水庫(kù)碾壓式瀝青混凝土心墻堆石壩填筑質(zhì)量控制

王 凱 丁 凱

（中國(guó)安能集團(tuán)第一工程局有限公司，廣西 南寧 530000）

0 引言

在我國(guó)水利工程中，瀝青混凝土心墻具有較高的應(yīng)用價(jià)值，它能起到良好的防滲效果，并且可塑性能力較強(qiáng)，能有效地應(yīng)對(duì)壩體變形或者下沉的情況，使大壩底部的裂紋得到愈合，提升整體的安全性和穩(wěn)定性。在實(shí)際施工中，工作人員應(yīng)該針對(duì)瀝青混凝土心墻的實(shí)際情況，選擇適宜的材料和工藝，對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行科學(xué)把控，提高石壩填筑的質(zhì)量。

1 水庫(kù)碾壓式瀝青混凝土心墻堆石壩填筑發(fā)展現(xiàn)狀和問題

1.1 發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，在施工中可以應(yīng)用自動(dòng)化瀝青攪拌技術(shù)和泥漿攤鋪系統(tǒng)，采用進(jìn)占法對(duì)砂礫料進(jìn)行裝卸，對(duì)沒有碾壓的填充部分進(jìn)行攤平整理，從而改善碾壓的效果。使用大顆粒和細(xì)顆粒的石料進(jìn)行嵌填，這樣才能增強(qiáng)整個(gè)壩體的緊實(shí)度，保證填筑的質(zhì)量。采用后退法對(duì)過渡料進(jìn)行裝卸，使材料一直處于整合狀態(tài)，達(dá)到防滲的目的。

現(xiàn)階段，應(yīng)用碾壓式瀝青混凝土心墻技術(shù)時(shí)，主要使用專業(yè)的攪拌和攤鋪設(shè)備，消耗的資金較高，因此應(yīng)用頻率較低。

1.2 問題

因?yàn)闉r青混凝土心墻技術(shù)的施工環(huán)境較為復(fù)雜，所以在施工中容易受到外界因素的影響，出現(xiàn)返工的情況。例如，在冬季施工時(shí)，外面的溫度較低，為了滿足施工的要求，需要多次調(diào)整混凝土的配比參數(shù)，經(jīng)過多次模擬實(shí)驗(yàn)確定最終的標(biāo)準(zhǔn)。否則，就會(huì)嚴(yán)重?fù)p害工程的質(zhì)量，影響整體的使用效果。此外，現(xiàn)階段碾壓式瀝青混凝土心墻施工中不具備統(tǒng)一的質(zhì)量控制模式和考量標(biāo)準(zhǔn)。在不同的水壩工程中，施工單位會(huì)選擇對(duì)應(yīng)的質(zhì)量控制模式。

雖然我國(guó)已經(jīng)具備豐富的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，但是在實(shí)際施工中仍無(wú)法對(duì)材料質(zhì)量進(jìn)行有效控制，例如泥漿的配比不符合建設(shè)要求、材料溫度影響攤鋪效果等。這樣會(huì)增加質(zhì)量控制的難度，不僅導(dǎo)致資源的浪費(fèi)，還增加返工問題發(fā)生的概率[1]。

