高寒地區(qū)碾壓式瀝青混凝土心墻低溫施工

卞首蓉，涂 明，余龍祥

（1.三峽電力職業(yè)學(xué)院建筑工程學(xué)院，湖北 宜昌 443000；2.北京振沖工程股份有限公司，北京 100102）

高寒地區(qū)碾壓式瀝青混凝土心墻低溫施工

卞首蓉1，涂 明2，余龍祥2

（1.三峽電力職業(yè)學(xué)院建筑工程學(xué)院，湖北 宜昌 443000；2.北京振沖工程股份有限公司，北京 100102）

新疆某水庫(kù)地處高緯度、高嚴(yán)寒地區(qū)，冬季長(zhǎng)而冷，風(fēng)力大，氣候條件惡劣，不利于瀝青混凝土心墻施工的有效開(kāi)展；工期的限制使得本工程瀝青混凝土心墻有相當(dāng)一部分施工作業(yè)是在日平均氣溫低于5℃時(shí)進(jìn)行的，因此必須設(shè)計(jì)采取一些低溫施工的應(yīng)對(duì)措施?，F(xiàn)場(chǎng)先后多次進(jìn)行低溫碾壓試驗(yàn)研究，工程取得了成功，增加了高寒地區(qū)瀝青混凝土的施工天數(shù)。文章結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)情，對(duì)砂礫石圍堰的瀝青混凝土心墻在當(dāng)?shù)氐蜏貢r(shí)段進(jìn)行施工的技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行探討，總結(jié)其施工經(jīng)驗(yàn)，可供同類地區(qū)工程施工借鑒。

心墻；碾壓式瀝青混凝土；低溫施工

1　工程概況

新疆五一水庫(kù)樞紐工程總庫(kù)容0.995億m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容0.591億m3，為不完全年調(diào)節(jié)水庫(kù)，具有供水、灌溉、防洪兼顧發(fā)電等綜合效益，是迪那河干流控制性工程。壩址距新疆輪臺(tái)縣以北約40km，地處高緯度、高嚴(yán)寒地區(qū)。輪臺(tái)縣年平均氣溫為10.9℃，年平均日較差為14.6℃。多風(fēng)沙浮塵天氣，秋季降溫迅速，冬季寒冷，歷年極端最低氣溫為-25.5℃，氣候條件惡劣。降水主要集中在夏季，年平均風(fēng)速為1.8m/s，主導(dǎo)風(fēng)向NE。

水庫(kù)上游圍堰位于壩軸線上游136.75m處，是大壩壩體的一部分，堰頂高程為1323.0m，堰頂寬度8.0m，上游坡1∶2.5，下游坡1∶2.0。上游圍堰設(shè)計(jì)使用當(dāng)?shù)厣暗[石材料，采用碾壓式瀝青混凝土心墻防滲，心墻底部高程為1284.85m，頂高程為1321.8m，心墻厚0.4m，兩側(cè)填筑2.0m寬的過(guò)渡料。

圍堰施工時(shí)段從2012年10月至2013年5月底，有效施工工期4個(gè)月，工程施工時(shí)間短其、強(qiáng)度大，防洪形勢(shì)嚴(yán)峻。作為土石壩主要防滲體的碾壓式瀝青混凝土心墻，其施工質(zhì)量關(guān)系工程整體安全。

2　圍堰心墻的常規(guī)施工

2.1原材料的選用與配合比

瀝青混凝土單價(jià)成本相對(duì)較高，本著節(jié)約成本，材料當(dāng)?shù)鼗脑瓌t，結(jié)合本工程的特點(diǎn)，在充分考慮行業(yè)特點(diǎn)的情況下，通過(guò)試驗(yàn)論證，確定采用當(dāng)?shù)睾訛┝献鳛楸緡叩墓橇?。瀝青、礦粉按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水工碾壓式瀝青混凝土施工規(guī)范》（DL/T5363—2006）的要求進(jìn)行各項(xiàng)目的檢測(cè)和質(zhì)量評(píng)定。根據(jù)室內(nèi)配合比試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)攤鋪、碾壓試驗(yàn)確定瀝青混凝土拌和用的配料單。詳見(jiàn)表1。

表1　上游圍堰瀝青混凝土心墻材料選擇及配合比

2.2瀝青混凝土施工設(shè)備的選擇

瀝青混凝土的施工設(shè)備涉及拌和系統(tǒng)、運(yùn)輸工具、現(xiàn)場(chǎng)攤鋪、碾壓等多個(gè)環(huán)節(jié)（見(jiàn)表2）。瀝青混合料加熱拌制的關(guān)鍵在于，骨料的攪拌均勻和加熱溫度的有效控制。運(yùn)輸設(shè)備必須能保證瀝青混合料的運(yùn)輸質(zhì)量，運(yùn)輸途中瀝青混合料不離析，溫度損失少，有保溫、防污染、防漏料等措施，以滿足碾壓要求。人工攤鋪使用的模板，采用方便拆裝的瀝青混凝土專用模板，架設(shè)方便牢固，相鄰鋼模接縫嚴(yán)密。

