水庫碾壓式瀝青混凝土心墻堆石壩填筑質量控制

王 凱 丁 凱

（中國安能集團第一工程局有限公司，廣西 南寧 530000）

0 引言

在我國水利工程中，瀝青混凝土心墻具有較高的應用價值，它能起到良好的防滲效果，并且可塑性能力較強，能有效地應對壩體變形或者下沉的情況，使大壩底部的裂紋得到愈合，提升整體的安全性和穩定性。在實際施工中，工作人員應該針對瀝青混凝土心墻的實際情況，選擇適宜的材料和工藝，對各個環節進行科學把控，提高石壩填筑的質量。

1 水庫碾壓式瀝青混凝土心墻堆石壩填筑發展現狀和問題

1.1 發展現狀

現階段，在施工中可以應用自動化瀝青攪拌技術和泥漿攤鋪系統，采用進占法對砂礫料進行裝卸，對沒有碾壓的填充部分進行攤平整理，從而改善碾壓的效果。使用大顆粒和細顆粒的石料進行嵌填，這樣才能增強整個壩體的緊實度，保證填筑的質量。采用后退法對過渡料進行裝卸，使材料一直處于整合狀態，達到防滲的目的。

現階段，應用碾壓式瀝青混凝土心墻技術時，主要使用專業的攪拌和攤鋪設備，消耗的資金較高，因此應用頻率較低。

1.2 問題

因為瀝青混凝土心墻技術的施工環境較為復雜，所以在施工中容易受到外界因素的影響，出現返工的情況。例如，在冬季施工時，外面的溫度較低，為了滿足施工的要求，需要多次調整混凝土的配比參數，經過多次模擬實驗確定最終的標準。否則，就會嚴重損害工程的質量，影響整體的使用效果。此外，現階段碾壓式瀝青混凝土心墻施工中不具備統一的質量控制模式和考量標準。在不同的水壩工程中，施工單位會選擇對應的質量控制模式。

雖然我國已經具備豐富的建設經驗，但是在實際施工中仍無法對材料質量進行有效控制，例如泥漿的配比不符合建設要求、材料溫度影響攤鋪效果等。這樣會增加質量控制的難度，不僅導致資源的浪費，還增加返工問題發生的概率[1]。

2 水庫碾壓式瀝青混凝土心墻堆石壩填筑的質量控制要求

2.1 施工質量控制要求

施工質量控制要求有以下7點：1） 應該建立健全施工質量檢驗機制，制定統一的檢查標準，確保各項操作都有跡可循。質量檢查的主要內容是定期查驗堆石壩填筑的施工進度、評估制定的施工規劃方案是否合理、檢測現場的土層結構判斷其是否滿足填筑的要求、對瀝青混凝土心墻技術進行檢驗，選擇最適宜的方法和工藝、對各要素的質量進行檢測。2） 對施工技術方案進行審批。審批的內容包括檢查瀝青混凝土心墻的組織結構框架、建筑工程推進情況以及施工質量情況。同時要對重點的施工環節進行把控，例如壩體填筑、基坑抽水等。3） 對現場的施工過程的質量進行檢查。在現場進行動態化的監管工作，對施工質量進行動態把控，一旦出現問題，就有工作人員進行處理。4） 結合實際施工情況明確質量控制要求。在檢測時明確側重點，將施工項目分為主控和一般2類，確定各個部分的施工內容，應該嚴格控制的要點[2]。例如，要對填筑砂礫的大小進行重點把控，并保證整體的純凈度。5） 控制施工質量。檢測施工工序的步驟包括班組內部先進性自檢、管理人員進行復檢、項目質檢人員進行終檢。每項檢查完畢后，負責人都需要簽字確認，把責任落實到位。6） 保證質量檢測數據的真實性。在抽取試樣時秉承公平、公正、公開的原則，確保數據能直觀地反映施工的質量。7） 完善例會制度。定期舉行例會，在會議中介紹與質量相關的信息，通過與承包商交流溝通，明確瀝青混凝土心墻施工項目的情況。

2.2 控制壩基清潔工作

在正式實施大壩填筑工作前應進行清潔工作，提升壩基的整潔度。如果不進行全面的清潔工作，就會影響后續的工作以及整體施工質量，影響大壩的耐用性。完成壩基的清潔工作后，項目負責人、質檢人員和設計師等要進行聯合檢驗，確認各項要素都滿足建設標準后才能進行下一階段的工作。壩基清潔的要求為：保證壩基土層處于緊實的狀態、不存在凹陷或者松動的情況，并且平整度較高。如果在檢驗中出現不合格的位置，要立即進行修整，保證整體的清潔度[3]。

2.3 控制現場填筑質量

瀝青混凝土心墻的施工模式為按照水平方向分層推進，以軸線方向為基準，進行連續性攤鋪工作。在施工前，確定需要攤鋪的厚度、表層和內部的溫差、碾壓溫度以及重復次數等，在進行大壩填筑施工時，堆石區的填筑的高度要隨著心墻的上升而上升。對瀝青混凝土心墻的大壩進行堆石填筑時，使用的主要材料為堆石料、排水和過濾料。在進行填筑時，要保證上壩料的質量，確保填筑厚度符合要求，科學選擇應用的工藝、確定施工工藝，并及時處理施工縫。

