碾壓式瀝青混凝土心墻施工技術(shù)探討

姬紅衛(wèi)，于 輝

（中國(guó)水電建設(shè)集團(tuán)十五工程局有限公司，西安 710054）

1 概述

馱英水庫(kù)攔河壩為碾壓式瀝青混凝土心墻堆石壩，壩高72.2 m，瀝青混凝土心墻是大壩防滲結(jié)構(gòu)，心墻中心線位于壩軸線上游3.0 m，心墻墻頂厚0.5 m，向下逐漸加厚，心墻上、下游坡度為1∶0.0 037，放大腳以上最大厚度為1 m 心墻底部為2 m高的放大腳，放大腳上、下游坡度按1∶0.5 放腳至基座頂面，底部寬度為3 m。同時(shí)，心墻上游設(shè)3～2.5 m、下游設(shè)4～3.5 m厚的過(guò)渡層，作為瀝青混凝土心墻的持力層和保護(hù)層。

2 施工準(zhǔn)備

2.1 瀝青混合料拌和站

根據(jù)瀝青混凝土鋪筑高峰強(qiáng)度的要求選擇拌和站，確保拌和能力充分滿足要求。馱英水庫(kù)瀝青混合料拌和站提前6 個(gè)多月建設(shè)完成，結(jié)合配合比從軟件、硬件充分進(jìn)行了優(yōu)化、完善，為后續(xù)混合料順利拌制創(chuàng)造了條件。

2.2 瀝青混凝土施工配合比確定

根據(jù)設(shè)計(jì)文件指標(biāo)進(jìn)行室內(nèi)配合比試驗(yàn)，確定最佳施工配合比。室內(nèi)復(fù)合配合比并優(yōu)選確定施工配合比在熱料倉(cāng)抽取具有代表性的熱料進(jìn)行級(jí)配篩分試驗(yàn)，然后根據(jù)設(shè)計(jì)推薦的標(biāo)準(zhǔn)級(jí)配和各級(jí)熱料的實(shí)際級(jí)配進(jìn)行生產(chǎn)級(jí)配曲線擬合，控制關(guān)鍵篩孔通過(guò)率滿足設(shè)計(jì)要求；根據(jù)類似工程經(jīng)驗(yàn)分別選取3 個(gè)油石比6.4%、6.7%、7.0%進(jìn)行室內(nèi)密度及馬歇爾試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)對(duì)試驗(yàn)曲線的分析最終確定最優(yōu)油石比為6.6%（見表1）。

各級(jí)礦料理論質(zhì)量百分比4#熱料(19.0～9.5 mm)24備注：礦料的生產(chǎn)比例根據(jù)熱料篩分結(jié)果調(diào)整，級(jí)配滿足設(shè)計(jì)要求。3#熱料(9.5～4.75 mm)19 2#熱料(4.75～2.36 mm)12 1#熱料(2.36～0.075 mm)33礦粉 1 2油石比6.6

2.3 場(chǎng)外攤鋪試驗(yàn)

場(chǎng)外攤鋪試驗(yàn)是對(duì)瀝青混凝土心墻施工全過(guò)程試運(yùn)行，并確定：①混凝土基座面處理標(biāo)準(zhǔn)；②稀釋瀝青和瀝青砂漿配比及其施工工藝；③瀝青混凝土施工配合比；④施工參數(shù)（攤鋪厚度、碾壓方法及碾壓遍數(shù)、各階段的控制溫度等）。

2.4 原材料

馱英水庫(kù)瀝青混凝土所用骨料需從80 km以外料場(chǎng)購(gòu)買，加之道路崎嶇，狹窄，為滿足施工強(qiáng)度要求，在瀝青混凝土施工前，經(jīng)監(jiān)理、業(yè)主審批同意補(bǔ)償二次倒運(yùn)費(fèi)用，將所需的原材料的2/3 堆存到施工現(xiàn)場(chǎng)，保證了瀝青混凝土施工順利實(shí)施。

2.5 運(yùn)輸設(shè)備、碾壓設(shè)備

馱英水庫(kù)氣象條件為多雨、潮濕，故在運(yùn)輸設(shè)備上安裝了帆布篷，同時(shí)聯(lián)網(wǎng)安裝了溫度測(cè)量?jī)x，在手機(jī)端相關(guān)人員可以實(shí)時(shí)掌握瀝青混合料溫度。碾壓設(shè)備重點(diǎn)保證瀝青混合料碾壓設(shè)備，馱英水庫(kù)購(gòu)置了2.7 t寶馬振動(dòng)碾，振幅、頻率很穩(wěn)定，保證碾壓質(zhì)量。

2.6 人員準(zhǔn)備

現(xiàn)場(chǎng)施工人員素質(zhì)及質(zhì)量意識(shí)是瀝青混凝土心墻質(zhì)量的關(guān)鍵。在施工前，我們先后組織召開了7 次專題會(huì)，從瀝青混凝土施工的每一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行培訓(xùn)，讓相關(guān)人員全面掌握施工技術(shù)要求。

