瀝青混凝土心墻土石壩的施工工藝探討

蘆 琴，劉逸軍

(1.陜西楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西楊凌 712100;2.中國水利水電建設(shè)集團十五工程局，陜西咸陽 712000)

土石壩瀝青混凝土心墻由于防滲性能好、適應(yīng)變形能力強、結(jié)構(gòu)簡單、工程量小、施工速度快、安全可靠、不破壞環(huán)境資源、抗震性能高，并有獨特的裂縫自愈能力，而具有較高推廣價值。

瀝青心墻防滲能力可達(dá)10－8以上，可視為不漏水，同時又具有較好的塑性和柔性，能適應(yīng)壩體的變形和沉陷，對已產(chǎn)生的裂縫有一定的自愈能力，是一種安全合理的防滲形式。我國國內(nèi)第一座碾壓式瀝青混凝土心墻壩1974年建于遼寧郭臺子。從20世紀(jì)70年代以來，已建成了東北尼爾基，三峽茅坪溪，重慶黔江洞塘，四川冶勒，新疆鄯善坎爾其等許多座瀝青砼心墻壩，目前均運行良好。對于常溫條件下碾壓式瀝青混凝土防滲心墻的施工技術(shù)已趨于成熟，但在高寒地區(qū)土石壩碾壓式瀝青混凝土防滲心墻冬季施工技術(shù)方面仍處于探索階段。

1 工程概況

本例中水電站工程由攔河壩、表孔溢洪洞、導(dǎo)流兼泄洪洞、發(fā)電引水洞、廠房等建筑物組成。為Ⅱ等大(2)型工程。建筑物級別：大壩、溢洪洞、泄洪洞、發(fā)電引水洞進(jìn)口為2級建筑物;發(fā)電洞及電站廠房為3級建筑物;臨時建筑物為4級。樞紐工程在河床布置瀝青砼心墻壩，右岸布置導(dǎo)流兼泄洪洞、表孔溢洪洞，發(fā)電引水洞及廠房。

工程中瀝青砼心墻壩壩頂高程1 307.60 m，浪墻頂高程1 308.80 m，建筑基底面高程1 216.5 m，最大壩高91.1 m。壩頂寬度為10 m，壩長439 m。壩頂采用瀝青砼路面，面層厚度50 mm，為排除雨水，頂面向下游單向傾斜，坡度為2%，在壩頂上游側(cè)設(shè)置“L”形鋼筋砼防浪墻，防浪墻頂高程 1 308.80 m，墻高 2.3 m，底寬 1.8 m，墻厚 0.5 m。砼等級為 C25、F200、W6，墻頂高出壩頂 1.2 m。防浪墻底部與大壩瀝青混凝土心墻相連，瀝青混凝土心墻翻至防浪墻底板上部。防浪墻每隔15 m設(shè)一道伸縮縫，縫內(nèi)設(shè)橡皮止水。壩頂下游側(cè)設(shè)砼路沿石，橫斷面尺寸為0.2 m×0.7 m，高出壩頂面20 cm。路沿石每隔5 m設(shè)一通向下游的排水孔。上游壩坡 1∶2.25，下游壩坡 1∶1.8，下游坡設(shè)10 m寬、縱坡為8%的“之”字形上壩公路。下游壩坡設(shè)預(yù)制網(wǎng)格梁，網(wǎng)格梁內(nèi)填種植土種植草皮護坡，預(yù)制網(wǎng)格外框為正方形，邊長為4.5 m，外框預(yù)制梁橫斷面尺寸為：250 mm×140 mm(寬×高)，內(nèi)部預(yù)制網(wǎng)格梁橫斷面尺寸為：70 mm×140 mm(寬 ×高)，長度為 1 m，拼成棱形狀，棱形邊長為1 m。上游壩坡采用素混凝土護坡，護坡厚 0.25 m，混凝土指標(biāo)：C25、F300、W6，護坡范圍由壩頂至1 266.50 m高程，即護至圍堰頂部，其下采用拋石護坡，厚1.0 m。壩體填筑分區(qū)從上游至下游分為：上游砂礫料區(qū)、上游過渡料區(qū)、瀝青混凝土心墻、下游過渡料區(qū)、下游砂礫料區(qū)、下游利用料區(qū)、下游排水棱體區(qū)。

