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(shù)及質(zhì)量控制

姬紅衛(wèi)

（中國(guó)水電建設(shè)集團(tuán)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(kù)總庫(kù)容1.76億m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容0.384億m3，設(shè)計(jì)引水流量18m3/s，加大引水流量20 m3/s，電站裝機(jī)1MW。樞紐工程由放空兼導(dǎo)流洞、攔河大壩、溢洪道、發(fā)電系統(tǒng)、引水隧洞、倒虹吸及引水明渠等建筑物組成。

攔河大壩結(jié)構(gòu)型式為瀝青混凝土心墻壩，壩頂長(zhǎng)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(chǔ)部位寬1.5m，在1.5m高度范圍內(nèi)寬度漸變?yōu)?.8m,心墻上半部分26.5m寬度為0.5m，上下游過渡料寬3.0m，結(jié)構(gòu)形式見圖1。

2 原材料及技術(shù)性質(zhì)

2.1 瀝青

瀝青使用中國(guó)石油克拉瑪依石化公司生產(chǎn)的70號(hào)（A級(jí)）道路石油瀝青。該瀝青抽樣檢測(cè)的技術(shù)性質(zhì)指標(biāo)見表1所列。

由表1所列的檢測(cè)結(jié)果可見，該瀝青試樣的各項(xiàng)技術(shù)性能均滿足DL/T5411-2009《土石壩瀝青混凝土面板和心墻設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定的SG70瀝青的技術(shù)要求。

圖1 攔河大壩結(jié)構(gòu)形式圖

2.2 骨料

骨料自新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)181團(tuán)水泥廠料場(chǎng)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(jí)、（2.36～9.5）mm粒級(jí)兩種人工碎石，其技術(shù)性質(zhì)見表2、表3所列。

由表2所列的檢測(cè)結(jié)果可知粗骨料各項(xiàng)技術(shù)性質(zhì)符合DL/T5411-2009《土石壩瀝青混凝土面板和心墻設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定的粗骨料的技術(shù)要求。

2.2.2 細(xì)骨料

細(xì)骨料采用石灰?guī)r破碎所得的人工砂、C2料場(chǎng)生產(chǎn)的天然砂兩種，其技術(shù)性質(zhì)見表4、表5。

由表4所列的檢測(cè)結(jié)果可知，細(xì)骨料各項(xiàng)技術(shù)性質(zhì)均符合DL/T5411-2009《土石壩瀝青混凝土面板和心墻設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定的細(xì)骨料的技術(shù)要求。

2.2.3 填料（礦粉）

填料采用布爾津縣水泥廠生產(chǎn)的石灰石粉，其技術(shù)性質(zhì)見表6所列。

由表6所列檢測(cè)結(jié)果可知填料各項(xiàng)技術(shù)性質(zhì)均滿足DL/T5411-2009《土石壩瀝青混凝土面板和心墻設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定的填料的質(zhì)量要求。

考慮到人工砂中所含石粉可以替代部分填料，故對(duì)此石粉進(jìn)行親水系數(shù)的測(cè)定，其值為0.93。

3 瀝青混凝土配合比試驗(yàn)

以生產(chǎn)用原材料為原料進(jìn)行瀝青混凝土配合比室內(nèi)試驗(yàn)。在進(jìn)行了大量的試驗(yàn)之后，對(duì)所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了科學(xué)分析和論證，對(duì)幾個(gè)擬選配比進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)驗(yàn)證、水穩(wěn)定試驗(yàn)驗(yàn)證，在反復(fù)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(jī)口溫度均控制在（140～170）℃。低溫季節(jié)施工時(shí)出機(jī)口控制溫度提高10℃。

瀝青首先通過脫水鍋脫水(脫水鍋內(nèi)以導(dǎo)熱油為介質(zhì)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(xù)加至160±5℃。加熱上限溫度要嚴(yán)格控制，以防瀝青老化。

骨料加熱在烘干加熱筒內(nèi)進(jìn)行，先加入細(xì)骨料后加入粗骨料，加熱溫度為180±10℃。

4.2 瀝青混合料運(yùn)輸

在河床段基坑施工時(shí)（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(gè)吊罐運(yùn)輸，隔離劑采用機(jī)油，運(yùn)輸過程中用帆布覆蓋保溫。運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)后，20t吊車吊裝入倉(cāng)，瀝青混合料入倉(cāng)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(jī)直接運(yùn)輸。

