瀝青混凝土面板墊層料施工質(zhì)量分析及解決措施

李平

浙江華東工程咨詢有限公司 浙江杭州 311122

1 概述

山東沂蒙抽水蓄能電站主要由上水庫、輸水系統(tǒng)、地下廠房、地面開關(guān)站及下水庫等建筑物組成。上水庫壩型為瀝青混凝土面板堆石壩，壩頂寬10m，長608.23m，壩軸線處最大壩高117.4m，上游壩坡1：1.7，下游壩坡1：1.5。上水庫庫盆采用瀝青混凝土全庫盆防滲，總防滲面積約為32.1萬m2，墊層區(qū)位于瀝青混凝土面板下部，壩坡部位水平寬度為300cm，庫坡及庫底開挖范圍垂直厚度為60cm，庫底填筑區(qū)厚100cm，采用庫盆開挖的微風化片麻巖閃長巖、花崗閃長巖料經(jīng)人工破碎加工而成。墊層料填筑質(zhì)量直接關(guān)系到后續(xù)瀝青混凝土面板攤鋪質(zhì)量，因此，對墊層料填筑質(zhì)量整體要求較高。根據(jù)設(shè)計要求，為保證墊層區(qū)排水能力，最大粒徑為80mm，粒徑小于5mm的含量壩坡區(qū)及庫底回填區(qū)為25%-35%，巖坡區(qū)及庫底開挖區(qū)為不大于20%，粒徑小于0.075mm的含量應(yīng)小于5%，曲率系數(shù)為1-3，不均勻系數(shù)宜大于15，墊層料的超徑顆粒含量不應(yīng)大于3%，遜徑顆粒含量不應(yīng)大于5%。填筑壓實后墊層料壩坡及庫底范圍孔隙率不大于18%，相應(yīng)的干密度為2.24g/cm3，庫盆巖坡區(qū)孔斜率不大于19%，相應(yīng)的干密度為2.21g/cm3，滲透系統(tǒng)不小于10-2cm/s，變形模量庫底部分應(yīng)不小于60Mpa，斜坡部分應(yīng)不小于40MPa。

2 施工工藝簡述

墊層料填筑包括三個部位，大壩壩坡區(qū)、庫盆庫底區(qū)及庫盆巖石邊坡區(qū)。墊層料在填筑前，均進行工藝試驗確定了碾壓方法、虛鋪厚度、碾壓遍數(shù)、加水量等填筑參數(shù)。

墊層料采用自卸車由墊層料加工系統(tǒng)運至填筑面，采取后退法或進占法卸料。壩坡及巖坡墊層料碾壓采用水平填筑、碾壓和斜坡削坡、碾壓相結(jié)合的方式，即按照一定寬度（巖坡墊層料需滿足運輸車輛通行）水平填筑，采用22t自行式振動碾碾壓，平板夯機作為輔助碾壓設(shè)備，待填筑到頂統(tǒng)一將多于的墊層料采用反鏟削坡至庫底運至其他工作面填筑，再牽引10t振動碾斜坡碾壓。庫底墊層料填筑直接采用水平填筑與碾壓的方式，水平碾壓采用22t自行式振動碾，平板夯機作為輔助碾壓設(shè)備。經(jīng)工藝試驗確定，水平填筑虛鋪厚度45cm、壓實厚度40cm，22t振動碾8遍動碾；斜坡削坡預留4cm余量碾壓至設(shè)計邊線，10t振動碾壓2遍靜碾、4遍動碾。

3 問題及原因分析

3.1 問題描述

墊層料填筑試驗檢測主要指標包括＞8mm含量、＜5mm含量、＜0.075mm含量、不均勻系數(shù)、曲率系數(shù)、濕密度、含水率、干密度、孔隙率、滲透系數(shù)等。墊層料在實際填筑過程中，根據(jù)其試驗檢測結(jié)果，發(fā)現(xiàn)墊層料孔隙率、干密度、變形模量等指標均能滿足設(shè)計要求，但墊層料級配檢測結(jié)果不符合設(shè)計情況較多，曲率系數(shù)檢測結(jié)果大于設(shè)計要求現(xiàn)象較為普遍。

3.2 原因分析

從墊層料料源選材、加工生產(chǎn)、儲存、運輸、攤鋪、填筑等全過程進行跟蹤檢查，查找并分析問題存在的原因。經(jīng)查找并分析導致墊層料級配檢測、曲率系數(shù)檢測不符合設(shè)計要求主要有如下原因。

