多雨地區(qū)瀝青混凝土心墻施工質量控制方法措施

張棟

瀝青混凝土心墻作為土石壩防滲結構是一種可靠、經(jīng)濟、先進的水工防滲措施。它具有防滲性能好、抵抗沖擊能力強、施工速度快、工程量少等優(yōu)點，但施工條件要求比較嚴格，必須在干燥的環(huán)境中進行施工。本文以地處南方多雨地區(qū)的黔江區(qū)老窖溪水庫工程瀝青混凝土心墻施工為依托，主要從原材控制、施工過程控制、夜間及雨季施工控制等方面進行進行工序施工質量控制，最終實現(xiàn)了每日3 層的施工記錄，分部工程優(yōu)良率98.7%，單位工程達到了優(yōu)良標準，2017 年2 月實現(xiàn)下閘蓄水。截止目前，經(jīng)觀測數(shù)據(jù)分析，大壩穩(wěn)定可靠，最大滲流量為17.2L/s，取得了較好的經(jīng)濟、社會效益，可在同條件、同類型工程借鑒推廣。

一、工程概況

老窖溪水庫工程位于重慶市黔江區(qū)石會鎮(zhèn)境內(nèi)，是以農(nóng)業(yè)灌溉及場鎮(zhèn)供水為主，兼有農(nóng)村人畜用水等綜合效益的中型水利工程，水庫總庫容1047 萬m3。擋水建筑物為瀝青混凝土心墻石渣壩，壩頂高程542.2m，壩頂寬7.0m，最大壩高63.7m，壩頂軸線長252.0m。瀝青混凝土心墻厚度由底部3.0m 過渡到1.0m、1.0m 過渡到0.6m，高57.2m，8780m3。工程所處地屬亞熱帶濕潤季風氣候區(qū)，多年平均降雨量1283mm，降雨年內(nèi)分配極不均勻，雨季從4 月～10 月，降水量占全年降水量的85.2%，對瀝青混凝土施工極度不利。

二、前期策劃

1.原材及施工設備比選

為確保瀝青混凝土心墻施工質量，根據(jù)設計及規(guī)范要求，根據(jù)工程實際提前對瀝青混凝土施工所用的攪拌設備、運輸設備、碾壓設備及原材提前進行比選、采購，最終選用了自帶除塵設備、自帶聯(lián)系拌和、粉煤加熱骨料及瀝青恒溫罐儲存的LB-1000 型瀝青混凝土拌和設備，攤鋪設備選用了西安理工大學研發(fā)的JXT-12 自行式瀝青混凝土攤鋪機，該設備可實現(xiàn)心墻與兩側過渡料同時攤鋪，自帶擠壓振搗設備，可實現(xiàn)初碾擠實效果；碾壓設備選用了2臺2T 自行式震動碾（單驅動、輪寬90cm）及1 臺3T 自行式震動碾（雙驅動、輪寬100cm）進行瀝青混凝土心墻及兩側過渡料的碾壓，水平運輸選用了5T 自卸車，且自行加裝活動式遮雨棚，確保瀝青混凝土混合料干燥入倉，攤鋪機給料采用3m3輪胎式裝載機完成，過渡料給料采用3m3輪胎式側翻裝載機完成，0.6m3挖掘機補給及粗整，人工精平；原材根據(jù)當?shù)亓显?，多家比選、確定了石灰?guī)r加工而成的骨料及填料，瀝青采用了新疆克拉瑪依水工70 號瀝青。并對骨料料倉搭設遮雨棚，防止骨料淋雨潮濕，填料采用儲存罐儲存，防止受潮。

表1 瀝青混凝土施工控制要點明細表

設備及原材確定后，聯(lián)系西安理工大學進行了瀝青混凝土配合比實驗，并邀請參與多座瀝青混凝土心墻壩施工的老專家對施工人員進行技術培訓，成立了工地實驗室，對骨料進行進場抽檢，及時與廠家溝通調整，確保原材質量，并配備了相應的檢測儀器，隨時對瀝青、骨料、填料及密度、滲透系數(shù)等參數(shù)進行檢測，力學性能檢測委托西安理工大學進行。

