淺析澆筑式瀝青混凝土心墻壩施工控制

宋成剛

【摘要】澆筑式瀝青混凝土心墻壩是一種正在快速發展的防滲施工方式，在實踐過程中充分證明其具有極強的抗滲能力，一般能夠達到10—8以上的防滲能力，在不漏水的基礎上并且具有相對較好的柔性與塑性，能夠順應水庫壩體的變形與沉陷，而且針對一些已經出現的裂縫還存在著一定的自愈能力。澆筑式瀝青混凝土心墻壩施工工藝還具有構造簡單，施工速度快，可靠安全等等優勢，尤其是在施工的過程中不會對自然環境進行破壞，是一種較為安全適當的防滲施工方式。

【關鍵詞】澆筑式瀝青混凝土；心墻壩；施工控制

1、工程概況

莫呼查汗水庫位于巴州和靜縣境內、莫呼查汗河引水樞紐上游5.5km處，壩址距和靜縣71km，地理位置為東經85°42ˊ34″，北緯42°29ˊ14″。莫呼查汗河發源于天山山地艾爾賓山南坡的希南達坂和烏蘭達坂，是一條以冰川、積雪融水以及夏季降雨補給為主的山溪性河流，末端匯入開都河，壩址處多年平均徑流量為0.537億m3。莫呼查汗水庫總庫容654.74萬m3，壩高56.65m，壩頂高程為2292.65m，防浪墻頂高程2293.85m。壩頂寬度為5m。壩長235m。

2、壩體設計分析

2.1 壩體輪廓設計

莫呼查汗水庫攔河壩為瀝青混凝土心墻砂礫石壩，壩高56.65m，壩寬為5m，整個壩頂頂長為235m。對目前已經建造的工程進行參照，結合當地料場筑壩料的情境，地震基本烈度 7°，上游壩坡為1：2，下游壩坡為1：1.8，下游壩坡設置兩道5m寬、坡度為8%的上壩公路，同時在2250.00m高程處設一條寬5m的水平馬道通往下游閘室，下游綜合壩坡為1：2。大壩上游采用混凝土護坡，護坡厚度為20cm，施工時較大的卵石放在下游坡上。澆筑式瀝青混凝土心墻為垂直式，墻體軸線偏向上游，距壩軸線1.5m。心墻厚度為0.5m，在底部做放大腳與基礎相連。過渡料位于心墻的兩側，水平寬度均為2m，在壩體兩岸底部建在弱風化基巖建基面上，河床部位建在覆蓋層上。

2.2 壩料選擇

2.2.1 壩殼料選擇

根據施工的實際需求壩殼料料場設置在頭道溝出溝口以下的現代河床處，離主壩的距離為4.0-5.0km。在對壩體進行填筑的過程中，為了讓施工更加方便，一般采用統一標準，例如，統一的砂礫石，其密度不能小于0.85.為了最大限度的使用建筑物的石方爆破料，必須還需要考慮到下游排水的實際情況，在下游壩體合適的高度采用建筑物石方爆破開挖料進行調料，根據設計標準空隙率要小于22%。另外，壩殼料的最大粒徑需要控制在20cm左右，而且粒徑要足夠細，通常需要經過現場碾壓試驗之后進行確定。在具體的施工的過程中，推薦采用SR22MP振動壓路機械，以2.55km/h低速碾壓，輔料為60cm 碾壓次數為10遍，而相對的密度為Dr=0.92>0.85，從而滿足設計相對密度的控制標準，能夠讓沉降率更加穩定。

2.2.2 過渡料選擇

壩殼料與瀝青混凝土心墻是兩種性質截然不同的材料，在設計時一定要考慮其過渡層，尤其是過渡層材料的選擇，而過渡層的具體作用是讓壩體與心墻之間能夠將應力進行勻速傳遞，從而實現協調變形，這樣能夠為裂縫的自然愈合提供更加有力的條件，還能夠一定程度上緩解滲透變形過程中發生的反慮作用。根據設計標準，澆筑式瀝青混凝土心墻壩的過渡料的基本標準為：過渡料應該具有連續作用，也就是達到連續的級配，最大粒徑不能超過60mm，不能小于5mm，并且含量為25%-35%，其中需要注意的是小于0.075mm的含量要控制在9%左右。對小于5mm以及小于0.075mm 的過渡料含量進行控制的作用是提高過渡層的密實性與排水性。

