土石壩澆筑式瀝青混凝土防滲心墻施工質(zhì)量控制初探

廖鐵勇

（湖南水利水電工程監(jiān)理承包總公司 長沙市 410007）

1 概 述

土石壩澆筑式瀝青混凝土心墻是在土石壩內(nèi)部，隨著壩體填筑上升，同步澆筑瀝青含量較高的瀝青混凝土而形成較薄防滲心墻，其底部厚度一般為壩高的1/70～1/130，頂部厚度一般不小于40cm。研究及工程實(shí)踐表明，澆筑式瀝青混凝土心墻具有較高的密實(shí)度、不透水性和耐久性，能適應(yīng)較大的變形，并且具有裂縫自愈能力，作為土石壩防滲體是安全可靠的；澆筑式瀝青混凝土靠自重密實(shí)，不需要壓實(shí)機(jī)械，因而簡化了心墻施工程序；又由于該技術(shù)采用高溫?zé)岚铻r青混凝土，故可在寒冷等較惡劣的氣候條件下全年施工，從而大大縮短了工期。鑒于瀝青混凝土心墻的上述優(yōu)點(diǎn)，其在我國東北和新疆已有較多應(yīng)用。

2 施工準(zhǔn)備

2.1 編制施工組織設(shè)計(jì)

施工單位進(jìn)場后，應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)、設(shè)計(jì)要求編制有針對(duì)性的施工組織設(shè)計(jì)，用于指導(dǎo)施工。施工組織設(shè)計(jì)應(yīng)解決主要施工方法、施工進(jìn)度安排、人員組織、施工設(shè)備投入、材料供應(yīng)計(jì)劃、質(zhì)量安全保證措施等方面的問題。

2.2 施工前的相關(guān)試驗(yàn)

2.2.1 室內(nèi)試驗(yàn)

本項(xiàng)試驗(yàn)主要檢驗(yàn)擬用原材料的質(zhì)量并提供標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)配合比。標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)配合比確定最大骨料粒徑、礦料比例、礦粉用量和瀝青用量。實(shí)際施工前應(yīng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)配合比，結(jié)合現(xiàn)場進(jìn)場礦料超遜徑情況調(diào)整為施工配合比。

2.2.2 工藝試驗(yàn)

工藝試驗(yàn)是模擬工程實(shí)際施工條件，對(duì)室內(nèi)配合比進(jìn)行驗(yàn)證和調(diào)整，取得并確定各種有關(guān)的施工工藝參數(shù)。主要內(nèi)容是：檢驗(yàn)、調(diào)整、確定瀝青混凝土的施工配合比，檢驗(yàn)瀝青混凝土拌和系統(tǒng)和運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)行性能，澆筑分層厚度、混合料溫度損失情況、通過比較選定各種適宜施工參數(shù)。

2.2.3 生產(chǎn)性試驗(yàn)

工藝試驗(yàn)完成后，在主體工程上進(jìn)行生產(chǎn)性澆筑試驗(yàn)。再次驗(yàn)證和調(diào)整瀝青混凝土配合比和施工工藝參數(shù)，為正式施工提供最適宜的參數(shù)。

2.3 現(xiàn)場準(zhǔn)備

2.3.1 施工資源

（1）瀝青混凝土拌和、運(yùn)輸、倉內(nèi)施工及檢測等機(jī)具、設(shè)備是否保持良好狀態(tài)，并應(yīng)滿足施工強(qiáng)度要求。

（2）瀝青澆筑倉面驗(yàn)收情況、人員配置、倉內(nèi)供電及照明準(zhǔn)備等工作是否就緒。

（3）瀝青、填料以及砂石骨料等原材料的質(zhì)量、儲(chǔ)量是否滿足要求。

2.3.2 倉 面

（1）基座水泥混凝土強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，結(jié)合面上的乳皮、裂縫、雜物等全部清除、潮濕部位烘干并按規(guī)范和設(shè)計(jì)進(jìn)行鑿毛處理。

（2）瀝青混凝土倉面應(yīng)平整，表面泛油良好，層面干燥、潔凈，尤其要防止層間柴油等難揮發(fā)材料的污染，影響層間結(jié)合。當(dāng)層面有灰塵、泥土、散落石子等雜物時(shí)，應(yīng)予清除，不宜用水沖洗。

