扎渃瑪五一大壩碾壓式瀝青混凝土心墻施工技術(shù)

胡鴻煌，龔佳健

（1.南昌大學(xué)，江西 南昌，330031；2.江西省水利水電建設(shè)有限公司，江西 南昌，330200）

0 引言

土石壩瀝青混凝土心墻由于防滲性能好、適應(yīng)變形能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單、工程量小、施工速度快、安全可靠、不破壞環(huán)境資源、抗震性能高，并有獨(dú)特的裂縫自愈能力，而具有較高推廣價(jià)值[1-3]。隨著瀝青混凝土施工攤鋪技術(shù)的逐步完善，采用瀝青混凝土心墻防滲的高土石壩越來越多，國內(nèi)已建的最高瀝青混凝土心墻堆石壩是去學(xué)水電站，最大壩高173.2m，心墻最大墻高為132m；國外已建成的最高瀝青混凝土心墻壩是奧地利的Finsterntal壩，最大壩高149m，心墻最大墻高為96m；挪威的Storglomvatn壩，最大壩高125m，心墻最大墻高123m[4，5]。扎渃瑪五一大壩最大壩高150m，心墻最大墻高134.75m。扎渃瑪五一大壩碾壓式瀝青混凝土心墻施工技術(shù)的實(shí)施，可為類似工程提供借鑒。

1 工程概況

扎渃瑪五一大壩位于埃塞俄比亞的西北部地區(qū)，壩址位于埃塞俄比亞特克澤河的一條支流——薩利瑪河上，大壩為碾壓式瀝青混凝土心墻壩，最大壩高150m，壩頂長度710m，設(shè)計(jì)斷面為梯型斷面。瀝青混凝土心墻最大墻高134.75m，墻底寬度2.0m，且不同高程其瀝青混凝土心墻寬度不同，高程804.25m～850.00m的心墻寬度為1.2m；高程850.00m～900.00m的心墻寬度為1.0m；高程900.00m～頂部高程939.00m的心墻寬度為0.8m。壩址區(qū)域內(nèi)海拔較高，地處熱帶，年平均氣溫26.2℃，極端最高氣溫34.4℃，極端最低氣溫16.8℃；每年6～9月為大雨季，且年平均降水總量為952mm。

2 施工條件

由于瀝青混凝土施工過程中對溫度控制要求較高，施工條件主要是受氣候條件影響。根據(jù)水工碾壓式瀝青混凝土正常施工的氣象條件[6]可知，在無特殊保護(hù)措施情況下，當(dāng)施工時(shí)氣溫低于0℃、濃霧、風(fēng)速大于四級或降水時(shí)段時(shí)，瀝青混凝土不得施工，因此，本工程的施工難點(diǎn)主要受當(dāng)?shù)馗邷貤l件以及雨季降水量制約。

3 施工方案設(shè)計(jì)

3.1 施工平面布置

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際施工情況，施工道路為一條6m寬雙向車道，直通大壩，雨季時(shí)對施工道路加強(qiáng)維修保養(yǎng)；瀝青混凝土拌合站和過渡料距離壩址約5km。工地實(shí)驗(yàn)室選取在SUR公司辦公營地內(nèi)，與SUR公司混凝土工程實(shí)驗(yàn)室相鄰，且實(shí)驗(yàn)環(huán)境較好，以確保瀝青混凝土混合料的質(zhì)量；利用現(xiàn)場SUR公司向大壩區(qū)域內(nèi)提供施工電源、供風(fēng)系統(tǒng)以及供水系統(tǒng)以保證工程的正常運(yùn)行。

3.2 瀝青混凝土心墻施工工藝

瀝青混凝土心墻施工工藝的主要流程見圖1。

圖1 施工工藝流程圖

3.2.1 原材料及技術(shù)要求

瀝青混凝土由瀝青、砂石骨料、填料等組成，參照瀝青混凝土施工規(guī)范[7]中原材料及技術(shù)要求進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，從而得出各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)要求。

（1）瀝青。瀝青混凝土使用的瀝青是B60-70，其主要性能技術(shù)要求見表1。

表1 瀝青主要性能指標(biāo)要求

（2）砂石骨料。瀝青混凝土使用的砂石骨料選用附近SUR石料場生產(chǎn)的人工骨料，包含0～3mm的細(xì)骨料和 3～6mm、6～12mm、12～19mm 級配的粗骨料，且質(zhì)地堅(jiān)硬、新鮮、飽和抗壓強(qiáng)，不因加熱導(dǎo)致性質(zhì)變化，具體各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)要求見表2。

表2 砂石骨料各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)

（3）填料。瀝青混凝土使用的填料為水泥及礦粉，粒徑小于0.074mm，不含有機(jī)質(zhì)、泥土等雜質(zhì)，無結(jié)塊團(tuán)粒，具體各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)要求見表3。

表3 填料各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)

