宗格魯水電站碾壓式瀝青混凝土心墻施工技術

李小明

（中國水利水電第八工程局有限公司 410004）

1 工程概況

宗格魯（Zungeru）水電站位于非洲尼日利亞，攔河大壩由碾壓混凝土重力壩段及左右岸瀝青混凝土心墻堆石壩段構成，總長2360m，其中左岸瀝青混凝土心墻堆石壩段長130m，右岸瀝青混凝土心墻堆石壩段長1140m，共計1270m。瀝青混凝土心墻堆石壩頂寬10m，頂高程EL.235.00m，最大壩高85m，上游壩坡1：2.2，下游壩坡1：2.0。壩體分區從上游至下游分別為上游壩殼料區、上游過渡料II區、上游過渡料I區、瀝青混凝土心墻區、下游過渡料I區、下游過渡料II區、下游壩殼料區。瀝青混凝土心墻與基座混凝土相接部分為擴散段，擴散段高度為3m，兩側坡比為1：0.333。高程EL.160.0m～EL.175.0m心墻寬度為1.0m，高程EL.175.0m～EL.205.0m心墻寬度為0.8m，高程EL.205.0m～EL.234.0m心墻寬度為0.6m，共計瀝青混凝土約3.5萬方。

2 碾壓式瀝青混凝土配合比優選

瀝青混凝土配合比優選是通過開展瀝青混凝土原材料檢測試驗、瀝青混凝土配合比設計及物理力學性能試驗，來獲取瀝青混凝設計要求的相關材料、配合比及瀝青混凝土的物理力學等指標，并通過對比試驗結果和經濟比較來獲取最優的原材料及配合比。

2.1 原材料及試驗參數選擇

由于宗格魯水電站壩址所在處均為千枚巖，破碎后針片狀含量高，不能滿足瀝青混凝土骨料要求。故瀝青混凝土骨料由上游5km處的花崗巖料場開采而來，并采用人工砂石料系統進行破碎篩分來獲得達到質量要求的骨料。

瀝青選取國內三種（中海SG70、克拉瑪依SG70、中石油SG70）、國外三種（迪拜LOOTAH公司B60/70、伊朗B60/70、伊朗B80/90）進行原材料試驗。填料選取當地兩種水泥（Lafarge水泥、Bua水泥）、國產華能日照I級粉煤灰。

根據原材料試驗結果，選取瀝青用量（油石比）分別為6%、6.8%、7.5%，填料用量（占礦料總量）分別為14%、12%、10%，骨料級配指數分別為0.35、0.4、0.44進行正交組合并進行密度、孔隙率、滲透系數、穩定度和流值等性能試驗，選出最優配比。

2.2 配合比優選結果

花崗巖粗骨料為酸性骨料，與瀝青黏附性不滿足設計要求，經添加0.3%的抗剝落劑后能滿足設計要求。

根據六種瀝青原材料試驗結果，選定中海SG70、LOOTAH公司B60/70、伊朗B80/90瀝青開展瀝青混凝土性能試驗，結果顯示中海SG70、LOOTAH公司B60/70、伊朗B80/90瀝青均能滿足設計要求，經過經濟比較優選。

當地Lafarge水泥、Bua水泥作為填料，各項技術指標滿足填料設計要求，可經經濟比較后優先采用；國產華能日照I級粉煤灰的表觀密度小于設計要求且易于團聚，可能會對瀝青混合料的拌和均勻性不利。

綜合孔隙率、馬歇爾穩定度、流值三種指標，優選的配合比參數為級配指數0.4、填料含量12%、油石比6.8。

3 瀝青混凝土的生產

3.1 骨料存放及干燥加熱

骨料分0～4.75mm、4.75～9.5mm、9.5～16mm三種粒徑存放于不同料倉，料倉間用混凝土隔墻分隔，防止混雜，料倉設置雨棚。填料儲存于500噸礦粉罐中，應注意防潮，做好防雨、防風及漏料措施。

