淺析澆筑式瀝青混凝土心墻壩施工控制

宋成剛

【摘要】澆筑式瀝青混凝土心墻壩是一種正在快速發(fā)展的防滲施工方式，在實(shí)踐過程中充分證明其具有極強(qiáng)的抗?jié)B能力，一般能夠達(dá)到10—8以上的防滲能力，在不漏水的基礎(chǔ)上并且具有相對(duì)較好的柔性與塑性，能夠順應(yīng)水庫壩體的變形與沉陷，而且針對(duì)一些已經(jīng)出現(xiàn)的裂縫還存在著一定的自愈能力。澆筑式瀝青混凝土心墻壩施工工藝還具有構(gòu)造簡單，施工速度快，可靠安全等等優(yōu)勢，尤其是在施工的過程中不會(huì)對(duì)自然環(huán)境進(jìn)行破壞，是一種較為安全適當(dāng)?shù)姆罎B施工方式。

【關(guān)鍵詞】澆筑式瀝青混凝土；心墻壩；施工控制

1、工程概況

莫呼查汗水庫位于巴州和靜縣境內(nèi)、莫呼查汗河引水樞紐上游5.5km處，壩址距和靜縣71km，地理位置為東經(jīng)85°42ˊ34″，北緯42°29ˊ14″。莫呼查汗河發(fā)源于天山山地艾爾賓山南坡的希南達(dá)坂和烏蘭達(dá)坂，是一條以冰川、積雪融水以及夏季降雨補(bǔ)給為主的山溪性河流，末端匯入開都河，壩址處多年平均徑流量為0.537億m3。莫呼查汗水庫總庫容654.74萬m3，壩高56.65m，壩頂高程為2292.65m，防浪墻頂高程2293.85m。壩頂寬度為5m。壩長235m。

2、壩體設(shè)計(jì)分析

2.1 壩體輪廓設(shè)計(jì)

莫呼查汗水庫攔河壩為瀝青混凝土心墻砂礫石壩，壩高56.65m，壩寬為5m，整個(gè)壩頂頂長為235m。對(duì)目前已經(jīng)建造的工程進(jìn)行參照，結(jié)合當(dāng)?shù)亓蠄鲋瘟系那榫?，地震基本烈?7°，上游壩坡為1：2，下游壩坡為1：1.8，下游壩坡設(shè)置兩道5m寬、坡度為8%的上壩公路，同時(shí)在2250.00m高程處設(shè)一條寬5m的水平馬道通往下游閘室，下游綜合壩坡為1：2。大壩上游采用混凝土護(hù)坡，護(hù)坡厚度為20cm，施工時(shí)較大的卵石放在下游坡上。澆筑式瀝青混凝土心墻為垂直式，墻體軸線偏向上游，距壩軸線1.5m。心墻厚度為0.5m，在底部做放大腳與基礎(chǔ)相連。過渡料位于心墻的兩側(cè)，水平寬度均為2m，在壩體兩岸底部建在弱風(fēng)化基巖建基面上，河床部位建在覆蓋層上。

2.2 壩料選擇

2.2.1 壩殼料選擇

根據(jù)施工的實(shí)際需求壩殼料料場設(shè)置在頭道溝出溝口以下的現(xiàn)代河床處，離主壩的距離為4.0-5.0km。在對(duì)壩體進(jìn)行填筑的過程中，為了讓施工更加方便，一般采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，例如，統(tǒng)一的砂礫石，其密度不能小于0.85.為了最大限度的使用建筑物的石方爆破料，必須還需要考慮到下游排水的實(shí)際情況，在下游壩體合適的高度采用建筑物石方爆破開挖料進(jìn)行調(diào)料，根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)空隙率要小于22%。另外，壩殼料的最大粒徑需要控制在20cm左右，而且粒徑要足夠細(xì)，通常需要經(jīng)過現(xiàn)場碾壓試驗(yàn)之后進(jìn)行確定。在具體的施工的過程中，推薦采用SR22MP振動(dòng)壓路機(jī)械，以2.55km/h低速碾壓，輔料為60cm 碾壓次數(shù)為10遍，而相對(duì)的密度為Dr=0.92>0.85，從而滿足設(shè)計(jì)相對(duì)密度的控制標(biāo)準(zhǔn)，能夠讓沉降率更加穩(wěn)定。