3.2.2 配合比的確定

瀝青混凝土鋪筑試驗(yàn)主要通過瀝青混凝土的配料、拌和、運(yùn)輸、鋪筑及碾壓等工藝流程，最終確定各種瀝青混凝土的配合比參數(shù)。

根據(jù)配合比試驗(yàn)結(jié)果，從瀝青混凝土的變形、強(qiáng)度、施工等性能考慮，并結(jié)合本工程實(shí)際情況，參考瀝青混凝土配合比見表4。

表4 瀝青混凝土參考配合比

3.2.3 瀝青混合料的的制備與運(yùn)輸

根據(jù)瀝青混凝土室內(nèi)配合比試驗(yàn)成果，選用兩種瀝青混凝土配合比，每種配合比的拌合量為攪拌罐的額定容量；配合比的拌和時(shí)間總共為60s，其中干拌15s，濕拌45s；投料順序依次為粗骨料、細(xì)骨料、填料、瀝青以及瀝青混合料。

骨料采用加熱桶進(jìn)行加熱，溫度控制在175℃～190℃；瀝青采用導(dǎo)熱油進(jìn)行加熱，溫度控制在150℃～165℃，且及時(shí)進(jìn)行脫水。拌合出的瀝青混凝土符合設(shè)計(jì)要求并無異?，F(xiàn)象。

瀝青混凝土采用25t保溫自卸車運(yùn)輸至現(xiàn)場，考慮到拌合站攪拌、運(yùn)輸、轉(zhuǎn)料、卸料等因素，合理安排自卸車的運(yùn)輸強(qiáng)度，同時(shí)滿足攤鋪機(jī)的攤鋪強(qiáng)度。瀝青混凝土采用專業(yè)設(shè)備（由裝載機(jī)改造鏟斗而成）通過自卸車轉(zhuǎn)運(yùn)至攤鋪機(jī)中?，F(xiàn)場修筑轉(zhuǎn)料平臺，平臺高度滿足裝載機(jī)料斗卸料，且平臺的布置盡量不影響過渡料的運(yùn)輸，在運(yùn)輸過程中，避免出現(xiàn)急剎車等有損瀝青混凝土質(zhì)量的操作。

3.2.4 瑪蹄脂的鋪筑

瑪蹄脂是由20%的瀝青加熱到160℃～180℃、65%的滑石粉加熱到110℃～130℃、以及15%的填充物組成，同時(shí)人工加入3%的硬脂酸?，斕阒\(yùn)輸采用鏟斗容量為3m3的裝載機(jī)運(yùn)輸，按裝載機(jī)鏟斗容量的1/3裝載瑪蹄脂。用長鐵瓢或鐵鎬將瑪蹄脂鋪筑，用自制的扒子沿壩軸線坡面方向刮平。在瑪蹄脂鋪筑結(jié)構(gòu)線可采用直徑10mm的鋼筋做樣架，以便瑪蹄脂鋪平。

3.2.5 瀝青混凝土的人工攤鋪

人工攤鋪的施工工藝流程：施工準(zhǔn)備→測量放樣→支立鋼模板→過濾料攤鋪→過濾料初碾→層面處理→瀝青混凝土入倉→人工攤鋪均勻→抽出鋼模板→過渡料和瀝青混合料同步碾壓→終碾→質(zhì)量檢測。

人工攤鋪時(shí)，采用尺寸200cm×25cm（長×寬）的鋼模板（采用8mm厚鋼板加工而成），便于拆裝，測量放樣后進(jìn)行鋼模板定位。通過轉(zhuǎn)運(yùn)料斗進(jìn)行過濾料的人工攤鋪，待瀝青混合料進(jìn)倉后，人工采用鐵鍬均勻攤鋪，抽出鋼模板后，按要求碾壓過渡料和瀝青混合料。

人工攤鋪施工工藝中需注意：瀝青混凝土表面的殘?jiān)枨謇砀蓛?；立模中心線的允許偏差控制在5mm內(nèi)；立模后的心墻部位采用防水帆布覆蓋，防止泥渣掉入；心墻部位表面采用紅外線加熱器進(jìn)行加熱；控制瀝青混合料的碾壓方式及碾壓速率；瀝青混合料碾壓時(shí)，初次碾壓溫度不低于130℃，最終碾壓溫度不低于110℃。

3.2.6 瀝青混凝土的機(jī)械攤鋪

機(jī)械攤鋪的施工工藝流程：施工準(zhǔn)備→基礎(chǔ)面清理→測量放線→鋼模板定位→瀝青混合料和過渡料攤鋪→過渡料靜碾→瀝青混合料與過渡料同步碾壓密實(shí)。