存放于骨料倉內的各級成品骨料采用CAT966H裝載機分別轉入德基機械DG1500型瀝青拌合站的各級配冷料倉中，經稱量后進入烘干滾筒進行干燥加熱。

3.2 瀝青脫桶、加熱與恒溫儲存

由于尼日利亞當地沒有符合要求瀝青混凝土心墻的的瀝青，瀝青采用進口，均為桶裝。瀝青到達工地現場后，采用集成化瀝青脫桶裝置進行脫桶，瀝青脫桶后存儲在兩個25000L瀝青罐中。瀝青罐內采用導熱油加熱，以保持瀝青溫度，瀝青加熱溫度根據瀝青混合料出機口溫度的要求確定，為150℃左右。

3.3 抗剝落劑添加

抗剝落劑經人工稱量后加入瀝青罐中，抗剝落劑的添加量按瀝青罐中瀝青量的0.3%控制，為保證抗剝落劑與瀝青混合均勻，采用瀝青泵對罐內瀝青進行循環，并保證循環時間不小于1小時。

3.4 填料的貯存與輸送

填料貯存于500噸儲存罐中，罐體密封性好，填料保持干燥，經螺旋輸送機送入稱量斗中。如遇結塊堵塞管道，應及時處理，結塊成團的填料應作廢料處理。

3.5 瀝青混合料的拌制

瀝青混合料拌和采用DG1500型瀝青混凝土拌和樓。該瀝青拌合站主要由配料系統、干燥系統、燃燒系統、熱料提升、振動篩、熱料貯存倉、稱量攪拌系統、瀝青供給系統、粉料供給系統、除塵系統、成品料倉及控制系統等部分組成，可實現瀝青混凝土從配料至卸入自卸車的全自動化生產。拌制瀝青混合料時，先投骨料和填料進行干拌，再噴灑瀝青進行濕拌，干拌時間15s，濕拌時間45s，出機口溫度控制在145℃～170℃之間。宗格魯水電站項目根據當地氣候特點，通過運輸、攤鋪等熱量損失試驗，確定以150℃～160℃為最佳出機口溫度。

4 碾壓式瀝青混凝土施工工藝

4.1 瀝青混凝土運輸

瀝青混凝土使用4臺8t中國重汽自卸汽車水平運輸，自卸車有自制雨蓬，瀝青混凝土卸入施工部位料斗后，用挖機將瀝青混合料卸入攤鋪機瀝青混合料料斗，或用ZL50裝載機或挖機直接將瀝青混合料卸入模板內，人工攤平。卸料時應觀察瀝青混合料是否在運輸過程中出現骨料分離和外漏，不能滿足碾壓要求時，不得進行鋪筑。運輸方案應根據氣候特點和運輸距離進行可靠的設計，滿足瀝青混凝土的碾壓溫度，要能保障瀝青混凝土能保障連續施工的要求，避免因為運輸速度的問題，影響瀝青混凝土的實際性能或產生橫縫。

4.2 瀝青混凝土心墻攤鋪

瀝青混凝土心墻攤鋪厚度應根據工藝試驗確定，本工程為27cm。攤鋪方式應根據心墻寬度選擇人工攤鋪或機械攤鋪。當心墻寬度大于瀝青攤鋪機攤鋪寬度時，如心墻底部擴大段、心墻與岸坡和RCC壩段接觸段擴大段，采用人工攤鋪，其余部分心墻機械攤鋪，采用改裝后的徐工RP953專用攤鋪機。