壩基及壩肩心墻底部基座座落于弱風(fēng)化基巖上限，采用混凝土基座，基座厚0.8 m，寬 4 m。在心墻基座混凝土蓋板范圍內(nèi)進(jìn)行固結(jié)灌漿，灌漿深度為8 m。壩基帷幕灌漿孔采用2排，孔距2.0 m，伸入q＜3Lu的相對不透水層以下3 m。左壩肩在壩頂高程處設(shè)65 m長灌漿廊道，在1287.60 m高程設(shè)長60 m的灌漿廊道，在廊道內(nèi)對左壩肩進(jìn)行深孔固結(jié)灌漿及帷幕灌漿，右壩肩設(shè)26 m長灌漿廊道，在廊道內(nèi)對右壩肩進(jìn)行帷幕灌漿，以防止繞壩滲流。右壩肩帷幕深度為10～45 m，壩基在樁0+290處為f54斷層，斷層寬約11 m，深度較深。為防止斷層滲漏，在該斷層處混凝土基座寬度加寬至15 m，設(shè)8排帷幕灌漿，排距2 m，孔距2 m，帷幕灌漿深度為50 m。

2 采取的主要施工技術(shù)及流程

水工瀝青混凝土心墻壩施工的主要技術(shù)包括：施工場地的平面布置;瀝青混凝土加熱攪拌系統(tǒng)的選用;原材料的選用;實驗;質(zhì)量控制以及施工工藝流程。

2.1 施工平面布置

拌合場地應(yīng)根據(jù)規(guī)范對瀝青混凝土拌合場地的要求，結(jié)合施工現(xiàn)場的實際地形地貌以及利于交通運輸?shù)脑瓌t進(jìn)行選擇和安排，并要考慮風(fēng)向、降雨等氣候環(huán)境，兼顧考慮供風(fēng)、供電條件。保證原材料的質(zhì)量安全、施工順暢。

2.2 澆筑式瀝青混凝土施工技術(shù)及工藝

心墻瀝青砼施工以機械攤鋪為主，當(dāng)攤鋪寬度＞70 cm及與兩岸廊道砼結(jié)合處擴大段部分采用人工立模攤鋪。

2.2.1 人工攤鋪

人工攤鋪：測量放線→支立鋼?！鷼植间伾w模板→過渡料鋪筑與初步壓實→基面處理(表面清理、干燥、加熱)→人工攤鋪瀝青混合料→抽掉鋼摸→鋪蓋氈布→過渡料碾壓和瀝青混合料碾壓→施工質(zhì)量檢查。

在進(jìn)行人工攤鋪的過程中要注意：1)砼基礎(chǔ)面處理。瀝青砼心墻同周邊建筑物的連接是防滲系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵，其處理的好壞將直接影響大壩的安全，必須精心組織施工。2)鋼模安裝。鋼模安裝前表面涂刷廢機油作為脫模劑，拼裝好的模板平整嚴(yán)密，尺寸準(zhǔn)確。定位后模板距心墻中心線偏差一般控制在±5 mm內(nèi)。3)過渡料鋪筑。4)結(jié)合面清理與加熱。5)瀝青砼混合料運輸及入倉。6)混合料與過渡料碾壓。需注意碾壓順序及方法和碾壓溫度。

2.2.2 機械攤鋪

機械攤鋪：基礎(chǔ)結(jié)合面處理(使表面干凈、干燥)→測量放線并固定定位金屬絲→攤鋪機攤鋪瀝青混合料和過渡料→人工攤鋪兩側(cè)岸坡擴大段瀝青混合料→過渡料碾壓→瀝青混合料碾壓→施工質(zhì)量檢測。

機械攤鋪施工工藝中需注意：1)兩岸砼基礎(chǔ)面處理及心墻結(jié)合層面清理方法與人工攤鋪相同。2)測放中線的控制。3)攤鋪機就位。4)混合料攤鋪。5)過渡料鋪筑。6)心墻與過渡料壓實。

2.3 注意事項

2.3.1 瀝青砼拌制方面

1)瀝青儲存和加熱：對于瀝青混凝土工程，對瀝青混凝土澆筑溫度的要求是非常嚴(yán)格的。所以在瀝青儲存、運輸過程中的保溫、加熱脫水、設(shè)置瀝青融化室等方面要結(jié)合工程實際情況精心安排。2)礦粉儲存：不同的工程項目應(yīng)因地制宜。建議采用60～80 t礦粉儲存罐，采用螺旋機自動加礦粉。3)攪拌系統(tǒng)預(yù)熱：按照其他工程經(jīng)驗，瀝青砼正式生產(chǎn)前，先加熱1～2盤干料進(jìn)行拌和系統(tǒng)預(yù)熱。

