達克曲克水電站大壩瀝青混凝土心墻施工技術(shù)

【摘 要】 達克曲克水電站大壩地處典型的嚴寒、強震地區(qū)，地質(zhì)條件極為復(fù)雜，設(shè)計選擇了適應(yīng)地基變形能力較強、防滲性能好且具有一定自愈合能力的瀝青混凝土心墻堆石壩作為擋水建筑物。本文就大壩瀝青混凝土心墻的設(shè)計參數(shù)、配合比、施工設(shè)備選型、拌和及鋪筑工藝、質(zhì)量控制與檢測等進行了總結(jié)和介紹，以供類似工程參考與借鑒。

【關(guān)鍵詞】 達克曲克水電站；瀝青混凝土心墻；施工技術(shù)

【Abstract】 The Damocurka Hydropower Station dam is located in a typical area of severe cold and strong earthquake with extremely complicated geological conditions. The design chooses asphalt concrete core wall rockfill which has strong deformation capacity， good impermeability and self-healing ability Dam as a water retaining structure. In this paper， the design parameters， mix proportion， construction equipment selection， mixing and paving technology， quality control and testing of dam asphalt concrete core wall are summarized and introduced for reference of similar projects.

【Key words】 Dukequke hydropower station；Asphalt concrete core wall；Construction technology

1. 前言

瀝青混凝土具有抗?jié)B能力強，結(jié)構(gòu)簡單，工程量小，攤鋪壓實容易，施工速度快，與河床及兩岸混凝土墊座易于連接，抗震性能好，不破壞環(huán)境資源，因此優(yōu)于其他材料的心墻。瀝青混凝土心墻防滲能力可達10～8cm/s以上，可視為不透水。同時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)裂縫有一定的自愈能力，是一種安全合理的防滲形式。我國從70年代以來，已建成了內(nèi)蒙古的大石門，遼寧的郭臺子，重慶黔江洞塘，四川冶勒，新疆克孜加爾、沙爾托海水庫等許多座瀝青混凝土心墻壩。本文結(jié)合我公司已施工完成的達克曲克水電站大壩瀝青混凝土心墻，介紹其施工方法、施工工藝、拌和站布置、瀝青混合料拌制、施工機械配置及質(zhì)量控制等，總結(jié)出適用于中、小型工程瀝青混凝土心墻施工的方法。

2. 工程概況

達克曲克工程位于玉龍喀什河下游河段的峽谷山區(qū)內(nèi)，壩址位于玉龍喀什河與布亞河匯合口下游29Km的河段上，S216公路里程樁為63Km處。工程區(qū)壩址距和田市61Km（壩址位于

和田市以南）。大壩為澆筑式瀝青混凝土心墻壩，最大壩高62.0m。壩頂寬度8m，壩頂長度為223.7m，壩頂采用瀝青混凝土路面，路面凈寬7.5m，路面向下游單向傾斜，坡度為2%。上游壩坡1：2.0；下游壩坡1：1.8。瀝青混凝土心墻基座采用C25F200W6普通硅酸鹽混凝土，底寬6.0m，厚度0.8m，心墻高程1726.30m～高程1728.30m厚度為1.8m，高程1728.30m～高程1736.00m厚度為0.6m，高程1736.00m～高程1776.00m，

厚度為0.5m，上游壩坡采用砼板護坡，護坡厚0.25m，下游壩坡采用混凝土網(wǎng)格梁填干砌塊石護坡，護坡厚度0.3m。瀝青混凝土心墻結(jié)構(gòu)見圖1。

3. 瀝青混凝土原材料及配合比

3.1 原材料。

達克曲克水電站大壩瀝青混凝土所用材料為70#水工瀝青（克拉瑪依70#水工瀝青）、當(dāng)?shù)厥規(guī)r粗細骨料及礦粉填料。

（1）瀝青：瀝青是混合料的重要組成部分，其質(zhì)量的好壞直接影響工程的防滲效果，瀝青的選擇是工程質(zhì)量的關(guān)鍵。本工程選用克拉瑪依70#水工瀝青，廠家對每批進場瀝青提供材質(zhì)試驗合格報告，工地試驗室進行復(fù)檢后方可用于工程施工。瀝青主要指標(biāo)及檢驗成果詳見表1。

