碾壓式瀝青混凝土心墻施工技術探討

常繼才 （中國水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州 450001）

20 世紀70 年代我國就已經開始使用瀝青混凝土心墻防滲施工技術，在經過40 多年的發展變化之后，該項施工技術的適用范圍也在逐漸拓寬，目前已經突破了高寒地區以及高緯度的限制。

本文以某水庫中瀝青混凝土心墻壩的使用展開探討，該水庫主要由輸水系統、上、下水庫、地面GIS 開關站以及地下發電廠房等部分組成，其中，上、下水庫壩體均使用的是瀝青混凝土心墻堆石壩，上庫的最大壩高可高達54m，而下庫則為70m，壩頂的寬度為8m，瀝青混凝土心墻主要位于大壩的上游側，其厚度在0.5m～0.7m 范圍內，心墻使用的是底部端頭加厚擴大方式平接混凝土基座，接觸面設瀝青馬蹄脂及一道銅止水。如果瀝青混凝土心墻基座底部的全風化層厚度超出了5m，此時就需要將混凝土防滲墻和弱風化基巖連接起來?；炷粱鶓摵腿珡婏L化較薄部位進行連接，而弱風化基巖需要使用帷幕灌漿來達到防滲的目的，從而形成完整的大壩防滲體系[1]。

從壩體的上游到下游對填筑料進行分區，可以將其分為拋大塊石護坡、碎石墊層、上游壩殼體、瀝青混凝土心墻、下游過渡料、下游壩殼體和下游壩面干砌塊石護坡，其中，心墻上下游過渡料的水平寬度分別為2m、3m。此外，下游壩基清坡后需要設置厚度為0.5m的返濾層，并且要在全強風化料和反濾層之間設置厚度為2m的碎石層，將其用作下游壩體的排水體。

1 瀝青混凝土心墻的優勢

就該工程項目瀝青混凝土心墻堆石壩施工作業而言，相比于以往工程項目中用到的其他防滲類型壩體，瀝青混凝土心墻堆石壩的優勢主要體現在以下幾個方面。

1.1 與剛性防滲類型相比

和剛性的防滲體相比，瀝青混凝土心墻的柔性更大，其適應變形能力更強，不容易產生裂縫。即便是在施工過程中或者工程項目使用過程中由于大壩不均勻沉降而引發裂縫問題，并且影響了自身的蠕變性能，但是，在經過一段時間之后裂縫會自愈。

1.2 與黏土心墻相比

瀝青混凝土心墻堆石壩具有結構簡單的特點，在施工過程中壩體蓄水無須擔心孔隙水壓力問題。瀝青混凝土心墻具有施工速度快、操作簡單、機械化程度高的特點，而且瀝青混凝土施工有利于壓實工作的實施。和黏土心墻相比，瀝青混凝土心墻受氣候條件因素的影響比較小，即使是在雨季，也可以在停雨間隙進行施工，無須等待天晴后施工，這樣一來就減少了施工過程中的等待時間。相比于黏土心墻，瀝青混凝土心墻作為工業產品的瀝青已經形成了完整的生產供應鏈，其來源穩定，能夠全面保障施工作業的連續性，同時，以瀝青混凝土代替防滲土料，能夠盡可能減少由于挖取黏土而對征地的占用[2]。

1.3 與瀝青混凝土面板相比

瀝青混凝土心墻具有體積小、截面小的特點，和瀝青混凝土面板相比，防滲工程的造價比較低。在瀝青混凝土心墻施工作業過程中，可以擴大施工大壩壩體，隨著大壩的建造完成防滲施工作業。根據該工程項目上、下水庫的建設經驗，在開展大壩施工作業過程中就能夠實現蓄水，從而盡可能減少運營前期的一系列準備工作，快速實現預期目標。心墻墻體在壩體中間位置，并且和壩體之間以過渡層作為緩沖，由此可見，心墻的運行環境比較穩定，外部荷載以及氣候因素對其產生的影響相對較小，具有很好的耐久性。心墻在連續混凝土的基座位置，其基礎具有沉降幅度小、均一穩固的特點，因此，變形也相對均勻，尤其是基礎設立在深厚的全強風化透水帶位置的時候，能夠實現和周邊基礎防滲墻的有效連接，從而減小心墻的變形量，適應壩體和基礎的不均勻沉降[3]。只要確保周邊縫處理得當、結合緊密，就能夠全面保障瀝青混凝土心墻的良好防滲性能。

