水利樞紐工程碾壓式瀝青混凝土心墻施工技術的應用

楊續 李大鵬

摘 要：碾壓式瀝青混凝土心墻技術是土石壩的一種新型的防滲結構，主要是利用瀝青與不同級配的石料按適當的比例經加熱、拌勻后形成瀝青混合料，再通過機械設備的碾壓，形成防滲體，進而在防滲體中起到防滲的作用。經加熱和拌勻后形成的瀝青混合料的良好防水性能，是該技術得以廣泛應用的前提和基礎。

關鍵詞：水利樞紐工程；碾壓式瀝青混凝土心墻；施工工藝

1 碾壓式瀝青混凝土心墻特點

目前，國內外瀝青砼心墻大致分為斜心墻和直立式心墻兩種結構形式。在配合比瀝青含量，心墻成型方法上則有碾壓式和灌筑（灌注）式之區別，心墻寬度多數在40-80em范圍以內。 瀝青砼心墻防滲結構主要特點如下：

1、瀝青砼心墻的設計結構與施工工藝較簡單，澆筑速度快，便于施工管理和質量控制。在氣候干燥地區能長年施工，可與土石壩同步進行施工。

2、結構斷面小，施工強度不大，這種壩型施工導流費比其他材料節約資金且施工速度快，瀝青砼心墻堆石壩（圍堰）采取適當防護措施可以過流，抗洪能力強。

3、瀝青砼心墻在壩體穩定性前提下，可有效地吸收超載引起的材料變形，能適應蓄水期壩體位移、承擔和傳遞自重、水壓力、能承受較大剪切變形。在發生14%的壓縮變形和14%室內實驗的側向變形情況下，仍能保持抗滲能力。

4、瀝青砼種膠粘劑具有較強粘結性。由于地震、外力作用形成的裂縫而產生漏水、瀝青砼中的細料不可能被沖走，所以不可能形成水力劈裂條件。且自身的塑性能使裂縫自愈，具有自愈效應。

5、瀝青砼心墻與其他材料接合面之間有足夠的抗剪強度。自立式心情布置決定其帷幕接觸帶最短，心墻在壩體內使其耐久性、防滲、抗震能力更加可靠，它的抗裂縫自愈能力均優于土料和面板砼結構。

2 碾壓式瀝青混凝土心墻施工材料準備

1、瀝青選擇。碾壓式瀝青混凝土的瀝青大多選擇專用石油瀝青，事實上，國家對目前的石油瀝青指標并標準化規定，現在的瀝青技術標準主要通過國內相關領域要求和行業特點，來實現施工瀝青的技術指標認定。

2、骨料選擇。作為瀝青混凝土原料的組要組成部分，骨料主要有填料、細骨料以及粗骨料三部分組成，它們的力學性能關系到瀝青混凝土的質量。骨料的存在為瀝青找到了良好的附著點，主要是因為堿性的骨料與瀝青之間存在較高的粘附力，它們形成的混合料，能夠在水中長期的穩定。按照相關的文獻規定，骨料大多是由堿性巖石加工而得到。

3、填料選擇。填料通常又稱礦粉，也就是較小的礦料，它的粒徑不超過0.074 mm。它的主要作用是對瀝青混凝土的一些性能進行優化和補充，使其施工密實性、抗分離性以及和易性都得到明顯的提升。在進行瀝青混凝土配比設計時，一般較多的考慮堿性礦粉，如滑石粉、水泥以及白云巖粉和石灰巖粉等。事實上，一般選取礦粉母石中棱角較好的巖石作為粗骨料，這樣就保證了與瀝青之間的良好粘附力，對于材料也充分進行利用。

4、摻加料選擇。摻料主要用于改變瀝青混凝土的某項性能，從而彌補瀝青混凝土的不足點，因此它也常常被稱為改性劑。一般作為添加劑，所需要的分量很少，改性劑也是如此。在瀝青混凝土中添加少量的特殊添加劑，能夠很大程度上改善工程對瀝青混凝土的性能要求。

