淺談多雨地區水工瀝青混凝土心墻快速施工技術及質量控制

李海斌，劉偉娟

（1.中國水電建設集團十五工程局有限公司，陜西 西安 710065；2.陜西省引漢濟渭工程建設有限公司，陜西 西安 710100）

0 前言

瀝青混凝土作為防滲結構是一種可靠、經濟、先進的水工防滲措施。它具有防滲性能好、抵抗沖擊能力強、施工速度快、工程量少等優點。目前，在國內外已經得到廣泛的運用和推廣，技術日臻成熟完善，是未來超高壩建設的合適壩型。但瀝青混凝土是一種熱敏感和憎水材料，對施工環境要求高，國內DL/T5363-2016 和SL514-2013 規范要求，碾壓式瀝青心墻混凝土施工時要求氣溫高于0℃；風速小于四級；降雨(日降雨量小于5 mm)；連續多層施工時需等待底層瀝青混凝土表面溫度降低到90℃以下，且不低于70℃進行；夜間不宜施工等規定。但水利工程往往存在當年實現度汛目標的要求，在多雨地區瀝青混凝土心墻施工層間溫度、結合效果便成了制約施工進度的關鍵因素。故在確保工程質量安全的前提下，進行多雨地區瀝青混凝土心墻快速施工技術是非常必要和迫切的。

1 工程概況

老窖溪水庫是以場鎮供水為主，兼有農業灌溉、農村人畜用水等綜合效益的中型水利工程；水庫正常蓄水位為541.0 m，設計洪水位為541.0 m，校核洪水位為541.5 m，水庫總庫容1047 萬m3，最大壩高為63.7 m。工程所在地位于北半球副熱帶內陸地區的重慶市黔江區，其氣候特征是夏季多雨，年降雨量為1000 mm～1450 mm，秋季綿綿陰雨，冬季溫暖少雪，云霧多。重慶亦有“霧都”之稱，每年秋末至春初多霧，年均霧日為68 天，潮濕多雨的氣候環境給瀝青混凝土心墻施工帶來諸多困難。

本工程為瀝青混凝土心墻石渣壩，心墻底部高程為489.0 m，頂部高程為541.5 m，心墻高度52.5 m，其中從高程489.0 m 至492.0 m 為3.0 m 放大腳，底部寬度3.0 m，頂部寬度1.0 m。高程492.0 m 至517.0 m 心墻寬1.0 m，高程517.0 m 至520.0 m 心墻寬度從1.0 m 漸變為0.6 m，高程520.0 m至541.5 m 心墻寬度0.6 m，瀝青混凝土約7500 m3。其典型斷面見圖1。

由于工程攔洪度汛目標非常緊張，要求在2015 年4 月底必須達到度汛高程，即在兩個月時間內保證心墻施工高度達到23 m，工期壓力非常緊張，同樣在快速施工過程中確保瀝青心墻施工質量同樣重要。

2 快速施工方法

2.1 前期策劃及準備

（1）瀝青混凝土配合比

瀝青混凝土施工配合比依據西安理工大學提供的推薦配合比，通過現場模擬攤鋪實驗，最終確定適用現場的施工配合比及參數，確定虛鋪厚度為30 cm，突破規范要求的“不宜超過28 cm”的瓶頸，為快速施工的實現提供了科學的理論依據。

（2）原材料的儲存

本工程所使用中國石油克拉瑪依石化公司生產的70 號石油瀝青，所有瀝青為瀝青恒溫罐儲存，導熱油“罐中罐”加熱，防止反復加熱造成瀝青老化。填料采用儲存罐儲存，防止受潮和粉塵外泄，污染環境。

（3）設備選型

瀝青混凝土采用LB-1000 型瀝青混凝土拌和站拌制，該拌和站可實現連續拌制、拌和溫度全程數顯、全程電腦控制，且骨料采用粉煤加熱，確保骨料受熱均勻，表面裹粉可充分剝離；為了節約成本，防止粉塵外泄，保護當地環境，和設備生產廠家聯合研發除塵反吹系統，可使粉塵回收率由原來的80.3%提升到95.0%。

瀝青混凝土攤鋪機選用西安理工大學研發的JXT-12 自行履帶式瀝青混凝土攤鋪機，該攤鋪機攤鋪寬度0.5 m～1.2 m，攤鋪速度為1 m/min～3 m/min，可實現瀝青混合料與相鄰0.5 m 寬范圍的過渡料同時攤鋪，且自帶震動擠壓裝置，可初步對瀝青混凝土料進行擠壓、初步振搗，即加快了攤鋪速度，又確保了攤鋪質量。