（1）墊層料采用庫盆開挖的微風化片麻巖閃長巖、花崗閃長巖料經(jīng)人工破碎加工而成。庫盆開挖時，優(yōu)先已完成庫盆內(nèi)土方開挖及不合格夾層或比較集中的軟弱顆粒的剔除，料源較干凈、均一，在填筑時未發(fā)現(xiàn)含泥情況及被振動碾碾碎導致級配不合格情況。但檢測料源強度時，發(fā)現(xiàn)料源強度較高，墊層料加工系統(tǒng)難以達到破碎效果，破碎后小于5mm的顆粒明顯偏少，經(jīng)檢測級配不滿足設(shè)計要求。

（2）墊層料加工系統(tǒng)由1個料倉、1臺喂料機，1臺顎式破碎機、1臺圓錐破碎機（為防止鐵件進入破碎加工設(shè)備，在A1膠帶機上配置電磁除鐵器(含金屬探測儀)1套），1臺振動篩、以及6組膠帶機組成。開采料裝車前剔除粒徑大于600mm的石料，振動篩第一層篩孔尺寸為80mm，篩分后大于80mm的石料由膠帶機運輸回圓錐破二次破碎，如此循環(huán)往復。系統(tǒng)各類設(shè)備參數(shù)調(diào)設(shè)穩(wěn)定后不會變化，正常運轉(zhuǎn)后出料比例及粒徑基本相同。但經(jīng)在下料口取樣檢測，60mm～80mm含量明顯偏高，小于60mm的細顆粒明顯偏少，檢測結(jié)果存在級配不滿足設(shè)計要求的情況。

（3）上水庫海拔相對較高，常年盛行大風天氣，從加工系統(tǒng)到上壩填筑再到檢測，經(jīng)多次倒運、翻攪，細料有損失情況；遇降雨天氣，雨水進入堆存的墊層料和已填筑的墊層料內(nèi)，會帶走部分細顆粒；墊層料加工系統(tǒng)距離填筑面約1.5km，運輸路線較長，且局部段路況較差，運輸車輛存在顛簸情況，易導致骨料離析情況。

（4）墊層料從取料、生產(chǎn)、裝料、運輸、卸料、攤鋪、碾壓到試驗檢測，雖然多采用機械設(shè)備操作，但人員操作、指揮不當?shù)热允侵饕蛩亍Ｈ鐗|層料檢測主要采用挖坑取樣檢測，試驗檢測人員不具有足夠的專業(yè)技能，未按照試驗規(guī)程開展現(xiàn)場試驗檢測工作，易導致試驗數(shù)據(jù)失真；料源處挖機司機取不合格料用于墊層料生產(chǎn)，比如強風化巖石，易被振動碾碾碎導致檢測結(jié)果不滿足設(shè)計要求；以及存料處挖機司機或裝載機司機取料裝車時，因堆料時存在底部粗骨料偏多、頂部細骨料偏多的一般情況，取料方式不當易導致級配檢測不合格；運至工作面的墊層料，有時難免出現(xiàn)離析情況，現(xiàn)場指揮人員或反鏟司機等發(fā)現(xiàn)離析而未采取摻拌或挖除等措施，易導致級配檢測不符合設(shè)計要求。

（5）墊層料堆料易出現(xiàn)離析現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為堆料體上部為多為細料子、底部多為粗料子，當堆料高度較高時表現(xiàn)更為明顯，且反鏟或轉(zhuǎn)載機取料時難以做好全斷面取料。如加工系統(tǒng)出料口未及時將生產(chǎn)出來的墊層料進行轉(zhuǎn)移，堆料過高再取料時明顯料子偏粗或偏細；臨時堆存場堆存時，堆放過高同樣會出現(xiàn)以上問題；以及拉運在現(xiàn)場的墊層料，集中卸車或未及時攤鋪，堆積過高也會導致離析現(xiàn)象。

4 解決措施

為解決墊層料填筑過程中出現(xiàn)的級配與曲率系數(shù)檢測不符合設(shè)計要求的問題，結(jié)合以上查找到的原因，從強化人員管控、優(yōu)化設(shè)備性能、調(diào)整施工方法等措施上予以解決。具體如下：

