新疆克孜加爾水利樞紐工程碾壓式瀝青混凝土心墻施工技術及質量控制

姬紅衛

（中國水電建設集團第十五工程局有限公司 陜西 西安 710065）

1 工程概況

新疆克孜加爾水利樞紐工程屬大（Ⅱ）型工程，水庫總庫容1.76億m3，調節庫容0.384億m3，設計引水流量18m3/s，加大引水流量20 m3/s，電站裝機1MW。樞紐工程由放空兼導流洞、攔河大壩、溢洪道、發電系統、引水隧洞、倒虹吸及引水明渠等建筑物組成。

攔河大壩結構型式為瀝青混凝土心墻壩，壩頂長度355m，最大壩高64m。心墻基座混凝土為C20混凝土，底部寬度7m，瀝青混凝土心墻與基座混凝土基礎部位寬1.5m，在1.5m高度范圍內寬度漸變為0.8m,心墻上半部分26.5m寬度為0.5m，上下游過渡料寬3.0m，結構形式見圖1。

2 原材料及技術性質

2.1 瀝青

瀝青使用中國石油克拉瑪依石化公司生產的70號（A級）道路石油瀝青。該瀝青抽樣檢測的技術性質指標見表1所列。

由表1所列的檢測結果可見，該瀝青試樣的各項技術性能均滿足DL/T5411-2009《土石壩瀝青混凝土面板和心墻設計規范》中規定的SG70瀝青的技術要求。

圖1 攔河大壩結構形式圖

2.2 骨料

骨料自新疆生產建設兵團181團水泥廠料場開采、破碎制成的人工骨料。另外還使用了天然河砂。

2.2.1 粗骨料

粗骨料采用（9.5～19.0）mm粒級、（2.36～9.5）mm粒級兩種人工碎石，其技術性質見表2、表3所列。

由表2所列的檢測結果可知粗骨料各項技術性質符合DL/T5411-2009《土石壩瀝青混凝土面板和心墻設計規范》中規定的粗骨料的技術要求。

2.2.2 細骨料

細骨料采用石灰巖破碎所得的人工砂、C2料場生產的天然砂兩種，其技術性質見表4、表5。

由表4所列的檢測結果可知，細骨料各項技術性質均符合DL/T5411-2009《土石壩瀝青混凝土面板和心墻設計規范》中規定的細骨料的技術要求。

2.2.3 填料（礦粉）

填料采用布爾津縣水泥廠生產的石灰石粉，其技術性質見表6所列。

由表6所列檢測結果可知填料各項技術性質均滿足DL/T5411-2009《土石壩瀝青混凝土面板和心墻設計規范》中規定的填料的質量要求。

考慮到人工砂中所含石粉可以替代部分填料，故對此石粉進行親水系數的測定，其值為0.93。

3 瀝青混凝土配合比試驗

以生產用原材料為原料進行瀝青混凝土配合比室內試驗。在進行了大量的試驗之后，對所有試驗數據進行了科學分析和論證，對幾個擬選配比進行馬歇爾試驗驗證、水穩定試驗驗證，在反復比選后，最終確定了適用于本工程的瀝青混凝土配合比，確定配合比見表7。

4 瀝青混凝土心墻施工

4.1 瀝青混合料拌制

瀝青混凝土采用HLB-60型瀝青混凝土拌和站拌制，先將骨料與填料拌和25s，再加入瀝青拌和45s。瀝青混合料出機口溫度均控制在（140～170）℃。低溫季節施工時出機口控制溫度提高10℃。

瀝青首先通過脫水鍋脫水(脫水鍋內以導熱油為介質加熱，脫水0.5h～1.0h，不再冒泡)，然后采用瀝青泵抽入瀝青加熱保溫罐，繼續加至160±5℃。加熱上限溫度要嚴格控制，以防瀝青老化。

骨料加熱在烘干加熱筒內進行，先加入細骨料后加入粗骨料，加熱溫度為180±10℃。

4.2 瀝青混合料運輸

在河床段基坑施工時（高程600.0以下部位），瀝青混合料拌好后采用5t自卸車配2個吊罐運輸，隔離劑采用機油，運輸過程中用帆布覆蓋保溫。運輸至現場后，20t吊車吊裝入倉，瀝青混合料入倉溫度控制在140℃～170℃；出基坑后（高程600.0以上），瀝青混合料拌采用裝載機直接運輸。

4.3 河床段瀝青混合料攤鋪及碾壓

4.3.1 結合面處理

由于河床段基座混凝土頂部高程低于原河床，巖石中的裂隙水較為豐富，上下游均有裂隙水沿開挖邊坡滲出，同時由于毛細作用，還有部分地下水順銅止水中的瀝青麻繩蔓延。這兩方面的因素均導致基座混凝土凹槽部位一直處于濕潤狀態，致使瀝青混凝土施工無法開展。經專家討論后，采取對伸縮縫進行化學灌漿的方法進行封堵。

將基座混凝土與瀝青混凝土結合面上的浮漿、乳皮、粘著物等清除干凈，再打毛并用高壓風吹干凈。潮濕部位用汽油噴燈烘干，保持混凝土表面干燥。

4.3.2 冷底子油和瀝青砂漿馬蹄脂施工

在干燥的混凝土毛面上人工涂刷2遍冷底子油，涂刷要均勻，無遺漏。冷底子油用瀝青和汽油摻配而成，配制重量比為瀝青:汽油=3:7。配置前，瀝青現場加熱，加熱溫度不大于120℃，然后加熱好的熱瀝青按比例緩慢加入汽油中，邊加入邊攪拌，配置時遠離火源，不能站在火源的下風口。