2.3.3 模 板

（1）模板采用鋼板制作，強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性能承受各項(xiàng)施工荷載。

（2）模板頂部采用角鋼限位卡固定，下部如需采用鋼筋限位卡，鋼筋限位卡將作為永久性支墊埋在瀝青心墻內(nèi)，限位卡鋼筋的防腐處理作為檢查的重點(diǎn)，兩側(cè)在過渡料內(nèi)部分必須全部涂刷防腐層。

（3）鋼模安裝前表面可粘貼牛皮紙或無紡布作為脫模隔離層或涂刷其它隔離劑，安裝好的模板平整嚴(yán)密，尺寸準(zhǔn)確，相鄰鋼模搭接長度不小于5 cm，模板定位前進(jìn)行中心線放樣，定位后的鋼模距心墻中心線的偏差不大于5 mm。

3 施工過程質(zhì)量控制

3.1 原材料質(zhì)量

3.1.1 原材料抽檢

瀝青混凝土心墻采用的原材料品質(zhì)應(yīng)符合現(xiàn)行的國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求。原材料抽樣檢測項(xiàng)目及頻度詳見表1。

表1 瀝青混合料制備質(zhì)量控制要求

3.1.2 礦料的質(zhì)量控制

澆筑式瀝青混凝土粗細(xì)骨料宜采用堿性骨料，通過試驗(yàn)論證后也可采用天然礫石骨料，使用前必須經(jīng)試驗(yàn)滿足《土石壩澆筑式瀝青混凝土防滲墻設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL 501-2010）的相關(guān)要求。

填料可采用石灰石粉或普通水泥，若粗、細(xì)骨料選擇天然砂礫料，建議填料采用水泥，可增強(qiáng)骨料與瀝青的粘附性。

瀝青混凝土骨料最大粒徑宜為19 mm，根據(jù)瀝青混凝土礦料最大密實(shí)度理論，實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)配合比粗骨料均采用三級(jí)，即（2.36～4.75）mm、（4.75～9.5）mm、（9.5～19）mm，細(xì)骨料一級(jí)為 2.36 mm 以下，各級(jí)礦料均應(yīng)采用瀝青混凝土砂石骨料篩（方孔篩）進(jìn)行檢測。

3.1.3 瀝 青

宜選用70號(hào)（A）級(jí)道路石油瀝青，其質(zhì)量應(yīng)符合 《土石壩瀝青混凝土面板和心墻設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL 501-2010及DL/T 5411-2009）的規(guī)定，瀝青性能主要控制指標(biāo)如表1。

3.2 瀝青混合料的拌和質(zhì)量控制

拌和站稱量系統(tǒng)必須由當(dāng)?shù)丶夹g(shù)監(jiān)督局定期檢定，試驗(yàn)室定期校驗(yàn)。每班開機(jī)前（包括更換配料單），拌和站操作人員應(yīng)按經(jīng)監(jiān)理確認(rèn)及工地實(shí)驗(yàn)室簽發(fā)的配料單開機(jī)拌和。

瀝青脫水溫度應(yīng)控制在（120±10）℃，瀝青加熱溫度應(yīng)根據(jù)瀝青混合料出機(jī)溫度確定，一般為（140～160）℃。在加熱過程中，瀝青針入度的損失以不超過10%為宜；粗細(xì)骨料加熱宜控制在（180±5）℃以內(nèi)為佳；填料加熱溫度一般為（70～90）℃；瀝青混合料的出機(jī)口溫度控制在（140～170）℃，視氣溫情況滿足澆筑質(zhì)量要求而定。

投料順序和拌和時(shí)間，根據(jù)試驗(yàn)采用先將骨料和填料干拌（15～30）s 后，再加入瀝青一起拌和（45～60）s。要求拌和均勻，無花白料；瀝青拌和站在拌制瀝青混凝土前必須進(jìn)行預(yù)熱。