通過以上措施，從源頭確保瀝青混凝土心墻施工質量。

2.設置質量控制點

為確保瀝青混凝土心墻施工質量，制定了施工質量控制點，使瀝青混凝土心墻施工全過程，各環(huán)節(jié)全面受控，見表1。

3.現(xiàn)場攤鋪實驗

現(xiàn)場攤鋪試驗目的是對室內(nèi)配合比進行驗證和調整，取得并確定各種有關的施工工藝參數(shù)。主要內(nèi)容是：檢驗、調整、確定瀝青混凝土的施工配合比，檢驗瀝青混凝土拌和系統(tǒng)和攤鋪設備運行性能，試驗選定各種攤鋪碾壓參數(shù)。最終確定適合現(xiàn)場施工的施工工藝、攤鋪厚度、碾壓遍數(shù)等。隨后可進行1 ～2 層生產(chǎn)性現(xiàn)場攤鋪實驗，根據(jù)現(xiàn)場情況可對碾壓參數(shù)及施工工藝等略做調整。

三、質量控制措施

1.原材質量控制

瀝青混凝土心墻使用的原材主要有瀝青、粗骨料（19.5 ～10mm、10 ～5mm、5 ～2.5mm 三級）、細骨料（2.5 ～0.075mm）及填料（小于0.075mm）。進場時查驗原材質量證明書，并及時會同監(jiān)理人員按照規(guī)范要求的抽檢頻次進行抽樣檢測，檢測合格后下發(fā)抽檢合格反饋單，方可使用。所用骨料及填料必須為堿性材料。

原材具體依據(jù)現(xiàn)行《水工瀝青混凝土施工規(guī)范》（SL514-2013）要求進行進行控制。

2.拌和質量控制

拌和過程中需注意骨料加熱溫度、瀝青溫度及投料次序、攪拌時間，拌和人員必須嚴格按照現(xiàn)行施工規(guī)范進行控制，溫度及稱重誤差依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范執(zhí)行。

根據(jù)老窖溪水庫工程施工經(jīng)驗，考慮到季節(jié)影響，一般夏季骨料及瀝青溫度按下限控制，冬季按上限控制，采用液態(tài)恒溫瀝青，非施工期一般恒溫保存，按130 ～140℃控制，在施工前6 ～10h 加熱升溫，可保證拌和時需要的溫度。

正式拌和前實驗人員需對熱骨料進行篩分，根據(jù)實際級配曲線同設計級配曲線進行擬合，根據(jù)擬合情況調整各類骨料的比例，最終使其與設計級配曲線基本吻合，并出具施工配合比下發(fā)拌合站，拌和人員嚴格按照配合比單進行拌和，嚴禁私自更改，確保拌合物性能。

拌和投料次序為投入溫度達到要求的骨料后，干拌15s，在加入熱瀝青拌和。拌和時間不少于45s?；旌狭铣鰴C溫度根據(jù)環(huán)境溫度變化而嚴加控制，一般在165℃～180℃，拌出后的瀝青混合料外觀色澤應均勻應均勻，無花白料、冒黃煙，卸料時不產(chǎn)生離析。

根據(jù)施工經(jīng)驗，拌和過程中若出現(xiàn)以下情況，瀝青混合料則按廢料處理：

①溫度過高，實測溫度大于180℃，冒黃煙，混合料呈棕色，無光澤。

②溫度過低，實測溫度110℃，骨料顆粒未完全被瀝青裹覆，有結塊現(xiàn)象。

③稱量不準，瀝青過多，瀝青砼分離，瀝青泛出，粒料游離；瀝青不足，粗粒料裹覆狀態(tài)惡劣，混合料紊亂；骨料過多，顆粒顯著分離，配合比不好。

④花白料，拌和不均勻，部分骨料未被裹覆。

3.運輸及入倉質量控制

拌和完成后卸入運輸車中，卸料高度確保不要大于2m；卸料時提前對運輸車箱進行清潔，并干燥，為了防止混合料黏車廂，可在車廂底部及側面涂刷新鮮干凈的防黏液，如食用油或液壓油等，嚴禁涂刷稀釋瀝青的油類；針對氣候條件及溫度損失情況，適當可增加保溫棚，避免溫度損失過快，確保拌合物性能。在陰雨天氣，從拌合站至攤鋪現(xiàn)場全程加蓋保溫遮雨棚，確保瀝青混合料質量。

入倉時需調整入倉卸料高度，不得產(chǎn)生離析現(xiàn)象，并隨時檢測入倉溫度，若溫度低于規(guī)范要求，需做廢料處理；卸料過程中帶入的雜物必須清理干凈。陰雨或風沙天需及時覆蓋碾壓，確保施工質量。

