土石壩碾壓式瀝青混凝土防滲心墻冬季快速施工方法

吳憲生

（中國水電建設(shè)集團(tuán) 十五工程局有限公司，陜西 西安 710000）

1 概況

某水電站工程位于祖國西北邊陲，大壩為2級建筑物，采用碾壓式瀝青心墻壩防滲，工程所在位置處于山區(qū)，冬天寒冷，夏季涼爽。當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁?.3℃，極端最高氣溫37.5℃，極端最低氣溫-29.0℃；該河流域歷年最大凍土深度136cm；最大積雪深度38cm。

由于本工程于2010年11月中旬大壩截流，為了保證本工程2011年4月底具備度汛要求，大壩瀝青混凝土心墻施工必須在冬季0℃～-20℃的低溫條件下及當(dāng)?shù)?月份的陰雨條件下連續(xù)施工。若在規(guī)范允許的環(huán)境氣候下進(jìn)行，根本無法實現(xiàn)合同要求的度汛及下閘蓄水工期要求，為保證工程按期建成，必須加快壩瀝青心墻混凝土施工效率，確保施工進(jìn)度滿足來年度汛要求。

2 瀝青混凝土冬季快速施工方法

2.1 寒冷氣溫條件下碾壓式瀝青混凝土連續(xù)鋪筑

碾壓式瀝青混凝土施工受外界氣溫影響大，根據(jù)本工程工程的氣候條件，在冬季寒冷氣溫（一般指外界氣溫在-5℃～-20℃）的環(huán)境下，具體采取了如下措施在保證質(zhì)量的前提下成功實現(xiàn)了極端低溫條件下碾壓式瀝青混凝土的連續(xù)鋪筑。

（1）選擇適合的瀝青混凝土配合比。冬季碾壓式瀝青混凝土施工，攤鋪過程的溫度損失尤為難以控制，所以在攤鋪后盡快碾壓成型是關(guān)鍵，通過室內(nèi)和現(xiàn)場試驗可知，油石比的增大可使瀝青混凝土在壓實功大大減少的情況下很容易達(dá)到密實。故在寒冷氣溫條件下可通過增大瀝青混凝土的油石比來縮短瀝青混凝土攤鋪后的成型密實時段，減少碾壓成型過程的溫度損失，從而達(dá)到瀝青混凝土的溫控要求，保證瀝青混凝土的質(zhì)量。

（2）瀝青混凝土在拌合時出機(jī)口溫度采取規(guī)范要求的上限值。

（3）瀝青混凝土運輸及攤鋪設(shè)備加設(shè)適當(dāng)?shù)谋夭牧希ＷC瀝青混合料在運輸過程中做到全封閉。

（4）加強(qiáng)組織管理，使各工序緊密銜接，做到及時拌合、運輸、攤鋪碾壓、特別是盡量縮短碾壓時間，沒車瀝青混合料運輸、攤鋪碾壓全過程控制在30分鐘內(nèi)完成。

（5）盡量縮短每一段的碾壓段，攤鋪后及時碾壓完，必要時可采用兩臺振動碾串聯(lián)碾壓，提高碾壓效率，縮短碾壓時間。

（6）當(dāng)氣溫達(dá)到-20～-15℃時，每天選取11點到17點進(jìn)行攤鋪作業(yè)。

2.2 碾壓式瀝青心墻雨天及夜間施工

2.2.1 碾壓式瀝青心墻雨天施工

碾壓式瀝青心墻雨天施工的關(guān)鍵是防雨，避免各個工序雨水與瀝青混合料接觸，瀝青雖具有憎水性，當(dāng)達(dá)到一定密度的瀝青混凝土卻具有很好的不透水性，但在心墻施工過程中，瀝青混凝土還沒有達(dá)到要求的密度之前，瀝青混合料不能有水混入，當(dāng)瀝青混合料遇水后（降雨或被雨水浸泡），瀝青就不能和骨料有很好的粘結(jié)，影響骨料的粘結(jié)力；且當(dāng)水分殘存在層間或瀝青混合料中，溫度升高后將會氣化膨脹，形成鼓泡和氣孔，破壞瀝青混凝土的防滲性和整體性，在施工中采取以下應(yīng)對措施：

