水庫大壩碾壓式瀝青混凝土心墻施工及質量控制

王瑞樂

（山西省水利建筑工程局有限公司，山西 太原 030000）

1 工程概況

某水庫工程主要包括樞紐、引水工程、灌區工程三個部分，水庫大壩壩頂高程520 m，最大壩高36.50 m。水庫以1座壩頂長128.40 m、寬5.70 m的碾壓式瀝青混凝土心墻主壩和2座副壩為主要擋水建筑物。

碾壓式瀝青混凝土心墻主壩施工質量控制是該水庫施工控制的重難點所在，考慮到瀝青混凝土材料性能受氣候條件、施工工藝限制較大，必須結合施工期間天氣、環境情況以及所采用施工工藝，加強瀝青混凝土配合比設計及材料質量控制。

2 場外試驗

在正式施工開始前，對該水庫大壩瀝青混凝土心墻展開攤鋪碾壓試驗，主要檢測項目包括冷底子油涂刷、瑪蹄脂敷設厚度、最佳攤鋪厚度、碾壓施工參數、溫度控制、混凝土和基座結合強度等。根據場外試驗結果，瀝青和骨料溫度應分別控制在150～170 ℃及170～180 ℃范圍內，礦粉不加熱；攤鋪前鋪料厚度30 cm，采用HAMM-HD130型雙鋼輪振動碾，以30～50 m/min的速度靜壓1遍、振碾8遍，最后靜碾1遍收光。

3 瀝青混凝土心墻施工

3.1 混凝土制備及運輸

根據所用瀝青混凝土種類、施工條件、運輸距離等所確定的瀝青加熱溫度為150～170 ℃，考慮到瀝青材料在高溫條件下容易接觸空氣而發生老化，為此必須將加熱罐內瀝青存儲時間控制在6 h以內。采用內熱式加熱滾筒對骨料實施烘干加熱，并根據場外試驗確定滾筒傾斜角，結合環境溫度等調節骨料加熱溫度，該水庫大壩碾壓式瀝青混凝土心墻施工所用骨料加熱溫度應控制在170～190 ℃。

通過LB-1000型雙軸強制式攪拌機進行混凝土拌制，攪拌前應先預熱攪拌系統，待攪拌機內部實際溫度達到100 ℃以上后連續加料攪拌。粗細骨料和礦粉應干拌和15 s，待混合均勻后加入熱瀝青濕拌45 s，確保瀝青完全包裹骨料且色澤均勻。

根據運輸距離、攪拌機生產能力和瀝青混凝土心墻攤鋪施工進度確定運輸方式，在避免攤鋪機停工待料的同時，還應防止混合料在運輸過程中發生漏料、離析及熱量損失。運料車數量及裝載量也應根據混凝土拌和及攤鋪施工能力確定。

3.2 基礎面處理

采用人工方式均勻涂刷兩層冷底子油，待干燥后再均勻涂抹1 層厚度為2.00 cm 的瀝青瑪蹄脂，涂抹寬度應超出瀝青混凝土心墻寬度0.50 m。

3.3 心墻攤鋪及碾壓

該水庫壩軸線最長僅為143.70 m，故應進行心墻分層施工，裝載機運料到場后入倉，在人工輔助下全軸線一次攤鋪碾壓。

3.3.1 安裝鋼模

采用長1 500 mm、寬300 mm、高8 mm 的鋼板制作鋼模，并通過角鋼限位卡固定模板兩側上口，確保瀝青混凝土心墻達到設計寬度。安裝前，必須在鋼模模板表面均勻涂刷機油脫膜劑，便于后期模板脫膜拆卸。拼裝好的模板必須平整嚴密，定位后的模板和心墻中線距離的偏差應不超出±0.50 cm，相鄰模板搭接長度至少為5 cm。

搭設好的模板應覆蓋氈布，避免鋪筑過渡料時砂石等雜物掉落進瀝青心墻倉面中。過渡料主要采用工程就近料場所加工的質量合格、粒徑不超過80 mm的連續級配骨料。同時攤鋪心墻兩側過渡料，每邊攤鋪寬度2.50 m，松浦厚度30 cm。每層瀝青混凝土施工前必須徹底清理下層結合面，并在攤鋪前通過紅外線加熱器加熱，保證結合面溫度不低于70 ℃。