3 水利樞紐工程碾壓式瀝青混凝土心墻施工工藝

1、瀝青砼的拌制和運輸

瀝青砼礦料加熱驅水，可用旋轉式內燃型加熱器，攪拌機可選用LB-30型自動化二次篩分，稱量配料和攪拌至拌合樓，每小時額定產量30t/h中、小型瀝青砼心墻壩，宜采用自型設計制造容量為0.2-0.3m3強度式攪拌機。瀝青脫水，可在加熱池內進行，也可在鐵鍋，鐵容槽內脫水加熱，加熱燃料為燃煤、天然氣和柴油等。瀝青脫水溫度在120±10℃，加熱溫度不超過170℃，保溫在6小時以內，礦料加熱溫度也相應在這范圍內，礦料、填充料和瀝青以重量配料，不允許超初限制偏差。攪拌按先礦料、填充料干拌15-25S，再加入瀝青，一般凈拌制約1.0-1.2min，達到拌合均勻，瀝青裹覆率達到95%以上程度。瀝青混合料拌合后和出機溫度，應使其經過運輸、攤鋪等工序，熱量損失后的溫度能滿足起始碾壓溫度的要求，其適宜的出機溫度可見表一。

攪拌機停機后，或遇故障停機超過30min時，應及時將機內瀝青混合料放出，并加熱或用熱碎石將攪拌機清理干凈，要謹慎操作，注意安全。

瀝青混合料運輸大多采用汽車裝保溫罐裝運，經5t汽車吊保溫罐直接卸料入模，或卸料于模外鐵板上，再經人工鐵鍬傳料入模。運料機具的容量和數量，應同瀝青砼的拌制攤鋪、碾壓生產能力適應。裝盛瀝青混合料的罐、斗和卸料工具應涂刷一薄層肥皂水、柴油或油水混合液，轉運次數要少，防止離析，應盡量減少熱量損失，途中因故造成料物溫度不能滿足碾壓要求時，應作廢料處理。

2、瀝青砼心墻與相鄰結構的聯結

隨著大量瀝青砼心墻的建成，對大壩各種止水結構間的防水聯結，即瀝青砼心墻和基礎、砼截水墻、地下砼防滲墻、檢查廊道、鋼板柱等，以及瀝青砼心墻和交叉建筑物、溢洪道、河各岸邊坡、壩間或壩體、墻頂與壩頂公路等。

上述結構的聯結應先將相鄰結構結合層的表面鑿毛、清洗干凈、保持干燥狀態。在表面涂刷一層乳化瀝青或稀釋瀝青，其用量為0.5-2kg/。然后待干燥后，于結合面上再鋪設一層厚度約1-3cm砂質瀝青瑪蹄脂層，來保證其聯結質量，以免發生輕微的水平移動時引起漏水。或以熱瀝青填料灌注填滿接合層空隙。

3、模板支護

模板結構的型式可概略分為鋼制的拆卸組裝式、移動式、框架結構、插板卡頂式、波狀永久埋入式鋼板等各種鋼模。除各種結構的型式鋼模板外，還有砼塊和塊石砌筑的擋墻。

4、攤鋪和碾壓

瀝青砼心墻與基座、岸坡等剛性建筑物，應按有關規定做好接合面處理。瀝青砼上下層之間的粒徑表面，對底層已冷結表面應清理干凈后，用紅外線加熱器、熱熔器、噴燈等加熱驅水，使底層熔深在2cm以上，溫度達到70℃以上。

國內幾座瀝青混凝土心墻土石壩，瀝青混合料的攤鋪碾壓工藝是：瀝青混合料經汽車保溫罐運至作業面用吊車啟吊保溫罐或翻斗機動車將料卸入模內。以人工用鍬靶將瀝青混合料均勻地攤鋪整平至厚度20-25cm左右，先靜置一段時間，讓所攤鋪料對下層進行層面熱交換，經過一個預熱階段使層面結合良好，然后用振動碾或夯擊密實。用振動碾壓實時，一般先靜壓兩遍，再振動碾壓，應保持慢速行駛，振動碾壓遍數按設計要求的密度通過實驗確定，橫向接縫處應重疊碾壓30-50cm，如若中斷施工，應留好接坡并仔細壓實。

4 結束語

綜上所述，瀝青混凝土心墻是土石壩的主要防滲體，其施工質量關系大壩安全。同時，瀝青混凝土心墻又是隱蔽工程，一旦出現滲漏，很難查找確定位置，維修也更加困難。因此，在瀝青混凝土心墻施工過程中對每個環節都應進行有效控制。

參考文獻

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