2.2.2 過渡料選擇

壩殼料與瀝青混凝土心墻是兩種性質(zhì)截然不同的材料，在設(shè)計(jì)時(shí)一定要考慮其過渡層，尤其是過渡層材料的選擇，而過渡層的具體作用是讓壩體與心墻之間能夠?qū)?yīng)力進(jìn)行勻速傳遞，從而實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)變形，這樣能夠?yàn)榱芽p的自然愈合提供更加有力的條件，還能夠一定程度上緩解滲透變形過程中發(fā)生的反慮作用。根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，澆筑式瀝青混凝土心墻壩的過渡料的基本標(biāo)準(zhǔn)為：過渡料應(yīng)該具有連續(xù)作用，也就是達(dá)到連續(xù)的級(jí)配，最大粒徑不能超過60mm，不能小于5mm，并且含量為25%-35%，其中需要注意的是小于0.075mm的含量要控制在9%左右。對(duì)小于5mm以及小于0.075mm 的過渡料含量進(jìn)行控制的作用是提高過渡層的密實(shí)性與排水性。

3、瀝青混凝土心墻防滲體設(shè)計(jì)分析

3.1心墻結(jié)構(gòu)

澆筑式混凝土心墻壩是整個(gè)壩體的核心防滲結(jié)構(gòu)，通常心墻的軸線要設(shè)計(jì)在壩軸線上游位置，并且與壩軸線之間的距離要控制在3.5m作用，而心墻頂高程1765.22m，整個(gè)心墻的頂部與壩頂之間的距離為1.2m。1738m高度以上的部分心墻強(qiáng)厚度為0.4m，而且這個(gè)高度一下的部分心墻厚度為0.6m，底部的高度1716.5m，在2m高的位置心墻底部在通過時(shí)，要漸漸的擴(kuò)大，并且與混凝土基座進(jìn)行相互連接，而連接處的厚度控制在1.5m左右，心墻與混凝土接觸面需要設(shè)計(jì)1.0cm厚的瀝青瑪?shù)僦?/p>

3.2 壩基防滲處理分析

壩基處理：河床覆蓋層壩軸線位置的最大限度為11m，在處理覆蓋層時(shí)，需要采用大開挖方式，而且開挖的邊坡邊度比例上游位置為1：1.75，下游1：1.5。在開挖之后需要澆筑漿蓋板，混凝土的標(biāo)號(hào)為：C25F300W8。灌漿蓋板河床段的厚度為2.5m，底寬為6.6m，灌漿蓋板與基巖連接處要設(shè)置錨桿，通常采用的是水泥砂漿錨桿，以梅花形進(jìn)行布置，排距為1.5m左右，通常錨桿應(yīng)該與基巖面布置形成垂直。錨桿采用的鋼筋為Ⅱ級(jí)，錨桿的長度為5.5m，直徑準(zhǔn)為20，錨入巖石的長度為4m，錨桿插入灌漿蓋板的混凝土為0.5m，上端需要設(shè)計(jì) 90°彎鉤，彎鉤的長度要控制在1m，并且要順應(yīng)坡度向上彎。瀝青混凝土心墻與灌漿蓋板直接連接，同時(shí)灌漿蓋板與瀝青混凝土心墻接縫處要設(shè)置紫銅片，目的是止水。針對(duì)表層基巖裂縫帶需要采用固結(jié)灌漿，作用是為了提高表層基巖的灌漿效果。通常固結(jié)灌漿的孔距為2m，兩排之間的間距為3m，灌漿的深度為10m。另外，帷幕灌漿，排距控制在1.5m左右，孔距為2.0m，針對(duì)1750m高度以下的灌漿深度伸入巖體透水率小于0.05L（min·m·m）區(qū)域，1750m高度以上灌漿深度伸入巖體的透水率不能小于0.1L（min·m·m）區(qū)域。瀝青混凝土心墻、固結(jié)灌漿、帷幕灌漿經(jīng)過處理之后的穩(wěn)定基巖就是防滲體的主要組成部分，將滲流通道封閉之后便能夠形成一個(gè)完整的防滲體系。