3 水庫碾壓式瀝青混凝土心墻堆石壩填筑質量控制的要點

3.1 檢查材料

結合水庫碾壓式瀝青混凝土心墻施工的相關要求，對填筑操作中需要的材料進行檢測，借助試驗明確材料的物理和化學性能，明確它們的使用性能和應用價值。

3.2 進行放線測量

在正式攤鋪前，明確心墻邊線的位置，對中線進行定位并反復核對，明確具體的高程。

3.3 科學驗收

采取小組負責人、現場管理人員和質檢人員協同檢查的模式，當檢驗合格后，再進行驗收工作。當各項要素都符合施工的標準后，才發放許可證。

3.4 配制瀝青混合料

對材料的混合和加熱溫度進行控制，記錄相關的數據。材料拌合的要求是將骨料和礦粉混合在一起，攪拌20 s左右，再加入瀝青攪拌50 s。要保證攪拌后的材料顏色均勻，沒有其他的氣體流出[4]。

4 水庫碾壓式瀝青混凝土心墻堆石壩填筑質量控制的施工技術

在施工中要以質量控制為基準，從清理壩基、材料和施工流程這3個部分入手，進行質量控制工作，如圖1所示。操作工序由施工方進行審批、檢查施工條件、完善工序交接以及驗收組成，把質量控制作為紅線，對大壩填筑的全過程進行把控。

4.1 大壩設計

在進行剖面設計時以某大壩的真實數據為基準進行探究。

4.1.1 剖面設計大壩

剖面設計大壩主要應用了碾壓式瀝青混凝土心墻堆石壩技術。以某大壩的數據為例，大壩的整體高度為460.00 m，心墻的整體高度為385.00 m，其中最高的1個大壩為75.00 m。大壩頂部的寬度值為8.2 m，上游邊坡的比值為1∶1.8。在心墻和壩殼料之間鋪設了一個2.5 m厚的過渡層，此外應該在下游沿鋪設一個與排水棱銜接的過渡層。

4.1.2 心墻結構

大壩的心墻結構應該位于上游的軸線處，心墻底部建立混凝土底座，并進行灌漿。心墻與周圍建筑的連接處不斷變大，擴大接觸的面積，滿足心墻變形的要求。

4.2 建筑材料選擇

4.2.1 堆石料

堆石料主要用于排水棱體以及上游大壩處，采用新鮮的巖砂料，飽和抗壓強度應﹥30 MPa。

4.2.2 過渡料

它是排水棱的前反濾料并使用于心墻的兩面，飽和抗壓強度不低于30 MPa。

4.2.3 石渣料

石渣料主要應用了區域內洪道挖掘的材料。材料的主要參數見表1。

表1 填筑材料

4.2.4 瀝青混凝土

當瀝青混凝土進行壓實操作后，它的密度不能小于2.4 t/m3，水穩定系數不低于0.9[5]。混凝土施工的配比情況見表2。

表2 瀝青混凝土配比

4.3 基礎處理技術

4.3.1 心墻處理

圖1 質量控制過程示意圖

在進行基座施工時，進行帷幕和固結灌漿。在進行帷幕灌漿時，分別從2排進行布置，在軸心墻上下游1 m的位置進行標記，孔距控制在1.3 m～1.6 m，挖掘的深度應該距離隔水層5.0 m左右。在進行固結灌漿時，分別從2排進行布置，在軸心墻上下游2 m的位置進行標記，孔距控制在1.8 m～2.2 m，挖掘的深度要達到基巖4.5 m以上。

4.3.2 開挖壩殼

基礎河床夾砂土的厚度應該控制在1.5 m左右，不能超過3 m。開挖之后陡坡的比值應該在2倍，如果呈現下陡上緩的情況，變坡的角應為20°。

4.4 瀝青混合料碾壓施工

瀝青混合料施工分為人工和機械2種模式。瀝青混合料入庫的溫度范圍在150 ℃左右，操作限定溫度的材料不能入庫。選擇適宜的碾壓模式。初次碾壓的溫度應該控制在150 ℃左右。在碾壓時應該采用勻速推進的模式，避免出現急剎車的情況，最后一次碾壓的溫度要控制在125 ℃左右。碾壓的速度和次數與要參考具體的使用要求。在對瀝青混凝土的質量進行控制時要注意：1） 應該保證表面的清潔度。要用水進行清潔工作，表面的污漬應該使用鏟子清除。2） 保證層間結合的質量。要想保證層間的質量，就要對溫度進行控制，延長瀝青的停歇時間，直到其完全涼透，或者底層的溫度達到70 ℃為止。當達到限值時，就可以進行下一階段的操作，使用2套設備對下一層進行加熱，先去除表面的水汽，再把它加熱到70 ℃，在加熱時應該勻速推進，確保瀝青得到充分地混合。為了保證施工的進度，應該科學地應用振動碾進行操作，使瀝青混凝土表面呈現均勻的狀態。