4.基礎面及結合面質量控制

入倉前必須對基礎面或結合面進行處理。基礎面一般為混凝土基礎，需進行人工鑿毛，鑿除混凝土乳皮、微露粗砂，且不得出現(xiàn)粗骨料松動現(xiàn)象，并不得出現(xiàn)小坑；完成后采用高壓風清理干凈，確保表面清潔、干燥，隨后報驗，經(jīng)監(jiān)理工程師驗收合格后一般采用3：7 稀釋陽離子瀝青涂刷，即為冷底子油，涂刷最少2 次，一般按0.2kg/m2控制，涂刷完成后表面需光澤均勻一致、表面平整、無花白、無團塊，最好為淺褐色。后采用帆布或塑料布覆蓋，防止污染。

待冷底子油自熱干燥12h 后，對表面再次清潔一次，確保表面潔凈、干燥后進行鋪設2cm 厚瀝青瑪蹄脂，即瀝青砂漿。一般按瀝青：砂：填料=1：2：2 進行拌制，隨拌隨用，人工鋪設，鋪設完成后外觀需平整光順，無鼓包、無流淌，厚度不小于2cm。

層與層間結合面在上層攤鋪前必須清潔，并確保干燥，表面溫度不得低于70℃、不得高于90℃，若表面溫度低于70℃時需進行二次加熱，一般采用紅外線加熱板跟隨攤鋪機同步進行，加熱時間2 ～3min，不宜過長。根據(jù)重慶老窖溪施工經(jīng)驗，瀝青混合料入倉溫度按上限控制，入倉后等待15 ～30min 后進行碾壓，即可實現(xiàn)底層溫度提高至70℃以上，又能實現(xiàn)瀝青混合料入倉后“排氣”問題，最終確保了上下層良好的粘結，表面碾壓后無氣泡、麻面等現(xiàn)象。對于紅外線加熱器無法加熱的邊緣部位，可用噴燈烘烤，并再次清理表面。必要時個別部位還要人工用鋼毛刷刷洗，對于污染的倉面，表層必須用噴燈烤軟后鏟除，特別應注意試驗檢測后倉面留下的污漬處理，如滲氣儀測滲透系數(shù)時留下的黃油、用油漆寫的樁號、高程及中心線等。局部因碾壓溫度控制不到位或級配較差表現(xiàn)出的麻面、龜裂等，可采用融化瀝青涂刷處理，涂刷前需對表面清潔干燥，涂刷最少2 次確保融化瀝青能充分填充骨裂及麻面，冷卻后表面光潔平順，但厚度不宜大于2cm。

降雨過后恢復施工，需對結合面采用高壓風槍沖洗，并采用人工擦拭干凈，必要時采用噴燈烤干；污染嚴重部位需鏟除，方法同層面結合部位處理。機械攤鋪時需退出攤鋪機，處理攤鋪機底部積水，確保底部干凈、清潔，未碾壓到位的瀝青混凝土需人工挖除，成緩于1：3 斜坡。

鉆孔取芯部位需采用高壓水槍沖洗，人工擦拭干凈，噴燈烤干，局部污染較嚴重部位烤軟鏟除，表面涂刷熱熔瀝青。芯樣孔洞人工擦拭干凈積水后，采用紅外線加熱棒或噴燈烤干，確?？椎准翱妆跍囟雀哂?0℃后分層采用瀝青混凝土混合料回填，每層不高于5cm，人工用10kg 重的搗棍夯實25 次以上。芯樣孔回填高度應略高出心墻2cm。

5.攤鋪施工質量控制

攤鋪分人工攤鋪和機械攤鋪兩種。

（1）人工攤鋪

人工攤鋪主要控制模板安裝施工質量。模板主要采用鋼模板，需提前采用厚度0.5 ～0.8cm 厚鋼板加工而成，高度同心墻攤鋪厚度（重慶老窖溪水庫工程攤鋪虛鋪厚度30cm，壓實厚度26±2cm），并略高1 ～2cm，寬度1.8 ～2.0m，并采用Φ8 圓鋼焊制2 個提手，便于人工操作，根據(jù)攤鋪寬度相對兩塊模板采用2 根角鋼加工而成的限位卡固定。鋼模板必須架設牢固、拼接嚴密，斷面尺寸必須符合設計要求，相鄰模板搭接長度不小于5cm，定位后的鋼模板內(nèi)側距心墻中心線的偏差不得小于±5cm。定位檢查完成后采用人工填筑模板兩側的過渡料，填筑時需兩側同步進行，虛鋪高度不得高于模板高度。瀝青混合料入倉前需再次校核模板邊線，確保模板穩(wěn)定未變形，邊線需滿足設計要求，模板內(nèi)側涂刷脫模劑或新鮮輕柴油，但為了確保瀝青混凝土心墻可以不用涂刷，每次使用前可對模板上的瀝青混合料黏附物采用噴燈烤熱，鏟刀鏟除，確保后期使用時表面平整、清潔。

