淺談大壩碾壓式瀝青混凝土心墻施工技術(shù)

尚蘇昌

摘要:瀝青混凝土心墻是土石壩的主要防滲體,其施工質(zhì)量關(guān)系大壩安全。同時(shí),瀝青混凝土心墻又是隱蔽工程,一旦出現(xiàn)滲漏,很難查找確定位置,維修也更加困難。因此,在瀝青混凝土心墻施工過程中對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)都應(yīng)進(jìn)行有效控制。文章從瀝青混凝土防滲墻特點(diǎn)、防滲墻原料配比、瀝青混凝土碾壓施工等角度對(duì)碾壓式瀝青混凝土心墻施工技術(shù)進(jìn)行了分析研究。

關(guān)鍵詞:大壩施工;碾壓式;瀝青混凝土心墻;原料配比

中圖分類號(hào):TV543文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-2374(2009)22-0034-03

一、瀝青混凝土防滲墻的特點(diǎn)

我國(guó)水工瀝青技術(shù)起步較晚,最早采用瀝青混凝土的是建于1972年的吉林白河瀝青混凝土心墻壩,30多年來(lái)經(jīng)歷了由人工、半機(jī)構(gòu)化施工發(fā)展到機(jī)械化施工的過程,在理論研究和工程實(shí)踐方面都有了很大的進(jìn)展。

將瀝青、礦料與摻合料等原材料按適當(dāng)比例配合,經(jīng)加熱拌和均勻后成為瀝青混合料,再經(jīng)過壓實(shí)或澆筑等工藝成型,成為瀝青混凝土。瀝青混凝土是一種溫度較為敏感的材料,低溫下它具有與彈性材料相類似的性質(zhì)。瀝青混凝土的力學(xué)性質(zhì)不僅隨溫度變化,而且與工作條件有密切的關(guān)系,還取決于所用原材料的特性、配合比以及施工質(zhì)量等因素。因此,在瀝青混凝土防滲墻的試驗(yàn)、設(shè)計(jì)和施工過程中,必須充分考慮到這些特點(diǎn):

1.防滲性能好。碾壓式瀝青混凝土的滲透系數(shù)一般小于l×10-7～1-8cm/s。澆筑式瀝青混凝土實(shí)際上則是不透水的。

2.適應(yīng)變形能力比較強(qiáng)。瀝青混凝土具有較好的柔性,能較好地適應(yīng)各種不均勻沉陷。如果一旦發(fā)生裂縫,在壩體應(yīng)力(包括自重)作用下,瀝青混凝土有自愈(閉合)能力。

3.不用粘土防滲,因而可以不占農(nóng)田,保護(hù)耕地。對(duì)于缺乏良好的天然土料的地方,更顯示其優(yōu)越性。

4.工程量小。一般地講,瀝青混凝土防滲體體積約為粘性土防滲體的1/20～1/50。適合工廠化施工,用工少,效率高,加快了施工進(jìn)度。由于瀝青混凝土防滲體斷面小于土質(zhì)防滲體斷面,因而對(duì)要求減小壩體體積的場(chǎng)合更為適用。

5.由于瀝青混凝土防滲墻較薄,工程量少,因而投資較少。

6.瀝青混凝土防滲體比土質(zhì)防滲體易于施工,在多雨地區(qū)更顯出其優(yōu)越性。

二、瀝青混凝土防滲墻原料配比

瀝青混凝土防滲墻是由熱拌瀝青混合料經(jīng)碾壓而成的,它與基礎(chǔ)和岸邊的防滲設(shè)施一起組成完整的防滲體系,防止水流滲漏和保證滲流穩(wěn)定。瀝青混凝土防滲墻是防滲體系的重要結(jié)構(gòu)物,又是填筑壩的組成部分。為了控制滲漏量,瀝青混凝土防滲墻必須具有一定的不透水性;由于填筑體的沉陷和位移,瀝青混凝土防滲墻隨之發(fā)生變形,因此應(yīng)具有適應(yīng)這種變形而不裂縫的能力:高溫季節(jié),瀝青混凝土因軟化而容易流淌和流變,故應(yīng)具有足夠的熱穩(wěn)定性和抗流變的性能;低溫季節(jié),瀝青混凝土變硬變脆,由于溫度收縮容易發(fā)生裂縫,故應(yīng)具有足夠的低溫抗裂能力;瀝青混凝土防滲墻雖是薄層傳力結(jié)構(gòu)物,但在波浪壓力、水壓力、地震力和自重力等荷載的作用下,仍應(yīng)具有一定的強(qiáng)度,以保證結(jié)構(gòu)物的安全;瀝青混凝土防滲墻長(zhǎng)期遭受各種自然因素,如日照、氣溫、大氣、風(fēng)雨和水的作用,瀝青將逐漸老化,故應(yīng)具有一定的抗老化能力。綜上所述,可將瀝青混凝土防滲墻要求大體上歸為不滲、不流、不和耐久。

(一)瀝青的供應(yīng)與儲(chǔ)存

瀝青有桶裝、散裝兩種。桶裝瀝青,消耗較大,且雨水或穢物易進(jìn)入,溶化也較費(fèi)事,有條件時(shí)應(yīng)盡量選用散裝瀝青。瀝青場(chǎng)外運(yùn)輸及保管損耗率(包括一次裝卸)可按3%計(jì)算,且每增加一次裝卸按增加1%計(jì)。