4、施工過程控制

4.1 原材料控制

針對(duì)施工過程的控制，首先要從原材料入手：（1）澆筑式瀝青混凝土心墻壩施工過程中主要使用是瀝青，因此，瀝青必須要有出廠合格證，生產(chǎn)廠家也必須出示廠檢驗(yàn)報(bào)告，施工單位也要出示自檢報(bào)告。在施工過程中關(guān)于試驗(yàn)檢查報(bào)告要包括這些方面的內(nèi)容：針入度、軟化點(diǎn)、延度以及含蠟量。（2）骨料。第一，選擇骨料時(shí)要符合質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)合理的基本原則。在骨料選擇具體的過程中，巖石要選擇堿性的，并且潔凈度與新鮮度都要保持良好，同時(shí)硬度也要達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，這樣才能與瀝青形成良好的粘附。第二，在具體的施工過程中，粗骨料需要保持級(jí)配穩(wěn)定，要將其劃分成為2-4級(jí)實(shí)施配料，并且骨料粒徑最大不能超過25mm。第三，在具體的施工過程中，細(xì)骨料可以選用山砂、河沙以及人工砂。需要通過加工將石屑清除，然后再投入到具體的使用過程中。（3）填料。填料可以采用堿性礦粉，例如：白云巖粉、石灰鹽粉、滑石粉以及水泥等等，都必須要符合相關(guān)設(shè)計(jì)要求，才能投入到具體使用當(dāng)中。

4.2 瀝青混合料制備

拌和站。針對(duì)瀝青混合材料，需要采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)進(jìn)行拌合，并且拌合的強(qiáng)度必須要達(dá)到鋪筑強(qiáng)度。在具體的施工過程中，拌合站位置選擇需要符合原則：第一，拌合站肯定不能夠離施工現(xiàn)場過遠(yuǎn)，這是為了方便運(yùn)輸；第二，拌合站要遠(yuǎn)離爆破區(qū)，在運(yùn)輸?shù)倪^程中要要注意與易燃物品需要保持一定的安全距離，同時(shí)還必須要避免受到洪水的危險(xiǎn)，要有良好的排水條件；第三，在加熱滾筒煙囪中要設(shè)置粉塵回收處理裝置，目的是為了在拌合的過程中降低對(duì)周邊環(huán)境的污染程度。（2）原材料加熱。在加熱原材料的過程中，要對(duì)瀝青混合料的出機(jī)溫度進(jìn)行準(zhǔn)確的把握，一般加熱的溫度需要控制在170度以內(nèi)，同時(shí)瀝青針入度的降低需要控制在10%以內(nèi)。針對(duì)骨料烘干環(huán)節(jié)可以利用內(nèi)熱式加熱與滾筒加熱，同時(shí)還需要注意骨料加熱過程中，需要根據(jù)季節(jié)、氣溫的變化適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)要結(jié)合現(xiàn)場施工的具體情況，加熱溫度不能高于熱瀝青溫度，要控制在（180±10）℃范圍內(nèi)。（3）混合料的配置。通?；旌狭系呐渲檬歉鶕?jù)現(xiàn)場工地試驗(yàn)結(jié)果或者對(duì)最近已經(jīng)生產(chǎn)出的混合料進(jìn)行抽取檢驗(yàn)來明確的，其中還包括了材料配置的具體比例與實(shí)際用量等等方面。瀝青的含量一般需要控制在8%-15%之間，原材料最終用料確認(rèn)之后開始簽發(fā)配料單。在配料的過程中，礦料是根據(jù)重量來進(jìn)行的，而瀝青則需要根據(jù)體積來進(jìn)行。通常瀝青的混合比例允許出現(xiàn)一定程度的偏差，但是不能大于瀝青±0.5%、填料±1.0%、砂粗骨料±5.0%、細(xì)骨料±3.0%。

5、瀝青混凝土心墻壩施工控制

5.1 平起平壓

瀝青混凝土心墻壩具體施工的過程中，針對(duì)混凝土心墻、過渡層以及壩殼填筑環(huán)節(jié)要盡量平齊平壓，要保障實(shí)際的質(zhì)量能夠得到預(yù)期的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還需要減低削坡處理過程中的土作量。另外，還及時(shí)對(duì)機(jī)械進(jìn)行清理，保持機(jī)械的干凈程度。瀝青混凝土在澆筑的過程中，通常會(huì)選擇鋼模板，這樣能夠更好的方便拆裝與移動(dòng)，在模板假設(shè)過程中要保持其牢固，針對(duì)接縫處要盡量避免留有縫隙，在模板內(nèi)側(cè)可以鋪設(shè)無紡布，但是接頭處的搭接長度一般要在10cm以上。防滲墻的兩次需要鋪設(shè)過度料，但是與模板位置比較近的話，可以選擇采用人土攤鋪。例如，后澆筑防滲墻時(shí)，首先要做好建筑模板的保護(hù)措施，目的是在實(shí)際操作過程中避免出現(xiàn)位移的現(xiàn)象。假如順序相反就需要等到混凝土冷卻之后，并且硬度達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)之后在對(duì)過渡料進(jìn)行碾壓，而具體的冷卻時(shí)間通常是根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)的具體結(jié)果來確定的。