3 施工質(zhì)量控制措施與檢測(cè)

3.1 鋪筑前準(zhǔn)備及相關(guān)質(zhì)量控制

（1）瀝青混合料拌和站。拌和機(jī)完成調(diào)試及試運(yùn)行；在確保設(shè)備正常的情況下，要求在生產(chǎn)前2～3 d點(diǎn)火，啟用瀝青罐；接料車車廂用拖把提前刷油。

（2）瀝青混凝土心墻現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備。①基座混凝土鑿毛驗(yàn)收（鑿毛面必須干凈，絕對(duì)干燥，銅止水驗(yàn)收合格），提前準(zhǔn)備好冷底子油所用汽油45 kg，瀝青15 kg，瀝青砂漿所用瀝青720 kg，礦粉1440 kg，砂子1440 kg；噴冷底子油12 h 后涂刷瀝青砂漿；②設(shè)備準(zhǔn)備：測(cè)量設(shè)備、噴霧器、稱量?jī)x器、夯實(shí)設(shè)備、鐵锨、加熱瀝青鍋等（夯實(shí)設(shè)備、鐵锨、加熱瀝青鍋保持絕對(duì)干凈）。

3.2 瀝青混合料生產(chǎn)及質(zhì)量控制

每班每2 h檢測(cè)一次，瀝青的溫度控制在150～160℃，骨料加熱溫度160～180℃、出機(jī)口溫度150～175℃、每班檢測(cè)礦料級(jí)配試驗(yàn)（抽提法）至少1次是否滿足施工配合比要求、每班檢測(cè)理論最大密度，用于計(jì)算孔隙率。

3.3 瀝青混凝土心墻攤鋪及質(zhì)量控制

驗(yàn)收通過(guò)及施工準(zhǔn)備就緒后，現(xiàn)場(chǎng)配制冷底子油（瀝青∶汽油＝3∶7），瀝青加熱至液態(tài)，溫度不宜超過(guò)150℃，稱量好后，將瀝青加入汽油中攪拌均勻，然后用噴霧器按用量0.15～0.2 kg/m2均勻噴灑在鑿毛面上，待干涸后（不粘手，約12個(gè)小時(shí)），攤鋪1～2 cm 厚瀝青砂漿（瀝青∶填料∶砂子=1∶2∶2）；填料和砂子稱量好后，倒入已準(zhǔn)備的鐵鍋內(nèi)，鐵鍋提前加熱，同時(shí)加熱瀝青，瀝青和填料砂子均加熱到140℃左右后混合攪拌均勻，使瀝青砂漿溫度保持在130～150℃，最后均勻涂刷到冷底子油面上，涂刷1～2 cm。待瀝青砂漿溫度降至70～90℃時(shí)，人工鋪筑第一層瀝青混合料，第一層瀝青混合料用人工攤鋪，不使用模板，不鋪筑過(guò)渡料，只填充鑿毛面30 cm高的凹槽內(nèi)，第一層人工攤鋪全部使用振動(dòng)夯夯實(shí)（每平方米均勻振動(dòng)40 s，振碾溫度為140～160℃）。拌和站拌和時(shí)先將熱骨料和礦粉干拌15 s，再加入熱瀝青拌和45 s，如果氣溫變化出現(xiàn)花白料須加長(zhǎng)拌和時(shí)間，出機(jī)口溫度150～175℃。

第二層心墻繼續(xù)使用人工攤鋪，首先立模板并鋪填1區(qū)過(guò)渡料（鋪料30 cm），再進(jìn)行瀝青混合料的人工鋪筑（鋪料30 cm），然后鋪筑2 區(qū)過(guò)渡料，瀝青混合料及過(guò)渡料分別用2.7、3.0 t專用振動(dòng)碾碾壓至設(shè)計(jì)要求標(biāo)準(zhǔn)。瀝青混合料初碾溫度控制在140～160℃，終碾不低于120℃。直至放大腳人工鋪筑并夯實(shí)結(jié)束。

3.4 瀝青混凝土心墻碾壓及質(zhì)量控制

機(jī)械攤鋪，按照碾壓試驗(yàn)工藝進(jìn)行鋪筑，攤鋪機(jī)行進(jìn)速度為1～3 km/h，瀝青混合料使用裝載機(jī)上料，過(guò)渡料用挖掘機(jī)上料（瀝青混合料和過(guò)渡料上料機(jī)械不能混用），鋪筑2 區(qū)過(guò)渡料，采用挖機(jī)鋪筑，人工配合整平。瀝青混合料初碾溫度控制在140～160℃，終碾溫度不低于120℃。