2 水庫(kù)碾壓式瀝青混凝土心墻堆石壩填筑的質(zhì)量控制要求

2.1 施工質(zhì)量控制要求

施工質(zhì)量控制要求有以下7點(diǎn)：1） 應(yīng)該建立健全施工質(zhì)量檢驗(yàn)機(jī)制，制定統(tǒng)一的檢查標(biāo)準(zhǔn)，確保各項(xiàng)操作都有跡可循。質(zhì)量檢查的主要內(nèi)容是定期查驗(yàn)堆石壩填筑的施工進(jìn)度、評(píng)估制定的施工規(guī)劃方案是否合理、檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的土層結(jié)構(gòu)判斷其是否滿足填筑的要求、對(duì)瀝青混凝土心墻技術(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)，選擇最適宜的方法和工藝、對(duì)各要素的質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。2） 對(duì)施工技術(shù)方案進(jìn)行審批。審批的內(nèi)容包括檢查瀝青混凝土心墻的組織結(jié)構(gòu)框架、建筑工程推進(jìn)情況以及施工質(zhì)量情況。同時(shí)要對(duì)重點(diǎn)的施工環(huán)節(jié)進(jìn)行把控，例如壩體填筑、基坑抽水等。3） 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的施工過程的質(zhì)量進(jìn)行檢查。在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)化的監(jiān)管工作，對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行動(dòng)態(tài)把控，一旦出現(xiàn)問題，就有工作人員進(jìn)行處理。4） 結(jié)合實(shí)際施工情況明確質(zhì)量控制要求。在檢測(cè)時(shí)明確側(cè)重點(diǎn)，將施工項(xiàng)目分為主控和一般2類，確定各個(gè)部分的施工內(nèi)容，應(yīng)該嚴(yán)格控制的要點(diǎn)[2]。例如，要對(duì)填筑砂礫的大小進(jìn)行重點(diǎn)把控，并保證整體的純凈度。5） 控制施工質(zhì)量。檢測(cè)施工工序的步驟包括班組內(nèi)部先進(jìn)性自檢、管理人員進(jìn)行復(fù)檢、項(xiàng)目質(zhì)檢人員進(jìn)行終檢。每項(xiàng)檢查完畢后，負(fù)責(zé)人都需要簽字確認(rèn)，把責(zé)任落實(shí)到位。6） 保證質(zhì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)性。在抽取試樣時(shí)秉承公平、公正、公開的原則，確保數(shù)據(jù)能直觀地反映施工的質(zhì)量。7） 完善例會(huì)制度。定期舉行例會(huì)，在會(huì)議中介紹與質(zhì)量相關(guān)的信息，通過與承包商交流溝通，明確瀝青混凝土心墻施工項(xiàng)目的情況。

2.2 控制壩基清潔工作

在正式實(shí)施大壩填筑工作前應(yīng)進(jìn)行清潔工作，提升壩基的整潔度。如果不進(jìn)行全面的清潔工作，就會(huì)影響后續(xù)的工作以及整體施工質(zhì)量，影響大壩的耐用性。完成壩基的清潔工作后，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、質(zhì)檢人員和設(shè)計(jì)師等要進(jìn)行聯(lián)合檢驗(yàn)，確認(rèn)各項(xiàng)要素都滿足建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)后才能進(jìn)行下一階段的工作。壩基清潔的要求為：保證壩基土層處于緊實(shí)的狀態(tài)、不存在凹陷或者松動(dòng)的情況，并且平整度較高。如果在檢驗(yàn)中出現(xiàn)不合格的位置，要立即進(jìn)行修整，保證整體的清潔度[3]。

2.3 控制現(xiàn)場(chǎng)填筑質(zhì)量

瀝青混凝土心墻的施工模式為按照水平方向分層推進(jìn)，以軸線方向?yàn)榛鶞?zhǔn)，進(jìn)行連續(xù)性攤鋪工作。在施工前，確定需要攤鋪的厚度、表層和內(nèi)部的溫差、碾壓溫度以及重復(fù)次數(shù)等，在進(jìn)行大壩填筑施工時(shí)，堆石區(qū)的填筑的高度要隨著心墻的上升而上升。對(duì)瀝青混凝土心墻的大壩進(jìn)行堆石填筑時(shí)，使用的主要材料為堆石料、排水和過濾料。在進(jìn)行填筑時(shí)，要保證上壩料的質(zhì)量，確保填筑厚度符合要求，科學(xué)選擇應(yīng)用的工藝、確定施工工藝，并及時(shí)處理施工縫。

3 水庫(kù)碾壓式瀝青混凝土心墻堆石壩填筑質(zhì)量控制的要點(diǎn)

3.1 檢查材料

結(jié)合水庫(kù)碾壓式瀝青混凝土心墻施工的相關(guān)要求，對(duì)填筑操作中需要的材料進(jìn)行檢測(cè)，借助試驗(yàn)明確材料的物理和化學(xué)性能，明確它們的使用性能和應(yīng)用價(jià)值。

3.2 進(jìn)行放線測(cè)量

在正式攤鋪前，明確心墻邊線的位置，對(duì)中線進(jìn)行定位并反復(fù)核對(duì)，明確具體的高程。

3.3 科學(xué)驗(yàn)收

采取小組負(fù)責(zé)人、現(xiàn)場(chǎng)管理人員和質(zhì)檢人員協(xié)同檢查的模式，當(dāng)檢驗(yàn)合格后，再進(jìn)行驗(yàn)收工作。當(dāng)各項(xiàng)要素都符合施工的標(biāo)準(zhǔn)后，才發(fā)放許可證。