3.3.2 混凝土入倉及碾壓

瀝青混凝土入倉溫度應控制在150～180 ℃，按照30 cm的松鋪厚度人工攤鋪。入倉后的瀝青混凝土抽樣后進行室內擊實試驗。

攤鋪結束后通過氈布覆蓋瀝青混凝土表面，在將過渡料完全覆蓋后兩側還應分別留出20 cm寬度，此后通過振動碾隔著氈布進行碾壓，減緩瀝青混合料表面溫度喪失的同時，避免污染表面材料。就碾壓方式而言，應對心墻兩側過渡料同時靜壓2遍，再動碾6遍，碾壓施工機械行進速度控制在30～40 m/min。

4 質量控制

4.1 瀝青混凝土配合比

瀝青材料的質量直接決定著混凝土質量和防滲效果，該水庫大壩碾壓式瀝青混凝土心墻主要使用70#水工瀝青材料，該材料性能檢測結果詳見表1，瀝青材料性能完全符合設計要求。

表1 瀝青材料性能表

此外，水庫大壩碾壓式瀝青混凝土心墻施工還需要使用粗細集料和礦粉。粗集料實測表觀密度2.80 g/cm3，吸水率0.71%，硫酸鈉干濕循環5次后質量損失耐久性為1.01%，壓碎值為12.30%，含泥量0.10%，針片狀顆粒含量2.9%，呈堿性；細集料實測表觀密度2.69 g/cm3，吸水率0.68%，硫酸鈉干濕循環5次后質量損失耐久性為1.18%，水穩性為10級，含泥量0.10%。粗細集料物理力學性能均滿足《土石壩瀝青混凝土面板和心墻設計規范》要求，該水庫在原材料加熱過程中并未出現粗細集料開裂、分解，并且粗細集料均呈堿性，能與瀝青有效黏附。

根據原材料性能、填料用量、級配指數、油石比等進行瀝青混凝土配合比設計，該水庫大壩施工所用礦料最大粒徑為19 mm，礦料級配指數在0.36～0.42 范圍內取值。粗集料通過方孔篩篩分為2.36～4.75 mm、4.75～9.50 mm、9.50～13.20 mm、13.20～16 mm、16～19 mm 五級。填料用量則控制在瀝青混合料的10%～16%以內，結合該水庫工程實際，按照12%、14%及16%的初選值進行配合比設計，根據試驗結果所確定的填料用量最終為瀝青混合料的14%。根據水庫工程所在地環境溫度及原材料實際性能，在6.30%、6.60%、6.90%和7.20%之間進行油石比初選，試驗結果顯示的最佳油石比為6.60%。

根據《水工瀝青混凝土試驗規程》制成標準馬歇爾試件，并進行相應試驗，通過比較不同試件結構強度、防滲性能及抗變形能力，最終確定出的配合比詳見表2。此外，冷底子油配合比為瀝青∶柴油=3∶7，瀝青瑪蹄脂配合比為瀝青∶礦粉∶人工砂=1∶2∶2。

表2 水庫大壩心墻施工瀝青混凝土配合比表

4.2 施工過程控制

在施工過程中必須安排技術人員加強瀝青混合料到場溫度、攤鋪溫度、初碾及終碾溫度等的檢測與控制；瀝青混凝土入倉后人工攤鋪時應先碾壓兩側過渡料，再碾壓心墻，且碾壓結束后的心墻高度必須比兩側過渡料高。振動碾壓前應徹底清理碾壓輪，嚴格按照監理工程師所批準的碾壓遍數、碾壓速度、碾壓溫度及方式施工。在鋪筑瀝青混凝土心墻的過程中，應針對每一鋪筑層進行外觀檢查，對于發現的孔洞、麻面、蜂窩、花白料等情況，必須立即處理。

5 結論

實踐結果表明，該水庫大壩施工期間，包括拌和站設備選用、拌和工藝、混合料運輸、攤鋪碾壓等的選擇均較為合理，原材料質量控制、配合比設計及各關鍵工序質量控制措施均頗為有效；根據施工檢驗結果，包括現場取芯、小梁彎曲、三軸試驗等在內的各項質量控制指標均滿足設計要求。工程運行結果顯示，瀝青混凝土心墻結構簡單、施工速度有保證、防滲性能良好，可在水庫大壩防滲施工方面推廣應用。