水利工程碾壓式瀝青混凝土心墻低溫施工技術(shù)研究

李滿晶

(新疆金溝河流域管理局，新疆 沙灣 832100)

0 引 言

瀝青混凝土心墻堤壩有著較長的發(fā)展歷史，但因?yàn)槠渲饕窃诘虊蝺?nèi)部設(shè)置，因此平時(shí)難以對(duì)其開展相應(yīng)的檢查，若施工質(zhì)量出現(xiàn)問題導(dǎo)致其發(fā)生滲漏等病害時(shí)往往難以進(jìn)行處理，因此該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展較為緩慢[1]。但同時(shí)，正是因?yàn)槠渌幬恢玫奶攸c(diǎn)，使其在堤壩外殼的作用下有著較好的抗震性能以及耐久性能等，能夠較好地適應(yīng)各種類型的堤壩，處理起來僅需較少的工作量，施工較為便利，故對(duì)其開展進(jìn)一步的研究非常有必要。

1 工程概況

某水利樞紐工程所用材料主要為碾壓式瀝青混凝土，并在防滲墻上設(shè)置有瀝青混凝土心墻。在堤壩的軸線向北約1.5 m處設(shè)置有心墻的中心線，在兩側(cè)則有以砂礫石做成的寬度約為3 m的過渡帶分布，在朝南方設(shè)置有排水體。堤壩的邊坡等級(jí)均為二級(jí)坡，在上游處設(shè)置有1∶2.1的混凝土堤壩邊坡，在下游處設(shè)置有1∶1.6的碎石堤壩邊坡。馬道有著203 m的高程以及3.54 m的寬度。該導(dǎo)流明渠段的堤壩主要的施工目標(biāo)為基礎(chǔ)的帷幕灌漿、防滲墻以及填筑施工。

2 碾壓式瀝青混凝土低溫施工試驗(yàn)

選取該場(chǎng)地120 m范圍作為試驗(yàn)用地，基于相關(guān)要求對(duì)其開展平整以及碾壓施工，以確保其密實(shí)度符合設(shè)計(jì)要求[2]。在具體試驗(yàn)時(shí)將場(chǎng)地劃分為三段，并在各路段分別攤鋪上6.4%、7.0%以及7.4%瀝青含量的混合料。在此基礎(chǔ)上，再將場(chǎng)地以約10 m的長度將一片區(qū)域劃分為4個(gè)單元，在各單元上開展裸露和蓋帆布的碾壓施工，以50 cm的寬度攤鋪心墻。設(shè)計(jì)所推薦的配合比往往是在常溫下依據(jù)相關(guān)要求進(jìn)行擬定的，但實(shí)際場(chǎng)地溫度較低，因此需對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，具體見表1。

表1 碾壓式瀝青混凝土低溫施工試驗(yàn)配合比

基于上述瀝青混凝土的不同配合比，碾壓時(shí)以表2所示的方式進(jìn)行。

表2 碾壓試驗(yàn)方法

在入倉碾壓時(shí)，骨料的級(jí)配以及碾壓的方法等都會(huì)影響到瀝青混凝土的碾壓溫度，因此在施工時(shí)應(yīng)綜合考慮各重要因素選取入倉溫度?；谠撃雺菏綖r青混凝土心墻的施工實(shí)際，本項(xiàng)目在進(jìn)行拌和施工時(shí)將其溫度適當(dāng)?shù)靥岣叩?65 ℃左右，加熱礦料到185 ℃左右，并以169 ℃作為混合料的出機(jī)溫度，以153 ℃作為其入倉溫度。在較高的溫度下，混凝料中的瀝青老化速度較快，不利于其耐久性以及抗?jié)B透型，在較低的溫度下，則會(huì)導(dǎo)致在碾壓之后，瀝青混凝土出現(xiàn)較高的孔隙率，使其防滲性有所下降。

因施工現(xiàn)場(chǎng)溫度較低，且伴隨有較大的西北風(fēng)，因此若在開展心墻的施工時(shí)的保溫技術(shù)不到位，將會(huì)導(dǎo)致瀝青混凝土溫降速度有所提高，使其防滲性有所降低。故針對(duì)運(yùn)輸時(shí)所損失的溫度應(yīng)適當(dāng)開展局部的保溫工作，可通過減小攤鋪機(jī)的前進(jìn)速度來實(shí)現(xiàn)增加烘烤時(shí)間的目的，也可將鐵皮蓋板設(shè)置在攤鋪機(jī)裝料斗處的上方，降低其溫度損失等。在完成施工之后，通過鉆芯取樣的方式對(duì)樣品性能開展試驗(yàn)分析，所得結(jié)果見表3。

表3 低溫施工研究試驗(yàn)結(jié)果

由表3中的結(jié)果可知，相同的配合比和相同的碾壓方法下，相比于不蓋布的碾壓方式，蓋布的施工方法有著較高的孔隙率，但仍處于規(guī)范范圍內(nèi)。因?yàn)樵谀雺簳r(shí)進(jìn)行蓋布除了能夠減少風(fēng)力作用下溫度的喪失之外，還能避免振動(dòng)導(dǎo)致的粘貼滾輪現(xiàn)象，使其使用壽命得以提高。此外，碾壓時(shí)進(jìn)行蓋布還能避免瀝青中的填料被滾輪攜帶走，對(duì)結(jié)合料中的層間結(jié)合較為有利。故在低溫碾壓時(shí)推薦采用蓋布的方式進(jìn)行施工。在相同的配合比之下，隨著不斷增加的碾壓次數(shù)，瀝青混合料的孔隙率并未有較為顯著的變化，即表明有著碾壓遍數(shù)最佳值。當(dāng)瀝青含量不斷提高時(shí)，瀝青混合料孔隙率在相同的碾壓遍數(shù)下逐漸減??；并且對(duì)于瀝青混合料而言，瀝青含量不同時(shí)碾壓遍數(shù)的最佳值也不同，具體表現(xiàn)為隨著瀝青含量不斷增加，碾壓遍數(shù)的最佳值不斷降低。

