淺談碾壓式瀝青混凝土心墻土石壩施工質(zhì)量檢測(cè)

姜國(guó)新,易 蓉

(四川省水利科學(xué)研究院,成都 610072)

碾壓式瀝青混凝土心墻土石壩是近年來應(yīng)用較多的筑壩壩型,尤其在西南三省的推廣應(yīng)用較密集。與粘土心墻土石壩成熟穩(wěn)定的筑壩技術(shù)相比,碾壓式瀝青混凝土心墻土石壩的施工質(zhì)量檢測(cè)比較特殊。本文結(jié)合多年工程檢測(cè)經(jīng)驗(yàn),淺談對(duì)碾壓式瀝青混凝土心墻土石壩的施工質(zhì)量檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)。

1 檢測(cè)方案的制定

制定檢測(cè)方案前應(yīng)詳細(xì)了解工程的基本信息,包括:設(shè)計(jì)文件、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、合同文件和產(chǎn)品說明書等。

1.1 檢測(cè)內(nèi)容

檢測(cè)內(nèi)容要全面反映工程質(zhì)量的技術(shù)參數(shù),主要包括瀝青混凝土心墻、反濾(過渡)料、壩殼料等。

瀝青混凝土心墻重點(diǎn)檢測(cè)心墻中心線、幾何尺寸、碾壓層厚、鋪筑面平整度、瀝青混凝土氣密性、層面外觀檢查及鉆取芯樣進(jìn)行瀝青混凝土密度、孔隙率、瀝青含量、礦料級(jí)配、滲透系數(shù)、小梁彎曲、三軸等物理力學(xué)性能檢驗(yàn);與剛性混凝土基座的連接重點(diǎn)檢測(cè)基面處理和止水施工質(zhì)量等,同時(shí),鉆取芯樣查看瀝青混凝土與剛性混凝土的連接質(zhì)量。

反濾(過渡)料和壩殼料重點(diǎn)檢測(cè)顆粒級(jí)配、相對(duì)密度、孔隙率、鋪料厚度、結(jié)合部鋪填、填筑斷面幾何尺寸和壓實(shí)質(zhì)量等。

1.2 檢測(cè)頻次

碾壓式瀝青混凝土心墻土石壩主要按照驗(yàn)收單元和填筑方量來確定檢測(cè)頻次。通常,心墻和反濾(過渡)料每驗(yàn)收單元要進(jìn)行實(shí)體質(zhì)量的檢測(cè),心墻每升高2～4 m取一組芯樣進(jìn)行密度、孔隙率、瀝青含量、礦料級(jí)配等驗(yàn)證性檢驗(yàn),心墻每升高10～12 m取芯樣進(jìn)行三軸、小梁彎曲等力學(xué)性能檢驗(yàn)[1];反濾(過渡)料每200～400 m3檢測(cè)1次壓實(shí)質(zhì)量,每個(gè)取樣斷面每層所取的樣品不應(yīng)少于1組[2]。

壩殼料按照驗(yàn)收單元和填筑方量來確定檢測(cè)頻次,每填筑層單元要進(jìn)行鋪料厚度等檢測(cè),每5 000～50 000 m3進(jìn)行一次壓實(shí)質(zhì)量檢測(cè)[2]。

1.3 檢測(cè)對(duì)象

碾壓式瀝青混凝土心墻土石壩施工質(zhì)量檢測(cè)包括原材料和實(shí)體質(zhì)量檢測(cè)。原材料檢測(cè)主要采用取樣室內(nèi)檢測(cè);實(shí)體質(zhì)量檢測(cè)采用現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)為主、室內(nèi)檢測(cè)為輔,盡可能采用無(wú)損檢測(cè)或微破損檢測(cè),且微破損檢測(cè)的部位要能夠及時(shí)修復(fù)和處理。

1.4 檢測(cè)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)

原材料檢測(cè)選在的材料進(jìn)場(chǎng)時(shí)或填筑工序之前,檢測(cè)合格的原材料才能用于工程。實(shí)體質(zhì)量的檢測(cè)應(yīng)按照檢測(cè)頻次確定的檢測(cè)單元來布置,當(dāng)檢測(cè)工作影響到施工進(jìn)度時(shí),可以適當(dāng)合理調(diào)整檢測(cè)的高程和位置。總體的檢測(cè)數(shù)量和頻次不能少于制定的應(yīng)檢計(jì)劃。

2 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)體質(zhì)量檢測(cè)

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)體質(zhì)量檢測(cè)包括瀝青混凝土心墻、反濾(過渡)料、壩殼料等,每個(gè)區(qū)域的檢測(cè)分為工序檢測(cè)和實(shí)體質(zhì)量檢測(cè)。

2.1 瀝青混凝土心墻

2.1.1 工序檢測(cè)

基座結(jié)合面處理及瀝青混凝土結(jié)合層面處理的檢測(cè),包括:所用原材料符合國(guó)家相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn);基座結(jié)合面是否干凈、干燥、平整,有無(wú)乳皮、浮渣和積水等;瀝青混凝土結(jié)合層面是否干凈、平整,有無(wú)雜物、水珠,泛油是否均勻等。