（2）礦料：瀝青混凝土礦料包括粗骨料、細骨料及礦粉。達克曲克大壩瀝青混凝土粗、細骨料委托和田地區(qū)洛浦縣慕士塔格水泥廠生產(chǎn)，分成20～10mm、10～5mm、5～0.075mm三種成品運至工地分倉堆存。礦粉堆存在鋪有木板且其上敷有油氈的干燥庫房內(nèi)。骨料堆存場均架設(shè)有防雨棚，地面采用低標(biāo)號混凝土找平并高出周圍地面10cm，以防雨水倒灌。在瀝青混凝土攤鋪前對加工好的粗細骨料的物理力學(xué)性能進行了檢驗，檢驗結(jié)果見表2、表3.從檢測成果可以看出，瀝青混凝土原材料主要指標(biāo)滿足規(guī)范要求，可用于工程施工。

3.2 瀝青混凝土施工配合比。

攔河壩碾壓式瀝青心墻混凝土配合比委托西安理工大學(xué)防滲研究所試驗研究，在10組試驗配合比中采用其推薦的7號配合比，其相關(guān)參數(shù)見表4、表5及表6。

3.3 瀝青混凝土現(xiàn)場攤鋪質(zhì)量要求。

瀝青混凝土現(xiàn)場攤鋪質(zhì)量要求見表7。

4. 瀝青混凝土拌和站布置

（1）瀝青混凝土拌和站布置在大壩右岸下游S216省道旁生產(chǎn)區(qū)內(nèi)，占地面積2000m2，距離大壩鋪筑現(xiàn)場約700m，運輸方便，可以減少瀝青混合料的熱量損失；該處地質(zhì)和排水條件良好，不受洪水威脅，有利于防火及環(huán)境衛(wèi)生。

（2）瀝青拌和站由2個50t散裝瀝青儲存加熱罐、YQLB-1000型全自動瀝青混合料攪拌設(shè)備及礦料計量、瀝青計量系統(tǒng)組成。瀝青拌和站設(shè)置3個儲料倉分別堆存粗、細骨料。瀝青拌和站儲料倉、儲料斗、加熱及上料系統(tǒng)等均架設(shè)有防雨棚進行遮蓋。

5. 瀝青混凝土拌心墻施工

5.1 施工作業(yè)程序。

施工準(zhǔn)備→測量放樣→壩體清基→瀝青混凝土心墻基礎(chǔ)開挖→驗收→瀝青混凝土心墻基座澆筑→養(yǎng)護→鉆孔→固結(jié)灌漿→帷幕灌漿→驗收→刷稀釋瀝青→刷瀝青瑪蹄脂一道→瀝青混凝土心墻支?！鸀r青混凝土入倉（人工立模）→攤鋪機就位→瀝青與過渡料同時鋪筑→機械壓實→驗收。

5.2 瀝青混凝土原材料的加熱處理。

（1）瀝青加熱：散裝瀝青在加熱罐內(nèi)采用燃煤加熱至150～170℃；

（2）骨料加熱：骨料由稱量系統(tǒng)自動配制流入提升料斗后送入加熱桶加熱，該系統(tǒng)采用柴油加熱，加熱溫度為190～205℃；

5.3 瀝青混合料的制備及運輸。

瀝青混凝土采用全自動雙軸強制式攪拌機拌制，整個拌制過程由微機自動控制。將熱骨料與礦粉（礦粉不需加熱）干拌15s，再加入熱瀝青濕拌50s.瀝青混凝土混合料出機口溫度控制在150～170℃。瀝青混凝土混合料采用5t保溫自卸汽車（使用前，預(yù)先對自卸汽車車廂底板及兩側(cè)進行保溫改造，對車廂頂部加裝防保溫防雨設(shè)施）由拌和站運至作業(yè)面，運距700m，入倉轉(zhuǎn)運采用裝載機（ZL-50型側(cè)鏟裝載機改裝，存料斗容積2.6m3，設(shè)液壓啟閉弧門）接料入倉或給攤鋪機上料。