（1）雨天施工方法，在施工組織設(shè)計時注意考慮雨天對施工的影響，并相應(yīng)的采取工程措施。瀝青混凝土拌合站設(shè)置在距離大壩較近的位置，減少運距，骨料堆放處高于地面30cm，以防雨水倒灌，并搭建防雨棚，礦粉適宜選用灌存。

（2）加強(qiáng)與氣象部門聯(lián)系，做到提前做好充分的準(zhǔn)備。

（3）采用防雨帆布覆蓋已攤鋪的瀝青混凝土混合料，覆蓋瀝青混凝土運輸設(shè)備，覆蓋瀝青混凝土攤鋪機(jī)料斗，避免瀝青混凝土混合料在制備和運輸過程中雨水落入。

（4）采用防雨帆布覆蓋下層已鋪瀝青心墻，新鋪瀝青混凝土?xí)r，隨攤鋪機(jī)行進(jìn)速度，有專人徐徐揭開帆布，保證已鋪筑心墻處于無雨水滲漏狀態(tài)，避免兩層瀝青混凝土之間有雨水。

（5）將防雨帆布直接固定在攤鋪機(jī)尾部，使其攤鋪機(jī)同步前進(jìn)，帆布后緊隨振動碾碾壓，避免雨水滲入松散瀝青混合料中，當(dāng)瀝青混凝土達(dá)到規(guī)范的密實度時，即使表面有雨水存在，不會影響已鋪筑的心墻質(zhì)量。

（6）雨后復(fù)工，用紅外線加熱器加熱已鋪筑層面，加速層面干燥，保證層間沒有水分，保證層間結(jié)合牢固。

2.2.2 碾壓式瀝青心墻夜間施工

為了加快施工速度，縮短施工工期，需夜間施工。夜間施工的關(guān)鍵是照明，施工中應(yīng)該做到，“晚間要比白天亮，作業(yè)層面無陰影”。只要各個工序環(huán)節(jié)，各個工作面的操作人員在夜間施工沒有視覺障礙，就意味夜間施工與白天施工無區(qū)別，施工中除在兩壩肩安裝大型鏑燈，還在心墻上下游過渡料外側(cè)每隔十米設(shè)置一組移動碘鎢燈，從而保證了各個工作面層視線一目了然，從而保證施工質(zhì)量。

2.3 提高碾壓式瀝青心墻鋪筑層厚施工

瀝青混凝土心墻鋪筑層厚與碾壓機(jī)械的壓實功能有關(guān)，根據(jù)國內(nèi)外實踐經(jīng)驗統(tǒng)計，每層的攤鋪厚度一般為200mm～300mm。若攤鋪層太薄，層間處理工作量會大大增加，降低瀝青混凝土心墻的施工速度；若攤鋪層太厚，必須用重碾進(jìn)行碾壓，但重雲(yún)碾壓容易發(fā)生陷碾，使重碾難以正常工作。在本工程瀝青心墻壩施工中，由于瀝青混凝土心墻表面平整度高差過大，為了進(jìn)行找平，采用了最大鋪筑厚度為350mm，施工中采取了1.5t振動碾進(jìn)行碾壓，在常規(guī)碾壓遍數(shù)的基礎(chǔ)上增加了兩遍，鉆取芯樣結(jié)果滿足規(guī)范要求。由此可見瀝青混凝土心墻的鋪筑厚度可以隨著碾壓機(jī)具的優(yōu)化及碾壓參數(shù)的改變還可以進(jìn)一步增大。