2 施工準備

2.1 瀝青混合料拌和站

在選擇瀝青混合料拌合站的時候，需要以混凝土鋪筑高峰強度的要求為依據，確保拌和能力滿足工程要求。該工程項目瀝青混合料拌合站的建設比預計工期提前了六個多月，從軟件和硬件上做到了全面優化。

2.2 瀝青混凝土施工配合比的確定

室內配合比試驗需要以設計文件為依據，只有這樣才能夠確定最佳的施工配合比。在熱料倉中抽取室內復合比，并且選擇確定施工配合比，能夠實現對具有代表性熱料級配篩分試驗，之后再結合設計推薦的熱料實際級配以及標準級配擬合生產級配曲線，通過控制關鍵篩孔使其與設計要求一致。根據類似工程經驗分別選用了6.5%、6.8%以及7.1%這三個油石比開展室內密度以及馬歇爾試驗，通過分析試驗曲線最終確定出6.8%的油石比，見表1。

表1 瀝青混凝土生產配合比

2.3 場外攤鋪試驗

場外攤鋪試驗也就是試運行瀝青混凝土心墻的整個施工過程，并且確定出以下幾項參數指標：混凝土基座面的處理標準、瀝青砂漿配比以及施工工藝、瀝青混凝土的施工配合比、碾壓遍數、碾壓方法、攤鋪厚度以及各階段的控制溫度等[4]。

2.4 運輸設備、碾壓設備

在開展該工程項目的過程中，經常遇到寒冷、多雨以及潮濕的天氣狀況，因此，為了保障材料質量，在運輸設備上安裝了帆布篷，同時還安裝了可以聯網的溫度測量儀，如此便可通過手持終端實時掌控瀝青混合料的溫度。碾壓設備主要是用來碾壓瀝青混合料，在該工程項目中用到了2.0t寶馬振動碾，該設備具有頻率穩定、振幅穩定的特點，從而在很大程度上保障了碾壓工作質量[5]。

3 施工過程

3.1 瀝青混凝土心墻施工工藝流程

碾壓式瀝青混凝土是該工程項目心墻施工過程中的關鍵材料，需要全面落實整個軸線的一次性攤鋪碾壓施工作業，并且要確保攤鋪碾壓的連續性。施工作業應該從全線的心墻開始，這樣一來才能夠在整體上起到均衡上升的作用。瀝青攤鋪作業的開展必須堅持“一天兩層”的原則，有效控制好攤鋪時間和攤鋪工程量。如果在實際施工過程中出現了特殊情況，就需要嚴格按照1:3的緩坡方式設置橫縫，進而完成接合。在鋪筑每一層瀝青混凝土之前，需要控制心墻的表面溫度為70℃。同時，在現澆心墻底部和基礎防滲墻施工過程中，需要保持一個半徑為97cm 的圓弧，圓弧內部需要用瀝青混凝土填筑，并且要使上部呈現出階梯形式，梯形寬部和窄部的寬度分別為1.4m 和0.7m，在整個施工過程中，都需要使用人工作業的方法來完成各項工作。上部心墻的厚度應該從0.7m降低為0.5m，而該項操作需要用機械攤鋪的方法來實現。人工攤鋪首先需要建立施工模型，以此為基礎攤鋪過渡料和瀝青混合料，之后將模型拆除，實施過渡料和瀝青混合料的碾壓工作，最后再對兩種材料同步碾壓。而機械攤鋪首先需要清理干凈施工基礎，在此基礎之上實施測量放線工作，固定好金屬線。使用攤鋪機實施攤鋪作業，并且用過渡料進行填補，在完成過渡料和瀝青混合料的碾壓作業之后，最終再碾壓過渡料。