5.4 心墻瀝青混凝土的鋪筑施工。

心墻瀝青混凝土施工以機械攤鋪為主，由于尺寸的限制，瀝青混凝土攤鋪機無法靠邊，所以心墻兩端與岸坡的連接段只能靠人工攤鋪。

5.4.1 人工攤鋪。

人工攤鋪工藝流程：岸坡清理鑿毛→涂刷稀釋瀝青→砂質(zhì)瀝青瑪蹄脂攤鋪→測量放線→立模板→過渡料攤鋪→過渡料碾壓（距模板20cm不碾壓）→攤鋪瀝青混合料→拆除模板→瀝青混合料碾壓、過渡料補碾。

5.4.1.1 混凝土基礎(chǔ)面處理。

瀝青混凝土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。

（1）混凝土基礎(chǔ)面鑿毛：待混凝土強度達到設(shè)計值的70%后即可進行鑿毛。采用帶刃的小斧或錘剁掉混凝土表面的乳皮，并用高壓風(fēng)吹凈，保證混凝土面平整、干燥。

（2）涂刷稀釋瀝青：稀釋劑采用汽油，其摻配比例應(yīng)視氣溫、風(fēng)力等氣候條件確定，一般采用40：60（瀝青：汽油）。涂刷后的混凝土表面應(yīng)為棕色。

（3）涂刷瀝青瑪蹄脂：厚度一般為1～2mm.在施工現(xiàn)場采用人工拌和，對人工砂和礦粉分別加熱，溫度控制在150～170℃，然后再加入到熱瀝青（140～160℃）中一起攪拌均勻。

（4）銅止水表面用熱瀝青涂刷兩遍。

5.4.1.2 鋼模安裝。

（1）鋼模采用300mm×6mm×1250mm的鋼板制作，模版兩側(cè)采用角鋼限位卡固定，模板間連接采用承插式。

（2）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密，尺寸準(zhǔn)確。定位后模板距心墻中心線偏差一般控制在±5mm內(nèi)。

5.4.1.3 過渡料鋪筑：模板立好后，用氈布遮蓋心墻表面，防止砂石、雜物落入倉面內(nèi)。采用1m3反鏟將摻配好的過渡料粗平，人工配合整平，松鋪厚度為30cm.心墻兩側(cè)的過渡料應(yīng)同時鋪筑，靠近模板部位作業(yè)時要特別小心，防止模板走樣、變位。

5.4.1.4 結(jié)合面清理與加熱：結(jié)合面要清理干凈，攤鋪前用紅外線加熱器（局部采用煤氣噴燈）使接合面加熱到70℃以上。當(dāng)面層為瀝青瑪蹄脂時不需要加熱。

5.4.1.5 瀝青混凝土混合料運輸及入倉：由于瀝青拌和站距離心墻鋪筑現(xiàn)場較近，瀝青混凝土混合料拌好后采用5t保溫自卸汽車至攤鋪現(xiàn)場后使用ZL50裝載機給攤鋪機上料，攤鋪機行進速度按0.8～1.2m/min控制。攤鋪厚度30cm，其允許誤差±2cm，攤鋪溫度為140～170℃。瀝青混合料在活動鋼模內(nèi)攤平后將鋼模拔出，采用先拆模后碾壓的方法，可使瀝青混凝土與過渡帶形成犬牙交錯的斷面，利于兩者的結(jié)合，這樣對防止瀝青心墻的塑性變形具有重要意義。鋼模拆除后，立即將粘附在模板內(nèi)壁的瀝青混凝土清理干凈，以備下次使用。瀝青混凝土心墻攤鋪見圖2。