4.3 河床段瀝青混合料攤鋪及碾壓

4.3.1 結(jié)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(shí)由于毛細(xì)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(dǎo)致基座混凝土凹槽部位一直處于濕潤(rùn)狀態(tài)，致使瀝青混凝土施工無法開展。經(jīng)專家討論后，采取對(duì)伸縮縫進(jìn)行化學(xué)灌漿的方法進(jìn)行封堵。

將基座混凝土與瀝青混凝土結(jié)合面上的浮漿、乳皮、粘著物等清除干凈，再打毛并用高壓風(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(xiàn)場(chǎng)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(shí)遠(yuǎn)離火源，不能站在火源的下風(fēng)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(jìn)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(shí)

模板架設(shè)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(cè)采用角鋼限位卡固定，架設(shè)前在模板內(nèi)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(shè)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(cāng)面，卸料后人工用鐵锨、刮板正平，每層攤鋪厚度30cm,并及時(shí)用帆布覆蓋，覆蓋寬度應(yīng)超出心墻30cm，鋪料厚度允許誤差±1cm。人工夯實(shí)：瀝青混凝土心墻第一層采用人工夯實(shí)，夯板型號(hào)為HCD80，夯實(shí)時(shí)兩臺(tái)夯板分別在止水上下游同步夯實(shí)。夯板夯實(shí)6遍，夯實(shí)溫度應(yīng)為145±5℃（表面溫度120±5℃），夯板接觸不到的部位用10kg重的擊實(shí)錘擊實(shí)，至瀝青混凝土面泛油。夯實(shí)完成后及時(shí)用帆布覆蓋。

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，灰塵等污染面采用空氣壓縮機(jī)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(jié)合面加熱到70℃以上。若一天內(nèi)連續(xù)鋪筑兩層時(shí)，在下層瀝青混凝土溫度降到90℃以下才能進(jìn)行上一層攤鋪。對(duì)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(shù)性質(zhì)

表2 粗骨料的技術(shù)性質(zhì)

表3 粗骨料的顆粒級(jí)配（通過率%）

表4 細(xì)骨料的性能指標(biāo)

表5 細(xì)骨料（天然砂）的顆粒級(jí)配（通過率%）

表6 填料的技術(shù)性質(zhì)

表7 瀝青混凝土實(shí)驗(yàn)配合比（重量比）

4.4 瀝青混合料機(jī)械攤鋪及碾壓

4.4.1 瀝青混合料的攤鋪

攤鋪機(jī)械采用西安理工大學(xué)生產(chǎn)的攤鋪機(jī)。攤鋪時(shí)瀝青混合料與相鄰1.3m寬的過渡料同時(shí)攤鋪，瀝青混合料用裝載機(jī)卸入攤鋪機(jī)料倉(cāng)內(nèi)，過渡料由220挖掘機(jī)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(jī)攤好的過渡料一起用挖掘機(jī)配合人工整平。

4.4.2 碾壓

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

5 質(zhì)量檢測(cè)與控制

5.1 原材料質(zhì)量檢驗(yàn)

（1）為及時(shí)掌握拌和站骨料質(zhì)量的動(dòng)態(tài)變化，以便調(diào)整施工配合比。粗細(xì)骨料的級(jí)配、超遜徑每天檢測(cè)一次，檢測(cè)時(shí)在拌合樓篩分后的熱骨料倉(cāng)取樣。

（2）拌和樓的計(jì)量系統(tǒng)每月進(jìn)行一次校驗(yàn)，由質(zhì)量管理部組織，總調(diào)度與拌和系統(tǒng)負(fù)責(zé)人參與，進(jìn)行自檢。

（3）每4h對(duì)各種原材料的配料稱量進(jìn)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(cè)一次。

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

5.2 瀝青混合料檢測(cè)

現(xiàn)場(chǎng)攤鋪碾壓前，每層分5點(diǎn)取樣，每點(diǎn)間隔距離不小于5m，每點(diǎn)取樣數(shù)量不少于20kg。將所取得混合料拌和均勻加熱后制作水穩(wěn)定試件一組、馬歇爾試件4個(gè)，檢測(cè)馬歇爾穩(wěn)定度、馬歇爾流值、水穩(wěn)定性、理論最大密度及抽提試驗(yàn)。

5.3 無損檢測(cè)

每單元20m檢測(cè)密度、孔隙率1次。

5.4 取芯樣檢測(cè)

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

6 結(jié)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(guān)單位的積極配合下，通過精心組織，心墻施工按期完成，經(jīng)過檢測(cè)各項(xiàng)質(zhì)量性能指標(biāo)均滿足或優(yōu)于設(shè)計(jì)要求。陜西水利