3.2 鋪筑施工技術

3.2.1 人工攤鋪技術

人工攤鋪是一種高效的施工技術，需要基于設計要求有效處理混凝土表面，在混凝土表面噴涂冷底子油，并且要反復噴涂兩遍。確保瀝青混凝土表面處理干凈之后，就需要涂抹砂質瀝青瑪蹄脂，在此過程中應該控制涂抹厚度在1.5cm～2.0cm 范圍內。之后支立鋼制模板，并且將拉桿支撐在上下游的模板之間。對于瀝青混合料的攤平，需要使用人工作業的方法，并且要分別控制攤鋪厚度和壓實厚度為30cm與25cm～26cm。值得注意的是，瀝青混合料的鋪筑，需要重點關注對過渡料的鋪筑，以免出現模板變位問題。在開展瀝青混合料過渡段的鋪筑工作的過程中，需要用到反鏟，以人工作業的方法實施整平工作，在碾壓瀝青混合料之前必須將鋼模拔出來。

3.2.2 機械攤鋪技術

在使用機械攤鋪瀝青混合料之前，需要清理干凈基層瀝青心墻表層，并且要明確標志軸線位置，同時用金屬絲實施定位工作。在攤鋪機料斗中裝滿瀝青混合料的情況下，就需要借助裝載機來進行卸料。攤鋪厚度的控制以人工攤鋪厚度為標準。在具體落實攤鋪作業的過程中，攤鋪機的速度應該控制在1m∕min～3m∕min，并且為了避免出現漏鋪現象，就需要控制料倉中的存料最少應該超出1∕3。對于層面的鋪筑，一旦存在大骨料集中的現象，就需要使用人工作業的方法來剔除大骨料，并且要用新料開展返油、回填以及碾壓作業。攤鋪機的使用，一旦需要攤鋪的范圍大于3.5m，就需要開展補鋪工作，并且要用反鏟來補鋪過渡料，同時使用推土機將其攤平。

3.3 碾壓技術

對于人工攤鋪方法，在實施碾壓工作的時候，需要將瀝青混合料中的模板拔出來，再開展一次無振碾壓作業。在此基礎之上，同步振動碾壓過渡料和瀝青混合料，并且重復碾壓三遍，在收光階段，需要借助靜壓措施完成兩次靜壓工作。對于機械攤鋪作業而言，碾壓工作的開展首先需要用到2.0t 振動碾完成六遍碾壓工作，在收光階段，和人工攤鋪方法一樣進行兩次靜壓。碾壓過程中應該控制施工溫度在130℃～150℃范圍內。如果在攤鋪過程中出現了溫度超高的現象，就應該間隔攤鋪和碾壓作業的時間。振動碾壓以25m∕min～30m∕min的速度進行，主要用到的是錯位碾壓的方法，碾壓寬度控制在半碾寬，整個碾壓過程中，嚴禁在碾壓表面和錯臺位置出現不平整的問題。

心墻碾壓在具體實施碾壓工作的過程中，能夠有效避免出現忽然剎車以及橫跨碾壓的情況，該方法的使用需要在橫向接縫處進行30cm～50cm的重疊碾壓。隨著碾壓工作的進行，需要定期清理碾壓輪上的污染物，并且要給碾壓輪上灑水。值得注意的是，并不是所有的路段都適合振動碾壓，比如，在岸彼結合的位置是無法使用振動碾壓方法的，因此可以通過使用小型振動夯實或者是人工夯實的方法來完成該項工作。而如果在瀝青混凝土表面出現了返油問題，就需要及時停止夯實工作。整個夯實作業的開展必須使用正確的方法，這樣一來才能夠有效避免骨料破碎的情況。此外，要想確保碾壓式瀝青混凝土的心墻施工質量，就必須嚴格落實質量檢驗工作，使用取樣監測的方法全面監測施工質量。