5.4.1.6 混合料與過渡料碾壓。

（1）碾壓順序及方法：采用2臺2.0t自行式振動碾同時靜壓心墻兩側(cè)過渡料2遍后再動壓6遍，最后振動碾壓瀝青混凝土混合料6遍。振動碾行進速度按30m/min控制。瀝青混合料攤鋪完成后，用氈布將瀝青混合料表面覆蓋，其寬度為蓋住上下游過渡料各20cm，然后振動碾在氈布上碾壓，這樣不僅解決了瀝青混合料表面污染，而且保持了瀝青混合料表面的溫度，不產(chǎn)生硬殼。實踐證明經(jīng)過這種方法碾壓后的瀝青混合料表面“返油”良好，未產(chǎn)生縱向裂縫。由于采用氈布遮蓋，解決了瀝青混凝土表面的“冷卻”問題，所以在用振動碾碾壓時，還可以采用邊下料、邊攤平、邊遮蓋，集中碾壓的方法施工。當(dāng)攤鋪長度達到8～10m時，用振動碾集中碾壓，其壓實標(biāo)準(zhǔn)以瀝青表面“返油”為準(zhǔn)。對于振動碾碾壓不到的邊角部位（如銅止水附近和齒槽邊角），采用重錘人工夯實，直至表面“返油”為止。

（2）碾壓溫度：碾壓時最高溫度不超過150℃，最低溫度不低于110℃。

5.4.2 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。

5.4.2.1 兩岸混凝土基礎(chǔ)面處理及心墻結(jié)合層面清理方法與人工攤鋪相同。

5.4.2.2 測放中線：心墻中線在機械攤鋪時尤為重要。采用全站儀每隔5～10m測放并用鐵釘標(biāo)記中點，用金屬絲連接各點。在施工中發(fā)現(xiàn)在攤鋪機行進過程中金屬絲易變松而偏離中線，后來改用墨斗在心墻上彈出白線控制中線，效果較為理想。

5.4.2.3 攤鋪機就位。

本工程使用的攤鋪機械為西安理工大學(xué)防滲研究所研制的JXT-95型牽引式瀝青混凝土心墻攤鋪機，該機械包括自動調(diào)頻卷揚機和瀝青混凝土心墻專用小型攤鋪機。采用1m3反鏟將卷揚機和攤鋪機吊裝就位，就位時應(yīng)注意攤鋪機出料口和卷揚機中心線要與心墻軸線吻合。

5.4.2.4 混合料攤鋪。

瀝青混合料采用5t保溫自卸汽車運至攤鋪現(xiàn)場后使用ZL50裝載機給攤鋪機上料，攤鋪機行進速度按0.8～1.2m/min控制。攤鋪厚度20cm，其允許誤差±2cm，攤鋪溫度為140～170℃。

5.4.2.5 過渡料鋪筑。

（1）填筑順序：心墻瀝青混凝土與過渡料的鋪筑超前壩殼料2～3層，不高于80cm。

（2） 混合料攤鋪前在心墻兩側(cè)準(zhǔn)備好過渡料。攤鋪機行進路線上的過渡料要人工二次整平，防止攤鋪機行進過程中心偏移。

（3）緊貼心墻兩邊50cm寬度過渡料采用人工上料，瀝青混凝土攤鋪機布料，其它過渡料緊隨攤鋪機后人工配合機械鋪筑，整平。每攤鋪段采用氈布遮蓋心墻，然后整平碾壓，

5.4.2.6 心墻與過渡料壓實。

用2臺振動碾先同時靜壓2遍后振壓6遍心墻兩側(cè)過渡料；接著振壓瀝青混凝土混合料6遍。振動碾壓行進速度以30m/min為宜，初碾時溫度不高于150℃；終碾溫度不低于110℃。瀝青混凝土心墻及過渡料碾壓見圖3。

5.5 瀝青混凝土施工過程中應(yīng)注意的幾個問題。

（1）瀝青混凝土鋪筑筑應(yīng)與過渡料平起施工，瀝青混凝土心墻鋪筑應(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，當(dāng)由于客觀原因出現(xiàn)橫縫，其結(jié)合面坡度應(yīng)緩于或等于1：3，同時上、下層橫縫應(yīng)相互錯開2m以上，橫縫處應(yīng)重疊碾壓30～50cm，用振動夯夯至表面返油為止；

