王家沟水库大坝沥青混凝土心墙施工控制技术

王家沟水库大坝沥青混凝土心墙施工控制技术

赵海城

赵海城（中国水利水电第七工程局有限公司第三分局四川郫县611730）

摘要：随着国内大中型水库工程的建设发展，沥青混凝土心墙大坝设计坝型已逐步得到了广泛推广和应用。沥青混凝土心墙做为大坝的核心防渗体系其技术也日益趋于成熟。但针对特殊气候条件下沥青混凝土施工质量控制与保证措施依然是目前研究的焦点和重点。笔者通过王家沟水库沥青混凝土心墙大坝在特殊气候条件下施工过程中采取的控制技术进行系统归纳与总结，以便于在以后类似环境作业条件下工程施工中得以应用和推广。

关键词：沥青混凝土特殊气候质量控制1概况四川省宜宾市筠连县王家沟水库工程，是一座以灌溉、城镇供水为主，兼有灌区人畜供水的中型水利工程。设计灌溉面积12.22万亩，水库正常蓄水位992.50m，总库容1280万m?，最大坝高51.50m。

本工程由碾压式沥青混凝土心墙堆石坝、溢洪道及库区工程三部分组成。拦河大坝采用沥青混凝土心墙堆石坝，沥青混凝土心墙位于坝轴线上游1.00m处，心墙宽度0.50m，心墙上、下游侧过渡料采用新鲜灰岩人工破碎，水平宽度2.00m。总填筑工程量120万m3，沥青混凝土8000m3。

设计流域地处四川东部中亚热带湿润气候区，气候温和，雨量充沛，初夏多干旱，盛夏多洪涝，秋季多绵雨，冬季日照少等特点。根据筠连气象站1961～2008年实测资料统计，多年平均气温17.5℃，多年平均降水量1110.8mm，多年平均蒸发量1035.6mm，多年平均风速1.0m/s，多年平均最大风速1.3m/s，实测最大风速11.0m/s（相应风向NW）。

2施工总体规划本工程沥青混凝土施工委托专业施工单位承担劳务施工作业任务，原材料检测及配合比试验、沥青混凝土场外及场内摊铺试验、沥青混凝土现场试验等均委托专业质量检测中心承担该项目沥青混凝土相关试验工作。沥青混凝土砂石骨料采用发包人提供的料场自行开采，并自建砂石加工系统进行砂石骨料加工筛分。沥青材料选用的是新疆克拉玛依厂生产的水工二号沥青，矿粉选用的是宜宾附近石厂生产的矿粉。砂石加工和沥青混凝土拌和站均布置于坝后设计结构线以外区域，位于料场与施工摊铺区的中间区域。拌和站的就近布置充分考虑了尽量减少沥青混凝土从拌和站至铺筑现场的热量损失。沥青混凝土现场实验室本着方便原则布置于现场项目部营地。

3沥青混凝土施工规范及技术指标要求3.1引用标准、规程、规范及要求1）《水工沥青混凝土试验规程》DL/T5362-2006；2）《水工碾压式沥青混凝土施工规范》DL/T5363-2006。

3.2沥青混凝土技术性能指标技术性能指标：密度＞2.40（g/cm3），孔隙率＜3，渗透系数不大于1×10-8cm/s，水稳定系数≥0.85，沥青含量控制在6.7%，骨料最大粒径不大于19mm。

4沥青混凝土施工技术方案4.1施工工艺施工工艺流程：沥青混凝土基座凿毛处理→稀释沥青喷涂→沥青马蹄脂涂刷→模板架设→沥青混凝土摊铺→沥青混凝土碾压→抽样检测→进行下一层施工。

4.2施工方法根据设计施工蓝图，沥青混凝土心墙从基座底部起由底宽1.1m渐变至0.5m，渐变段高度为1.2m，上、下游面坡比均为1:0.25。由于底部较宽且渐变，故沥青混凝土心墙底部放大脚采用人工摊铺，待摊铺宽度渐变至50cm时统一采用摊铺机摊铺。沥青混凝土心墙填筑施工过程中，对局部摊铺机无法摊铺的地方，也采取人工进行摊铺。

