淺談多雨地區(qū)水工瀝青混凝土心墻快速施工技術(shù)及質(zhì)量控制

李海斌，劉偉娟

（1.中國水電建設(shè)集團(tuán)十五工程局有限公司，陜西 西安 710065；2.陜西省引漢濟(jì)渭工程建設(shè)有限公司，陜西 西安 710100）

0 前言

瀝青混凝土作為防滲結(jié)構(gòu)是一種可靠、經(jīng)濟(jì)、先進(jìn)的水工防滲措施。它具有防滲性能好、抵抗沖擊能力強(qiáng)、施工速度快、工程量少等優(yōu)點(diǎn)。目前，在國內(nèi)外已經(jīng)得到廣泛的運(yùn)用和推廣，技術(shù)日臻成熟完善，是未來超高壩建設(shè)的合適壩型。但瀝青混凝土是一種熱敏感和憎水材料，對(duì)施工環(huán)境要求高，國內(nèi)DL/T5363-2016 和SL514-2013 規(guī)范要求，碾壓式瀝青心墻混凝土施工時(shí)要求氣溫高于0℃；風(fēng)速小于四級(jí)；降雨(日降雨量小于5 mm)；連續(xù)多層施工時(shí)需等待底層瀝青混凝土表面溫度降低到90℃以下，且不低于70℃進(jìn)行；夜間不宜施工等規(guī)定。但水利工程往往存在當(dāng)年實(shí)現(xiàn)度汛目標(biāo)的要求，在多雨地區(qū)瀝青混凝土心墻施工層間溫度、結(jié)合效果便成了制約施工進(jìn)度的關(guān)鍵因素。故在確保工程質(zhì)量安全的前提下，進(jìn)行多雨地區(qū)瀝青混凝土心墻快速施工技術(shù)是非常必要和迫切的。

1 工程概況

老窖溪水庫是以場鎮(zhèn)供水為主，兼有農(nóng)業(yè)灌溉、農(nóng)村人畜用水等綜合效益的中型水利工程；水庫正常蓄水位為541.0 m，設(shè)計(jì)洪水位為541.0 m，校核洪水位為541.5 m，水庫總庫容1047 萬m3，最大壩高為63.7 m。工程所在地位于北半球副熱帶內(nèi)陸地區(qū)的重慶市黔江區(qū)，其氣候特征是夏季多雨，年降雨量為1000 mm～1450 mm，秋季綿綿陰雨，冬季溫暖少雪，云霧多。重慶亦有“霧都”之稱，每年秋末至春初多霧，年均霧日為68 天，潮濕多雨的氣候環(huán)境給瀝青混凝土心墻施工帶來諸多困難。

本工程為瀝青混凝土心墻石渣壩，心墻底部高程為489.0 m，頂部高程為541.5 m，心墻高度52.5 m，其中從高程489.0 m 至492.0 m 為3.0 m 放大腳，底部寬度3.0 m，頂部寬度1.0 m。高程492.0 m 至517.0 m 心墻寬1.0 m，高程517.0 m 至520.0 m 心墻寬度從1.0 m 漸變?yōu)?.6 m，高程520.0 m至541.5 m 心墻寬度0.6 m，瀝青混凝土約7500 m3。其典型斷面見圖1。

由于工程攔洪度汛目標(biāo)非常緊張，要求在2015 年4 月底必須達(dá)到度汛高程，即在兩個(gè)月時(shí)間內(nèi)保證心墻施工高度達(dá)到23 m，工期壓力非常緊張，同樣在快速施工過程中確保瀝青心墻施工質(zhì)量同樣重要。

2 快速施工方法

2.1 前期策劃及準(zhǔn)備

（1）瀝青混凝土配合比

瀝青混凝土施工配合比依據(jù)西安理工大學(xué)提供的推薦配合比，通過現(xiàn)場模擬攤鋪實(shí)驗(yàn)，最終確定適用現(xiàn)場的施工配合比及參數(shù)，確定虛鋪厚度為30 cm，突破規(guī)范要求的“不宜超過28 cm”的瓶頸，為快速施工的實(shí)現(xiàn)提供了科學(xué)的理論依據(jù)。