3.4 配制瀝青混合料

對(duì)材料的混合和加熱溫度進(jìn)行控制，記錄相關(guān)的數(shù)據(jù)。材料拌合的要求是將骨料和礦粉混合在一起，攪拌20 s左右，再加入瀝青攪拌50 s。要保證攪拌后的材料顏色均勻，沒有其他的氣體流出[4]。

4 水庫(kù)碾壓式瀝青混凝土心墻堆石壩填筑質(zhì)量控制的施工技術(shù)

在施工中要以質(zhì)量控制為基準(zhǔn)，從清理壩基、材料和施工流程這3個(gè)部分入手，進(jìn)行質(zhì)量控制工作，如圖1所示。操作工序由施工方進(jìn)行審批、檢查施工條件、完善工序交接以及驗(yàn)收組成，把質(zhì)量控制作為紅線，對(duì)大壩填筑的全過程進(jìn)行把控。

4.1 大壩設(shè)計(jì)

在進(jìn)行剖面設(shè)計(jì)時(shí)以某大壩的真實(shí)數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)進(jìn)行探究。

4.1.1 剖面設(shè)計(jì)大壩

剖面設(shè)計(jì)大壩主要應(yīng)用了碾壓式瀝青混凝土心墻堆石壩技術(shù)。以某大壩的數(shù)據(jù)為例，大壩的整體高度為460.00 m，心墻的整體高度為385.00 m，其中最高的1個(gè)大壩為75.00 m。大壩頂部的寬度值為8.2 m，上游邊坡的比值為1∶1.8。在心墻和壩殼料之間鋪設(shè)了一個(gè)2.5 m厚的過渡層，此外應(yīng)該在下游沿鋪設(shè)一個(gè)與排水棱銜接的過渡層。

4.1.2 心墻結(jié)構(gòu)

大壩的心墻結(jié)構(gòu)應(yīng)該位于上游的軸線處，心墻底部建立混凝土底座，并進(jìn)行灌漿。心墻與周圍建筑的連接處不斷變大，擴(kuò)大接觸的面積，滿足心墻變形的要求。

4.2 建筑材料選擇

4.2.1 堆石料

堆石料主要用于排水棱體以及上游大壩處，采用新鮮的巖砂料，飽和抗壓強(qiáng)度應(yīng)﹥30 MPa。

4.2.2 過渡料

它是排水棱的前反濾料并使用于心墻的兩面，飽和抗壓強(qiáng)度不低于30 MPa。

4.2.3 石渣料

石渣料主要應(yīng)用了區(qū)域內(nèi)洪道挖掘的材料。材料的主要參數(shù)見表1。

表1 填筑材料

4.2.4 瀝青混凝土

當(dāng)瀝青混凝土進(jìn)行壓實(shí)操作后，它的密度不能小于2.4 t/m3，水穩(wěn)定系數(shù)不低于0.9[5]。混凝土施工的配比情況見表2。

表2 瀝青混凝土配比

4.3 基礎(chǔ)處理技術(shù)

4.3.1 心墻處理

圖1 質(zhì)量控制過程示意圖

在進(jìn)行基座施工時(shí)，進(jìn)行帷幕和固結(jié)灌漿。在進(jìn)行帷幕灌漿時(shí)，分別從2排進(jìn)行布置，在軸心墻上下游1 m的位置進(jìn)行標(biāo)記，孔距控制在1.3 m～1.6 m，挖掘的深度應(yīng)該距離隔水層5.0 m左右。在進(jìn)行固結(jié)灌漿時(shí)，分別從2排進(jìn)行布置，在軸心墻上下游2 m的位置進(jìn)行標(biāo)記，孔距控制在1.8 m～2.2 m，挖掘的深度要達(dá)到基巖4.5 m以上。

4.3.2 開挖壩殼

基礎(chǔ)河床夾砂土的厚度應(yīng)該控制在1.5 m左右，不能超過3 m。開挖之后陡坡的比值應(yīng)該在2倍，如果呈現(xiàn)下陡上緩的情況，變坡的角應(yīng)為20°。

