碾壓式瀝青混凝土心墻施工技術(shù)探討

常繼才 （中國(guó)水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州 450001）

20 世紀(jì)70 年代我國(guó)就已經(jīng)開始使用瀝青混凝土心墻防滲施工技術(shù)，在經(jīng)過(guò)40 多年的發(fā)展變化之后，該項(xiàng)施工技術(shù)的適用范圍也在逐漸拓寬，目前已經(jīng)突破了高寒地區(qū)以及高緯度的限制。

本文以某水庫(kù)中瀝青混凝土心墻壩的使用展開探討，該水庫(kù)主要由輸水系統(tǒng)、上、下水庫(kù)、地面GIS 開關(guān)站以及地下發(fā)電廠房等部分組成，其中，上、下水庫(kù)壩體均使用的是瀝青混凝土心墻堆石壩，上庫(kù)的最大壩高可高達(dá)54m，而下庫(kù)則為70m，壩頂?shù)膶挾葹?m，瀝青混凝土心墻主要位于大壩的上游側(cè)，其厚度在0.5m～0.7m 范圍內(nèi)，心墻使用的是底部端頭加厚擴(kuò)大方式平接混凝土基座，接觸面設(shè)瀝青馬蹄脂及一道銅止水。如果瀝青混凝土心墻基座底部的全風(fēng)化層厚度超出了5m，此時(shí)就需要將混凝土防滲墻和弱風(fēng)化基巖連接起來(lái)?；炷粱鶓?yīng)該和全強(qiáng)風(fēng)化較薄部位進(jìn)行連接，而弱風(fēng)化基巖需要使用帷幕灌漿來(lái)達(dá)到防滲的目的，從而形成完整的大壩防滲體系[1]。

從壩體的上游到下游對(duì)填筑料進(jìn)行分區(qū)，可以將其分為拋大塊石護(hù)坡、碎石墊層、上游壩殼體、瀝青混凝土心墻、下游過(guò)渡料、下游壩殼體和下游壩面干砌塊石護(hù)坡，其中，心墻上下游過(guò)渡料的水平寬度分別為2m、3m。此外，下游壩基清坡后需要設(shè)置厚度為0.5m的返濾層，并且要在全強(qiáng)風(fēng)化料和反濾層之間設(shè)置厚度為2m的碎石層，將其用作下游壩體的排水體。

1 瀝青混凝土心墻的優(yōu)勢(shì)

就該工程項(xiàng)目瀝青混凝土心墻堆石壩施工作業(yè)而言，相比于以往工程項(xiàng)目中用到的其他防滲類型壩體，瀝青混凝土心墻堆石壩的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.1 與剛性防滲類型相比

和剛性的防滲體相比，瀝青混凝土心墻的柔性更大，其適應(yīng)變形能力更強(qiáng)，不容易產(chǎn)生裂縫。即便是在施工過(guò)程中或者工程項(xiàng)目使用過(guò)程中由于大壩不均勻沉降而引發(fā)裂縫問(wèn)題，并且影響了自身的蠕變性能，但是，在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間之后裂縫會(huì)自愈。

1.2 與黏土心墻相比

瀝青混凝土心墻堆石壩具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，在施工過(guò)程中壩體蓄水無(wú)須擔(dān)心孔隙水壓力問(wèn)題。瀝青混凝土心墻具有施工速度快、操作簡(jiǎn)單、機(jī)械化程度高的特點(diǎn)，而且瀝青混凝土施工有利于壓實(shí)工作的實(shí)施。和黏土心墻相比，瀝青混凝土心墻受氣候條件因素的影響比較小，即使是在雨季，也可以在停雨間隙進(jìn)行施工，無(wú)須等待天晴后施工，這樣一來(lái)就減少了施工過(guò)程中的等待時(shí)間。相比于黏土心墻，瀝青混凝土心墻作為工業(yè)產(chǎn)品的瀝青已經(jīng)形成了完整的生產(chǎn)供應(yīng)鏈，其來(lái)源穩(wěn)定，能夠全面保障施工作業(yè)的連續(xù)性，同時(shí)，以瀝青混凝土代替防滲土料，能夠盡可能減少由于挖取黏土而對(duì)征地的占用[2]。