4.2.1沥青混凝土拌制沥青混合料拌和制备采用QLB-1000型沥青混凝土拌和站。在沥青混合料正式生产前，操作人员对混合料拌和系统各种装置进行检测，主要检测称量系统的精度、计时测温设备及其它控制装置的运行情况。拌制沥青混合料时，先对骨料和沥青分别加热，将矿粉投入到热骨料中进行干拌20s，再喷洒沥青湿拌40s。拌出的沥青混合料确保色泽均匀、稀稠一致、无花白料，黄烟及其他异常现象，卸料时不产生离析，温度控制在150℃～165℃之间，确保其经过运输、摊铺等热量损失后的温度能满足沥青混凝土碾压温度要求。拌和好的沥青混合料卸入受料斗，经卷扬机提升滑轨提升到拌和站沥青混合料成品料仓（保温储罐）储存。

4.2.2沥青混凝土运输沥青混合料运输采用8t保温汽车，现场用由3.0m3装载机转料入仓，该装载机经改装并配有2.5m3保温转运料斗（或经现场监理工程师批准的其他运输方案和保温效果良好的设备）。沥青混合料使用8t保温汽车水平运输至施工部位后，通过改装并配有保温转运料斗的3.0m3装载机卸入摊铺机沥青混合料料斗。人工摊铺直接采用转运料斗入仓后人工摊平。为确保沥青混合料在运输过程中不出现骨料分离和外漏，运送沥青混合料的设备每次连续使用前涂刷一层防粘剂，其涂量的大小由现场试验后确定。

4.2.3沥青混凝土铺筑沥青混凝土心墙施工分为人工摊铺和机械摊铺，同混凝土基座连接的扩大段和两岸岸坡心墙扩大段等无法用沥青混凝土心墙专用摊铺机进行摊铺的部位采用人工摊铺，其余部分可以用沥青混凝土心墙专用摊铺机进行摊铺的部位采用机械摊铺。

（1）机械摊铺沥青混凝土心墙采用机械摊铺时使用沥青混凝土心墙专用联合摊铺机。该摊铺机主要由红外线加热装置、沥青混合料料斗、过渡层Ⅰ区仓、活动模板、监视系统及机械驱动系统等几个部分组成。

沥青混凝土心墙每一层都标有准确的中心线，并由金属细丝定位。在机械前面安装一个摄像机，设在驾驶室里的监视器能使操作者驾驶铺筑机械精确地跟随细丝前进。机械的前部安装有燃气式红外加热器和大功率的真空吸尘器，以清除灰尘和水分。在铺筑上面一层之前，加热器烘干和加热下面一层的表面，以保证上下层结合紧密牢固。

摊铺总宽度为50cm，其压实厚度控制在不超过30cm。摊铺机行走速度控制在0～3m/min。

该设备可同时摊铺沥青混合料和沥青混凝土心墙两侧过渡层Ⅰ区，沥青混合料通过改装并配有保温转运料斗的3.0m3装载机卸入专用摊铺机沥青混合料料斗，过渡层Ⅰ区通过挖掘机装入专用摊铺机过渡层Ⅰ区料斗，过渡层Ⅰ区在摊铺机控制范围以外的，采用推土机配合摊铺。沥青混凝土心墙机械摊铺施工工艺流程如下：施工准备→测量放线、固定金属丝→结合层面处理→沥青混合料、过渡料分别装入专用摊铺机→专用摊铺机摊铺→过渡料静碾→沥青混合料与过渡料同步碾压密实→质量检测。

②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。施工严格按要求的铺筑方向、次序、铺筑层厚、摊铺温度、碾压温度及碾压遍数进行分层铺筑。

（2）人工摊铺①工艺流程沥青混凝土心墙人工摊铺施工工艺流程，与机械摊铺基本相同，只是人工摊铺需要增加模板支撑、校验及拆除等工序，其施工工艺流程如下：施工准备→测量放线→立模→过渡料摊铺→过渡层初碾→层面处理→沥青混合料摊铺→拆模→沥青混合料和过渡料同步碾压→终碾→质量检测。

②模板人工摊铺段使用的模板，采用方便拆装的沥青混凝土心墙专用活动钢模板，按设计要求定位心墙宽度后，相对的两块模板由3根可以调节长度的夹具固定。

模板定位后，经检查合格，方可填筑两侧过渡层Ⅰ区。过渡层Ⅰ区初碾后，将沥青混合料填入钢模铺平，在沥青混合料碾压前将钢模拔出，并及时将其表面粘附物清除干净。为了使模板减少粘附沥青混合料且易拔出，施工时，可先在模板内侧涂刷脱模剂。

③摊铺人工摊铺心墙时，采用转运料斗直接向仓内卸沥青混合料，人工摊平，过渡层Ⅰ区使用推土机摊铺，辅以人工整平。

沥青混合料入仓后，人工平仓采用铁锹平运的方式，不得采用平甩的方法，从而保证不会造成骨料的分离，保证沥青混凝土的施工质量。

心墙两侧的过渡层Ⅰ区要同时铺筑、碾压，靠近模板部位作业时应特别小心，防止模板走样、变位。距模板20～30cm的过渡层Ⅰ区先不碾压，待模板拆除后，随同心墙沥青混合料同时碾压。