4.4 瀝青混合料碾壓施工

瀝青混合料施工分為人工和機(jī)械2種模式。瀝青混合料入庫(kù)的溫度范圍在150 ℃左右，操作限定溫度的材料不能入庫(kù)。選擇適宜的碾壓模式。初次碾壓的溫度應(yīng)該控制在150 ℃左右。在碾壓時(shí)應(yīng)該采用勻速推進(jìn)的模式，避免出現(xiàn)急剎車的情況，最后一次碾壓的溫度要控制在125 ℃左右。碾壓的速度和次數(shù)與要參考具體的使用要求。在對(duì)瀝青混凝土的質(zhì)量進(jìn)行控制時(shí)要注意：1） 應(yīng)該保證表面的清潔度。要用水進(jìn)行清潔工作，表面的污漬應(yīng)該使用鏟子清除。2） 保證層間結(jié)合的質(zhì)量。要想保證層間的質(zhì)量，就要對(duì)溫度進(jìn)行控制，延長(zhǎng)瀝青的停歇時(shí)間，直到其完全涼透，或者底層的溫度達(dá)到70 ℃為止。當(dāng)達(dá)到限值時(shí)，就可以進(jìn)行下一階段的操作，使用2套設(shè)備對(duì)下一層進(jìn)行加熱，先去除表面的水汽，再把它加熱到70 ℃，在加熱時(shí)應(yīng)該勻速推進(jìn)，確保瀝青得到充分地混合。為了保證施工的進(jìn)度，應(yīng)該科學(xué)地應(yīng)用振動(dòng)碾進(jìn)行操作，使瀝青混凝土表面呈現(xiàn)均勻的狀態(tài)。

4.5 填筑前的準(zhǔn)備工作

首先，在堆石壩填筑工作前，應(yīng)該以施工圖紙為參考進(jìn)行全方位的現(xiàn)場(chǎng)勘探工作，檢查各項(xiàng)基礎(chǔ)性工程的完成情況。例如，檢查孔坑槽的規(guī)格是否滿足填筑的要求、平洞和溶洞的位置以及基礎(chǔ)性工程的處理情況等。其次，7 d設(shè)置應(yīng)力檢測(cè)設(shè)備。從壩基處入手明確觀測(cè)設(shè)備的位置、計(jì)算接地設(shè)備的檢測(cè)范圍，要嚴(yán)格按照觀測(cè)的要求進(jìn)行操作。將檢測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總檢驗(yàn)，當(dāng)各項(xiàng)數(shù)據(jù)檢驗(yàn)合格后才能進(jìn)行后續(xù)的操作。

4.6 設(shè)置壩體內(nèi)斜坡道

由于水庫(kù)堆石壩的高度較高，增加了填筑的難度，為了建立內(nèi)循環(huán)的施工模式，減少施工人員的挖掘量、壩體道路的填筑面積和道路挖掘量，因此大壩的填筑高度差與壩內(nèi)斜坡道的坡度應(yīng)該保持一致，這樣才能使施工方便，確保車輛能在壩內(nèi)順利地運(yùn)輸。如果壩內(nèi)斜坡的水平寬度﹥12 m，就不能在斜坡道設(shè)置過渡層，要適當(dāng)調(diào)低運(yùn)輸?shù)缆返钠露戎?，同時(shí)應(yīng)該對(duì)邊坡度進(jìn)行重點(diǎn)把控，保障縱坡度與邊坡度的比值為5∶7。把石料堆積在坡度位置時(shí)應(yīng)該進(jìn)行反復(fù)的檢查工作，確保各項(xiàng)要素都滿足施工的要求。當(dāng)壩體上升進(jìn)行找平處理時(shí)，應(yīng)該對(duì)坡道兩層凸起的部分進(jìn)行壓實(shí)處理，將堆石和填筑的石頭統(tǒng)一進(jìn)行壓實(shí)處理，并按照工程規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)工作，為后續(xù)的填筑工作做好準(zhǔn)備。

4.7 填筑壩體

當(dāng)進(jìn)行填筑操作時(shí)，需要將基礎(chǔ)面作為切入點(diǎn)，對(duì)凹凸不平的位置進(jìn)行全面填補(bǔ)，應(yīng)該緩慢地推進(jìn)，使整體呈現(xiàn)光滑的狀態(tài)。當(dāng)填補(bǔ)的厚度與碾壓層的厚度一致時(shí)，應(yīng)該使用振動(dòng)碾壓器進(jìn)行實(shí)施碾壓操作。同時(shí)應(yīng)該保證過渡料的上升速度與壩體相同，采用振動(dòng)和碾壓同步推進(jìn)的模式，并適當(dāng)進(jìn)行灑水工作，要對(duì)灑水量進(jìn)行科學(xué)控制，避免填筑表面過于潮濕。應(yīng)該由上游開始進(jìn)行壩體鋪料工作，并逐漸向下游區(qū)域推進(jìn)。在鋪設(shè)過渡料的時(shí)候，可以適當(dāng)?shù)卣加脡误w地區(qū)，但是不能發(fā)生占?jí)哼^渡料的情況。