1.3 與瀝青混凝土面板相比

瀝青混凝土心墻具有體積小、截面小的特點(diǎn)，和瀝青混凝土面板相比，防滲工程的造價(jià)比較低。在瀝青混凝土心墻施工作業(yè)過(guò)程中，可以擴(kuò)大施工大壩壩體，隨著大壩的建造完成防滲施工作業(yè)。根據(jù)該工程項(xiàng)目上、下水庫(kù)的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，在開展大壩施工作業(yè)過(guò)程中就能夠?qū)崿F(xiàn)蓄水，從而盡可能減少運(yùn)營(yíng)前期的一系列準(zhǔn)備工作，快速實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。心墻墻體在壩體中間位置，并且和壩體之間以過(guò)渡層作為緩沖，由此可見，心墻的運(yùn)行環(huán)境比較穩(wěn)定，外部荷載以及氣候因素對(duì)其產(chǎn)生的影響相對(duì)較小，具有很好的耐久性。心墻在連續(xù)混凝土的基座位置，其基礎(chǔ)具有沉降幅度小、均一穩(wěn)固的特點(diǎn)，因此，變形也相對(duì)均勻，尤其是基礎(chǔ)設(shè)立在深厚的全強(qiáng)風(fēng)化透水帶位置的時(shí)候，能夠?qū)崿F(xiàn)和周邊基礎(chǔ)防滲墻的有效連接，從而減小心墻的變形量，適應(yīng)壩體和基礎(chǔ)的不均勻沉降[3]。只要確保周邊縫處理得當(dāng)、結(jié)合緊密，就能夠全面保障瀝青混凝土心墻的良好防滲性能。

2 施工準(zhǔn)備

2.1 瀝青混合料拌和站

在選擇瀝青混合料拌合站的時(shí)候，需要以混凝土鋪筑高峰強(qiáng)度的要求為依據(jù)，確保拌和能力滿足工程要求。該工程項(xiàng)目瀝青混合料拌合站的建設(shè)比預(yù)計(jì)工期提前了六個(gè)多月，從軟件和硬件上做到了全面優(yōu)化。

2.2 瀝青混凝土施工配合比的確定

室內(nèi)配合比試驗(yàn)需要以設(shè)計(jì)文件為依據(jù)，只有這樣才能夠確定最佳的施工配合比。在熱料倉(cāng)中抽取室內(nèi)復(fù)合比，并且選擇確定施工配合比，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)具有代表性熱料級(jí)配篩分試驗(yàn)，之后再結(jié)合設(shè)計(jì)推薦的熱料實(shí)際級(jí)配以及標(biāo)準(zhǔn)級(jí)配擬合生產(chǎn)級(jí)配曲線，通過(guò)控制關(guān)鍵篩孔使其與設(shè)計(jì)要求一致。根據(jù)類似工程經(jīng)驗(yàn)分別選用了6.5%、6.8%以及7.1%這三個(gè)油石比開展室內(nèi)密度以及馬歇爾試驗(yàn)，通過(guò)分析試驗(yàn)曲線最終確定出6.8%的油石比，見表1。

表1 瀝青混凝土生產(chǎn)配合比

2.3 場(chǎng)外攤鋪試驗(yàn)

場(chǎng)外攤鋪試驗(yàn)也就是試運(yùn)行瀝青混凝土心墻的整個(gè)施工過(guò)程，并且確定出以下幾項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)：混凝土基座面的處理標(biāo)準(zhǔn)、瀝青砂漿配比以及施工工藝、瀝青混凝土的施工配合比、碾壓遍數(shù)、碾壓方法、攤鋪厚度以及各階段的控制溫度等[4]。

2.4 運(yùn)輸設(shè)備、碾壓設(shè)備

在開展該工程項(xiàng)目的過(guò)程中，經(jīng)常遇到寒冷、多雨以及潮濕的天氣狀況，因此，為了保障材料質(zhì)量，在運(yùn)輸設(shè)備上安裝了帆布篷，同時(shí)還安裝了可以聯(lián)網(wǎng)的溫度測(cè)量?jī)x，如此便可通過(guò)手持終端實(shí)時(shí)掌控瀝青混合料的溫度。碾壓設(shè)備主要是用來(lái)碾壓瀝青混合料，在該工程項(xiàng)目中用到了2.0t寶馬振動(dòng)碾，該設(shè)備具有頻率穩(wěn)定、振幅穩(wěn)定的特點(diǎn)，從而在很大程度上保障了碾壓工作質(zhì)量[5]。

