去學(xué)水電站瀝青混凝土施工參數(shù)試驗(yàn)研究

廖 果

(中國水利水電第七工程局有限公司 三分局,四川 成都 610213)

1 概 述

去學(xué)水電站位于四川省甘孜州得榮縣，其瀝青混凝土心墻頂高程為2 333 m，心墻最大高度為132 m(系目前世界第一高瀝青混凝土心墻壩)。瀝青混凝土心墻頂部厚0.6 m，向下逐漸加厚至1.5 m，在其底部3 m高處設(shè)置放大腳，兩岸在心墻靠近基座處設(shè)3 m長的放大腳。心墻放大基礎(chǔ)位于鋼筋混凝土基座上，心墻上下游側(cè)2 m寬的范圍內(nèi)為過渡料。在河床及岸坡基座混凝土頂面設(shè)置圓弧形凹槽，涂刷3 cm厚砂質(zhì)瀝青瑪蹄脂。為順利施工，對去學(xué)水電站瀝青混凝土施工參數(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)研究。

2 施工特點(diǎn)

(1)該心墻岸坡坡比為1∶0.3，極為陡峭，不利于心墻的變形，對施工質(zhì)量要求高。

(2)施工區(qū)汛期月降雨天數(shù)大于28 d，不利于心墻連續(xù)性施工。

(3)施工區(qū)處于深V型河谷，溫差大，下午多大風(fēng)，進(jìn)而加快了心墻施工的溫度損失。

(4)該工程為世界最高瀝青混凝土心墻堆石壩，對質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求高，施工工期緊，心墻上升速度快，高峰期達(dá)到每天連續(xù)上升3層。

3 室內(nèi)配合比的選擇與優(yōu)化

工程前期，設(shè)計人員進(jìn)行了室內(nèi)配合比的試驗(yàn)并推薦了6.8%油石比的配合比。實(shí)施前，項目部根據(jù)接頭模型試驗(yàn)，決定對距左岸邊坡基座水平距離10 m內(nèi)的瀝青混凝土油石比在13號配合比(6.8%)的基礎(chǔ)上提高了0.2%。所推薦的室內(nèi)配合比見表1。

表1 推薦的室內(nèi)配合比表

最終決定采用油石比為6.8%、7%的兩種配合比進(jìn)行現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗(yàn)。

4 現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗(yàn)情況

4.1 現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗(yàn)場地的布置

試驗(yàn)采用1塊經(jīng)平整碾壓后尺寸為33 m×5 m×0.2 m的場地。現(xiàn)場試驗(yàn)場地布置情況見圖1。當(dāng)所澆筑的混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求后自然烘干，涂抹冷底子油和瀝青砂漿。

圖1 現(xiàn)場試驗(yàn)場地布置圖

4.2 瀝青混凝土的配料與拌和試驗(yàn)

根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果推薦瀝青的加熱溫度宜控制在140 ℃～160 ℃。瀝青混合料的拌和順序及時間為：粗骨料→細(xì)骨料→填料(干拌15 s)→瀝青(濕拌45 s)→瀝青混合料。

4.3 瀝青混合料的運(yùn)輸及溫度試驗(yàn)

由于拌和樓每次拌制瀝青混合料時開始幾盤的溫度不穩(wěn)定，考慮到施工進(jìn)度，瀝青混合料出機(jī)口溫度不宜過高；又因運(yùn)輸溫度損失過大，實(shí)際施工時不宜采用裝載機(jī)運(yùn)輸，宜采用8 t保溫汽車運(yùn)輸。若使用裝載機(jī)直接運(yùn)輸，其運(yùn)輸時間不應(yīng)超過10 min；若使用8 t保溫車運(yùn)輸，建議其運(yùn)輸時間不超過30 min。

4.4 相關(guān)溫度參數(shù)推薦

瀝青混合料的最佳出機(jī)口溫度宜為150 ℃～170 ℃，初碾溫度宜控制在140 ℃～160 ℃。冬季施工采用偏大值，夏季施工采用偏小值；連續(xù)鋪筑時其上層表面溫度不宜低于90 ℃，過低會影響到兩層間的結(jié)合；連續(xù)鋪筑時其上層表面溫度不宜大于130℃，過高會使上層碾壓不密實(shí)。

4.5 攤鋪碾壓試驗(yàn)

按照不同配合比、鋪筑方式、碾壓遍數(shù)、鋪筑厚度等試驗(yàn)參數(shù)采用了共計16個組合用于驗(yàn)證各施工工藝下瀝青混凝土的性能，并對岸坡接頭開展了單獨(dú)試驗(yàn)。

采用人工攤鋪，用1臺2.5 t振動碾碾壓瀝青混合料。碾壓順序?yàn)椋合褥o碾過渡料2遍→靜碾瀝青混合料2遍→同時對瀝青混合料及過渡料動碾6、8、10遍→靜碾瀝青心墻2遍收光。

因?yàn)楦采w決策系統(tǒng)(U,A∪D)的核包含在所有的約簡中, 而θ=1時的核?因此可以考慮先計算通過在中逐個剔除冗余屬性的方式設(shè)計一個搜索規(guī)則置信度保持的屬性約簡的啟發(fā)式算法。

現(xiàn)場測量瀝青混凝土心墻鋪料厚度為28 cm時，碾壓后的厚度為24.9 cm；瀝青混凝土心墻鋪料厚度為25 cm時，碾壓后的厚度為21.8 cm。碾壓前的心墻寬度為1.4 m，碾壓后的心墻平均寬度為1.56 m。由此可見，在正常施工狀態(tài)下，瀝青混凝土的損耗率(即施工中的超填量)約為11.43%左右。