4.2.4沥青混凝土碾压本工程沥青混凝土心墙选用1.5t振动碾进行碾压，两侧过渡料选用3t振动碾进行碾压。

根据以往大坝沥青混凝土心墙的施工经验，针对本工程不同的心墙宽度，分别采取贴缝碾压、单边骑缝碾压的不同碾压工艺。施工时，通过现场试验确定碾压顺序、碾压温度、碾压遍数等施工工艺参数。

当振动碾碾轮宽小于心墙宽度时，将两侧过渡层Ⅰ区摊铺略高于心墙沥青混合料2～3cm，采用贴缝碾压的施工方法进行碾压。当振动碾碾轮宽大于心墙宽度时，拟采用单边骑缝的碾压方式进行碾压，两侧过渡层Ⅰ区摊铺厚度略比心墙沥青混合料摊铺厚度低2cm左右，以利排水。必要时在两侧过渡层Ⅰ区上覆盖帆布，确保沥青混凝土心墙骑缝碾压时，不使沥青混合料受污染。与两岸岸坡结合部位采用小型振动碾或汽油夯压实。

根据沥青混凝土场外试验：沥青混合料的初碾温度一般为145～155°C，且不低于120°C，不超过155°C；若摊铺温度过高，摊铺后可静止一定时间，再进行碾压。碾压遍数宜按先静压1遍再动碾8遍，最后再静压1遍进行收光。振动碾的行走速度按25～30m/min控制。

4.3沥青混凝土接缝与层面处理4.3.1沥青混凝土与基座接缝面处理1）与沥青混凝土相接的常态混凝土表面采用高压水冲毛机冲毛，或人工凿毛将其表面的浮浆、乳皮、废渣及粘着污物等全部清理干净，用0.6MPa左右高压风吹干，保证混凝土表面干净和干燥。

2）沥青混凝土与基座的结合面铺设有一层沥青玛蹄脂。

3）沥青马蹄脂采用砂质沥青玛蹄脂。施工时在现场拌制（其参考配合比为沥青∶矿粉∶砂=1∶2∶2），沥青马蹄脂的最终配合比、铺设方法和时间，均采用现场试验所提供的相应参数。铺设沥青玛蹄脂前，在清理干净且干燥的混凝土表面均匀喷涂1～2遍稀释沥青，待稀释沥青干涸（约12h）后，再按设计要求的宽度铺设玛蹄脂，接缝施工工艺流程如下：混凝土表面冲毛清理→混凝土表面干净干燥→混凝土表面验收→均匀喷涂1～2遍稀释沥青→稀释沥青表面验收→铺沥青玛蹄脂。

铺筑沥青混合料时，沥青玛蹄脂表面必须保持清洁，必要时应予加热。沥青玛蹄脂涂抹宽度至少比沥青混凝土心墙基底每侧宽出25cm。

沥青玛蹄脂和沥青混合料铺设时，注意保护和校正止水铜片，止水片附近采用小型机械夯实。铺设前，止水片表面应干燥洁净，并涂2遍稀释沥青。

4.3.2层面处理1）对于连续上升、层面干净，且已压实的沥青混凝土，表面温度大于70℃，沥青混凝土层面不作处理，连续上升。

2）当下层沥青混凝土表面温度低于70℃，采用红外加热器加热，加热时，控制加热时间以防沥青混凝土老化。

3）对于因故停工，停歇时间较长、较脏的沥青混凝土层面，先用高压风、水处理干净后，必要时用红外线加热器烘烤粘污面，使其软化后铲除。再进行加热，当层面加热的温度达监理工程师指示的温度后，再在层面上均匀喷涂一层热沥青，然后再铺筑上层沥青混合料。

4）钻孔取芯后，心墙内留下的钻孔及时回填，回填时，先用高压风水枪将钻孔冲洗干净，人工擦干孔内积水，然后用管式红外加热器将孔壁烘干并使沥青混凝土达到规定的温度后，再用热沥青混合料按5cm一层分层回填，人工使用捣棒捣实。芯样孔回填高度略高于心墙2cm。