（2）原材料的儲(chǔ)存

本工程所使用中國石油克拉瑪依石化公司生產(chǎn)的70 號(hào)石油瀝青，所有瀝青為瀝青恒溫罐儲(chǔ)存，導(dǎo)熱油“罐中罐”加熱，防止反復(fù)加熱造成瀝青老化。填料采用儲(chǔ)存罐儲(chǔ)存，防止受潮和粉塵外泄，污染環(huán)境。

（3）設(shè)備選型

瀝青混凝土采用LB-1000 型瀝青混凝土拌和站拌制，該拌和站可實(shí)現(xiàn)連續(xù)拌制、拌和溫度全程數(shù)顯、全程電腦控制，且骨料采用粉煤加熱，確保骨料受熱均勻，表面裹粉可充分剝離；為了節(jié)約成本，防止粉塵外泄，保護(hù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境，和設(shè)備生產(chǎn)廠家聯(lián)合研發(fā)除塵反吹系統(tǒng)，可使粉塵回收率由原來的80.3%提升到95.0%。

瀝青混凝土攤鋪機(jī)選用西安理工大學(xué)研發(fā)的JXT-12 自行履帶式瀝青混凝土攤鋪機(jī)，該攤鋪機(jī)攤鋪寬度0.5 m～1.2 m，攤鋪速度為1 m/min～3 m/min，可實(shí)現(xiàn)瀝青混合料與相鄰0.5 m 寬范圍的過渡料同時(shí)攤鋪，且自帶震動(dòng)擠壓裝置，可初步對(duì)瀝青混凝土料進(jìn)行擠壓、初步振搗，即加快了攤鋪速度，又確保了攤鋪質(zhì)量。

為了實(shí)現(xiàn)快速施工，確保工程度汛目標(biāo)，通過現(xiàn)場攤鋪實(shí)驗(yàn)及各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)檢測，最終采用3 t 雙驅(qū)雙震動(dòng)碾對(duì)心墻單獨(dú)碾壓，兩側(cè)過渡料采用兩臺(tái)2 t 單驅(qū)振動(dòng)碾碾壓。

圖1 黔江區(qū)老窖溪水庫碾壓瀝青混凝土心墻石渣壩典型剖面圖

2.2 主要施工方法

2.2.1 基礎(chǔ)面處理

在基座混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)齡期后提前采用人工將設(shè)計(jì)范圍內(nèi)的基座混凝土面上的浮漿、乳皮、粘著物等剁毛，并用高壓風(fēng)吹干凈，潮濕部位用汽油噴燈烘干，保持混凝土表面清潔、干燥、無乳皮、無松動(dòng)粗骨料。隨后人工涂刷0.2 kg/m2的稀釋瀝青（即冷底子油，一般按瀝青：汽油=3∶7 比例進(jìn)行配置，瀝青溫度加熱溫度控制在100±5℃，以細(xì)流狀倒入汽油中，并均勻攪拌）；涂刷時(shí)需均勻無露白。待稀釋瀝青充分干燥后（一般12 h 后），人工涂抹2 cm 厚瀝青砂漿（即瀝青瑪蹄脂，按瀝青:礦粉:人工砂=1∶2∶2 比例進(jìn)行拌制，確保攤鋪溫度為135℃～150℃）。瀝青瑪蹄脂邊攤鋪邊刮平，刮平后要求表面平整、光潔、無流淌。瀝青瑪蹄脂不能存放時(shí)間過長，避免產(chǎn)生離析現(xiàn)象。