3、瀝青混凝土心墻防滲體設計分析

3.1心墻結構

澆筑式混凝土心墻壩是整個壩體的核心防滲結構，通常心墻的軸線要設計在壩軸線上游位置，并且與壩軸線之間的距離要控制在3.5m作用，而心墻頂高程1765.22m，整個心墻的頂部與壩頂之間的距離為1.2m。1738m高度以上的部分心墻強厚度為0.4m，而且這個高度一下的部分心墻厚度為0.6m，底部的高度1716.5m，在2m高的位置心墻底部在通過時，要漸漸的擴大，并且與混凝土基座進行相互連接，而連接處的厚度控制在1.5m左右，心墻與混凝土接觸面需要設計1.0cm厚的瀝青瑪蒂脂。

3.2 壩基防滲處理分析

壩基處理：河床覆蓋層壩軸線位置的最大限度為11m，在處理覆蓋層時，需要采用大開挖方式，而且開挖的邊坡邊度比例上游位置為1：1.75，下游1：1.5。在開挖之后需要澆筑漿蓋板，混凝土的標號為：C25F300W8。灌漿蓋板河床段的厚度為2.5m，底寬為6.6m，灌漿蓋板與基巖連接處要設置錨桿，通常采用的是水泥砂漿錨桿，以梅花形進行布置，排距為1.5m左右，通常錨桿應該與基巖面布置形成垂直。錨桿采用的鋼筋為Ⅱ級，錨桿的長度為5.5m，直徑準為20，錨入巖石的長度為4m，錨桿插入灌漿蓋板的混凝土為0.5m，上端需要設計 90°彎鉤，彎鉤的長度要控制在1m，并且要順應坡度向上彎。瀝青混凝土心墻與灌漿蓋板直接連接，同時灌漿蓋板與瀝青混凝土心墻接縫處要設置紫銅片，目的是止水。針對表層基巖裂縫帶需要采用固結灌漿，作用是為了提高表層基巖的灌漿效果。通常固結灌漿的孔距為2m，兩排之間的間距為3m，灌漿的深度為10m。另外，帷幕灌漿，排距控制在1.5m左右，孔距為2.0m，針對1750m高度以下的灌漿深度伸入巖體透水率小于0.05L（min·m·m）區域，1750m高度以上灌漿深度伸入巖體的透水率不能小于0.1L（min·m·m）區域。瀝青混凝土心墻、固結灌漿、帷幕灌漿經過處理之后的穩定基巖就是防滲體的主要組成部分，將滲流通道封閉之后便能夠形成一個完整的防滲體系。

4、施工過程控制

4.1 原材料控制

針對施工過程的控制，首先要從原材料入手：（1）澆筑式瀝青混凝土心墻壩施工過程中主要使用是瀝青，因此，瀝青必須要有出廠合格證，生產廠家也必須出示廠檢驗報告，施工單位也要出示自檢報告。在施工過程中關于試驗檢查報告要包括這些方面的內容：針入度、軟化點、延度以及含蠟量。（2）骨料。第一，選擇骨料時要符合質量、經濟合理的基本原則。在骨料選擇具體的過程中，巖石要選擇堿性的，并且潔凈度與新鮮度都要保持良好，同時硬度也要達到相關標準，這樣才能與瀝青形成良好的粘附。第二，在具體的施工過程中，粗骨料需要保持級配穩定，要將其劃分成為2-4級實施配料，并且骨料粒徑最大不能超過25mm。第三，在具體的施工過程中，細骨料可以選用山砂、河沙以及人工砂。需要通過加工將石屑清除，然后再投入到具體的使用過程中。（3）填料。填料可以采用堿性礦粉，例如：白云巖粉、石灰鹽粉、滑石粉以及水泥等等，都必須要符合相關設計要求，才能投入到具體使用當中。

4.2 瀝青混合料制備

拌和站。針對瀝青混合材料，需要采用強制式攪拌機進行拌合，并且拌合的強度必須要達到鋪筑強度。在具體的施工過程中，拌合站位置選擇需要符合原則：第一，拌合站肯定不能夠離施工現場過遠，這是為了方便運輸；第二，拌合站要遠離爆破區，在運輸的過程中要要注意與易燃物品需要保持一定的安全距離，同時還必須要避免受到洪水的危險，要有良好的排水條件；第三，在加熱滾筒煙囪中要設置粉塵回收處理裝置，目的是為了在拌合的過程中降低對周邊環境的污染程度。（2）原材料加熱。在加熱原材料的過程中，要對瀝青混合料的出機溫度進行準確的把握，一般加熱的溫度需要控制在170度以內，同時瀝青針入度的降低需要控制在10%以內。針對骨料烘干環節可以利用內熱式加熱與滾筒加熱，同時還需要注意骨料加熱過程中，需要根據季節、氣溫的變化適當進行調整，同時要結合現場施工的具體情況，加熱溫度不能高于熱瀝青溫度，要控制在（180±10）℃范圍內。（3）混合料的配置。通常混合料的配置是根據現場工地試驗結果或者對最近已經生產出的混合料進行抽取檢驗來明確的，其中還包括了材料配置的具體比例與實際用量等等方面。瀝青的含量一般需要控制在8%-15%之間，原材料最終用料確認之后開始簽發配料單。在配料的過程中，礦料是根據重量來進行的，而瀝青則需要根據體積來進行。通常瀝青的混合比例允許出現一定程度的偏差，但是不能大于瀝青±0.5%、填料±1.0%、砂粗骨料±5.0%、細骨料±3.0%。