模板制作及安裝質(zhì)量的檢測(cè),包括:模板的穩(wěn)定性、剛度和強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求;模板安裝牢固、不變形、拼接嚴(yán)密,結(jié)構(gòu)物變形與設(shè)計(jì)邊線符合設(shè)計(jì)要求等。

瀝青混凝土鋪筑質(zhì)量的檢測(cè),包括:鋪筑寬度符合設(shè)計(jì)要求,表面光潔、無(wú)污物;壓實(shí)系數(shù)符合碾壓試驗(yàn)和設(shè)計(jì)確認(rèn)后的標(biāo)準(zhǔn)要求;表面平整度在2 m范圍內(nèi)起伏高差小于10 mm等。

2.1.2 實(shí)體質(zhì)量檢測(cè)

通常,瀝青混凝土心墻和兩側(cè)的反濾(過渡)料是同時(shí)鋪料和碾壓的,未冷卻的瀝青混凝土形變較大,心墻中心線和上下游的厚度容易產(chǎn)生偏移。

檢測(cè)心墻中心線的偏移,判斷瀝青混凝土心墻的豎向投影是否重合,減小心墻偏心給瀝青混凝土帶來的拉應(yīng)力。

檢測(cè)心墻上下游的厚度,特別是每層豎向中部位置的厚度,可以得到心墻每層的最小有效厚度,判斷瀝青混凝土心墻水平滲徑是否符合設(shè)計(jì)要求,防止施工過程中兩側(cè)的反濾(過渡)料過分?jǐn)D壓心墻,使瀝青混凝土心墻產(chǎn)生“瘦腰”的現(xiàn)象。

2.2 反濾(過渡)料

反濾(過渡)料可以很好過渡心墻和壩殼區(qū)兩種不同剛度結(jié)構(gòu)間的應(yīng)力與變形。

2.2.1 工序檢測(cè)

鋪料工序的檢測(cè),包括:鋪料層厚度均勻,不超厚,表面平整,邊線整齊;鋪填位置準(zhǔn)確,攤鋪邊線整齊;縱橫向符合設(shè)計(jì)要求,岸坡接合處的填筑料無(wú)分離、架空等。

壓實(shí)工序的檢測(cè),包括:碾壓參數(shù)符合碾壓試驗(yàn)確定的值;相對(duì)密實(shí)度不小于設(shè)計(jì)要求等。

2.2.2 實(shí)體檢測(cè)

有滲透系數(shù)要求的反濾(過渡)料要檢測(cè)滲透系數(shù),不得低于設(shè)計(jì)要求。反濾(過渡)層斷面尺寸檢測(cè)上下游厚度,其厚度可以大于設(shè)計(jì)值,但不大于設(shè)計(jì)厚度的10%。

2.3 壩殼料

壩殼料是壩體填筑重要的部分,壩殼料的壓實(shí)性與母巖性能和級(jí)配有關(guān)系,且壩殼料具有一定的滲透性,水平滲透系數(shù)和垂直滲透系數(shù)有一定的差異。

2.3.1 工序檢測(cè)

鋪料工序的檢測(cè),包括:鋪料厚度應(yīng)符合設(shè)計(jì)確定的碾壓參數(shù)厚度,且只能為負(fù)偏差;縱橫向接合部收坡采用的臺(tái)階寬度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求,接合部位的填筑料無(wú)分離、架空等。

壓實(shí)工序的檢測(cè),包括:碾壓參數(shù)符合碾壓試驗(yàn)確定的值等。

2.3.2 實(shí)體檢測(cè)

壩殼料實(shí)體壓實(shí)質(zhì)量檢測(cè)根據(jù)土石料的性質(zhì)而定,砂礫料壓實(shí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是相對(duì)密度且不低于設(shè)計(jì)要求,堆石料壓實(shí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是孔隙率且不大于設(shè)計(jì)要求。滲透系數(shù)不得低于設(shè)計(jì)要求。水平斷面尺寸要注意兩個(gè)位置應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求,第一是下游坡鋪填邊線與壩軸線的距離,第二是反濾料和壩殼料分界線與壩軸線的距離。

3 原材料及芯樣室內(nèi)檢測(cè)

3.1 原材料檢測(cè)

原材料檢測(cè)主要有:瀝青、細(xì)骨料、粗骨料、填料、反濾(過渡)料、壩殼料。

瀝青重點(diǎn)檢測(cè)針入度、軟化點(diǎn)和延度等。

細(xì)骨料重點(diǎn)檢測(cè)級(jí)配、含泥量、超徑率和水穩(wěn)定等級(jí),同時(shí)檢測(cè)表觀密度、吸水率、堅(jiān)固性、有機(jī)質(zhì)含量等。

粗骨料重點(diǎn)檢測(cè)級(jí)配、超遜徑、針片狀顆粒含量、含泥量、與瀝青的黏附性,同時(shí)檢測(cè)表觀密度、吸水率、壓碎率、堅(jiān)固性等。

