某大壩心墻瀝青混凝土現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)結(jié)果分析

張霽宇

（沈陽(yáng)興禹水利建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110000）

1 試驗(yàn)?zāi)康?/h2>

某水利樞紐工程水庫(kù)總庫(kù)容1.27 億m3，工程主要由大壩、泄水建筑物、發(fā)電引水系統(tǒng)和地面廠房等主要建筑物組成。擋水大壩采用瀝青混凝土心墻壩，最大壩高128.8 m，壩頂寬度12 m，壩長(zhǎng)205 m。壩體填筑材料依次分為：上下游砂礫料填筑區(qū)、心墻上下游過(guò)渡料填筑區(qū)、瀝青混凝土心墻、利用料填筑區(qū)、貼坡排水、下游混凝土網(wǎng)格梁干砌石護(hù)坡[1]。為有效指導(dǎo)施工，保證大壩心墻瀝青混凝土施工質(zhì)量，對(duì)已選定的瀝青混凝土配合比，進(jìn)行大壩心墻瀝青混凝土現(xiàn)場(chǎng)碾壓工藝試驗(yàn)，試驗(yàn)于 2018 年 7 月 20 日開(kāi)始，2018 年 9 月 3 日結(jié)束，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了碾壓工藝試驗(yàn)及復(fù)核試驗(yàn)，以驗(yàn)證設(shè)計(jì)指標(biāo)、設(shè)備性能、施工工藝方法、瀝青混凝土配合比等能否滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求[2]。本文采用新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利水電設(shè)計(jì)研究院推薦的4#瀝青混凝土配合比為本次碾壓工藝試驗(yàn)用配合比，見(jiàn)表1。拌和站加熱骨料室內(nèi)擬合礦料曲線見(jiàn)圖1，確定瀝青混凝土生產(chǎn)配合比（表2），并簽發(fā)瀝青混凝土配料單。

圖1 礦料合成級(jí)配曲線圖

表1 4# 配合比熱料室內(nèi)礦料擬合試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)表

表2 4# 配合比瀝青混凝土生產(chǎn)配合比

2 碾壓工藝試驗(yàn)

本次大壩心墻瀝青混凝土及過(guò)渡料碾壓工藝試驗(yàn)場(chǎng)地選在瀝青混凝土拌和站東側(cè)約200 m 附近進(jìn)行，選擇地勢(shì)相對(duì)較平整的基礎(chǔ)面，采用推土機(jī)推平，人工配合機(jī)械精平后26 t 碾碾壓20 遍以上，基礎(chǔ)堅(jiān)實(shí)不再沉降。瀝青混凝土心墻施工主要機(jī)械包括JLB2000 型強(qiáng)制瀝青攪拌設(shè)備、履帶式攤鋪機(jī)、振動(dòng)壓路機(jī)、液壓夯、反鏟、運(yùn)輸車輛等，主要設(shè)備性能和技術(shù)參數(shù)不再詳述。

本次試驗(yàn)段長(zhǎng)31 m，寬9.3 m，中間澆筑1.3 mC20 水泥混凝土基礎(chǔ)面，兩側(cè)各規(guī)劃4.0 m 寬過(guò)渡料區(qū)，模擬大壩心墻瀝青混凝土施工現(xiàn)場(chǎng)。瀝青混凝土劃分5 個(gè)碾壓試驗(yàn)區(qū)和4 個(gè)攤鋪層，碾壓試驗(yàn)區(qū)分別為斜坡區(qū)、靜2 動(dòng)8 靜2 遍區(qū)、靜2 動(dòng)10 靜 2 遍區(qū)、靜 2 動(dòng) 12 靜 2 遍區(qū)、人工夯壓區(qū)(機(jī)械夯壓區(qū))，攤鋪層分為第一層人工攤鋪、第二層機(jī)械攤鋪、第三層復(fù)核層。根據(jù)規(guī)范要求和同類工程施工經(jīng)驗(yàn)[3-5]，本次試驗(yàn)時(shí)大氣溫度平均為29.3℃，瀝青混合料出機(jī)口溫度平均為170.5℃，入倉(cāng)溫度平均為169.1℃，初碾溫度＞140℃，終碾溫度＞130℃，施工時(shí)可根據(jù)季節(jié)氣候溫度適當(dāng)調(diào)整，夏季施工時(shí)不低于140℃，冬季施工時(shí)最低不低于145℃。

3 瀝青混凝土碾壓工藝試驗(yàn)參數(shù)及試驗(yàn)成果

現(xiàn)場(chǎng)鋪筑試驗(yàn)段長(zhǎng)31 m，瀝青混凝土和過(guò)渡料劃分5 個(gè)碾壓試驗(yàn)區(qū)和4 個(gè)攤鋪層，瀝青混凝土及過(guò)渡料均采用30 cm鋪筑厚度。本次試驗(yàn)時(shí)大氣溫度平均為29.3℃，瀝青混合料出機(jī)口溫度平均為170.5℃，入倉(cāng)溫度平均為169.1℃，初碾溫度控制＞140℃，終碾溫度控制＞130℃[4]。大壩心墻瀝青混凝土、過(guò)渡料施工碾壓參數(shù)表3。

對(duì)第一層到第三層碾壓試驗(yàn)參數(shù)、拌制的瀝青混合料，現(xiàn)場(chǎng)鉆取芯樣及瀝青混合料進(jìn)行了試驗(yàn)檢測(cè)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4、表5。