5）沥青混凝土心墙的铺筑，尽量减少横向接缝，有横缝时，其接合坡度一般做成缓于1∶3的坡，上下层横缝错开2m以上距离。

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。横缝处重叠碾压30～50cm。

5沥青混凝土施工质量控制措施5.1堆存料场控制措施1）沥青原材料堆存沥青原材料通过沥青罐车直接运输到现场沥青储存罐内，保证沥青原材料的纯净度。

2）骨料堆存骨料的堆存，首先考虑场地硬化，在5～10cm的地面上铺筑5cm左右厚的碎石垫层，料场周围设置排水沟；各种规格的骨料在采用挡墙分档隔离，搭建防雨棚防雨。

5.2温度控制措施沥青混合料的温度是沥青混凝土强度形成的一个重要的内在因素，合理有效地控制沥青混合料的温度是沥青施工工艺关键点之一。

1）拌和温度控制拌和温度取决于矿料（矿粉不需加热）烘干温度和沥青加热温度，而拌和温度又决定着沥青混合料后继的出厂温度、运输温度、摊铺温度及碾压温度等，因此控制沥青混合料的拌和温度显得十分重要。间歇式拌和站一般从烘料、拌和到出料一个循环时间约需45～55s，其中拌和时间占循环时间的50%～55%，其余45%～50%的时间用于烘料，在保证足够的拌和时间前提下，实际操作中延长烘料时间等于延长了一个循环时间，因此控制拌和时间在30s左右，烘料时间视集料干湿程度一般控制在30s左右，这样一个循环时间保证在60s左右。

但是延长烘料、拌料一个循环时间的同时增加了一个循环内的上料时间，导致个别或全部热料仓出现溢仓现象，鉴于这种情况，应当在确保各个冷料斗按目标配合比出料的前提下，微调控制室内冷料斗出料总流量表，适当降低拌和站的生产率。实践证明集料的平均含水量每升高1%，沥青混合料的生产率约降低10%，拖延了施工时间。

2）运输温度控制影响运输温度的因素有：空气温度与湿度、风速、车厢隔温程度、车厢尺寸、运距、车速、覆盖程度、交通延误等。挑选额定吨位5～8t的自卸汽车组成沥青混合料专运车队，施工前对全体驾驶员进行岗前培训，加强对车辆的维护，避免运料途中车辆抛锚而延长运输时间；每辆汽车配备覆盖蓬布，接料后由专人负责覆盖缚牢，以免途中蓬布被风掀起；在拌和站选址时尽量靠近施工区域，以最大限度减少热量损失。

3）摊铺温度控制根据拌和站的生产能力，合理安排运料车的运输能力，保证摊铺机在合理的预定摊铺速度内均匀、连续不间断地摊铺前提下，在摊铺机前方确保至少1～2辆运料车等候卸料，决不能因待料使摊铺机停顿；等候卸料时，运料车不能过早地揭开蓬布；加大摊铺机熨平板振实力度，避免混合料因摊铺松散而迅速散热，温度骤降。

4）碾压温度控制碾压是沥青混凝土施工的最后一道工序，也是最重要的工序之一。在雨水季节，气温不高，湿度较大，碾压温度应比规范要求高10℃左右，即初压温度不低于140℃，终压温度不低于120℃；确保碾压长度为15～30m；初压采用钢轮压路机，碾压过程中如有粘轮现象，尽量使用铁锹刮掉或钢帚扫掉，尽量不用湿拖把蘸水润滑，必要时配制有机油和水（按1:4配比）混合液或柴油涂擦钢轮。

5.3现场控制措施5.3.1施工机械设备防雨措施1）沥青混合料水平运输车、垂直运输车加装防雨盖板。

2）现场沥青摊铺机加装防雨盖板。

5.3.2现场防雨措施1）下雨时施工搭设活动防雨棚。防雨棚可采用φ50mm轻型钢管，底部采用轮滑行走系统，防雨架长度控制在10米左右，宽度控制在5m，最大高度控制在7m，整个系统重量控制在1.5～2t之间。

2）人工用高压风清理仓面积水，再用抹布擦拭，并用移动式红外线加热器干燥即将摊铺的心墙表面。

3）施工遇到细雨时，立即用耐热帆布覆盖刚摊铺的沥青混合料，防止雨水侵入摊铺的沥青混合料中。

6结束语王家沟水库沥青混凝土心墙堆石坝在施工过程中经历了持续较长的多雨水季节等恶劣气候条件的影响，施工单位从施工工艺、施工流程、雨水防治、温度控制及现场施工控制等方面采取了一系列行之有效的保证措施，确保了沥青混凝土心墙保质高效建设。施工过程的技术总结和经验积累对于今后类似环境条件的工程建设提供了诸多借鉴之处。