瀝青混凝土拌和質(zhì)量檢測項(xiàng)目和頻次詳見表1。

3.3 瀝青混凝土心墻澆筑質(zhì)量控制

3.3.1 過渡料填筑

心墻兩側(cè)的過渡料料堆坡腳應(yīng)離開心墻50 cm以上，攤平過渡料時(shí)應(yīng)避免擠壓模板?？拷０宀课坏倪^渡料應(yīng)人工兩側(cè)對(duì)稱攤鋪，必要時(shí)在模板內(nèi)采用對(duì)頂支撐，避免心墻由于過渡料擠壓產(chǎn)生位移而影響截面尺寸。過渡料填筑宜采用人工配合反鏟將運(yùn)至施工作業(yè)面的砂礫石過渡料進(jìn)行整平。過渡料鋪筑時(shí)，應(yīng)采用防雨布、帆布等遮蓋心墻表面，防止砂礫石、雜物落入瀝青混凝土表面。瀝青混凝土冷卻并具有一定強(qiáng)度后方可進(jìn)行過渡料碾壓施工，過渡料碾壓后不應(yīng)擠占心墻。待瀝青混凝土心墻施工完成且表面溫度降至70℃以下再兩側(cè)對(duì)稱碾壓，以防止模板走樣、變位。瀝青混合料制備質(zhì)量控制要求見表1。

3.3.2 瀝青混凝土心墻澆筑

應(yīng)按設(shè)計(jì)要求做好瀝青混凝土心墻與基礎(chǔ)及岸坡的連接。澆筑瀝青混凝土前，在充分干燥的基礎(chǔ)面上刷冷底子油，待冷底子油中的汽油或煤油完全揮發(fā)后均勻鋪設(shè)瀝青瑪蹄脂，然后方可澆筑瀝青混凝土。

在已冷卻的瀝青混凝土面上澆筑時(shí)，應(yīng)將結(jié)合面清理干凈；污染嚴(yán)重的結(jié)合面可用紅外線加熱器進(jìn)行烘烤，待被污染的瀝青混凝土軟化后予以鏟除。鉆芯取樣留下的孔洞，應(yīng)處理干凈并烘干，再用熱瀝青砂漿分層回填搗實(shí)。

為避免瀝青混合料離析，下料高度不宜大于1 m。應(yīng)及時(shí)平倉，防止瀝青混合料稠稀不均。每層澆筑厚度不宜超過40 cm。澆筑中應(yīng)用鐵鏟或鋼釬反復(fù)插搗，直至無氣泡排出并表面返油為止。

瀝青混合料倉溫度宜為（140～160）℃。應(yīng)避免瀝青老化及瀝青混合料出現(xiàn)分離現(xiàn)象。

每一層瀝青混凝土應(yīng)連續(xù)澆筑，如遇特殊原因需要分段澆筑時(shí)，應(yīng)在心墻分段處支立模板，模板傾斜坡度為1∶3～1∶4。若上下層瀝青混凝土均有分縫，其水平距離應(yīng)大于2 m。

每層瀝青混凝土澆筑后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行覆蓋，以防灰塵雜物等污染心墻表面；嚴(yán)禁車輛或其他交通工具在心墻上面直接通過。

應(yīng)采用合理的施工布置，縮短瀝青混合料的運(yùn)輸距離并保證交通順暢，以減少溫度損失，避免瀝青混合料離析。

澆筑式瀝青混凝土不宜夜間施工。若需進(jìn)行夜間作業(yè)時(shí)，應(yīng)采取加強(qiáng)照明等有效措施，確保施工安全及施工質(zhì)量。

3.3.3 倉面質(zhì)量檢查與控制管理

由質(zhì)量檢查部門負(fù)責(zé)瀝青混凝土質(zhì)量檢查、監(jiān)督、評(píng)定等質(zhì)量控制工作，工地實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人按表2《瀝青混凝倉面施工質(zhì)量檢查、檢測頻率數(shù)表》進(jìn)行質(zhì)量控制。

表2 瀝青混凝倉面施工質(zhì)量檢查、檢測頻率數(shù)表

瀝青心墻每升高（2～4）m，沿壩軸線（100～150）m布置鉆取芯樣2組，必須檢測容重、孔隙率、滲透系數(shù)、水穩(wěn)定系數(shù)及層間結(jié)合情況。芯樣外觀描述：瀝青混凝土的均質(zhì)性和密實(shí)性評(píng)定要求見表3。