表3 大壩心墻瀝青混凝土施工碾壓參數(shù)表

表4 拌和樓拌制瀝青混凝土檢測(cè)結(jié)果表

表5 現(xiàn)場(chǎng)鉆芯取樣檢測(cè)結(jié)果

續(xù)表5

從表4 試驗(yàn)結(jié)果可以看出：瀝青混凝土拌和樓出機(jī)口取樣的瀝青混合料室內(nèi)檢測(cè)試件密度、孔隙率、穩(wěn)定度、流值、水穩(wěn)定系數(shù)、滲透系數(shù)、油石比、礦料級(jí)配均符合設(shè)計(jì)技術(shù)要求[6]。

從表5 現(xiàn)場(chǎng)鉆芯取樣檢測(cè)結(jié)果分析，可以得到以下試驗(yàn)結(jié)果：

（1）瀝青混凝土平均密度隨著碾壓遍數(shù)增加而增大。碾壓厚度隨碾壓遍數(shù)的增加而變小。

（2）室內(nèi)試驗(yàn)時(shí)對(duì)每個(gè)芯樣進(jìn)行切割制作標(biāo)準(zhǔn)試件，總共制作 76 塊試件。其中：8 遍區(qū) 12 塊，最小密度 2.395 g/cm3，最大密度 2.41 g/cm3，平均值 2.403 g/cm3。10 遍區(qū) 12 塊，最小密度2.412 g/cm3，最大密度 2.421 g/cm3，平均值 2.415 g/cm3。12 遍區(qū) 12 塊，最小密度 2.412 g/cm3，最大密度 2.424 g/cm3，平均值2.418 g/cm3。三個(gè)碾壓區(qū)芯樣上部試件密度大小基本一致，底部試件密度略低于上部試件密度，隨著碾壓遍數(shù)增加而增大。

（3）從表4 試驗(yàn)結(jié)果分析，三個(gè)碾壓區(qū)芯樣試件孔隙率全部滿足設(shè)計(jì)要求（現(xiàn)場(chǎng)＜3%），取中部位置試件進(jìn)行室內(nèi)穩(wěn)定度、流值、水穩(wěn)定系數(shù)檢驗(yàn)，8 遍區(qū)試件穩(wěn)定度及水穩(wěn)定系數(shù)平均值均低于10 遍區(qū)、12 遍區(qū)試件平均值。綜合考慮，為了保證瀝青混凝土壓實(shí)質(zhì)量，選擇10 遍區(qū)碾壓參數(shù)作為復(fù)核試驗(yàn)。第三層選用鋪料厚度30 cm、碾壓10 遍進(jìn)行復(fù)核試驗(yàn)，復(fù)核試驗(yàn)結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)要求，壓實(shí)厚度約28 cm。因此選擇鋪料厚度30 cm、碾壓靜2 動(dòng)10 靜2 遍施工參數(shù)進(jìn)行瀝青混凝土填筑控制是合理的、科學(xué)的。

（4）瀝青混凝土人工夯壓10 遍區(qū)、12 遍區(qū)、14 遍區(qū)芯樣密度、穩(wěn)定度、流值、水穩(wěn)定系數(shù)等各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求。根據(jù)同類工程經(jīng)驗(yàn)及合格保證率考慮，人工夯壓遍數(shù)選定為12 遍。

（5）瀝青混凝土液壓夯壓6 s、12 s 芯樣密度、穩(wěn)定度、流值、水穩(wěn)定系數(shù)等各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求。根據(jù)同類工程經(jīng)驗(yàn)及合格保證率考慮，液壓夯夯壓時(shí)間選定≥6 s，施工過(guò)程根據(jù)夯壓效果可以適當(dāng)延長(zhǎng)時(shí)間。

（6）通過(guò)對(duì)斜坡處和正常水平處芯樣滲透、芯樣密度、孔隙率等指標(biāo)檢測(cè)，試驗(yàn)結(jié)果均符合設(shè)計(jì)要求。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)查看和芯樣仔細(xì)觀察，瀝青混凝土層間結(jié)合良好和與水泥混凝土面粘接緊密，未發(fā)現(xiàn)有接縫和不密實(shí)現(xiàn)象，說(shuō)明所采取的層間和接縫處理施工工藝是可行的、可靠的。

4 結(jié)論及建議

室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)都是為了更好地指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)瀝青混凝土碾壓試驗(yàn)分析可知，采用新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利水電設(shè)計(jì)研究院推薦的4#瀝青混凝土配合比，其各項(xiàng)指標(biāo)滿足壩體材料要求，施工中應(yīng)嚴(yán)格控制碾壓溫度、鋪料厚度、碾壓遍數(shù)、碾壓方式，確保整個(gè)斷面厚度內(nèi)壓實(shí)，層間結(jié)合和橫向接縫是防滲心墻的薄弱部位，要嚴(yán)格控制質(zhì)量。瀝青含量和礦料級(jí)配是影響瀝青混凝土性能的重要檢測(cè)指標(biāo)，施工過(guò)程中重視抽提、熱料篩分試驗(yàn)，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果及時(shí)對(duì)配料單做出相應(yīng)調(diào)整。除此之外，還要隨時(shí)目測(cè)熱拌瀝青混合料均勻性、是否冒黃煙、有無(wú)花白料等異?，F(xiàn)象，并立即查明原因及時(shí)調(diào)整，確保混合料拌和質(zhì)量。