瀝青混凝土防滲心墻低溫施工技術(shù)探討

張小軍

（婁底職業(yè)技術(shù)學(xué)院 婁底市 417000）

瀝青混凝土防滲技術(shù)在水利水電工程中的研究與應(yīng)用最早可追溯到20世紀(jì)20年代。經(jīng)美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、西班牙、挪威、俄羅斯、日本等國(guó)的大面積推廣，已形成了成套的碾壓施工技術(shù)。隨著我國(guó)水利水電工程的發(fā)展，在20世紀(jì)70年代初，該施工技術(shù)被成功引進(jìn)，且在我國(guó)水壩工程防滲領(lǐng)域得到廣泛利用，如：北京半成子水庫、甘肅黨河水庫、遼寧碧流河水庫以及湖北車壩水庫等均采用瀝青混凝土防滲心墻壩，由此也積累了相當(dāng)豐富的施工經(jīng)驗(yàn)，為后續(xù)水利水電工程防滲工程的修建奠定了強(qiáng)有力的基礎(chǔ)。如：浙江天荒坪電站以及三峽大壩等重大水利工程中的瀝青混凝土防滲心墻壩工程。近年來，瀝青混凝土防滲結(jié)構(gòu)在我國(guó)壩工建設(shè)中的應(yīng)用又有了新的進(jìn)展。到目前為止，我國(guó)已建成瀝青混凝土防滲心墻土石壩12座，瀝青混凝土面板防滲土石壩(含蓄水庫)28座；另外，在建的瀝青混凝土防滲護(hù)面堆石壩(蓄水庫)3座，瀝青混凝土防滲心墻壩3座以及相當(dāng)數(shù)量的擬建工程也將采用瀝青混凝土防滲結(jié)構(gòu)。鑒于瀝青混凝土防滲心墻在我國(guó)水利水電工程建設(shè)中的廣泛應(yīng)用，很有必要對(duì)瀝青混凝土防滲技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的探討和研究。瀝青混凝土作為防滲材料，是因?yàn)槠渚哂泻芎玫姆罎B能力及適應(yīng)變形的能力。同時(shí)，瀝青混凝土本身又是一種對(duì)溫度非常敏感的材料（高溫液化，低溫固化），作為水工材料，其低溫抗裂能力不足而導(dǎo)致的水工結(jié)構(gòu)問題也非常突出。因此，在瀝青混凝土防滲心墻設(shè)計(jì)與施工中，必須考慮低溫施工對(duì)工程安全性的影響。為此，本文根據(jù)現(xiàn)有水工結(jié)構(gòu)防滲工程的技術(shù)特點(diǎn)，總結(jié)瀝青混凝土防滲心墻低溫施工技術(shù)，以期為實(shí)際工程設(shè)計(jì)與施工提供參考。

1 瀝青混凝土技術(shù)要求

瀝青混凝土材料的選取對(duì)整個(gè)防滲工程起到至關(guān)緊要的作用。通常根據(jù)《土石壩碾壓式瀝青混凝土防滲墻施工規(guī)范》、《土石壩瀝青混凝土面板和心墻設(shè)計(jì)準(zhǔn)則》以及《水工瀝青混凝土實(shí)驗(yàn)方法》選取合適的瀝青、骨料及礦粉等。以碾壓式瀝青混凝土為例，其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)如附表所示。

2 瀝青混凝土低溫施工技術(shù)

2.1 施工設(shè)備

（1）瀝青混凝土拌合設(shè)備。當(dāng)出料溫度為140℃，含水量為4%；瀝青含量5%時(shí)，其攪拌能力為1200kg；完成一個(gè)工作循環(huán)需時(shí)45s；平均生產(chǎn)能力為80t/h。瀝青混凝土拌合設(shè)備主要由冷料系統(tǒng)和烘干系統(tǒng)組成。其中，冷料系統(tǒng)由6個(gè)冷料斗（容積為7 m3）、2個(gè)250 W的電磁振動(dòng)器、6個(gè)調(diào)速給料機(jī)等組成；而烘干系統(tǒng)由干燥筒、燃油式燃燒器、30 kW的鼓風(fēng)機(jī)、電阻式測(cè)溫器、控制臺(tái)等組成。

附表 碾壓式瀝青混凝土技術(shù)要求（馬歇爾試驗(yàn)）

（2）瀝青混凝土運(yùn)輸設(shè)備。水平運(yùn)輸設(shè)備采用10 t自卸汽車；垂直運(yùn)輸設(shè)備采用改裝的3 m3裝載機(jī)。

（3）瀝青混凝土攤鋪機(jī)。攤鋪機(jī)一般采用履帶式，其攤鋪厚度為 20 cm，攤鋪速度（2～3）m/min，過渡料攤鋪寬度為2×1.5 m，料斗容量為6 t左右，熨平板為：固定、電機(jī)振動(dòng)壓實(shí)、紅外線加液化加熱器。