表2　瀝青混合料制備拌和及碾壓設(shè)備

2.3瀝青混凝土的拌制與運(yùn)輸

瀝青混合料拌和過(guò)程所需的拌和時(shí)間隨拌和設(shè)備、工藝等方面的差異而各不相同。本工程在拌和時(shí)，按粗骨料、細(xì)骨料、礦粉依次下料，干拌15s，再噴入熱瀝青濕拌45s，拌制好的瀝青混凝土溫度控制在150～160℃。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)瀝青混合料的檢測(cè)，礦料加熱溫度均衡，骨料的裹覆率較高，色澤均勻、無(wú)花白料及其他異?，F(xiàn)象。

2.4攤鋪前的各結(jié)合部位的處理

（1）心墻與相鄰結(jié)構(gòu)的連結(jié)處理。將相鄰結(jié)構(gòu)混凝土底梁、岸坡等結(jié)合層的表面鑿毛、干凈、干燥，用噴槍噴涂一層冷底子油，使瀝青混凝土能夠更好地與水泥混凝土結(jié)合。冷底子油配比為瀝青∶汽油=3∶7（重量比），冷底子油的噴涂量為0.2kg/m2，以表面呈現(xiàn)咖啡色為準(zhǔn)。待冷底子油的汽油揮發(fā)完后，開(kāi)始涂刷砂質(zhì)瀝青瑪蹄脂，其配比為瀝青∶礦粉∶天然砂=1∶2∶2（重量比），攤鋪時(shí)的控制溫度為180～200℃，間隔卸料，人工攤鋪平整，厚20mm。

（2）接頭、接合面處理。碾壓式瀝青混凝土心墻接頭主要出現(xiàn)在施工的中途停工。臨時(shí)停工時(shí)，將接頭做成1∶3的坡度。重新施工時(shí)，將接頭清理、加熱，再卸料碾壓。對(duì)底層已冷結(jié)表面，清理干凈后，進(jìn)行層面加熱，保證層面加熱溫度達(dá)到70℃以上再繼續(xù)攤鋪。

2.5瀝青混凝土的施工程序及參數(shù)

碾壓式瀝青混凝土心墻采用水平分層，全軸線不分段連續(xù)攤鋪、碾壓的施工方法，每層攤鋪厚度300mm，壓實(shí)厚度280mm，日連續(xù)鋪筑2～3層。上游圍堰心墻設(shè)計(jì)寬度為400mm，且長(zhǎng)度較短，因而整個(gè)圍堰部分的瀝青混凝土心墻均采用人工攤鋪，施工程序?yàn)椋簻y(cè)量放線→立?！^(guò)渡料攤鋪→過(guò)渡料初碾→瀝青混凝土入倉(cāng)、攤鋪→拆?！鸀r青混凝土碾壓→過(guò)渡料碾壓。

在施工過(guò)程中，定位后的鋼模距心墻中心線的偏差不小于10mm，并隨時(shí)檢查已清理但未攤鋪的倉(cāng)面，若發(fā)現(xiàn)異物要及時(shí)處理，以保證施工層層間結(jié)合。碾壓參數(shù)由現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)確定，先采用BW120AD-3雙輪振動(dòng)碾靜碾2遍、動(dòng)碾8遍，再用LP6500振動(dòng)碾動(dòng)碾2遍、靜碾2遍收光，碾壓速度為20～30m/min。若表觀壓實(shí)狀況欠佳，再用LP6500振動(dòng)碾適當(dāng)增加碾壓遍數(shù)。

3　圍堰心墻的冬季低溫施工

瀝青混凝土心墻的施工對(duì)氣象條件要求較高，其正常施工的氣象條件為：施工時(shí)風(fēng)力小于4級(jí)，外界氣溫在0℃以上，遇雨雪應(yīng)立即停止攤鋪。新疆輪臺(tái)縣地處高緯度、高嚴(yán)寒地區(qū)，冬季長(zhǎng)而冷，風(fēng)力大，不利于瀝青混凝土心墻施工的有效開(kāi)展；工期的限制使得本工程瀝青混凝土心墻有相當(dāng)一部分施工作業(yè)是在日平均氣溫低于5℃時(shí)進(jìn)行的，因此必須設(shè)計(jì)采取一些低溫施工的應(yīng)對(duì)措施。

3.1施工各環(huán)節(jié)的溫度控制

瀝青混凝土的溫度控制至關(guān)重要，貫穿于瀝青混合料拌和、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、攤鋪及碾壓的施工全過(guò)程，應(yīng)隨著施工時(shí)氣候的變化及時(shí)進(jìn)行細(xì)微調(diào)整和變化。瀝青混合料的溫度由攤鋪碾壓溫度反推計(jì)算。在拌制瀝青混合料前，需預(yù)先對(duì)拌和樓（或拌和機(jī)）系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)熱，拌和時(shí)拌和機(jī)內(nèi)溫度不應(yīng)低于100℃。將骨料送入加熱系統(tǒng)，待溫度滿足施工規(guī)范要求后，再把加熱烘干后的骨料（加熱溫度160～180℃），按粗骨料、細(xì)骨料、填料（不加熱）依次送入至拌和系統(tǒng)內(nèi)干拌規(guī)定時(shí)間后，再注入熱瀝青（加熱溫度為145～155℃）一起拌和。瀝青混合料出機(jī)溫度應(yīng)控制在150～160℃范圍內(nèi)。初碾壓時(shí)溫度不高于150℃，終碾溫度不低于100℃，盡量控制溫度在140～150℃范圍內(nèi)完成碾壓。