3 施工過(guò)程

3.1 瀝青混凝土心墻施工工藝流程

碾壓式瀝青混凝土是該工程項(xiàng)目心墻施工過(guò)程中的關(guān)鍵材料，需要全面落實(shí)整個(gè)軸線的一次性攤鋪碾壓施工作業(yè)，并且要確保攤鋪碾壓的連續(xù)性。施工作業(yè)應(yīng)該從全線的心墻開始，這樣一來(lái)才能夠在整體上起到均衡上升的作用。瀝青攤鋪?zhàn)鳂I(yè)的開展必須堅(jiān)持“一天兩層”的原則，有效控制好攤鋪時(shí)間和攤鋪工程量。如果在實(shí)際施工過(guò)程中出現(xiàn)了特殊情況，就需要嚴(yán)格按照1:3的緩坡方式設(shè)置橫縫，進(jìn)而完成接合。在鋪筑每一層瀝青混凝土之前，需要控制心墻的表面溫度為70℃。同時(shí)，在現(xiàn)澆心墻底部和基礎(chǔ)防滲墻施工過(guò)程中，需要保持一個(gè)半徑為97cm 的圓弧，圓弧內(nèi)部需要用瀝青混凝土填筑，并且要使上部呈現(xiàn)出階梯形式，梯形寬部和窄部的寬度分別為1.4m 和0.7m，在整個(gè)施工過(guò)程中，都需要使用人工作業(yè)的方法來(lái)完成各項(xiàng)工作。上部心墻的厚度應(yīng)該從0.7m降低為0.5m，而該項(xiàng)操作需要用機(jī)械攤鋪的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。人工攤鋪首先需要建立施工模型，以此為基礎(chǔ)攤鋪過(guò)渡料和瀝青混合料，之后將模型拆除，實(shí)施過(guò)渡料和瀝青混合料的碾壓工作，最后再對(duì)兩種材料同步碾壓。而機(jī)械攤鋪首先需要清理干凈施工基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)之上實(shí)施測(cè)量放線工作，固定好金屬線。使用攤鋪機(jī)實(shí)施攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，并且用過(guò)渡料進(jìn)行填補(bǔ)，在完成過(guò)渡料和瀝青混合料的碾壓作業(yè)之后，最終再碾壓過(guò)渡料。

3.2 鋪筑施工技術(shù)

3.2.1 人工攤鋪技術(shù)

人工攤鋪是一種高效的施工技術(shù)，需要基于設(shè)計(jì)要求有效處理混凝土表面，在混凝土表面噴涂冷底子油，并且要反復(fù)噴涂?jī)杀?。確保瀝青混凝土表面處理干凈之后，就需要涂抹砂質(zhì)瀝青瑪蹄脂，在此過(guò)程中應(yīng)該控制涂抹厚度在1.5cm～2.0cm 范圍內(nèi)。之后支立鋼制模板，并且將拉桿支撐在上下游的模板之間。對(duì)于瀝青混合料的攤平，需要使用人工作業(yè)的方法，并且要分別控制攤鋪厚度和壓實(shí)厚度為30cm與25cm～26cm。值得注意的是，瀝青混合料的鋪筑，需要重點(diǎn)關(guān)注對(duì)過(guò)渡料的鋪筑，以免出現(xiàn)模板變位問(wèn)題。在開展瀝青混合料過(guò)渡段的鋪筑工作的過(guò)程中，需要用到反鏟，以人工作業(yè)的方法實(shí)施整平工作，在碾壓瀝青混合料之前必須將鋼模拔出來(lái)。

3.2.2 機(jī)械攤鋪技術(shù)