2.2.2 運(yùn)輸

瀝青混凝土混合料拌制完成后采用5 t 自卸車運(yùn)輸，低溫季節(jié)運(yùn)輸過程中用帆布覆蓋保溫，其他季節(jié)采用防雨帆布遮蓋，運(yùn)輸至現(xiàn)場，瀝青混合料入倉溫度控制在140℃～170℃，低溫解決按上限控制，高溫季節(jié)按下限控制。

2.2.3 攤鋪

在已壓實(shí)的心墻上繼續(xù)鋪筑時(shí)，結(jié)合面必須清理干凈，灰塵等污染面采用高壓風(fēng)清除或用紅外線加熱器烘烤粘污面，使其軟化后鏟除。對(duì)于潮濕部位先將表水清除，擦拭干凈后采用紅外線加熱板或汽油噴燈烘干、加熱，確保瀝青混凝土面層10 mm 處溫度在70℃以上。

人工攤鋪前根據(jù)現(xiàn)場測量放樣結(jié)果安裝模板，模板采用自制加工的5 mm 鋼模，每塊模板30 cm 高、2 m 長；模板兩側(cè)采用50×50×3 型角鋼限位卡固定，搭接5 cm，模板距心墻中心線的偏差不大于±10 mm。模板安裝加固完成后用帆布覆蓋好，帆布要求比心墻上下游各寬20 cm，以防塵土、雜物污染。人工配合挖掘機(jī)將準(zhǔn)備好的過渡料攤鋪整平，過渡料攤鋪厚度隨心墻施工同步進(jìn)行。瀝青混合料運(yùn)輸至現(xiàn)場，通過卸料平臺(tái)卸入裝載機(jī)內(nèi)，用裝載機(jī)直接卸入倉面，卸料后人工用鐵锨、刮板整平，每層攤鋪厚度30 cm，拋撒時(shí)避免粗骨料集中。

攤鋪機(jī)械采用JXT-12 型履帶式瀝青混凝土攤鋪機(jī)進(jìn)行攤鋪，攤鋪時(shí)瀝青混合料與兩側(cè)0.5 m 寬過渡料同時(shí)進(jìn)行施工，瀝青混合料用3 m3裝載機(jī)卸入攤鋪機(jī)料倉內(nèi)，過渡料由0.6 m3挖掘機(jī)供給，邊攤鋪邊用帆布覆蓋瀝青混凝土心墻。

2.2.4 碾壓

碾壓時(shí)，先碾過渡料，后碾心墻，碾壓時(shí)兩臺(tái)2 t 振動(dòng)碾和一臺(tái)3 t 振動(dòng)碾形成“品”字形進(jìn)行碾壓。心墻寬度大于80 cm時(shí)，采用貼縫碾壓，心墻寬度小于80 cm 時(shí)，采用騎縫碾壓。底部兩層瀝青混凝土由于有兩道銅止水且寬度為3 m，振動(dòng)碾無法進(jìn)行碾壓，采用液壓夯板進(jìn)行夯實(shí)，并取芯檢測滿足設(shè)計(jì)要求。邊角及與兩側(cè)混凝土基座結(jié)合部位采用汽油夯板進(jìn)行人工夯實(shí)，表面均勻泛油為準(zhǔn)。

心墻初碾溫度應(yīng)為130℃～155℃，終碾溫度應(yīng)不低于110℃～130℃，夏季按下限控制，冬季按上限控制。3 t 振動(dòng)碾按2 遍（靜碾）+8 遍（振動(dòng)碾）+2 遍（靜碾）在覆蓋的帆布上進(jìn)行碾壓。碾壓完成后及時(shí)翻揭帆布，防止溫度降低后帆布和瀝青混凝土粘結(jié)，影響表面平整度。