5、瀝青混凝土心墻壩施工控制

5.1 平起平壓

瀝青混凝土心墻壩具體施工的過程中，針對混凝土心墻、過渡層以及壩殼填筑環節要盡量平齊平壓，要保障實際的質量能夠得到預期的設計標準，同時還需要減低削坡處理過程中的土作量。另外，還及時對機械進行清理，保持機械的干凈程度。瀝青混凝土在澆筑的過程中，通常會選擇鋼模板，這樣能夠更好的方便拆裝與移動，在模板假設過程中要保持其牢固，針對接縫處要盡量避免留有縫隙，在模板內側可以鋪設無紡布，但是接頭處的搭接長度一般要在10cm以上。防滲墻的兩次需要鋪設過度料，但是與模板位置比較近的話，可以選擇采用人土攤鋪。例如，后澆筑防滲墻時，首先要做好建筑模板的保護措施，目的是在實際操作過程中避免出現位移的現象。假如順序相反就需要等到混凝土冷卻之后，并且硬度達到施工標準之后在對過渡料進行碾壓，而具體的冷卻時間通常是根據現場試驗的具體結果來確定的。

5.2 合理控制

這里所說的合理控制主要是針對混合料入倉問題機械能合理的控制，溫度控制在140-160攝氏度之間，在具體的施工過程中一般采用一次性鋪筑的方法。在混合料鋪筑的過程中，要注意一定要比分層厚度大2cm，而且每一次澆筑厚度要必須控制在40cm以內。倉面下料的高度要在1000m以下，而且要做好及時平倉，目的是防止混合料出現離析的情況，最后，關于振搗的時間，一般是根據具體試驗來確定，如果表面出現返油的情況要立刻停止振搗。因為環境或者原材料因素無法進行一次性鋪筑時，則需要在建筑段臨空端支立模板，坡度需要控制在1：3左右。例如，上下層需要采用分段澆筑時，接頭處需要將其錯開，同時距離還保持在2cm以上。

5.3 質量檢驗

瀝青混凝土心墻壩施工過程中，在開始澆筑心墻瀝青混合料之前，必須要做好防滲墻軸線放樣，對施工準備的實際情況進行檢驗。防滲墻軸線不能超過10mm的偏差。心墻鋪筑的過程中，針對每一層都必須要做好對應的檢測，沿壩線每20m-40m都需要進行一次檢測，厚度不能小于設計值，一旦發現異常的情況，要及時進行處理。而每升高2m-4m，就需要沿著壩軸線100m-150m布置鉆取芯樣，每次兩組，主要是針對抗滲性、空隙率以及三軸試驗進行檢測。鉆芯取樣之后，要及時回填鉆孔，同時需要將鉆孔沖凈，將鉆孔擦干，并且使用管式紅外線進行加熱烘干，將孔壁加熱，然后將熱瀝青砂漿或者細粒瀝青混凝土進行分層回填，將其搗實。

結語

瀝青混凝土心墻壩施工技術在我國已經有30多年的發展，并且在具體的施工過程中取得了很好的成效，無論是施工過程中所涉及到的機械設備與操作技術，還是瀝青施工的溫度掌控方法等等方面都積累了很多豐富的經驗。但是目前關于這方面的的標準還相對缺乏，一部分中小型項目由于技術與成本等等因素上的限制，在實際操作中難以全面保障其施工質量，由于瀝青混凝土心墻壩施工責任重擔，因此，這方面是需要迫切解決的問題。筆者結合自身經驗對瀝青混凝土心墻壩施工進行了研究，希望能夠對同行有一定的幫助。

參考文獻：

[1]王世剛. 水庫澆筑式瀝青混凝土心墻壩設計[J]. 東北水利水電，2017，（03）：1-2+9+71.

[2]余林. 瀝青混凝土心墻高壩應力應變特性初探[J]. 水利與建筑工程學報，2016，（06）：107-112+125.

[3]楊曉強. 澆筑式瀝青混凝土心墻壩施工控制[J]. 珠江水運，2016，（03）：74-75.