瀝青混凝土澆筑時(shí)，每一澆筑層均應(yīng)進(jìn)行外觀檢查，不得產(chǎn)生裂紋、蜂窩、麻面、空洞及花白料等現(xiàn)象。如發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)立即制訂方案并加以處理。

表3 瀝青混凝土芯樣外觀評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

4 質(zhì)量問題處理

心墻澆筑完畢后，必須進(jìn)行質(zhì)量檢測，檢測方法主要有：現(xiàn)場核子密度儀無損檢測容重，滲氣儀無損檢測瀝青混凝土的滲透系數(shù)，現(xiàn)場取芯樣檢測和室內(nèi)瀝青混合料抽提及馬歇爾擊實(shí)試驗(yàn)檢測。檢測指標(biāo)包括瀝青混凝土容重，孔隙率，滲透系數(shù)及其他設(shè)計(jì)指標(biāo)?，F(xiàn)場檢測以無損檢測為主，若發(fā)現(xiàn)有不合格點(diǎn)，應(yīng)立即鉆取芯樣進(jìn)行測試，芯樣測試不合格則要進(jìn)行處理。若檢測發(fā)現(xiàn)孔隙率超標(biāo)點(diǎn)較多，范圍較長，可采用心墻迎水面澆筑瀝青瑪蹄脂處理，增加心墻防滲性能。若檢測不合格點(diǎn)僅為局部，可對(duì)不合格部位挖除后重新鋪筑瀝青混合料。挖除時(shí)用火槍烤熔并人工挖除，對(duì)接縫處斜坡和底層要保證坡度不陡于1∶3，并將底層松散顆粒剔除；必要時(shí)可將處理層面加熱后用預(yù)熱的鐵板振壓幾遍，再重新鋪筑瀝青混合料。

5 結(jié) 語

（1）溫度控制。澆筑式瀝青混凝土心墻施工過程中，溫度的控制十分重要。因?yàn)榛旌狭系臏囟冗^高會(huì)造成瀝青老化加快，影響心墻的耐久性；溫度過低可能造成層間結(jié)合不良，層內(nèi)難以密實(shí)，從而降低心墻的防滲性能。因此施工過程中必須控制好原材料加熱溫度、瀝青混合料的出機(jī)口溫度和入倉溫度。

（2）瀝青用量控制。瀝青含量對(duì)心墻的性能影響大。瀝青含量過高不僅造成施工成本增加，而且心墻建成后流變值大，對(duì)壩體安全運(yùn)行不利；瀝青含量過低又由于混合料流動(dòng)性低而難以自行密實(shí)，造成心墻孔隙率超標(biāo)，防滲性能降低，因此應(yīng)嚴(yán)格按配合比控制瀝青用量。

（3）礦粉用量控制。施工配料應(yīng)實(shí)測粗細(xì)骨料中小于0.075 mm的礦粉含量，并據(jù)實(shí)調(diào)整礦粉和相應(yīng)其它材料用量，這個(gè)過程往往容易被忽視，從而造成瀝青混合料中的礦粉含量大幅超標(biāo)，影響瀝青混凝土的自密實(shí)能力。準(zhǔn)確的方法是不加瀝青，只加入粗細(xì)骨料和礦粉干拌，根據(jù)實(shí)際加入的礦粉量和拌和后篩洗測定增加的礦粉量調(diào)整礦粉用量。

（4）使用非堿性骨料。試驗(yàn)研究表明，堿性骨料與瀝青的粘結(jié)牢固，瀝青混凝土的骨料應(yīng)優(yōu)選堿性骨料，其耐久性有保證；若工程所在地難以提供堿性骨料而必須使用中性或酸性骨料時(shí)，應(yīng)通過試驗(yàn)論證可行后使用，一般可以通過摻加抗剝離劑解決。

1水利部.SL501-2010土石壩瀝青混凝土面板和心墻設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國水利水電出版社，2010.

2國家能源局.DL/T5411-2009土石壩瀝青混凝土面板和心墻設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國電力出版社，2009.

3國家能源局.土石壩澆筑式瀝青混凝土防滲墻施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國電力出版社，2011.

4張津生,等.澆筑式瀝青混凝土心墻施工工法[D].烏魯木齊：新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)，2010.