3 快速施工技術(shù)及質(zhì)量控制措施

3.1 夜間連續(xù)施工

在施工過程中結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況及規(guī)范要求，在施工現(xiàn)場增設(shè)了大功率照明設(shè)備，并在瀝青混凝土攤鋪機(jī)行走指針上方及瀝青混凝土料斗上方各架設(shè)一盞LED 燈，實(shí)現(xiàn)了夜班作業(yè)，連續(xù)進(jìn)行鋪筑，并在左右岸心墻軸線部位設(shè)置固定監(jiān)測點(diǎn)，夜間采用全站儀紅外線全程跟蹤對(duì)軸線進(jìn)行監(jiān)測校核。經(jīng)后期取芯檢測，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

3.2 低溫條件下層間不加熱施工

在每日2～4 層連續(xù)鋪筑施工技術(shù)和工藝，與每日單層鋪筑相同，所不同的是基礎(chǔ)層面的溫度不同。根據(jù)規(guī)范6.7.4 要求，當(dāng)連續(xù)鋪筑時(shí)，基礎(chǔ)面下10 mm 的溫度必須在70℃～90℃進(jìn)行，才能保證瀝青混凝土心墻施工質(zhì)量；當(dāng)一天內(nèi)連續(xù)澆筑2 層以上，由于底部瀝青混凝土表面來不及降溫，在其上繼續(xù)輔筑的瀝青混凝土壓實(shí)效果將會(huì)受到一定影響。針對(duì)此種情況，結(jié)合四川省冶勒水電站瀝青混凝土施工經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，最終通過控制入倉溫度，等待15 min～30 min 后進(jìn)行碾壓，采用2 遍靜壓、8 遍震動(dòng)碾壓、最后2 遍靜壓收光的措施得到了有效解決，通過鉆芯取樣檢測，上下層結(jié)合良好，各項(xiàng)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

3.3 高溫條件下連續(xù)施工

在高溫條件下，適當(dāng)提高下層瀝青混凝土心墻的施工溫度，即將下層瀝青混凝土溫度由90℃提高到100℃，按照正常施工工藝攤鋪后130℃進(jìn)行初碾，碾壓遍數(shù)為2（靜碾）+8（振動(dòng)碾壓）+2（靜碾收面），同時(shí)通過降低出機(jī)口混合料溫度、在心墻周邊采取灑水、通風(fēng)、碾壓后及時(shí)揭除覆蓋帆布等方法降低環(huán)境溫度等措施盡量降低瀝青心墻表面溫度，確保心墻施工質(zhì)量。通過以上方法減少了等待時(shí)間，提高了工效，可以實(shí)現(xiàn)夏季高溫條件下的瀝青混凝土單日連續(xù)鋪筑碾壓施工，施工質(zhì)量滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，減少了設(shè)備閑置，加快了施工進(jìn)度，但無形中造成心墻寬度變寬、厚度變薄，造成實(shí)際工程量大于設(shè)計(jì)工程量，增加成本。

3.4 雨季不間斷施工

施工期間，由于南方雨水較多，每次澆筑開始前對(duì)氣候條件均進(jìn)行綜合分析，在滿足規(guī)范要求時(shí)（日降雨量小于5 mm）適時(shí)安排施工；并對(duì)瀝青混凝土運(yùn)輸車、入倉裝載機(jī)、攤鋪機(jī)料斗均架設(shè)了遮雨設(shè)施，隨鋪筑隨覆蓋隨碾壓，防止在入倉碾壓前瀝青混合料進(jìn)入雨水，影響施工質(zhì)量。

若施工過程中突降大雨，除做好防雨措施以外，在瀝青混凝土攤鋪前對(duì)結(jié)合面進(jìn)行清理，局部積水采用干毛巾擦拭干凈，并加熱烘干后立即入倉，隨即加蓋防雨帆布后及時(shí)碾壓，封閉瀝青混凝土表面，防止雨水浸入其中；若攤鋪過程中因降雨或特殊原因造成攤鋪中斷，依據(jù)規(guī)范要求，預(yù)留緩于1∶3 斜坡，橫縫互相錯(cuò)開2 m 以上，并一次性碾壓完成，便于后期施工有效結(jié)合；隨后對(duì)上下游過渡料進(jìn)行碾壓，最終形成心墻比過渡料高2 cm，便于降雨期間排水。