為了實現快速施工，確保工程度汛目標，通過現場攤鋪實驗及各項實驗檢測，最終采用3 t 雙驅雙震動碾對心墻單獨碾壓，兩側過渡料采用兩臺2 t 單驅振動碾碾壓。

圖1 黔江區老窖溪水庫碾壓瀝青混凝土心墻石渣壩典型剖面圖

2.2 主要施工方法

2.2.1 基礎面處理

在基座混凝土達到設計齡期后提前采用人工將設計范圍內的基座混凝土面上的浮漿、乳皮、粘著物等剁毛，并用高壓風吹干凈，潮濕部位用汽油噴燈烘干，保持混凝土表面清潔、干燥、無乳皮、無松動粗骨料。隨后人工涂刷0.2 kg/m2的稀釋瀝青（即冷底子油，一般按瀝青：汽油=3∶7 比例進行配置，瀝青溫度加熱溫度控制在100±5℃，以細流狀倒入汽油中，并均勻攪拌）；涂刷時需均勻無露白。待稀釋瀝青充分干燥后（一般12 h 后），人工涂抹2 cm 厚瀝青砂漿（即瀝青瑪蹄脂，按瀝青:礦粉:人工砂=1∶2∶2 比例進行拌制，確保攤鋪溫度為135℃～150℃）。瀝青瑪蹄脂邊攤鋪邊刮平，刮平后要求表面平整、光潔、無流淌。瀝青瑪蹄脂不能存放時間過長，避免產生離析現象。

2.2.2 運輸

瀝青混凝土混合料拌制完成后采用5 t 自卸車運輸，低溫季節運輸過程中用帆布覆蓋保溫，其他季節采用防雨帆布遮蓋，運輸至現場，瀝青混合料入倉溫度控制在140℃～170℃，低溫解決按上限控制，高溫季節按下限控制。

2.2.3 攤鋪

在已壓實的心墻上繼續鋪筑時，結合面必須清理干凈，灰塵等污染面采用高壓風清除或用紅外線加熱器烘烤粘污面，使其軟化后鏟除。對于潮濕部位先將表水清除，擦拭干凈后采用紅外線加熱板或汽油噴燈烘干、加熱，確保瀝青混凝土面層10 mm 處溫度在70℃以上。

人工攤鋪前根據現場測量放樣結果安裝模板，模板采用自制加工的5 mm 鋼模，每塊模板30 cm 高、2 m 長；模板兩側采用50×50×3 型角鋼限位卡固定，搭接5 cm，模板距心墻中心線的偏差不大于±10 mm。模板安裝加固完成后用帆布覆蓋好，帆布要求比心墻上下游各寬20 cm，以防塵土、雜物污染。人工配合挖掘機將準備好的過渡料攤鋪整平，過渡料攤鋪厚度隨心墻施工同步進行。瀝青混合料運輸至現場，通過卸料平臺卸入裝載機內，用裝載機直接卸入倉面，卸料后人工用鐵锨、刮板整平，每層攤鋪厚度30 cm，拋撒時避免粗骨料集中。

攤鋪機械采用JXT-12 型履帶式瀝青混凝土攤鋪機進行攤鋪，攤鋪時瀝青混合料與兩側0.5 m 寬過渡料同時進行施工，瀝青混合料用3 m3裝載機卸入攤鋪機料倉內，過渡料由0.6 m3挖掘機供給，邊攤鋪邊用帆布覆蓋瀝青混凝土心墻。

2.2.4 碾壓

碾壓時，先碾過渡料，后碾心墻，碾壓時兩臺2 t 振動碾和一臺3 t 振動碾形成“品”字形進行碾壓。心墻寬度大于80 cm時，采用貼縫碾壓，心墻寬度小于80 cm 時，采用騎縫碾壓。底部兩層瀝青混凝土由于有兩道銅止水且寬度為3 m，振動碾無法進行碾壓，采用液壓夯板進行夯實，并取芯檢測滿足設計要求。邊角及與兩側混凝土基座結合部位采用汽油夯板進行人工夯實，表面均勻泛油為準。

心墻初碾溫度應為130℃～155℃，終碾溫度應不低于110℃～130℃，夏季按下限控制，冬季按上限控制。3 t 振動碾按2 遍（靜碾）+8 遍（振動碾）+2 遍（靜碾）在覆蓋的帆布上進行碾壓。碾壓完成后及時翻揭帆布，防止溫度降低后帆布和瀝青混凝土粘結，影響表面平整度。

3 快速施工技術及質量控制措施

3.1 夜間連續施工

在施工過程中結合現場實際情況及規范要求，在施工現場增設了大功率照明設備，并在瀝青混凝土攤鋪機行走指針上方及瀝青混凝土料斗上方各架設一盞LED 燈，實現了夜班作業，連續進行鋪筑，并在左右岸心墻軸線部位設置固定監測點，夜間采用全站儀紅外線全程跟蹤對軸線進行監測校核。經后期取芯檢測，各項指標均滿足設計及規范要求。

3.2 低溫條件下層間不加熱施工

在每日2～4 層連續鋪筑施工技術和工藝，與每日單層鋪筑相同，所不同的是基礎層面的溫度不同。根據規范6.7.4 要求，當連續鋪筑時，基礎面下10 mm 的溫度必須在70℃～90℃進行，才能保證瀝青混凝土心墻施工質量；當一天內連續澆筑2 層以上，由于底部瀝青混凝土表面來不及降溫，在其上繼續輔筑的瀝青混凝土壓實效果將會受到一定影響。針對此種情況，結合四川省冶勒水電站瀝青混凝土施工經驗及現場實驗，最終通過控制入倉溫度，等待15 min～30 min 后進行碾壓，采用2 遍靜壓、8 遍震動碾壓、最后2 遍靜壓收光的措施得到了有效解決，通過鉆芯取樣檢測，上下層結合良好，各項指標均符合設計及規范要求。