瀝青混合料入倉時需控制高度，并分次均勻入倉，以便減少人工勞動強度，攤平時嚴禁采用鐵鍬拋撒，必須人工采用鐵鍬端料攤平，局部可采用釘耙攤平，以避免瀝青混合料分離。

（2）機械攤鋪

機械攤鋪一般使用自行式攤鋪機進行（重慶老窖溪水庫采用的是西安理工大學研發(fā)的JXT-12 履帶自行式攤鋪機），需配置熟練的操作人員操作。攤鋪前需設置心墻軸線，一般采用礦粉灑線、鋼絲線定位或采用紅外線定位、激光定位儀，攤鋪機在整個施工過程中必須按照1 ～3m/min沿軸線行駛，誤差不得大于±5mm，攤鋪厚度按攤鋪實驗確定的參數(shù)進行攤鋪。攤鋪過程中必須時刻注意攤鋪機瀝青混合料料斗及過渡料料斗中存量，以防“漏鋪”或“薄鋪”、分散等現(xiàn)象。

每層開始施工時，由于拌合站開始拌制的混合料溫度不穩(wěn)定且偏低，所以根據(jù)實際經(jīng)驗，攤鋪機就位時不要緊靠岸坡混凝土基礎進行攤鋪，可適當預留3 ～5m 遠，待機械攤鋪5 ～10m 后采用人工攤鋪，這樣便與瀝青混凝土與岸坡基礎混凝土的結合。重慶老窖溪水庫左右岸坡為6m 長擴大角，必須采用人工攤鋪，避免了此類缺陷。

在攤鋪過程中必須隨時檢測瀝青混合料的入倉溫度，發(fā)現(xiàn)不合格料必須按廢料處理，根據(jù)規(guī)范要求，入倉溫度宜為140℃～165℃，重慶城北水庫瀝青混凝土心墻工程入倉溫度按130 ～170℃控制，并不得低于100℃（需立即碾壓），不得高于180℃。重慶老窖溪水庫瀝青混凝土心墻施工過程中，入倉溫度一般按140℃～165℃控制，夏季最低不低于130℃，冬季最低不低于140℃，且根據(jù)施工期溫度適當調整，可滿足施工碾壓溫度要求，不需等待時間過久，僅5 ～15min，也無需采取措施防止溫度損失過快，既提高了施工效率又實現(xiàn)了快速施工，且保證了施工質量。若遇到突然降雨天，則及時對未入倉及入倉瀝青混合料采用防雨帆布進行覆蓋，并及時碾壓。

6.碾壓施工質量控制

碾壓跟隨瀝青混合料攤鋪同步進行，一般碾壓區(qū)與攤鋪區(qū)可相距5 ～15m，這樣可確保施工期間的機械及人員安全。碾壓溫度按結合施工期氣候條件控制，并依據(jù)現(xiàn)場攤鋪實驗確定，初碾溫度不宜低于130℃，終碾溫度不宜低于110℃。重慶老窖溪水庫瀝青混凝土心墻施工初碾溫度按130℃～155℃控制，終碾溫度應不低于110℃，經(jīng)取芯檢測，各項技術指標均滿足設計及規(guī)范要求，效果良好。

碾壓根據(jù)現(xiàn)場攤鋪實驗確定的參數(shù)進行施工，一般采用品字型碾壓，即2 臺振動碾在前面同時對心墻兩側過渡料進行碾壓，其后1 臺振動碾對心墻進行碾壓。重慶老窖溪水庫工程瀝青混凝土心墻施工時采用了2 臺2T 自行式振動碾對心墻兩側過渡料進行同步碾壓，采用1 臺3T 雙驅自行式振動碾對心墻進行碾壓，按照靜2 動8 進行施工；底板3m 擴大段采用反鏟帶液壓夯板進行夯實，每夯實面積為40*50cm，按夯實30 ～45s，表面泛油，光潔平整控制；與岸坡結合部位采用人工汽油夯板進行夯實，按表面泛油，光潔平整控制；以上方法實施后經(jīng)取芯檢測，質量滿足設計及規(guī)范要求，效果良好。