在使用機(jī)械攤鋪瀝青混合料之前，需要清理干凈基層瀝青心墻表層，并且要明確標(biāo)志軸線位置，同時(shí)用金屬絲實(shí)施定位工作。在攤鋪機(jī)料斗中裝滿瀝青混合料的情況下，就需要借助裝載機(jī)來(lái)進(jìn)行卸料。攤鋪厚度的控制以人工攤鋪厚度為標(biāo)準(zhǔn)。在具體落實(shí)攤鋪?zhàn)鳂I(yè)的過(guò)程中，攤鋪機(jī)的速度應(yīng)該控制在1m∕min～3m∕min，并且為了避免出現(xiàn)漏鋪現(xiàn)象，就需要控制料倉(cāng)中的存料最少應(yīng)該超出1∕3。對(duì)于層面的鋪筑，一旦存在大骨料集中的現(xiàn)象，就需要使用人工作業(yè)的方法來(lái)剔除大骨料，并且要用新料開展返油、回填以及碾壓作業(yè)。攤鋪機(jī)的使用，一旦需要攤鋪的范圍大于3.5m，就需要開展補(bǔ)鋪工作，并且要用反鏟來(lái)補(bǔ)鋪過(guò)渡料，同時(shí)使用推土機(jī)將其攤平。

3.3 碾壓技術(shù)

對(duì)于人工攤鋪方法，在實(shí)施碾壓工作的時(shí)候，需要將瀝青混合料中的模板拔出來(lái)，再開展一次無(wú)振碾壓作業(yè)。在此基礎(chǔ)之上，同步振動(dòng)碾壓過(guò)渡料和瀝青混合料，并且重復(fù)碾壓三遍，在收光階段，需要借助靜壓措施完成兩次靜壓工作。對(duì)于機(jī)械攤鋪?zhàn)鳂I(yè)而言，碾壓工作的開展首先需要用到2.0t 振動(dòng)碾完成六遍碾壓工作，在收光階段，和人工攤鋪方法一樣進(jìn)行兩次靜壓。碾壓過(guò)程中應(yīng)該控制施工溫度在130℃～150℃范圍內(nèi)。如果在攤鋪過(guò)程中出現(xiàn)了溫度超高的現(xiàn)象，就應(yīng)該間隔攤鋪和碾壓作業(yè)的時(shí)間。振動(dòng)碾壓以25m∕min～30m∕min的速度進(jìn)行，主要用到的是錯(cuò)位碾壓的方法，碾壓寬度控制在半碾寬，整個(gè)碾壓過(guò)程中，嚴(yán)禁在碾壓表面和錯(cuò)臺(tái)位置出現(xiàn)不平整的問(wèn)題。

心墻碾壓在具體實(shí)施碾壓工作的過(guò)程中，能夠有效避免出現(xiàn)忽然剎車以及橫跨碾壓的情況，該方法的使用需要在橫向接縫處進(jìn)行30cm～50cm的重疊碾壓。隨著碾壓工作的進(jìn)行，需要定期清理碾壓輪上的污染物，并且要給碾壓輪上灑水。值得注意的是，并不是所有的路段都適合振動(dòng)碾壓，比如，在岸彼結(jié)合的位置是無(wú)法使用振動(dòng)碾壓方法的，因此可以通過(guò)使用小型振動(dòng)夯實(shí)或者是人工夯實(shí)的方法來(lái)完成該項(xiàng)工作。而如果在瀝青混凝土表面出現(xiàn)了返油問(wèn)題，就需要及時(shí)停止夯實(shí)工作。整個(gè)夯實(shí)作業(yè)的開展必須使用正確的方法，這樣一來(lái)才能夠有效避免骨料破碎的情況。此外，要想確保碾壓式瀝青混凝土的心墻施工質(zhì)量，就必須嚴(yán)格落實(shí)質(zhì)量檢驗(yàn)工作，使用取樣監(jiān)測(cè)的方法全面監(jiān)測(cè)施工質(zhì)量。