3.3 高溫條件下連續施工

在高溫條件下，適當提高下層瀝青混凝土心墻的施工溫度，即將下層瀝青混凝土溫度由90℃提高到100℃，按照正常施工工藝攤鋪后130℃進行初碾，碾壓遍數為2（靜碾）+8（振動碾壓）+2（靜碾收面），同時通過降低出機口混合料溫度、在心墻周邊采取灑水、通風、碾壓后及時揭除覆蓋帆布等方法降低環境溫度等措施盡量降低瀝青心墻表面溫度，確保心墻施工質量。通過以上方法減少了等待時間，提高了工效，可以實現夏季高溫條件下的瀝青混凝土單日連續鋪筑碾壓施工，施工質量滿足規范及設計要求，減少了設備閑置，加快了施工進度，但無形中造成心墻寬度變寬、厚度變薄，造成實際工程量大于設計工程量，增加成本。

3.4 雨季不間斷施工

施工期間，由于南方雨水較多，每次澆筑開始前對氣候條件均進行綜合分析，在滿足規范要求時（日降雨量小于5 mm）適時安排施工；并對瀝青混凝土運輸車、入倉裝載機、攤鋪機料斗均架設了遮雨設施，隨鋪筑隨覆蓋隨碾壓，防止在入倉碾壓前瀝青混合料進入雨水，影響施工質量。

若施工過程中突降大雨，除做好防雨措施以外，在瀝青混凝土攤鋪前對結合面進行清理，局部積水采用干毛巾擦拭干凈，并加熱烘干后立即入倉，隨即加蓋防雨帆布后及時碾壓，封閉瀝青混凝土表面，防止雨水浸入其中；若攤鋪過程中因降雨或特殊原因造成攤鋪中斷，依據規范要求，預留緩于1∶3 斜坡，橫縫互相錯開2 m 以上，并一次性碾壓完成，便于后期施工有效結合；隨后對上下游過渡料進行碾壓，最終形成心墻比過渡料高2 cm，便于降雨期間排水。

復工后，對接頭處人工挖除表面未碾壓密實的薄層瀝青混凝土后涂刷一層瀝青，便于層間良好結合，并根據以往施工經驗、現場攤鋪實驗及《土石壩澆筑式瀝青混凝土防滲墻施工技術規范DL/T5258-2010》等規范，瀝青混凝土混合料入倉溫度按規范要求的上限控制，入倉后立即采用帆布進行鋪蓋，等待30 min后進行碾壓，可以不進行層間二次加熱即達到良好的層間結合。

4 質量檢測情況

施工過程中，安排專人采用數顯溫度計不定時對瀝青混凝土出機口溫度、入倉溫度及碾壓溫度（含初碾、終碾）均符合設計及規范要求；在每層碾壓施工完畢下層覆蓋攤鋪前采用北京萬慶世紀試驗儀器有限公司制造的MC-3C 核子濕度密度測試儀及美國TransTech 公司生產PQI380 無核瀝青路面密度儀對碾壓后容重按照規范要求進行了無損檢測，并采用ZC-5 型滲氣儀對滲透系數進行檢測，各項檢測數據顯示瀝青混凝土密度均大于2.39 g/cm3，孔隙率均小于3.0%，滲透系數均小于1×10-8，各項指標均符合設計及規范要求。

施工過程中，按照規范要每上升10 m～12 m 鉆孔取芯后委托西安理工大學防滲研究所對芯樣進行質量檢測，共送樣檢測5 批次，每次7 組芯樣，檢測項目主要為小梁彎曲、滲透實驗、水穩定系數、三軸試驗等。經芯樣小梁彎曲試驗結果表明,彎曲應變達4.95%～7.0%，瀝青混凝土具有較大的變形能力；水穩定系數（10℃）為0.97～1.03，滿足《土石壩瀝青混凝土面板和心墻設計規范（SL501-2010）》的要求（≥0.9）；靜三軸試驗試驗結果表明，瀝青混凝土具有較大的應變能力。

5 結語

黔江區老窖溪水庫瀝青混凝土心墻在施工過程中通過方案優化，設備改進、增加層厚、連續作業、增加碾壓遍數等施工技術，在多雨、潮濕、夜間、小雨雪等氣候條件下，順利快速實現了攤鋪厚度30 cm、最高日攤鋪4 層的施工記錄，并總結了一套適用于多雨地區水工瀝青混凝土心墻快速施工技術；通過施工過程中的無損及后期鉆芯物理力學性能檢測，其質量合格且穩定，各項技術指標均符合設計及規范要求，并為老窖溪水庫工程2015 年施工度汛目標實現奠定了基礎，確保了樞紐工程的順利完工，提前60 天向下游5 萬居民提供生活供水，施工期間無環境污染事件發生。施工技術成熟，為同類氣候條件下水工瀝青混凝土心墻施工積累了成功經驗，具有較好的推廣意義。