4.5 填筑前的準備工作

首先，在堆石壩填筑工作前，應該以施工圖紙為參考進行全方位的現場勘探工作，檢查各項基礎性工程的完成情況。例如，檢查孔坑槽的規格是否滿足填筑的要求、平洞和溶洞的位置以及基礎性工程的處理情況等。其次，7 d設置應力檢測設備。從壩基處入手明確觀測設備的位置、計算接地設備的檢測范圍，要嚴格按照觀測的要求進行操作。將檢測的數據進行匯總檢驗，當各項數據檢驗合格后才能進行后續的操作。

4.6 設置壩體內斜坡道

由于水庫堆石壩的高度較高，增加了填筑的難度，為了建立內循環的施工模式，減少施工人員的挖掘量、壩體道路的填筑面積和道路挖掘量，因此大壩的填筑高度差與壩內斜坡道的坡度應該保持一致，這樣才能使施工方便，確保車輛能在壩內順利地運輸。如果壩內斜坡的水平寬度﹥12 m，就不能在斜坡道設置過渡層，要適當調低運輸道路的坡度值，同時應該對邊坡度進行重點把控，保障縱坡度與邊坡度的比值為5∶7。把石料堆積在坡度位置時應該進行反復的檢查工作，確保各項要素都滿足施工的要求。當壩體上升進行找平處理時，應該對坡道兩層凸起的部分進行壓實處理，將堆石和填筑的石頭統一進行壓實處理，并按照工程規劃標準進行檢驗工作，為后續的填筑工作做好準備。

4.7 填筑壩體

當進行填筑操作時，需要將基礎面作為切入點，對凹凸不平的位置進行全面填補，應該緩慢地推進，使整體呈現光滑的狀態。當填補的厚度與碾壓層的厚度一致時，應該使用振動碾壓器進行實施碾壓操作。同時應該保證過渡料的上升速度與壩體相同，采用振動和碾壓同步推進的模式，并適當進行灑水工作，要對灑水量進行科學控制，避免填筑表面過于潮濕。應該由上游開始進行壩體鋪料工作，并逐漸向下游區域推進。在鋪設過渡料的時候，可以適當地占用壩體地區，但是不能發生占壓過渡料的情況。

4.8 填筑上下游堆石料

一般情況下，上下游壩體堆石料的填筑模式不存在明顯的差異。填筑材料主要應用爆破料的運輸模式，只有少部分采用現場挖掘的模式。利用自卸車運載卸料進行填筑工作，使用推土車進行推平處理。每一部分卸料之間都應該間隔1 m的距離，使用推土機進行平倉操作，同步進行振動碾壓操作，應用錯距法沿著軸線的方向進行推進，在低速的狀態下平緩前進。要根據之前試驗的結果明確石料需要鋪設的厚度和碾壓次數，在進行碾壓時要按照層次進行推進，保證各個平面高度的一致性，防止在碾壓過程中出現遺漏或者不完整的情況。在填筑與山坡相鄰的位置時，填筑石料的粒徑不能﹥20 cm，避免在堆積過程中產生較多的縫隙。碾壓設備應該從岸坡的位置開始進行操作，從上游逐漸向下游過渡，那些設備遺漏的位置需要安排人工進行碾壓處理。應用振動碾壓機進行操作，保證填筑的緊密度，使碾壓的質量符合項目標準。在碾壓前進行灑水工作，灑水量要控制在19%～24%，在填筑工作中結合具體的土層結構進行相應的調整。在碾壓時要不斷地進行灑水工作，安排灑水機根據碾壓的先后順序依次進行灑水工作。壩體在鋪設石料時要采用大面積攤鋪的模式，保證各個區域的均勻性，出現接縫問題時應該立即進行填補。在進行分期分段填補工作時應該按照填筑臺階的模式進行操作，使各個階梯都處于壓實的狀態。

4.9 填筑過渡料區砂礫石

在對過渡料區進行填筑工作時，應該提前進行清潔工作，清除已經分離出來的石料。使用自卸汽車把料卸載到過渡區需要填筑的位置，由兩側出發逐漸向中間堆積石料，加強各個作業環節之間的流暢性。每堆石料之間的距離應該控制在80 cm左右，使用推土機將它們均勻地攤在工作界面上，安排工作人員由兩側開始按照軸線方向確定表面的平整度，根據實際情況明確攤鋪厚度以及應該碾壓的次數，按照設計的要求進行施工，及時清除接縫位置的大粒徑石料。當表面的平整度符合要求后，按照上下游堆石料填筑的模式進行灑水和碾壓工作，應用的設備與壩體填筑的設備一致。

5 結語

綜上所述，在開展瀝青混凝土心墻堆石壩填筑工作前應進行多次模擬試驗，掌握壩體的質量控制要求。同時，在進行前要做好準備工作，從細節入手，對施工質量進行牢牢把控。