4 主要施工技術(shù)措施

4.1 冬季施工保溫措施

由于受到瀝青混凝土自身特性的影響，其在冬季溫度較低的環(huán)境下無(wú)法成型，因此，如果不可避免地出現(xiàn)低溫環(huán)境中施工的現(xiàn)象，就需要采取如下措施：以試驗(yàn)方法來(lái)確定低溫條件下的瀝青混合料的配比以及保溫方法，并且選用瀝青混合料的最大溫度；嚴(yán)格把控各工序的出料時(shí)間，緊密安排施工工序，以免出現(xiàn)不必要的環(huán)節(jié)，及時(shí)完成瀝青混合物的攪拌、運(yùn)輸以及碾壓等各項(xiàng)工作；協(xié)調(diào)好瀝青混凝土的攪拌與鋪筑，安排好瀝青混合料的進(jìn)場(chǎng)時(shí)間；嚴(yán)格按照施工環(huán)境在瀝青混凝土表面搭設(shè)取暖棚，進(jìn)而起到保溫的作用；嚴(yán)格監(jiān)控瀝青混凝土心墻以及瀝青混合料在鋪筑以及碾壓過(guò)程中的溫度，及時(shí)將低于溫度標(biāo)準(zhǔn)的瀝青混合料作廢，以免誤用，嚴(yán)格把控瀝青混凝土心墻的材料使用質(zhì)量；持續(xù)開展瀝青混凝土心墻各個(gè)層面的加熱工作，確保其溫度超出65℃；及時(shí)關(guān)注天氣信息，以免在超低溫環(huán)境下施工。

4.2 特殊天氣施工措施

在施工過(guò)程中，如果遇到降雨量不足10mm的情況，對(duì)于高程低于1343m 的心墻施工作業(yè)，需要在高程為1354m 兩側(cè)岸邊位置拉設(shè)鋼絲繩，通過(guò)架設(shè)防雨布形成6m 寬的防雨棚，從而有效避免雨水飄落到瀝青混凝土心墻的表面，以免混凝土溫度散失。完成瀝青混凝土鋪筑工作之后，應(yīng)該盡早實(shí)施壓實(shí)作業(yè)。如果在大風(fēng)環(huán)境下施工，需要及時(shí)在瀝青混凝土心墻表面架設(shè)擋風(fēng)棚，以免完成填筑壓實(shí)作業(yè)之后散失熱量，同時(shí)也能夠有效避免灰塵以及雜物進(jìn)入到心墻表面。面對(duì)季節(jié)性氣候，需要及時(shí)查看天氣信息，如果天氣預(yù)報(bào)會(huì)有大暴雨以及短時(shí)雷陣雨，就需要提前做好相應(yīng)的施工準(zhǔn)備工作，并且要停止瀝青混合料的拌制。當(dāng)壓實(shí)瀝青混凝土心墻，使其超出兩側(cè)過(guò)渡層的高度1m～2m的情況下，就能夠?yàn)榕潘ぷ魈峁┍憷Ｍ瑫r(shí)，將擋水設(shè)施設(shè)置在瀝青混凝土的兩側(cè)，能夠有效避免雨水進(jìn)入到心墻中。雨停止之后需要根據(jù)天氣狀況盡快恢復(fù)施工，并且要對(duì)鋪筑現(xiàn)場(chǎng)的積水用高壓風(fēng)進(jìn)行沖洗，將瀝青混凝土表面再用紅外加熱器高溫持續(xù)進(jìn)行烘干。將沒有壓實(shí)的瀝青混合料鏟除干凈，從而全面保障心墻工程的建設(shè)質(zhì)量。為了保障完成施工作業(yè)之后瀝青混凝土心墻表面的干凈整潔，以免灰塵、雨水以及雜物落入到心墻表面，就需要及時(shí)鋪設(shè)防雨布，并且要不定期開展周邊情況的檢查工作，嚴(yán)格按照新墻的施工進(jìn)度對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)上方的防雨棚高度及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

4.3 夜間施工措施

為了能夠給瀝青混凝土夜間施工提供安全保障，就需要嚴(yán)格采取相應(yīng)的照明措施，以此全面提高施工質(zhì)量和施工進(jìn)度。比如在混凝土心墻兩岸岸坡位置分別設(shè)置大功率的照明燈，在瀝青混凝土心墻軸線方向設(shè)置LED燈。為了方便進(jìn)行移動(dòng)鋪筑工作，就需要用到可移動(dòng)的照明燈。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，只有全面落實(shí)一系列的準(zhǔn)備工作，全面分析各項(xiàng)施工參數(shù)的變化，在此基礎(chǔ)上，及時(shí)采取相應(yīng)的措施，才能夠全面保障施工進(jìn)度和施工質(zhì)量。結(jié)合該工程案例可得，即便是面對(duì)復(fù)雜的環(huán)境條件，瀝青混凝土心墻施工技術(shù)的使用也能夠取得良好的效果，因此該技術(shù)值得廣泛推廣應(yīng)用。