對(duì)桶裝瀝青,為了避免瀝青從桶內(nèi)流出,不得橫放或倒置。每桶重200kg(桶重約25kg)。

當(dāng)采用散裝瀝青時(shí),一般多用火車罐車?；疖噷Ｓ镁€站臺(tái)除應(yīng)安裝有抽送瀝青用的瀝青泵外,還應(yīng)備有加熱用的噴燃器。散裝瀝青運(yùn)至工地后,放入裝有蒸汽排管的儲(chǔ)油罐(池)內(nèi)。

(二)瀝青的溶化

對(duì)于桶裝瀝青可以采用明火加熱法、火管加熱法、蒸汽加熱法來(lái)溶化,溶化的瀝青流入脫水池(鍋)。在大中型工程中,瀝青用量大,宜采用連續(xù)式蒸氣化油道或間歇式化油間熔化瀝青。

袋裝瀝青主要指10號(hào)瀝青,常溫下能保持固定形態(tài),可用筐簍等非密封容器裝運(yùn)。故可不經(jīng)熔化即裝入加熱罐內(nèi)脫水加熱,但其表面常粘附有紙屑、砂土等雜物。瀝青熔融后雜物沉積加熱罐底,經(jīng)高溫加熱后形成一層很厚的鍋垢,不僅使罐底導(dǎo)熱性差,降低加熱效率,且易使罐底過熱損壞,故加熱過程應(yīng)及時(shí)撈出雜物。

熔化瀝青時(shí),避免溢出罐外,一要控制瀝青量,使加熱罐的容積留有余地;二要控制溫度,使水分氣化不致過于迅速。

(三)瀝青的加熱與輸送

溶化的瀝青通過管道自流或用瀝青泵送至瀝青脫水鍋、加熱罐,進(jìn)行脫水、加熱。內(nèi)熱式瀝青罐外側(cè)應(yīng)采取保溫措施,內(nèi)部安裝蒸汽加熱管或燃油(燃煤)加熱管。

瀝青脫水溫度控制在120±10℃,瀝青加熱溫度應(yīng)根據(jù)瀝青混合料出機(jī)溫度的要求確定。加熱過程中,瀝青針入度的降低以不超過10%為宜。

(四)對(duì)瀝青的熔化、脫水和加熱保溫場(chǎng)所的要求

這些場(chǎng)所必須有防雨、防火設(shè)施。

三、瀝青混凝土碾壓施工

瀝青混凝土碾壓過程控制主要是施工過程中的參數(shù)控制。每個(gè)工程施工前都應(yīng)進(jìn)行碾壓試驗(yàn)確定各項(xiàng)施工參數(shù)。例如,尼爾基、陽(yáng)江核電水庫(kù)、四川龍頭石3個(gè)工程分別經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)確定的施工參數(shù)見表1:

在施工過程中應(yīng)嚴(yán)格控制碾壓溫度和碾壓方式,同時(shí)還要注意靜碾收光的時(shí)機(jī)。一般在動(dòng)碾碾壓過后,瀝青混凝土存在一個(gè)排氣密實(shí)過程,靜碾收光正應(yīng)在排氣密實(shí)過程結(jié)束之后進(jìn)行。碾壓過程中的質(zhì)量控制,還包括瀝青混凝土層間縫、瀝青混凝土與水泥混凝土基座間的結(jié)合縫、心墻施工縫等有關(guān)層面處理的問題;此外在多層連續(xù)施工時(shí)也應(yīng)對(duì)碾壓過程進(jìn)行控制。

瀝青混凝土層間結(jié)合縫以控制層面清潔程度及層面溫度為主;瀝青混凝土與基座混凝土的結(jié)合縫應(yīng)嚴(yán)格控制基座的鑿毛質(zhì)量、冷底子油噴涂和瑪蹄脂涂抹的勻質(zhì)性;碾壓過程中產(chǎn)生的施工縫應(yīng)對(duì)預(yù)留施工縫的坡度比進(jìn)行控制,其他方面控制和瀝青混凝土層間接縫控制相同。

多層連續(xù)施工的主要問題在于,下層的瀝青混凝土未能完全降溫而使得上層瀝青混凝土施工時(shí)產(chǎn)生軟基碾壓,影響上層瀝青混凝土的密實(shí)度。現(xiàn)場(chǎng)施工解決此問題的主要措施為灑水降溫、盡量拉大兩層連續(xù)施工的間歇時(shí)間,控制碾壓遍數(shù)等。尼爾基、陽(yáng)江核電水庫(kù)、四川龍頭石工程均有日碾壓三層的施工記錄,檢測(cè)結(jié)果證明瀝青混凝土心墻密實(shí)度滿足設(shè)計(jì)要求。

四、結(jié)語(yǔ)

瀝青混凝土防滲心墻土石壩,雖然在設(shè)計(jì)理論、壩工技術(shù)和施工工藝水平、質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)等方面取得較快的發(fā)展,但仍不夠成熟,缺少有效的技術(shù)指標(biāo)來(lái)科學(xué)評(píng)定它的各項(xiàng)性能。瀝青混凝土防滲心墻,若用適宜的配合比,精心施工,加上它所具有的較多的優(yōu)點(diǎn),因此,瀝青混凝土防滲心墻仍然是很有應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展前途的一種防滲結(jié)構(gòu)。

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