3.5 質(zhì)量要求

（1）原材料及中間產(chǎn)品符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

（2）基座結(jié)合面處理：結(jié)合面干凈、干燥、平整、粗糙、無(wú)浮皮、浮渣、無(wú)積水。

（3）面層清理：面層干凈、平整，無(wú)雜物，無(wú)水珠，返油均勻，層面下1 cm處溫度不低于70℃，且個(gè)點(diǎn)溫差不大于20℃（每10 m2量測(cè)1 個(gè)點(diǎn)，每層不少于10個(gè)點(diǎn)）。

（4）碾壓參數(shù)符合碾壓試驗(yàn)確定的參數(shù)值。

3.6 瀝青混凝土心墻質(zhì)量控制及檢驗(yàn)

檢測(cè)碾壓溫度（瀝青混凝土心墻初碾壓溫度控制在140～160℃之間，終碾溫度不低于120℃）；碾壓完成后瀝青混凝土密度（無(wú)損檢測(cè)，每150～250m2檢測(cè)一個(gè)點(diǎn)，接縫部位每30～50 m 檢測(cè)一個(gè)點(diǎn)，對(duì)局部可疑部位可增加測(cè)點(diǎn)，設(shè)計(jì)要求密度不小于2.4 g/m3，孔隙率不大于3%）；下一層攤鋪前檢測(cè)上一層層面溫度。

心墻每升高2～4 m，鉆取芯樣一組（3個(gè)芯樣），進(jìn)行密度、孔隙率、瀝青含量和礦料級(jí)配驗(yàn)證性試驗(yàn)并檢查層間結(jié)合情況；心墻每升高10～12 m，鉆取芯樣一組（6個(gè)芯樣），依據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行密度、孔隙率、瀝青含量和礦料級(jí)配驗(yàn)證性試驗(yàn)、檢查層間結(jié)合情況、水穩(wěn)定及小梁彎曲性能檢測(cè)，芯樣長(zhǎng)度宜為30～40 cm。

馱英水庫(kù)樞紐瀝青混凝土心墻檢測(cè)結(jié)果見表2。

檢測(cè)項(xiàng)目馬歇爾穩(wěn)定度/kN馬歇爾流值（0.1 mm）密度/（g/cm3）孔隙率/%瀝青含量（油石比）/%瀝青混凝土礦料級(jí)配芯樣密度/（g/cm3）芯樣孔隙率/%芯樣瀝青含量（油石比）/%瀝青芯樣礦料級(jí)配無(wú)核密度儀現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)密度/（g/cm3）無(wú)核密度儀現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)孔隙率/%滲氣儀現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)滲透系數(shù)/（cm/s）備注：瀝清混凝土鋪筑總層數(shù)共267層；施工時(shí)段為2019-10-31～2020-06-17。技術(shù)要求≥5 30～110≥2.40≤3 6.6±0.3符合設(shè)計(jì)要求≥2.40≤3 6.6±0.3符合設(shè)計(jì)要求≥2.40≤3＜1×10-8實(shí)測(cè)最大值9.11 93.0 2.44 1.9 6.8符合設(shè)計(jì)要求2.42 1.8 6.8符合設(shè)計(jì)要求2.44 1.9＜1×10-8實(shí)測(cè)最小值5.52 45.6 2.40 0.2 6.4符合設(shè)計(jì)要求2.40 0.9 6.5符合設(shè)計(jì)要求2.40 1.1＜1×10-8平均值7.18 68.4 2.43 1.2 6.7符合設(shè)計(jì)要求2.41 1.3 6.6符合設(shè)計(jì)要求2.43 1.6＜1×10-8結(jié)論符合設(shè)計(jì)要求符合設(shè)計(jì)要求符合設(shè)計(jì)要求符合設(shè)計(jì)要求符合設(shè)計(jì)要求符合設(shè)計(jì)要求符合設(shè)計(jì)要求符合設(shè)計(jì)要求符合設(shè)計(jì)要求符合設(shè)計(jì)要求符合設(shè)計(jì)要求符合設(shè)計(jì)要求符合設(shè)計(jì)要求

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)充分的施工準(zhǔn)備，尤其是瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)及場(chǎng)外攤鋪試驗(yàn)、拌和站建設(shè)、瀝青混凝土粗細(xì)骨料提前備存、施工人員培訓(xùn)及質(zhì)量意識(shí)等的充分準(zhǔn)備，在受到多雨的氣候條件限制、同時(shí)受心墻每升高4 m必須進(jìn)行鉆取芯樣的限制以及年初新冠疫情影響等因素，基本達(dá)到每月升程12 m的施工進(jìn)度。馱英水庫(kù)樞紐瀝青混凝土心墻壩壩高72.2 m，時(shí)跨春節(jié)，6個(gè)月完成施工任務(wù)，瀝青混凝土各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)合格，滿足設(shè)計(jì)要求。