對于加大層厚施工專門進(jìn)行了兩次現(xiàn)場碾壓實驗：實驗攤鋪厚度采用350±20mm，其他實驗參數(shù)不變。兩次實驗證明：攤鋪厚度提高到350±20mm，壓實厚度為253-296mm，密度、孔隙率、流值、馬歇爾穩(wěn)定度、滲透系數(shù)均符合規(guī)范和技術(shù)要求。

在碾壓實驗的基礎(chǔ)上，在心墻瀝青混凝土完成一個升高前最后一層進(jìn)行了攤鋪350±20mm生產(chǎn)，并取芯實驗，實驗同樣證明：接合嚴(yán)密，所有指標(biāo)全部合格，孔隙率小于1.2%，相對于比攤鋪厚度300±20mm的孔隙率相對偏大。

第三次攤鋪生產(chǎn)是在心墻瀝青混凝土完成一個升高前最后2層進(jìn)行連續(xù)攤鋪350±2mm生產(chǎn)，并取芯實驗。實驗同樣證明：接合嚴(yán)密，芯樣表觀完整；所有指標(biāo)全部合格；孔隙率小于1.2%，比攤鋪厚度300±20mm的孔隙率相對偏大。

根據(jù)生產(chǎn)性實驗和現(xiàn)場生產(chǎn)情況判定：攤鋪350±20mm技術(shù)上是可行的，質(zhì)量上是完全有保障的。在此基礎(chǔ)上，施工全面開始采用攤鋪厚度350±20mm。

2.4 碾壓式瀝青混凝土心墻每日多層連續(xù)鋪筑施工

碾壓式瀝青混凝土心墻每日多層連續(xù)多層施工主要問題是：下層瀝青混凝土溫度較高，瀝青混凝土質(zhì)地較軟，在上層施工中，由于基礎(chǔ)較軟，在上層施工中降低了震動碾壓性能，致使上層瀝青混凝土孔隙率難以滿足規(guī)范要求。在施工高峰期本工程大壩瀝青心墻軸線長度約400m，攤鋪機(jī)理論攤鋪速度為每1～2.5m/min，考慮到每層攤鋪時的邊角人工攤鋪及拌合運輸影響，每層攤鋪時間一般需要4～5小時，由于瀝青混凝土降溫較慢，制約了瀝青混凝土連續(xù)鋪筑，研究每層瀝青混凝土的鋪筑的間隔時間是夏季每日連續(xù)多層鋪筑的主要任務(wù)。

為了驗證本工程是否能夠?qū)崿F(xiàn)每日多層連續(xù)鋪筑，專門進(jìn)行了現(xiàn)場試驗，試驗方法為：首先鋪筑一層長30m、寬1m、30cm厚的瀝青混凝土，待溫度降至110℃、90℃、70℃進(jìn)行第二層瀝青混凝土攤鋪。

實驗結(jié)果表明：（1）瀝青混凝土在環(huán)境溫度為24℃時，平均每小時可降低溫度10℃；（2）連續(xù)鋪筑過程中，底層瀝青混凝土在90℃時進(jìn)行連續(xù)鋪筑，瀝青混凝孔隙率可控制在3%以內(nèi)。每層層間間隔4小時可進(jìn)行上層瀝青混凝土鋪筑。由此可見本工程瀝青心墻每層循環(huán)時間為4～5小時，完全具備連續(xù)施工條件。

本工程瀝青心墻在施工中實現(xiàn)了瀝青混凝土心墻每日連續(xù)鋪筑三層的施工強(qiáng)度。且經(jīng)瀝青混凝土芯樣檢測，密度、孔隙率、滲透系數(shù)等指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。

3 結(jié)論

本工程瀝青心墻混凝土通過以上措施，滿足了冬季寒冷地區(qū)-5℃～-20℃及陰雨、夜間等特殊氣候條件下的快速施工，同時掌握了單層瀝青混凝土的攤鋪、碾壓厚度及一天多層施工的工藝，節(jié)約了施工工期及施工成本，為類似氣候條件下及以后的碾壓式瀝青混凝土心墻施工提供了參考借鑒經(jīng)驗。