4 主要施工技術措施

4.1 冬季施工保溫措施

由于受到瀝青混凝土自身特性的影響，其在冬季溫度較低的環境下無法成型，因此，如果不可避免地出現低溫環境中施工的現象，就需要采取如下措施：以試驗方法來確定低溫條件下的瀝青混合料的配比以及保溫方法，并且選用瀝青混合料的最大溫度；嚴格把控各工序的出料時間，緊密安排施工工序，以免出現不必要的環節，及時完成瀝青混合物的攪拌、運輸以及碾壓等各項工作；協調好瀝青混凝土的攪拌與鋪筑，安排好瀝青混合料的進場時間；嚴格按照施工環境在瀝青混凝土表面搭設取暖棚，進而起到保溫的作用；嚴格監控瀝青混凝土心墻以及瀝青混合料在鋪筑以及碾壓過程中的溫度，及時將低于溫度標準的瀝青混合料作廢，以免誤用，嚴格把控瀝青混凝土心墻的材料使用質量；持續開展瀝青混凝土心墻各個層面的加熱工作，確保其溫度超出65℃；及時關注天氣信息，以免在超低溫環境下施工。

4.2 特殊天氣施工措施

在施工過程中，如果遇到降雨量不足10mm的情況，對于高程低于1343m 的心墻施工作業，需要在高程為1354m 兩側岸邊位置拉設鋼絲繩，通過架設防雨布形成6m 寬的防雨棚，從而有效避免雨水飄落到瀝青混凝土心墻的表面，以免混凝土溫度散失。完成瀝青混凝土鋪筑工作之后，應該盡早實施壓實作業。如果在大風環境下施工，需要及時在瀝青混凝土心墻表面架設擋風棚，以免完成填筑壓實作業之后散失熱量，同時也能夠有效避免灰塵以及雜物進入到心墻表面。面對季節性氣候，需要及時查看天氣信息，如果天氣預報會有大暴雨以及短時雷陣雨，就需要提前做好相應的施工準備工作，并且要停止瀝青混合料的拌制。當壓實瀝青混凝土心墻，使其超出兩側過渡層的高度1m～2m的情況下，就能夠為排水工作提供便利。同時，將擋水設施設置在瀝青混凝土的兩側，能夠有效避免雨水進入到心墻中。雨停止之后需要根據天氣狀況盡快恢復施工，并且要對鋪筑現場的積水用高壓風進行沖洗，將瀝青混凝土表面再用紅外加熱器高溫持續進行烘干。將沒有壓實的瀝青混合料鏟除干凈，從而全面保障心墻工程的建設質量。為了保障完成施工作業之后瀝青混凝土心墻表面的干凈整潔，以免灰塵、雨水以及雜物落入到心墻表面，就需要及時鋪設防雨布，并且要不定期開展周邊情況的檢查工作，嚴格按照新墻的施工進度對施工現場上方的防雨棚高度及時進行調整。

4.3 夜間施工措施

為了能夠給瀝青混凝土夜間施工提供安全保障，就需要嚴格采取相應的照明措施，以此全面提高施工質量和施工進度。比如在混凝土心墻兩岸岸坡位置分別設置大功率的照明燈，在瀝青混凝土心墻軸線方向設置LED燈。為了方便進行移動鋪筑工作，就需要用到可移動的照明燈。

5 結語

總之，只有全面落實一系列的準備工作，全面分析各項施工參數的變化，在此基礎上，及時采取相應的措施，才能夠全面保障施工進度和施工質量。結合該工程案例可得，即便是面對復雜的環境條件，瀝青混凝土心墻施工技術的使用也能夠取得良好的效果，因此該技術值得廣泛推廣應用。