（4）瀝青混凝土心墻碾壓設(shè)備。70 cm心墻采用68 cm寬的雙鋼輪振動(dòng)碾；50 cm寬心墻采用45 cm寬的平板振動(dòng)器。

（5）過渡料碾壓設(shè)備。兩臺(tái)2.5 t振動(dòng)碾。

（6）其他設(shè)備。根據(jù)工程需要增添。

2.2 施工方法及工序

（1）施工方法。在瀝青混凝土施工防滲心墻施工之前，還需進(jìn)行瀝青混凝土室內(nèi)配合比試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)攤鋪試驗(yàn)以及碾壓試驗(yàn)等，從而最終確定瀝青混凝土防滲心墻施工的配合比及各項(xiàng)工藝技術(shù)參數(shù)。以碾壓式瀝青混凝土防滲心墻的施工為例，其主要采用水平分層、全軸線不分段的連續(xù)攤鋪碾壓法。瀝青混合料的鋪筑主要利用攤鋪機(jī)進(jìn)行攤鋪，對(duì)于攤鋪機(jī)鋪筑不到的部位，則輔以人工鋪筑。施工分層厚度即為壓實(shí)后的厚度（約20 cm）。只有當(dāng)前一施工層的質(zhì)量檢測(cè)滿足施工要求時(shí)方可進(jìn)行后一層瀝青混凝土防滲心墻的施工。在冬季，瀝青混凝土防滲心墻則采用砂礫石料將其覆蓋過冬，覆蓋層厚度必須大于凍土深度10 cm，覆蓋斷面采用梯形斷面，頂寬3.0 m，底寬6.0 m，先在瀝青混凝土防滲心墻表面覆蓋帆布，再在其上覆蓋砂礫石。

（2）施工工序。有關(guān)瀝青混凝土防滲心墻的施工工序主要包括：施工準(zhǔn)備、結(jié)合層面清理、測(cè)量放線、固定金屬絲、攤鋪機(jī)裝料、攤鋪并自振壓實(shí)、過渡料補(bǔ)填與碾壓、瀝青混合料碾壓、過渡料補(bǔ)碾、覆蓋保溫。其具體施工程序如附圖所示。

附圖 瀝青混凝土防滲心墻的施工工序

2.3 施工技術(shù)措施

在低溫狀態(tài)下進(jìn)行瀝青混凝土防滲心墻的施工，尚有一些技術(shù)措施應(yīng)引起重視。

（1）施工準(zhǔn)備。主要包括：接縫面的表面清理，施工機(jī)械設(shè)備、儀器及配套設(shè)施的就緒，所需材料充分到位。

（2）瀝青混凝土防滲心墻應(yīng)連續(xù)均勻地進(jìn)行鋪筑。期間若有異常，須及時(shí)查明原因并作處理后，方可繼續(xù)鋪筑。在續(xù)鋪前，要確保下層縫面溫度高于70℃，若縫面溫度低于70℃，則需使用紅外加熱器加熱使之達(dá)到鋪筑要求溫度，同時(shí)還需控制加熱時(shí)間，以免溫度過高導(dǎo)致瀝青混凝土老化。

（3）冬季停工時(shí)，防滲心墻的頂部應(yīng)高于其上下游相鄰的壩體，并用砂礫料將其覆蓋以免受凍。

（4）碾壓方式采用貼縫碾壓。過渡料的攤鋪高度應(yīng)低于瀝青混合料的高度。

（5）低溫施工時(shí)，除提高骨料和瀝青的溫度外，還需提高瀝青混凝土出機(jī)口的溫度，使其溫度接近規(guī)范所允許的上限值，以防瀝青混合料散熱太快，來不及攤鋪。

（6）可適當(dāng)提高瀝青混合料中的瀝青含量，盡量使其接近上限值。

（7）對(duì)運(yùn)輸車輛加裝保溫箱。保溫箱采用4 mm厚鋼板做隔層，在隔層中加入保溫礦棉來保溫，減少瀝青混凝土在運(yùn)輸過程中的熱量損失。

（8）混合料攤鋪完成后，立即用兩塊帆布交替將其覆蓋，并加蓋保溫罩，防止熱量損失過快，然后在帆布上進(jìn)行碾壓。

（9）縮短碾壓段。一般每15 m分為一個(gè)碾壓?jiǎn)卧?，混合料攤鋪完成后?yīng)及時(shí)碾壓，必要時(shí)可采用兩臺(tái)動(dòng)碾串聯(lián)碾壓，以縮短碾壓時(shí)間。