復(fù)工后，對(duì)接頭處人工挖除表面未碾壓密實(shí)的薄層瀝青混凝土后涂刷一層瀝青，便于層間良好結(jié)合，并根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)、現(xiàn)場攤鋪實(shí)驗(yàn)及《土石壩澆筑式瀝青混凝土防滲墻施工技術(shù)規(guī)范DL/T5258-2010》等規(guī)范，瀝青混凝土混合料入倉溫度按規(guī)范要求的上限控制，入倉后立即采用帆布進(jìn)行鋪蓋，等待30 min后進(jìn)行碾壓，可以不進(jìn)行層間二次加熱即達(dá)到良好的層間結(jié)合。

4 質(zhì)量檢測情況

施工過程中，安排專人采用數(shù)顯溫度計(jì)不定時(shí)對(duì)瀝青混凝土出機(jī)口溫度、入倉溫度及碾壓溫度（含初碾、終碾）均符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求；在每層碾壓施工完畢下層覆蓋攤鋪前采用北京萬慶世紀(jì)試驗(yàn)儀器有限公司制造的MC-3C 核子濕度密度測試儀及美國TransTech 公司生產(chǎn)PQI380 無核瀝青路面密度儀對(duì)碾壓后容重按照規(guī)范要求進(jìn)行了無損檢測，并采用ZC-5 型滲氣儀對(duì)滲透系數(shù)進(jìn)行檢測，各項(xiàng)檢測數(shù)據(jù)顯示瀝青混凝土密度均大于2.39 g/cm3，孔隙率均小于3.0%，滲透系數(shù)均小于1×10-8，各項(xiàng)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

施工過程中，按照規(guī)范要每上升10 m～12 m 鉆孔取芯后委托西安理工大學(xué)防滲研究所對(duì)芯樣進(jìn)行質(zhì)量檢測，共送樣檢測5 批次，每次7 組芯樣，檢測項(xiàng)目主要為小梁彎曲、滲透實(shí)驗(yàn)、水穩(wěn)定系數(shù)、三軸試驗(yàn)等。經(jīng)芯樣小梁彎曲試驗(yàn)結(jié)果表明,彎曲應(yīng)變達(dá)4.95%～7.0%，瀝青混凝土具有較大的變形能力；水穩(wěn)定系數(shù)（10℃）為0.97～1.03，滿足《土石壩瀝青混凝土面板和心墻設(shè)計(jì)規(guī)范（SL501-2010）》的要求（≥0.9）；靜三軸試驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果表明，瀝青混凝土具有較大的應(yīng)變能力。

5 結(jié)語

黔江區(qū)老窖溪水庫瀝青混凝土心墻在施工過程中通過方案優(yōu)化，設(shè)備改進(jìn)、增加層厚、連續(xù)作業(yè)、增加碾壓遍數(shù)等施工技術(shù)，在多雨、潮濕、夜間、小雨雪等氣候條件下，順利快速實(shí)現(xiàn)了攤鋪厚度30 cm、最高日攤鋪4 層的施工記錄，并總結(jié)了一套適用于多雨地區(qū)水工瀝青混凝土心墻快速施工技術(shù)；通過施工過程中的無損及后期鉆芯物理力學(xué)性能檢測，其質(zhì)量合格且穩(wěn)定，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，并為老窖溪水庫工程2015 年施工度汛目標(biāo)實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)，確保了樞紐工程的順利完工，提前60 天向下游5 萬居民提供生活供水，施工期間無環(huán)境污染事件發(fā)生。施工技術(shù)成熟，為同類氣候條件下水工瀝青混凝土心墻施工積累了成功經(jīng)驗(yàn)，具有較好的推廣意義。