瀝青混合料碾壓時，振動碾不能只在一個碾壓條帶上來回碾壓數(shù)次，必須采用錯距碾壓的方式，即每次錯距50%碾寬從左至右或從右至左依次碾壓，這樣碾壓后瀝青混凝土表面平整，且無錯臺現(xiàn)象。碾壓次數(shù)必須按照現(xiàn)場攤鋪實驗確定的遍數(shù)進行碾壓，不得漏碾或過碾。因為隨著碾壓遍數(shù)的增加，瀝青混凝土的容重將逐步增加，但遍數(shù)太多或過分碾壓往往會使瀝青混合料中的游離瀝青析出表面，從而影響到了心墻質量。與岸坡結合部位無法碾壓部位，采用人工夯實，但需注意夯實方法，嚴禁出現(xiàn)因夯實方法不當造成骨料破碎的現(xiàn)象。

碾壓過程中因對碾輪定期清理及灑水，以防止瀝青及骨料黏在碾輪上，造成碾壓表面不平整或“陷碾”現(xiàn)象。如發(fā)生“陷碾”現(xiàn)場，自行碾操作人員不得來回在同一部位進行碾壓，需采用挖機或吊車直接將自行碾吊出“陷碾”區(qū)，并及時對“陷碾”部位的混合料全部清除，從新回填新的瀝青混合料，人工整平，從新碾壓。碾壓過程中嚴禁在碾輪上涂刷柴油，且不等出現(xiàn)瀝青混合料及過渡料碾壓設備混用現(xiàn)象，并防止柴油或油水混合液、過渡料拋撒在碾壓層面上，因為柴油不宜揮發(fā)，混在瀝青混凝土中將嚴重影響瀝青混凝土質量，所以必須全部清除受污染的瀝青混凝土，從新采用新的瀝青混合料補填。

瀝青混凝土心墻必須與兩側過渡料、壩殼料填筑同步上升，均衡施工，以確保壩體整體壓實質量。心墻與過渡料同高程施工，同壩殼料高差不得大于80cm。瀝青混凝土心墻務必確保全層平起，避免或減少橫向接縫。但由于機械故障或施工需要、降雨等因素影響必須中途停工，必須按1：3 ～1：4 預留緩坡，并碾壓密實；復工后檢查預留緩坡，若碾壓密實、質量合格，則采用噴燈加熱，并涂刷一層熱瀝青，隨后從新攤鋪施工；若碾壓不密實、質量不合格，則采用人工全部挖除不合格部位的瀝青混凝土，人工清理干凈后采用噴燈加熱，并涂刷一層熱瀝青，隨后從新攤鋪。上下層的橫縫應相互錯開，錯距不得小于2m，橫向接縫部位應重復碾壓30 ～50cm，局部可采用人工夯實，直至表面均勻泛油為止。瀝青混合料與兩側過渡料宜貼縫碾壓，這樣既可以不污染倉面，又不浪費瀝青混合料，又能保證瀝青混凝土心墻有效寬度及實體質量，但當碾輪寬度大于心墻寬度時則需采用騎縫碾壓方式，但需鋪設帆布后進行碾壓，且在過渡料鋪設時需略高于瀝青混凝土心墻高度，具體以實驗確定，重慶老窖溪水庫瀝青混凝土心墻碾壓設備輪寬90cm，寬于心墻寬度，在過渡料攤鋪時人工二次加高約1.5cm，后加蓋帆布進行騎縫碾壓，效果良好。

碾壓過程中，現(xiàn)場技術人員或操作人員應隨時對碾壓完成部位進行檢查，若發(fā)現(xiàn)碾壓面層上存在污物或冷料塊、石渣等，需采用小鏟清除，防止瀝青混凝土心墻斷面縮小，影響下層攤鋪。若發(fā)現(xiàn)麻面或龜裂現(xiàn)象，處理方法同2.7所述。

四、結語

綜上所述，重慶老窖溪水庫工程瀝青混凝土心墻施工過程中通過以上控制措施，并加強了質量檢測頻次，引用先進的檢測設備控制過程質量，最終實現(xiàn)了快速施工，高峰期達到了每日3 層的施工記錄，且施工質量滿足設計及規(guī)范要求，工程質量達到優(yōu)良等級；工程至2017 年2 月下閘蓄水以來，運行良好，壩后滲水最大為17.2L/s，取得了較好的經(jīng)濟、社會效益，可在同條件、同類型工程借鑒推廣。