（2）對于連續(xù)上升、層面干凈且已壓實好的瀝青混凝土，表面溫度大于70℃即可鋪筑上層瀝青混合料，當(dāng)下層瀝青混凝土表面溫度低于70℃時，要進行加熱，但加熱時間不宜過長，以防止瀝青混凝土老化。若已壓實瀝青混凝土表面有污物，采用人工清鏟， 無法鏟掉的，加熱軟化后鏟除。不合格、因故間歇時間太長或溫度損失過大的瀝青混合料應(yīng)及時清除，清除廢料時，嚴禁損害下層已鋪好的瀝青混凝土；

（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)2m范圍內(nèi)，禁止大型機械進入及橫跨心墻。

6. 質(zhì)量控制

6.1 瀝青混凝土心墻施工是一種熱施工，對瀝青混凝土的配合比和溫度控制等要求較高，施工過程中的質(zhì)量控制和檢測尤為重要。施工單位實行“三檢制”，施工過程中嚴格執(zhí)行“達克曲克水電站大壩瀝青混凝土心墻施工作業(yè)指導(dǎo)書”，對各工序進行全過程質(zhì)量控制，按照每層為一個單元進行驗收簽證。瀝青混凝土開倉實行聯(lián)合開倉證制度，即由業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計三方聯(lián)合進行驗倉，同意開倉后當(dāng)場在開倉證上簽字。監(jiān)理和業(yè)主對瀝青混凝土心墻施工的全過程進行旁站監(jiān)督，在瀝青拌和站和大壩施工現(xiàn)場均安排專人測記瀝青混凝土出機口溫度、入倉溫度、碾壓溫度等參數(shù)。

6.2 拌和站質(zhì)量控制重點：（1）原材料質(zhì)量控制；（2）混合料制備過程中的溫度控制及外觀檢查；（3）瀝青、礦料的計量控制；

6.3 攤鋪現(xiàn)場質(zhì)量控制重點：（1）工序質(zhì)量控制；（2）攤鋪寬度、厚度控制；（3）混合料入倉溫度、碾壓溫度控制；（4）碾壓質(zhì)量控制（密度、孔隙率、滲透系數(shù)）；（5）外觀檢查。

瀝青混凝土心墻施工期間分別在出機口和攤鋪現(xiàn)場對瀝青混合料入倉溫度進行檢測，每層為一個單元進行抽提試驗并進行無損檢測瀝青混凝土指標(biāo)如密度、孔隙率、滲透系數(shù)等。瀝青混凝土心墻完成3340.66m3，共完成單元工程192個，全部合格，其中優(yōu)良180個，優(yōu)良率為93.75%。瀝青混凝土芯樣抽檢結(jié)果見表8。

7. 瀝青混凝土心墻埋設(shè)儀器觀測資料分析

瀝青混凝土心墻共埋設(shè)觀測儀器36支，其中包括包括溫度計、界面位移計及滲壓計，通過觀測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，各種測量數(shù)據(jù)平穩(wěn)變化，無突變，觀測結(jié)果表明：心墻溫度變化平穩(wěn)緩慢，界面位移計未有大的變形產(chǎn)生，心墻應(yīng)力應(yīng)變小于瀝青混凝土允許范圍，瀝青混凝土心墻正常運行。

8. 結(jié)束語

達克曲克水電站大壩碾壓式瀝青混凝土心墻自2015年2月17日開始鋪筑至2015年7月7日澆筑至高程1776.60m，瀝青混凝土心墻施工全部完成。通過觀測結(jié)果表明施工瀝青混凝土心墻運行良好，各種指標(biāo)滿足設(shè)計和技術(shù)規(guī)范要求。實踐證明，瀝青混凝土拌和站的設(shè)備配置、拌和工藝、機械運輸、攤鋪機械、碾壓設(shè)備的選擇及各工序人員的安排、施工工藝和方法是可行的，可以作為其他中型水庫瀝青混凝土心墻經(jīng)驗進行推廣應(yīng)用。

[文章編號] 1619-2737（2018）02-11-811

[作者簡介] 魯開茂（1975-），男，籍貫：貴州安順人，職稱：工程師，從事水利水電工程建筑施工技術(shù)與管理工作。