（1）在進行庫盆開挖時，應(yīng)優(yōu)先完成庫盆內(nèi)土方開挖及不合格夾層或比較集中的軟弱顆粒的剔除，避免在料源取料時出現(xiàn)含泥、軟弱顆粒的情況。鑒于庫盆內(nèi)均為微風化片麻巖閃長巖、花崗閃長巖料，強度普遍較高，為滿足墊層料生產(chǎn)需要，在選定料源開采區(qū)的情況下，將原先的爆破參數(shù)進行優(yōu)化，采取減少爆破孔間距及增加裝藥量等措施，爆破后的料源出現(xiàn)較多的細料子，在取料裝車時做好反鏟司機的交底工作，細料子和粗料子一并裝車用于墊層料加工系統(tǒng)生產(chǎn)，生產(chǎn)出來的料子級配較均勻，符合設(shè)計要求[1]。

（2）對墊層料加工系統(tǒng)局部進行改裝，將篩孔尺寸為80mm的第一層振動篩更換為更小篩孔尺寸的振動篩，如更換篩孔尺寸為70mm的振動篩。變換第一層振動篩后，60mm-80mm含量明顯降低，檢測結(jié)果符合設(shè)計要求。

（3）對墊層料出廠質(zhì)量進行有效控制。墊層料在運至工作面前需進行出廠檢測，合格后方可運至工作面進行填筑。為做好墊層料出廠質(zhì)量控制，在墊層料加工系統(tǒng)場地設(shè)置三個區(qū)，即出機口區(qū)、待檢測區(qū)、已檢測區(qū)。出機口生產(chǎn)出來的墊層料應(yīng)及時轉(zhuǎn)運至待檢測區(qū)，避免出機口堆積過高離析，同時轉(zhuǎn)運至待檢區(qū)的墊層料也應(yīng)控制堆料高度，設(shè)置待檢測區(qū)標識牌。當轉(zhuǎn)運達到一定方量后（一般按照5000m3控制），進行試驗檢測，合格后轉(zhuǎn)為已檢測區(qū)，將待檢測區(qū)標識牌更換為已檢測區(qū)標識牌，不合格應(yīng)采用挖機等設(shè)備進行翻拌直至合格為止。隨后在另外一區(qū)域重復以上操作。已檢測區(qū)檢測完成后不得繼續(xù)存料，直至拉運完成為止。必須在已檢測區(qū)取料運輸至工作面，不得在出機口區(qū)、待檢測區(qū)取料。

（4）應(yīng)盡量避免在大風天氣、降雨天氣生產(chǎn)與填筑墊層料，若因特殊情況需要填筑的，需要采取必要的防風、防雨措施。如預大風天氣，在墊層料加工系統(tǒng)出機口處設(shè)置必要的擋風措施，防止出料過程中細料子損失；如遇降雨天氣，在取料部位、運輸車輛及現(xiàn)場填筑區(qū)采用防雨布覆蓋保護，對已攤鋪的墊層料，應(yīng)在降雨前及時碾壓到位。應(yīng)盡可能使墊層料運輸?shù)缆菲教?，無法消除顛簸帶來的影響時，應(yīng)由挖機或裝載機配合卸料和攤鋪[2]。

（5）強化流程管理，從墊層料開采、生產(chǎn)、儲存、取料運輸、攤鋪到碾壓全過程安排專人進行指揮、旁站，對每道工序把好關(guān)，并做好試驗人員及現(xiàn)場操作、指揮人員的培訓、技術(shù)交底工作，減少因人員指揮、操作不當?shù)纫蛩貛淼牟缓细耧L險[3]。

5 結(jié)語

墊層區(qū)位于瀝青混凝土面板下部，作為瀝青混凝土面板支撐層，墊層料填筑質(zhì)量直接關(guān)系到后續(xù)瀝青混凝土面板質(zhì)量，因此，做好墊層料填筑質(zhì)量控制較為關(guān)鍵。通過查找、分析墊層料填筑過程中存在的主要問題，再到采取強化人員管控、優(yōu)化設(shè)備性能、調(diào)整施工方法等一系列針對措施，解決了填筑過程中存在的問題，保證了各種試驗檢測參數(shù)符合設(shè)計要求，也為后續(xù)瀝青混凝土面板攤鋪質(zhì)量奠定了基礎(chǔ)。