填料重點(diǎn)檢測(cè)細(xì)度和親水系數(shù),同時(shí)檢測(cè)密度、含水率等。

反濾(過渡)料重點(diǎn)檢測(cè)級(jí)配、相對(duì)密度和滲透系數(shù)等。

壩殼料重點(diǎn)檢測(cè)級(jí)配、相對(duì)密度、含水率和滲透系數(shù)等。

3.2 芯樣檢測(cè)

在心墻兩層施工的間歇期按照驗(yàn)收單元高程的要求對(duì)心墻進(jìn)行必要的鉆芯取樣檢測(cè),取芯位置最好均勻布置在心墻中心線下游一方。

先對(duì)芯樣先進(jìn)行外觀描述,確定心墻的壓實(shí)層厚、密實(shí)程度、骨料的分布和氣孔的分布。再對(duì)芯樣進(jìn)行其它檢測(cè)試驗(yàn),包括密度、孔隙率、滲透系數(shù)、單軸壓縮、水穩(wěn)定系數(shù)、拉伸、小梁彎曲、靜三軸、抽提、馬歇爾穩(wěn)定度及流值等試驗(yàn),根據(jù)檢測(cè)結(jié)果判定心墻施工質(zhì)量。

3.3 特殊檢測(cè)

對(duì)鉆取芯樣的孔洞可進(jìn)行兩種直觀性檢測(cè),一種是在孔洞內(nèi)注入清水,觀察清水液面的變化,簡(jiǎn)單快速判斷心墻的滲透性;另一種是在孔洞上采用密閉性檢測(cè)儀對(duì)其進(jìn)行密閉性檢測(cè),精準(zhǔn)地判斷心墻層內(nèi)和層間結(jié)合部位的滲透性。

4 常見問題與處理建議

4.1 瀝青混凝土心墻

4.1.1 瀝青混凝土混合料

瀝青混凝土混合料常見問題有:油石比超出允許范圍,瀝青混合料的溫度受熱不均。要做好拌和樓的計(jì)量和溫控工作,加強(qiáng)設(shè)備操作人員的培訓(xùn),及時(shí)完成抽提檢驗(yàn)和性能指標(biāo)的判定。

4.1.2 瀝青混凝土心墻實(shí)體

瀝青混凝土心墻常見問題主要有:心墻中心線和幾何尺寸偏差超出規(guī)范要求,疊加層的層間結(jié)合不好,瀝青混凝土與剛性建筑物的結(jié)合不好,銅止水出現(xiàn)變形和破損。心墻厚度局部不足、軸線輕微的偏差和孔隙率略大(滲透系數(shù)合格)等問題,可以通過去除反濾(過渡)料后在心墻一側(cè)貼補(bǔ)瀝青瑪蹄脂處理。心墻滲透系數(shù)不合格、疊加層的層間結(jié)合不好、與剛性建筑物的結(jié)合不好等問題,應(yīng)及時(shí)采用小型設(shè)備對(duì)其進(jìn)行鑿除,重新鋪設(shè)瀝青混凝土。銅止水出現(xiàn)變形和破損要及時(shí)調(diào)整和修復(fù)。

4.2 反濾(過渡)料

反濾(過渡)料的顆粒級(jí)配、相對(duì)密度和滲透系數(shù)容易出現(xiàn)波動(dòng)偏差,滲透系數(shù)與顆粒級(jí)配不均勻系數(shù)存在正相關(guān)性[3],相對(duì)密度與顆粒級(jí)配及碾壓施工有密切關(guān)系。反濾(過渡)料出現(xiàn)顆粒級(jí)配、相對(duì)密度和滲透系數(shù)波動(dòng),要系統(tǒng)分析,綜合處理,必要時(shí)采取換填。

4.3 壩殼料

壩殼料檢測(cè)中常見問題有:鋪料層厚度偏大、粗骨料集中和含泥量重,以及與反濾(過渡)料邊界不明確。鋪料層厚度偏大,碾壓機(jī)具對(duì)底層填筑料做功不足,底層壓實(shí)度受到影響;粗骨料集中,容易產(chǎn)生架空現(xiàn)象;含泥量重,容易填充粗細(xì)骨料間的間隙,影響壩殼料的滲透系數(shù)。壩殼料出現(xiàn)上述問題要及時(shí)削減鋪料層厚度,調(diào)整填筑料的顆粒級(jí)配,調(diào)整鋪料邊線,必要時(shí)采取換填。

5 結(jié)語(yǔ)

碾壓式瀝青混凝土心墻土石壩實(shí)體質(zhì)量的好壞與諸多因素密不可分,通過對(duì)碾壓式瀝青混凝土心墻土石壩施工質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè),可以發(fā)現(xiàn)原材料、工序和實(shí)體中不合格的項(xiàng)目,從而啟動(dòng)相關(guān)的處理程序,對(duì)不合格項(xiàng)目進(jìn)行整改,保證工程施工質(zhì)量。