4.8 填筑上下游堆石料

一般情況下，上下游壩體堆石料的填筑模式不存在明顯的差異。填筑材料主要應(yīng)用爆破料的運(yùn)輸模式，只有少部分采用現(xiàn)場(chǎng)挖掘的模式。利用自卸車運(yùn)載卸料進(jìn)行填筑工作，使用推土車進(jìn)行推平處理。每一部分卸料之間都應(yīng)該間隔1 m的距離，使用推土機(jī)進(jìn)行平倉(cāng)操作，同步進(jìn)行振動(dòng)碾壓操作，應(yīng)用錯(cuò)距法沿著軸線的方向進(jìn)行推進(jìn)，在低速的狀態(tài)下平緩前進(jìn)。要根據(jù)之前試驗(yàn)的結(jié)果明確石料需要鋪設(shè)的厚度和碾壓次數(shù)，在進(jìn)行碾壓時(shí)要按照層次進(jìn)行推進(jìn)，保證各個(gè)平面高度的一致性，防止在碾壓過程中出現(xiàn)遺漏或者不完整的情況。在填筑與山坡相鄰的位置時(shí)，填筑石料的粒徑不能﹥20 cm，避免在堆積過程中產(chǎn)生較多的縫隙。碾壓設(shè)備應(yīng)該從岸坡的位置開始進(jìn)行操作，從上游逐漸向下游過渡，那些設(shè)備遺漏的位置需要安排人工進(jìn)行碾壓處理。應(yīng)用振動(dòng)碾壓機(jī)進(jìn)行操作，保證填筑的緊密度，使碾壓的質(zhì)量符合項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)。在碾壓前進(jìn)行灑水工作，灑水量要控制在19%～24%，在填筑工作中結(jié)合具體的土層結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。在碾壓時(shí)要不斷地進(jìn)行灑水工作，安排灑水機(jī)根據(jù)碾壓的先后順序依次進(jìn)行灑水工作。壩體在鋪設(shè)石料時(shí)要采用大面積攤鋪的模式，保證各個(gè)區(qū)域的均勻性，出現(xiàn)接縫問題時(shí)應(yīng)該立即進(jìn)行填補(bǔ)。在進(jìn)行分期分段填補(bǔ)工作時(shí)應(yīng)該按照填筑臺(tái)階的模式進(jìn)行操作，使各個(gè)階梯都處于壓實(shí)的狀態(tài)。

4.9 填筑過渡料區(qū)砂礫石

在對(duì)過渡料區(qū)進(jìn)行填筑工作時(shí)，應(yīng)該提前進(jìn)行清潔工作，清除已經(jīng)分離出來(lái)的石料。使用自卸汽車把料卸載到過渡區(qū)需要填筑的位置，由兩側(cè)出發(fā)逐漸向中間堆積石料，加強(qiáng)各個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)之間的流暢性。每堆石料之間的距離應(yīng)該控制在80 cm左右，使用推土機(jī)將它們均勻地?cái)傇诠ぷ鹘缑嫔?，安排工作人員由兩側(cè)開始按照軸線方向確定表面的平整度，根據(jù)實(shí)際情況明確攤鋪厚度以及應(yīng)該碾壓的次數(shù)，按照設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行施工，及時(shí)清除接縫位置的大粒徑石料。當(dāng)表面的平整度符合要求后，按照上下游堆石料填筑的模式進(jìn)行灑水和碾壓工作，應(yīng)用的設(shè)備與壩體填筑的設(shè)備一致。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在開展瀝青混凝土心墻堆石壩填筑工作前應(yīng)進(jìn)行多次模擬試驗(yàn)，掌握壩體的質(zhì)量控制要求。同時(shí)，在進(jìn)行前要做好準(zhǔn)備工作，從細(xì)節(jié)入手，對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行牢牢把控。