4.6 岸坡接頭試驗(yàn)情況

原設(shè)計方案中的混凝土面涂刷瀝青瑪蹄脂涂層厚度為3 cm。現(xiàn)場試驗(yàn)時，在攤鋪完成后瀝青混凝土表面立即出現(xiàn)嚴(yán)重的返油現(xiàn)象，導(dǎo)致其長時間不具備碾壓條件。經(jīng)分析得知：瀝青混合料溫度正常、瀝青拌和站稱量準(zhǔn)確，根據(jù)配合比計算，實(shí)際攤鋪完成后其油石比達(dá)到8.4%。由上述情況可以斷定：瑪蹄脂涂刷過厚是造成返油的主要和直接原因，因此需要研究并調(diào)整相關(guān)參數(shù)。

5 對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行研究及分析

5.1 瀝青混合料馬歇爾試件的檢測

對瀝青混合料在攤鋪完成后、未碾壓之前從不同部位取料混合，采用四分法分區(qū)取試樣進(jìn)行馬歇爾試件密度、孔隙率、抽提試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果顯示：油石比為6.8%、7%時，馬歇爾試件的孔隙率、瀝青混合料中瀝青的含量和各級配過篩率均滿足設(shè)計要求。

5.2 瀝青混凝土性能與碾壓參數(shù)之間的關(guān)系

通過對不同試驗(yàn)參數(shù)下的芯樣實(shí)測結(jié)果進(jìn)行分析得知：在所選取的各碾壓參數(shù)下的瀝青混凝土孔隙率平均值均小于3%，密度平均值大于2.4 g/cm3，滿足設(shè)計要求。碾壓6遍至8遍時其密度有一定程度的增長；碾壓8遍至10遍時其密度變化不大。在鋪料厚度為25 cm、28 cm情況下，動碾8遍之后瀝青混凝土密度已趨于最大值，瀝青混合料已壓至密實(shí)，孔隙率均小于3%，可以滿足設(shè)計要求。

5.3 油石比與瀝青混凝土性能之間的關(guān)系分析

在碾壓參數(shù)一定時選取不同油石比的情況下實(shí)測瀝青混凝土芯樣的密度、孔隙率與碾壓遍數(shù)，不同油石比情況實(shí)測的瀝青混凝土芯樣檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計情況見表2。

表2 不同油石比情況實(shí)測的瀝青混凝土芯樣檢測數(shù)據(jù)匯總表

對表2進(jìn)行分析得知：在碾壓參數(shù)一定時，油石比為7%和6.8%時的瀝青混凝土的密度和孔隙率相差很小，但瀝青混凝土孔隙率平均值在油石比為7%時較油石比為6.8%時稍小。

5.4 現(xiàn)場實(shí)施的無損檢測

對碾壓后的瀝青混凝土采用核子密度儀檢測其密度并計算孔隙率，采用滲氣儀檢測滲透系數(shù)，對使用核子密度儀進(jìn)行無損檢測的點(diǎn)再次進(jìn)行取芯檢測其密度并計算孔隙率。檢測結(jié)果顯示：芯樣密度為2.45～2.48 g/cm3、孔隙率為0.6%～2.1%。無損檢測密度(2.45～2.48 g/cm3)、孔隙率(0.1%～2.2%)以及滲透系數(shù)均滿足規(guī)范要求。

6 推薦的施工參數(shù)

根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果，采用所選擇的各試驗(yàn)參數(shù)組合進(jìn)行施工，其瀝青混凝土的密度、孔隙率、滲透性能均滿足設(shè)計要求。項目部從工程施工、進(jìn)度、經(jīng)濟(jì)等因素綜合考慮，最終推薦的施工參數(shù)見表3。

表3 最終推薦的施工參數(shù)表

施工過程中取芯樣外送至西安理工大學(xué)防滲研究所進(jìn)行的靜三軸試驗(yàn)和各項性能試驗(yàn)結(jié)果顯示：采用表3推薦的施工參數(shù)完全滿足規(guī)范和設(shè)計要求。

7 結(jié) 語

通過采用不同組合的試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行生產(chǎn)性試驗(yàn)，最終選擇出最適合該工程的施工參數(shù)，據(jù)此進(jìn)行施工并提出了以下優(yōu)化建議：

(1)為提高瀝青混凝土心墻在左岸陡邊坡接頭部位的變形能力，將距左岸邊坡基座水平距離10 m內(nèi)的瀝青混凝土油石比在13號配合比(6.8%)的基礎(chǔ)上提高0.2%。

(2)為保證高程2 201 m心墻底部施工的碾壓質(zhì)量，將高程2 201 m平臺混凝土基座Z型銅止水頂部彎鉤割除，首層按壓實(shí)后25 cm進(jìn)行澆筑。

(3)根據(jù)岸坡基座接頭試驗(yàn)成果，建議將心墻與混凝土基座接觸面瀝青瑪蹄脂厚度由原設(shè)計方案中的3 cm調(diào)整至2 cm。

(4)由于該工程施工強(qiáng)度高，而目前使用的攤鋪機(jī)攤鋪寬度最大僅為4.2 m，進(jìn)而導(dǎo)致了心墻自高程2 247 m以下均需進(jìn)行人工攤鋪、施工工效降低，故應(yīng)進(jìn)行攤鋪機(jī)改良的研究，以進(jìn)一步加快心墻的施工速度。