2.3.2 瀝青砼攤鋪方面

1)攤鋪厚度滿足要求。2)帆布的使用：為保證瀝青砼碾壓面潔凈，攤鋪后立即用帆布遮蓋，在帆布上碾壓，碾壓完后仍用帆布遮蓋。這種做法即防塵又保溫，缺點是增加了施工成本。3)中線的標(biāo)識：已往工程采用金屬絲標(biāo)識中線，其缺點是金屬絲容易變松而偏離中線，施工中也可采用墨斗線彈出白線，避免攤鋪機行走過程中中線偏移的現(xiàn)象。4)瀝青混合料運輸：瀝青混合料采用裝載機直接運輸上壩，減少了瀝青砼的二次倒運，保證了瀝青砼入倉溫度。

2.3.3 瀝青砼施工過程中應(yīng)注意的幾個問題

1)瀝青砼鋪筑應(yīng)與過渡料同時施工，瀝青砼心墻鋪筑應(yīng)均衡上升，心墻基面盡可能保持同一高程，避免或減少橫縫。2)對于連續(xù)上升、層面干凈且已壓實好的瀝青砼，表面溫度在70℃ ～90℃即可鋪筑上層瀝青混合料，當(dāng)下層瀝青砼表面溫度低于70℃時，要進(jìn)行加熱至70～100℃ ，但加熱時間不宜過長，以防止瀝青砼老化。3)對兩岸坡接頭部位、結(jié)合槽、銅止水周圍等振動碾不易到達(dá)的地方，采用1t振動夯配合重錘人工夯實至“返油”。4)鉆孔取芯的部位要隨取隨蓋，盡可能保持孔內(nèi)潔凈并及時回填，回填時，先將鉆孔擦干，然后用噴燈將孔壁烘干加熱到70℃后再分層人工回填搗實。5)振動碾在心墻上不得急剎車，心墻兩側(cè)2 m范圍內(nèi)，禁止大型機械進(jìn)入及橫跨心墻。

3 效果分析及結(jié)論

通過采取上述施工工藝和措施，嚴(yán)格控制碾壓式瀝青混凝土的各施工環(huán)節(jié)，可使碾壓式瀝青混凝土防滲心墻的有效施工天數(shù)減少，保證碾壓式瀝青混凝土在低溫－17℃條件下施工的施工質(zhì)量。解決碾壓式瀝青混凝土施工工期緊張的難題，為碾壓式瀝青混凝土在寒冷地區(qū)的廣泛應(yīng)用打下堅實的基礎(chǔ)。

目前，我國已修建瀝青混凝土心墻壩20余座，觀測結(jié)果表明這些已建工程運行良好，各種指標(biāo)滿足設(shè)計和技術(shù)規(guī)范要求。但與其他國家相比，我國的碾壓式瀝青混凝土心墻施工技術(shù)還比較落后，特別是中小型土石壩瀝青混凝土心墻。實踐證明，目前采用的瀝青砼拌和及施工工藝是可行的，可以進(jìn)行中小型水庫瀝青砼心墻的推廣和應(yīng)用。

［1］祁世京.土石壩碾壓式瀝青混凝土心墻施工技術(shù)［M］.北京：中國水利水電出版社，2000.

［2］陳國峰.澆筑式瀝青混凝土心墻工程施工［J］.黑龍江水利科技，2007，35(4)：44 －45.

［3］李志強，張鴻儒，侯永峰，等.土石壩瀝青混凝土心墻三軸力學(xué)特性研究［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2006，25(5)：997 －1002.

［4］吳長盛.堆石壩瀝青混凝土心墻的試驗與研究［J］.海河水利，2001(2)：21 － 22.

［5］李茂昌.堆石壩澆筑式瀝青混凝土防滲心墻設(shè)計［J］.東北水利水電，1994(6)：17－20.

［6］姜華.金平水電站瀝青混凝土心墻堆石壩設(shè)計［J］.湖北水力發(fā)電，2007(6)：27 －31.

［7］常煥生，孫國紅，孟吉.尼爾基大壩碾壓式瀝青混凝土心墻施工技術(shù)［J］.水力發(fā)電，2004，30(4)：44－45.

［8］何順賓，胡永勝，劉吉祥.冶勒水電站瀝青混凝土心墻堆石壩［J］.水電站設(shè)計，2006，22(2)：46 －53.

［9］楊建鋒.茅坪溪防護壩瀝青混凝土心墻單邊騎縫碾壓施工工藝［J］水力發(fā)電，2007，33(1)：40 －41.

［10］余梁蜀，任少輝，孫振天，等.碾壓式中小型瀝青混凝土心墻壩施工設(shè)備與施工技術(shù)研究［J］.水力發(fā)電學(xué)報，2007，26(2)：70 －74.