3.2冬季低溫施工的應(yīng)對(duì)措施

首先來(lái)分析一下現(xiàn)場(chǎng)地形及施工布置。五一水庫(kù)大壩現(xiàn)場(chǎng)施工布置的瀝青拌合樓與圍堰心墻平均距離約3km左右，高差約100m，路面較為平整，車滿載時(shí)為下坡?？紤]現(xiàn)場(chǎng)路況、運(yùn)距等運(yùn)輸條件，瀝青混合料現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸方式采用：拌制好的瀝青混凝土用3臺(tái)8t自卸汽車（帶專用保溫箱）運(yùn)輸至施工部位附近，借助移動(dòng)式卸料平臺(tái)卸至由ZL50裝載機(jī)改裝的卸料斗中，再由該裝載機(jī)將其直接入倉(cāng)?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)溫記錄統(tǒng)計(jì)顯示，在保證運(yùn)輸?shù)缆返钠教?、暢通，運(yùn)距在3km以內(nèi)的條件下，當(dāng)氣溫在10℃以上時(shí)，混合料溫度下降2℃左右；當(dāng)氣溫在-5℃時(shí)，混合料溫度下降4℃左右，瀝青混合料入倉(cāng)時(shí)溫度能滿足攤鋪要求。在倉(cāng)位上搭設(shè)保溫棚，混凝土入倉(cāng)后盡快碾壓。

除此之外，現(xiàn)場(chǎng)還采取了以下幾方面的措施：①在5℃以下的低溫環(huán)境條件下，適當(dāng)調(diào)整施工配合比；②瀝青混合料出機(jī)溫度采用上限值150℃～180℃，拌和樓和鋪筑現(xiàn)場(chǎng)配置備用加熱設(shè)備；③對(duì)料斗和運(yùn)輸車輛用帆布進(jìn)行覆蓋，防止其內(nèi)混合料降溫過(guò)快；④攤鋪后按照最佳碾壓遍數(shù)盡快碾壓；⑤配備經(jīng)驗(yàn)豐富的施工人員，加強(qiáng)日常過(guò)程管理。

3.3瀝青混凝土的質(zhì)量檢測(cè)

瀝青混凝土施工不同于其他工程項(xiàng)目，其原材料種類多，檢測(cè)項(xiàng)目多，檢測(cè)指標(biāo)多，技術(shù)指標(biāo)要求高，檢測(cè)環(huán)節(jié)多，檢測(cè)頻次高。瀝青混凝土的原材料和制備的混合料應(yīng)按照規(guī)范的檢測(cè)項(xiàng)目和頻次進(jìn)行檢驗(yàn)和控制。原材料出廠有廠家試驗(yàn)室嚴(yán)格檢查，進(jìn)入工地后還要進(jìn)行復(fù)檢，每批到貨均檢查，每班拌和前均取樣檢測(cè)。壓實(shí)后的瀝青混凝土，每一層都要進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，檢測(cè)項(xiàng)目有容重、空隙率、滲透系數(shù)、厚度等。另外，瀝青混凝土心墻每上升3～4m還要鉆取芯樣，進(jìn)行力學(xué)性能指標(biāo)檢測(cè)。本工程施工均滿足設(shè)計(jì)要求。

4　結(jié)束語(yǔ)

五一水庫(kù)圍堰通過(guò)精心的施工組織管理，注重每個(gè)環(huán)節(jié)并有效控制，在施工過(guò)程中采用一定措施應(yīng)對(duì)低溫（-5℃～5℃）條件，延長(zhǎng)了碾壓式瀝青混凝土心墻的施工天數(shù)，工程工期提前22天。后期多次質(zhì)檢試驗(yàn)及鉆取芯樣檢測(cè)的結(jié)果表明，工程所采用的施工工藝和技術(shù)滿足工程設(shè)計(jì)要求。本工程的順利完成，為碾壓瀝青混凝土心墻土石壩在新疆地區(qū)低氣溫環(huán)境的施工積累了技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，具有推廣應(yīng)用和參考價(jià)值。

［1］水工碾壓式瀝青混凝土施工規(guī)范［S］.DL/T5363-2006.

TV544+.924

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1671-3818（2016）09-0089-02

卞首蓉（1971-），女，副教授，工學(xué)碩士，注冊(cè)土木工程師，試驗(yàn)檢測(cè)師，研究方向：巖土工程、水利水電工程。

涂 明（1990-），男，安徽東至人，助理工程師，研究方向：工程管理。

余龍祥（1992-），男，湖北鄂州人，助理工程師，研究方向：項(xiàng)目管理。