制 ：设专人严格对摊铺温度 、初碾 温度 、终碾温度检查控制 ，掌握碾压时间。 ( 7 )厚度控制 ：厚度控制主要是保证摊铺厚度 的均匀性 。过渡料摊铺采用人工辅助扒平 ，确保底 层平整 ，要保证铺筑后的心墙略高于两侧过渡料。 ( 8 )宽度控制 ：沥青混凝土施工前测量定出心 墙轴线并用金属丝标识 ，调整摊铺机模板中线 ，与 心墙轴线重合 ，摊铺机行走时 ，通过机器前面的摄 像机可使操作者在驾驶室里通过监视器驾驶摊铺机 精确地跟随细丝前进。从而保证心墙轴线上 、下游 侧宽度满足设计要求 。 ( 9 )碾压控制 ：振动碾碾压前 ，人工将碾轮清 理干净 ，碾压温度、遍数 、方式、速度严格按监理 工程 师批 准 的试 验成果 控 制 ，振动 碾匀 速行 走 。碾 压后心墙表面平整度 、宽度符合设计要求 ，表面返 油色泽均匀 、无裂缝。 ( 1 0 )外观检查 ：沥青混凝土心墙铺筑 时 ，对 每一铺层随时进行外观检查 ，发现峰窝 、麻面 、空 洞及花 白料等现象及时处理 。 4 3 施工质量检测 检测方法有 ：现场无损检测 、现场取芯样检测 和室内沥青混合料抽提及马歇尔击实试验检测。检 测指标主要是沥青混凝土容重、孔隙率 、渗透系数 及设计要求的其它指标。热沥青混合料从拌和楼机 口或摊铺现场按每天进行 1 2次抽样检测 。 4 3 1 沥青混凝土主要指标的测试及控制 4 3 1 1 孔隙率 沥青混凝土孔隙率分别采用钻孔芯样 室内马 歇尔试件和现场无损测试方法检测 。3种方法均可 直接反应沥青混凝土的压实性能。其 中无损检测为 本工程现场控制孔隙率的主要手段。本工程沥青混 凝 土共计 2 8 4个单元 。监理抽检 5 4个单元 抽检 频 率 为 1 9 。密度 值在 2 4 0 1 2 4 2 5 g e m 之 间 孔隙率在 1 5 一 2 4 之间 ，满足设计要求。 4 3 1 2 渗透系数 沥青混凝土渗透系数与沥青混凝土孔隙率存在 明显 的关 系 。本 工程渗 透 系数 实测 值在 5 x l O 9 4 1 1 0 c m s 之间，满足设计规范要求。 4 3 2 不合 格测 点 的处理 为减少对心墙的完整性破坏 ，沥青混凝土心墙 质量现场检测以无损检测为主若发现有不合格 的 测点 ，立即采用钻孔取芯法对不合格点的沥青混凝 土进行复测 。 ( 1 )芯样测试值合格 ，则认为沥青混凝土质量 满足要求。 ( 2 )芯样测试值仍不合格 。应在此测点两侧 1 m处各钻取 1 个 芯样进行测试 ，若两侧芯样均合 格 ，则不进行处理 ；若芯样均不合格 ，再加 1 m钻 取芯样 ，找出需处理的范围：若两侧芯样有一侧测 试合格 。另一侧不合格 ，则应在不合格侧再加 1 m 钻取芯样 ，找出需处理的范围，并将不合格点范围 内沥青混合料清除干净后 ，经现场监理工程师同意 后再重新进行铺筑。 5结语 合理的施工参数 、科学的施工方法及严格 的质 量控制决定了沥青混凝土的防渗性能。沥青混凝土 做为一种新 型的建筑材料 必将越来越广泛地应用 于土石坝工程的建造中。 作者简 介 何 锡 凯 男 工 程 师 中 国葛洲 坝 集 团公 司 湖 北宜 昌 4 4 3 0 0 2 李 娅 女 工 程师 中水北 方勘测设 计研 究有 限责任 公 司 天 津3 0 0 2 2 2 吴 云凤 女 高 级工程 师 中水 北方勘 测设计研 究有 限责 任公司 天津3 0 0 2 2 2 ( 收 稿 日期2 0 1 2 1 2 1 7)