人工攤鋪工藝為：測量放線——立模——過渡料攤鋪、平整——瀝青混凝土攤鋪、平整——抽出模板。

機械攤鋪施工工藝為：施工準備→倉面（結合）層面清理→測量放線→攤鋪機模板調整→卸入瀝青混凝土→卸入過渡料→機械攤鋪。

攤鋪機同時攤鋪瀝青混凝土和過渡料I，本工程一次性最大攤鋪長度達1130m，約424t瀝青混凝土，根據瀝青拌合樓產能約為50噸/小時，能在9小時內完成攤鋪。

4.3 瀝青混凝土碾壓

瀝青混凝土的碾壓機械的選擇應能保證瀝青混凝土應有的設計防滲效果，應避免選用重型碾壓機械造成骨料破碎或骨料下沉集中達不到防滲效果。本工程碾壓機選用1.6噸寶馬格雙鋼輪振動壓路機，心墻全軸線不分段一次攤鋪碾壓的施工方法，壓實厚度為25cm左右，碾壓遍數10～12遍。瀝青混合料碾壓溫度135℃～150℃為宜，若攤鋪溫度過高，攤鋪后可靜止一定時間后方可進行碾壓。振動碾行走速度控制在25～30m/min。碾壓機無法到達的地方采用平板夯夯實。夯實標準是以瀝青混凝土表面“返油”為止。碾壓瀝青砼心墻時，碾壓機具不得突然剎車，或橫跨心墻碾壓。心墻鋪筑后，在心墻兩側3m范圍內禁止使用大型機械作業，以防止心墻局部受振破壞。

4.4 瀝青混凝土心墻層面處理

瀝青混凝土心墻層面分為瀝青混凝土與水泥混凝土層面和瀝青混凝土與瀝青混凝土的層面。

瀝青混凝與水泥混凝土層面的處理方法為：先將與瀝青混凝土相接的常態混凝土或碾壓混凝土表面采用斧頭或鋼絲刷進行人工鑿毛或刷毛，保持干燥、干凈，然后均勻的噴涂一遍稀釋瀝青（冷底子油），潮濕部位的混凝土在噴涂前須將表面烘干。12小時后，待稀釋瀝青中的汽油充分揮發完后，再涂刷1～2cm厚砂質瀝青瑪蹄脂。冷底子油的作用主要是將基座混凝土上的浮塵清除，便于瀝青瑪蹄脂和混凝土結合嚴密。冷底子油的配比一般為瀝青：汽油=3：7（重量比），用量約0.2kg/m2，冷底子油的施工方法就是將熱瀝青緩緩倒入汽油中，同時不停攪拌即可。瀝青瑪蹄脂的作用是保證瀝青混凝土與水泥混凝土結合緊密。瀝青瑪蹄脂的配比為瀝青：填料：人工砂＝1：2：2，瀝青砂漿在拌合樓拌制，由裝載機接料并運至現場。

瀝青混凝土與瀝青混凝土的層面處理方式為：根據工藝試驗結果，在常溫下，干凈層面不需做加熱處理，層面結合可滿足質量要求。污染層面宜采用壓縮空氣噴吹清除。如噴吹不能完全清除，應用紅外線加熱器烘烤污染面，使其軟化后鏟除。

4.5 瀝青混凝土心墻橫向接縫處理

瀝青混凝土心墻盡量保證全線均衡上升，保證同一高程施工，減少橫縫，當必須出現橫縫時，其結合坡度做成緩于1：3的斜坡，且上下層橫縫位置錯開2m以上。

5 瀝青混凝土心墻雨季施工

瀝青混凝土施工過程中，應能重點做好必要的防范工作，保障其施工過程不會受到雨水的影響。瀝青混凝土心墻雨季施工的原則為氣象預報有連續強降雨時不安排施工；有短時雷陣雨時，遇雨及時停工，雨停立即復工。雨季施工防雨措施具體如下：

1）當有大到暴雨及短時雷陣雨預報及征候時，做好停工準備，停止瀝青混合料的制備。現場材料要能做好防護措施，避免材料受雨水侵蝕之后發生性能方面的影響。

2）瀝青混合料拌和、儲存、運輸全過程采用全封閉覆蓋方式。

3）攤鋪機前部設置固定防雨篷，攤鋪機瀝青混合料受料口設置擋雨設施。

4）縮小碾壓段，攤鋪后盡快碾壓密實（每20m為一碾壓段）。

5）停工時接頭做成緩于1：3斜坡，用振動碾碾壓密實。

6）未經壓實而受雨浸水的瀝青混合料，全部鏟除。

7）雨后復工，采用高壓風沖洗倉面積水，再用煤氣噴槍或其他設備加熱，加速層面干燥，盡快恢復生產。

6 結語

在非洲水利水電工程大壩心墻施工中，對瀝青混凝土的應用，需要充分考慮當地施工材料的適用性；同時，施工中應嚴格進行工藝試驗，配置合理施工設備，遵守施工工藝流程，抓住心墻施工鋪筑和碾壓兩個重點，做好雨季施工措施，為提升工程質量奠定良好的基礎。