綜上可知，在低溫環(huán)境下，采用較為合理的施工配合比，以155 ℃左右作為其入倉溫度，適當(dāng)使用帆布進(jìn)行覆蓋碾壓，并在施工時(shí)采用相應(yīng)的保溫罩進(jìn)行保溫，碾壓時(shí)采用最佳的遍數(shù)，并在施工時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)，就該場(chǎng)地環(huán)境而言，開展低溫施工是較為可行的。

3 施工技術(shù)應(yīng)用

3.1 瀝青混凝土的施工

基于上述試驗(yàn)研究所確定的各項(xiàng)參數(shù)開展心墻的施工。通過水平分層以及全軸線連續(xù)攤鋪的方式進(jìn)行心墻的碾壓施工，對(duì)于攤鋪不便的地方則應(yīng)采用人工的方式進(jìn)行施工[7]。在攪拌瀝青混合料時(shí)通過LJ80型的拌和機(jī)進(jìn)行施工，采用12 t的三橋驅(qū)動(dòng)自卸汽車作為拌和后的瀝青混合料的運(yùn)輸工具，將其運(yùn)送到ZL50裝載機(jī)中后，再通過該機(jī)器將瀝青混合料傾倒入攤鋪機(jī)中開展攤鋪工作。在攤鋪機(jī)中通過裝載機(jī)開展心墻兩側(cè)過渡料的攤鋪[3]。在前一段施工符合質(zhì)量要求之后再開展下一段的施工。

針對(duì)需要越冬的心墻應(yīng)使用砂礫進(jìn)行覆蓋，基于場(chǎng)地的凍土厚度決定心墻覆蓋的厚度。為提高保溫效果，可采用梯形斷面的方式進(jìn)行覆蓋，具體尺寸可參考3 m的頂寬以及6 m的底寬。在越冬之后，可通過反鏟的方式清除砂礫料，再配以裝載機(jī)將其放置到其他位置，對(duì)于較為接近心墻的位置則需使用人工的方式進(jìn)行處理。

3.2 碾壓式瀝青混凝土心墻施工

施工心墻時(shí)必須使用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)所取得的配合比參數(shù)等，并嚴(yán)格控制施工時(shí)所需用到的原材料和攤鋪質(zhì)量等。施工之前需先開展相應(yīng)的準(zhǔn)備工作，具體有：接縫處的清理以及施工機(jī)具和材料的準(zhǔn)備等，并在開展鋪筑施工之前，先對(duì)施工部位進(jìn)行全面復(fù)核。施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，隨時(shí)做好相應(yīng)的配套準(zhǔn)備，確保攤鋪施工得以連續(xù)開展。在具體鋪筑時(shí)應(yīng)隨時(shí)對(duì)其效果進(jìn)行檢驗(yàn)，若出現(xiàn)異常情況應(yīng)及時(shí)停止施工，并在調(diào)整之后再進(jìn)行鋪筑[4]。

對(duì)于停留時(shí)間較長以及所損失的溫度較大的混合料應(yīng)及時(shí)廢棄，并注意在廢棄時(shí)避免對(duì)已鋪筑混凝土造成損害。當(dāng)下層瀝青混合料鋪筑好之后，在開展上層瀝青混合料的鋪筑之前應(yīng)先檢驗(yàn)下層接縫面是否具備70 ℃以上的溫度，若溫度在70 ℃以下，則應(yīng)先通過加熱器進(jìn)行加熱，確保其滿足設(shè)計(jì)要求，加熱時(shí)應(yīng)注意時(shí)間的把控，避免瀝青混凝土出現(xiàn)老化現(xiàn)象。若遇到季節(jié)性停工的情況，應(yīng)先確保心墻斷面比相鄰堤壩的填筑料高程要高，且若是在冬季時(shí)候進(jìn)行停工，還需通過砂礫料進(jìn)行覆蓋，以避免出現(xiàn)凍損的情況。攤鋪完混合料之后，應(yīng)立馬采用帆布和保溫罩進(jìn)行覆蓋，以達(dá)到保溫要求。在鋪筑完后開展碾壓施工前應(yīng)復(fù)核其溫度是否保持在145 ℃左右，在碾壓時(shí)，針對(duì)過渡料的施工應(yīng)采用貼縫的方法進(jìn)行施工，且攤鋪過渡料時(shí)應(yīng)使其高度比混合料要低。根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，推薦在設(shè)計(jì)配合比的基礎(chǔ)上，增加瀝青的含量，可使其在混合料中的占比達(dá)到6.8%的上限。具體碾壓時(shí)可降低碾壓路段，分多次碾壓，若施工條件允許，可通過2臺(tái)串聯(lián)的方式開展碾壓施工，以縮短碾壓施工的工期。施工時(shí)應(yīng)確保各項(xiàng)工藝保持緊密的銜接，使拌和到碾壓施工的時(shí)間做到及時(shí)且連續(xù)。

4 結(jié)束語

本文以某水利樞紐工程為研究背景，對(duì)碾壓式瀝青混凝土心墻低溫施工技術(shù)進(jìn)行了探討。通過室內(nèi)加室外的試驗(yàn)方式驗(yàn)證了施工時(shí)的配合比以及各項(xiàng)參數(shù)，并將所得結(jié)果應(yīng)用到實(shí)際施工中，結(jié)果表明該項(xiàng)目的施工質(zhì)量滿足要求，表明采用碾壓式瀝青混凝土低溫施工技術(shù)存在可行性。