待冷底子油干涸后，方可涂抹1cm～2cm厚瀝青瑪蹄脂。瀝青瑪蹄脂按瀝青:礦粉:人工砂=1:2:2.3比例進行拌制，瀝青瑪蹄脂邊攤鋪邊刮平，刮平后要求表面平整、光潔。

4.3.3 瀝青混合料的人工攤鋪及夯實

模板架設好后，先攤鋪過渡料，再攤鋪瀝青混合料。模板采用自制加工的鋼模，模板兩側采用角鋼限位卡固定，架設前在模板內面用透明膠帶粘兩層牛皮紙。定位后的鋼模板距心墻中心線的偏差不大于±5mm。模板安設完成后用帆布覆蓋好，以防塵土、雜物污染。瀝青混合料攤鋪采用20t吊車將瀝青混合料吊罐吊至倉面，卸料后人工用鐵锨、刮板正平，每層攤鋪厚度30cm,并及時用帆布覆蓋，覆蓋寬度應超出心墻30cm，鋪料厚度允許誤差±1cm。人工夯實：瀝青混凝土心墻第一層采用人工夯實，夯板型號為HCD80，夯實時兩臺夯板分別在止水上下游同步夯實。夯板夯實6遍，夯實溫度應為145±5℃（表面溫度120±5℃），夯板接觸不到的部位用10kg重的擊實錘擊實，至瀝青混凝土面泛油。夯實完成后及時用帆布覆蓋。

在已壓實的心墻上繼續鋪筑時，結合面必須清理干凈，灰塵等污染面采用空氣壓縮機清除或用紅外線加熱器烘烤粘污面，使其軟化后鏟除。攤鋪前用紅外線加熱器使結合面加熱到70℃以上。若一天內連續鋪筑兩層時，在下層瀝青混凝土溫度降到90℃以下才能進行上一層攤鋪。對于潮濕部位先將表水清除，再采用紅外線加熱器烘干、加熱。

表1 瀝青技術性質

表2 粗骨料的技術性質

表3 粗骨料的顆粒級配（通過率%）

表4 細骨料的性能指標

表5 細骨料（天然砂）的顆粒級配（通過率%）

表6 填料的技術性質

表7 瀝青混凝土實驗配合比（重量比）

4.4 瀝青混合料機械攤鋪及碾壓

4.4.1 瀝青混合料的攤鋪

攤鋪機械采用西安理工大學生產的攤鋪機。攤鋪時瀝青混合料與相鄰1.3m寬的過渡料同時攤鋪，瀝青混合料用裝載機卸入攤鋪機料倉內，過渡料由220挖掘機上料，攤鋪厚度30cm，邊攤鋪邊用帆布覆蓋心墻。過渡料與攤鋪機攤好的過渡料一起用挖掘機配合人工整平。

4.4.2 碾壓

碾壓時，先碾過渡料，后碾心墻，碾壓時兩臺3t振動碾和一臺2.0t振動碾形成“品”字形進行碾壓。心墻初碾溫度應為140±5℃（表面115±5℃），終碾溫度應不低于110℃（表面100℃）。2t振動碾按2遍（靜碾）+6遍（振動碾）+2遍（靜碾）在覆蓋的帆布上進行碾壓。順碾壓方向搭接重疊碾壓40cm,當寬度大于90cm時，垂直碾壓方向重疊碾壓寬度不小于30cm。碾壓完成后及時揭開帆布，再蓋好壓好。

5 質量檢測與控制

5.1 原材料質量檢驗

（1）為及時掌握拌和站骨料質量的動態變化，以便調整施工配合比。粗細骨料的級配、超遜徑每天檢測一次，檢測時在拌合樓篩分后的熱骨料倉取樣。

（2）拌和樓的計量系統每月進行一次校驗，由質量管理部組織，總調度與拌和系統負責人參與，進行自檢。

（3）每4h對各種原材料的配料稱量進行一次檢查并記錄。

（4）骨料加熱控制在170℃～190℃，瀝青加熱溫度控制在150℃～170℃，每4h檢測一次。

（5）瀝青混凝土出機口溫度控制在140℃～170℃（低溫季節提高10℃），每車檢測一次。

5.2 瀝青混合料檢測

現場攤鋪碾壓前，每層分5點取樣，每點間隔距離不小于5m，每點取樣數量不少于20kg。將所取得混合料拌和均勻加熱后制作水穩定試件一組、馬歇爾試件4個，檢測馬歇爾穩定度、馬歇爾流值、水穩定性、理論最大密度及抽提試驗。

5.3 無損檢測

每單元20m檢測密度、孔隙率1次。

5.4 取芯樣檢測

瀝青心墻每升高4m，沿壩軸線100m～150m布置鉆取芯樣2組，檢測密度、孔隙率及滲透系數。

6 結語

新疆克孜加爾水利樞紐工程瀝青混凝土心墻施工在各有關單位的積極配合下，通過精心組織，心墻施工按期完成，經過檢測各項質量性能指標均滿足或優于設計要求。陜西水利