瀝青混凝土心墻采用專用攤鋪機(jī)進(jìn)行機(jī)械攤鋪。專用攤鋪機(jī)主要由瀝青混合料料斗、紅外線加熱器裝置、過渡料料斗、過渡料Ⅰ區(qū)、振動碾及機(jī)械驅(qū)動系統(tǒng)等組成，專用攤鋪機(jī)可同時(shí)攤鋪瀝青混凝土心墻和心墻兩側(cè)過渡料Ⅰ區(qū)，瀝青混合料通過3m3改制裝載機(jī)裝入瀝青混合料料斗，過渡料Ⅰ區(qū)采用1.2m3反鏟裝入過渡料Ⅰ區(qū)料斗。瀝青混凝土心墻碾壓時(shí)，心墻部位采用1臺1.5t振動碾進(jìn)行碾壓；心墻兩側(cè)過渡料Ⅰ區(qū)采用2臺2.5t振動碾進(jìn)行碾壓[8]。瀝青混凝土機(jī)械攤鋪示意如圖2所示。

圖2 瀝青混凝土機(jī)械攤鋪示意圖

機(jī)械攤鋪施工工藝中需注意：瀝青混凝土表面的殘?jiān)謇砀蓛簦徊捎眉t外線加熱器裝置對瀝青混合料進(jìn)行加熱，采用振動裝置對過濾料和瀝青混合料進(jìn)行振平；專用攤鋪機(jī)的攤鋪厚度控制在25cm左右、攤鋪寬度控制在0.8m～1.2m，同時(shí)控制其攤鋪速度及入倉溫度；當(dāng)碾壓寬度小于混凝土心墻寬時(shí)，采用貼縫碾壓的方式進(jìn)行碾壓。

4 施工質(zhì)量控制措施

4.1 瀝青混凝土拌制

（1）嚴(yán)格按照試驗(yàn)控制好瀝青混凝土的拌合量，允許誤差為±0.3%。

（2）瀝青、骨料及填料的質(zhì)量控制，嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)要求，并控制溫度在160℃～170℃。

（3）拌制出的瀝青混合料隨時(shí)觀察，確保外觀合格并無其它異常情況。

（4）專用攤鋪機(jī)出機(jī)口處的瀝青混凝土溫度控制在155℃～170℃。

（5）瀝青混凝土加熱拌制過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制好拌制的溫度及加熱時(shí)間，避免瀝青混凝土老化。

（6）當(dāng)有大雨、短時(shí)雷陣雨預(yù)報(bào)或有征兆時(shí)，做好停工準(zhǔn)備，并停止瀝青混合料的制備。

4.2 瀝青混凝土攤鋪

瀝青混凝土在攤鋪過程中要對厚度、溫度、外表及寬度進(jìn)行控制。

（1）厚度控制。瀝青混合料勻速攤鋪，確保攤鋪厚度平整和均勻。

（2）溫度控制。嚴(yán)格控制攤鋪過程中的溫度，續(xù)鋪前，確保下層瀝青混凝土面溫度大于70℃。當(dāng)下層瀝青混凝土面溫度低于該溫度時(shí)，使用紅外線加熱器加熱使之達(dá)到鋪筑要求，并控制加熱時(shí)間，不使瀝青混凝土老化。

（3）外表檢查。每層瀝青混凝土心墻攤鋪完后，對外表進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)蜂窩、麻面等混凝土缺陷時(shí)，及時(shí)進(jìn)行瀝青混凝土缺陷處理。

（4）寬度控制。準(zhǔn)確控制每層的底寬，合理控制攤鋪寬度，攤鋪前，定出心墻軸線并標(biāo)識；運(yùn)行時(shí)，精確控制攤鋪機(jī)前進(jìn)，保證心墻寬度滿足設(shè)計(jì)要求[9，10]。

4.3 瀝青混凝土碾壓

（1）振動碾在碾壓前清洗干凈，碾壓時(shí)按照初定的成果控制好碾壓的速度、間距和溫度，重復(fù)碾壓時(shí)保持碾壓過程中的穩(wěn)定，以免產(chǎn)生瀝青混凝土缺陷等現(xiàn)象。

（2）碾壓時(shí)面層加水不宜過多，避免瀝青混凝土表面溫度迅速降低，甚至部分水在碾壓過程中被包裹在混合料中，從而導(dǎo)致瀝青混凝土層面出現(xiàn)麻面情況。

（3）瀝青混凝土碾壓溫度選擇在130℃～150℃，終碾壓溫度不低于110℃。

（4）碾壓過程中及時(shí)清理振動碾上的附著物，且振動碾表面禁止涂刷柴油。

（5）過渡層膠結(jié)面與碾壓后的瀝青混凝土接合情況，應(yīng)在過渡層上進(jìn)行挖坑檢查，對瀝青混凝土心墻不能有任何損害[11，12]。

5 結(jié)論

本文通過對扎渃瑪五一大壩碾壓式瀝青混凝土心墻施工技術(shù)的闡述，結(jié)合瀝青的原材料試驗(yàn)和室內(nèi)配合比試驗(yàn)，得出以下結(jié)論：

（1）瀝青混凝土的原材料要求和配合比需結(jié)合現(xiàn)場試驗(yàn)成果進(jìn)行確定；

（2）各環(huán)節(jié)瀝青混凝土的溫度控制是心墻施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵；

（3）扎渃瑪五一大壩的建成使用，將使碾壓式瀝青混凝土心墻技術(shù)得到進(jìn)一步發(fā)展。