5.2 合理控制

這里所說的合理控制主要是針對(duì)混合料入倉問題機(jī)械能合理的控制，溫度控制在140-160攝氏度之間，在具體的施工過程中一般采用一次性鋪筑的方法。在混合料鋪筑的過程中，要注意一定要比分層厚度大2cm，而且每一次澆筑厚度要必須控制在40cm以內(nèi)。倉面下料的高度要在1000m以下，而且要做好及時(shí)平倉，目的是防止混合料出現(xiàn)離析的情況，最后，關(guān)于振搗的時(shí)間，一般是根據(jù)具體試驗(yàn)來確定，如果表面出現(xiàn)返油的情況要立刻停止振搗。因?yàn)榄h(huán)境或者原材料因素?zé)o法進(jìn)行一次性鋪筑時(shí)，則需要在建筑段臨空端支立模板，坡度需要控制在1：3左右。例如，上下層需要采用分段澆筑時(shí)，接頭處需要將其錯(cuò)開，同時(shí)距離還保持在2cm以上。

5.3 質(zhì)量檢驗(yàn)

瀝青混凝土心墻壩施工過程中，在開始澆筑心墻瀝青混合料之前，必須要做好防滲墻軸線放樣，對(duì)施工準(zhǔn)備的實(shí)際情況進(jìn)行檢驗(yàn)。防滲墻軸線不能超過10mm的偏差。心墻鋪筑的過程中，針對(duì)每一層都必須要做好對(duì)應(yīng)的檢測，沿壩線每20m-40m都需要進(jìn)行一次檢測，厚度不能小于設(shè)計(jì)值，一旦發(fā)現(xiàn)異常的情況，要及時(shí)進(jìn)行處理。而每升高2m-4m，就需要沿著壩軸線100m-150m布置鉆取芯樣，每次兩組，主要是針對(duì)抗?jié)B性、空隙率以及三軸試驗(yàn)進(jìn)行檢測。鉆芯取樣之后，要及時(shí)回填鉆孔，同時(shí)需要將鉆孔沖凈，將鉆孔擦干，并且使用管式紅外線進(jìn)行加熱烘干，將孔壁加熱，然后將熱瀝青砂漿或者細(xì)粒瀝青混凝土進(jìn)行分層回填，將其搗實(shí)。

結(jié)語

瀝青混凝土心墻壩施工技術(shù)在我國已經(jīng)有30多年的發(fā)展，并且在具體的施工過程中取得了很好的成效，無論是施工過程中所涉及到的機(jī)械設(shè)備與操作技術(shù)，還是瀝青施工的溫度掌控方法等等方面都積累了很多豐富的經(jīng)驗(yàn)。但是目前關(guān)于這方面的的標(biāo)準(zhǔn)還相對(duì)缺乏，一部分中小型項(xiàng)目由于技術(shù)與成本等等因素上的限制，在實(shí)際操作中難以全面保障其施工質(zhì)量，由于瀝青混凝土心墻壩施工責(zé)任重?fù)?dān)，因此，這方面是需要迫切解決的問題。筆者結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)對(duì)瀝青混凝土心墻壩施工進(jìn)行了研究，希望能夠?qū)ν杏幸欢ǖ膸椭?/p>

參考文獻(xiàn)：

[1]王世剛. 水庫澆筑式瀝青混凝土心墻壩設(shè)計(jì)[J]. 東北水利水電，2017，（03）：1-2+9+71.

[2]余林. 瀝青混凝土心墻高壩應(yīng)力應(yīng)變特性初探[J]. 水利與建筑工程學(xué)報(bào)，2016，（06）：107-112+125.

[3]楊曉強(qiáng). 澆筑式瀝青混凝土心墻壩施工控制[J]. 珠江水運(yùn)，2016，（03）：74-75.