(10)對(duì)運(yùn)輸成品料的小車加裝保溫層，對(duì)皮帶、設(shè)備的電氣及燃油等系統(tǒng)進(jìn)行改造，使之更適合在低溫季節(jié)施工。

(11)各工序需緊密銜接，做到及時(shí)拌和、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓、盡量縮短施工作業(yè)時(shí)間。

2.4 施工質(zhì)量控制與檢測(cè)

為確保瀝青混凝土防滲心墻低溫施工的工程質(zhì)量，必須對(duì)施工過程的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行質(zhì)量控制，其主要包括：

（1）試驗(yàn)控制。在施工之前，必須通過室內(nèi)試驗(yàn)確定瀝青、骨料、礦粉及添加劑在瀝青混凝土中的配合比；施工過程中，應(yīng)及時(shí)測(cè)試混合料的出機(jī)溫度、入倉溫度、初壓與終壓溫度，并對(duì)瀝青混合料取樣進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，以確保瀝青混合料的施工質(zhì)量。

（2）原材料質(zhì)量控制。瀝青混凝土的原材料主要包括瀝青、粗細(xì)骨料及礦粉。通過針入度、軟化點(diǎn)、延度、滲透性等試驗(yàn)來控制瀝青的質(zhì)量；通過級(jí)配試驗(yàn)來監(jiān)測(cè)粗細(xì)骨料的質(zhì)量；而礦粉的質(zhì)量控制主要是進(jìn)行級(jí)配試驗(yàn)和含水量檢測(cè)。

（3）混合料質(zhì)量控制。為保證混合料的施工質(zhì)量，必須對(duì)瀝青混合料的拌合質(zhì)量、運(yùn)輸質(zhì)量以及鋪筑養(yǎng)護(hù)質(zhì)量進(jìn)行控制。拌合瀝青混凝土?xí)r，應(yīng)隨時(shí)觀察其外觀，看其色澤是否均勻、稀稠是否一致、有無花白料及其他異?，F(xiàn)象，同時(shí)對(duì)出機(jī)口的每盤料進(jìn)行溫度測(cè)試，保證出機(jī)口溫度控制在170±5℃。瀝青混合料在運(yùn)輸過程中，應(yīng)做好保溫措施，確保溫度損失在可控范圍內(nèi)；另外，運(yùn)輸過程中要保證混合料連續(xù)、均勻快速地從拌合站運(yùn)送到鋪筑點(diǎn)，不能讓混合料出現(xiàn)骨料分離或外漏。瀝青混合料在鋪筑過程中，要時(shí)刻對(duì)鋪筑溫度、攤鋪厚度與寬度、碾壓次數(shù)及外觀進(jìn)行嚴(yán)格控制，施工時(shí)過程中藥設(shè)置控制點(diǎn)，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)?；旌狭系娜雮}溫度需控制在（150～160）℃。對(duì)鋪筑層，若出現(xiàn)蜂窩、麻面、孔洞及花白料等現(xiàn)象，應(yīng)查明原因及時(shí)處理。

（4）施工質(zhì)量檢測(cè)。根據(jù)《土石壩碾壓式瀝青混凝土防滲墻施工規(guī)范》。當(dāng)瀝青混凝土每層碾壓施工完畢后，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)室必須對(duì)該層瀝青混凝土的施工質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)合格后，方可進(jìn)行下一步施工。檢測(cè)項(xiàng)目主要有重度、孔隙率、滲透系數(shù)、配合比、水穩(wěn)定性系數(shù)、三軸、彎曲等。防滲心墻每升高（2～4）m，沿壩軸線每（50～100）m 鉆芯取樣兩組，一般來說，重度的檢測(cè)采用核子密度儀，滲透系數(shù)的無損檢測(cè)采用滲氣儀。

3 結(jié)語

與常溫或高溫條件相比，低溫條件下進(jìn)行瀝青混凝土防滲心墻的施工，最主要的是要把握好溫度控制關(guān)。出機(jī)口溫度宜控制在170±5℃以內(nèi)，入倉溫度需控制在（150～160）℃左右，另外，在混合料運(yùn)輸過程中尚需做好保溫措施，確保溫度損失在可控范圍之內(nèi)。瀝青混凝土防滲心墻在冬季還需做好養(yǎng)護(hù)工作，以免其遭受凍害。

1祁世京.土石壩碾壓式瀝青混凝土心墻施工技術(shù)[M].北京:中國(guó)水利水電出版社，2001.

2 SD220-87.土石壩碾壓式瀝青混凝土心墻施工規(guī)范（試行）[S].陜西水利水保廳，陜西機(jī)械學(xué)院水利水電科研院，1987.

3方正三.瀝青混凝土在土石壩防滲上的應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社,1979.

4張懷生.水工瀝青混凝土[M].北京:中國(guó)水利水電出版社，2005.