碾压式沥青混凝土坝防渗心墙的施工技术

摘要:沥青混凝土最适宜作为位于软弱岩层、深厚覆盖层、高寒冻土及高地震烈度等地区的土石坝的防渗体。另外，由于沥青混凝土防渗结构形体简单，厚度较薄，工程量小，施工速度快，在坝工建设中越来越受到重视。本文介绍了某水利枢纽工程主坝沥青混凝土心墙的现场施工方法,对于中小型工程沥青混凝土防渗墙施工具有一定的参考价值。

关健词：沥青混合料；沥青混凝土；施工工艺；渗心墙

一、工程概况

某水利枢纽工程拦河主坝为沥青混凝土心墙堆石坝，在坝体中部偏上游侧设置沥青混凝土心墙一道，沥青混凝土心墙最大高度为36.15m，心墙宽度0.80m，以上通过陡变减宽至0.50m。心墙顶部与钢筋混凝土防浪墙相接，心墙往下由宽度0.8m渐变拓宽至1.5m形成基座，与基础混凝土地梁弧面相连。心墙两侧各铺设2.5m宽的砂石过渡层。本工程沥青混凝土总量为16340m3。

二、沥青混凝土防渗心墙施工

水利枢纽主坝心墙是一种密实级配的沥青混凝土防渗墙，采用碾压法施工。

1沥青混凝土心墙铺筑施工

本工程沥青混凝土铺筑分为机械及人工摊铺两种施工方法。机械摊铺主要适应于沥青混凝土心墙垂直方向水平宽度小于0.8m(685.0以上)的部位。人工摊铺法主要用在沥青混凝土心墙垂直及水平方向放宽度大于0.8m的放大脚位置、横向接头处，以及摊铺机停修期。

1.1沥青混凝土铺筑工艺

1.1.1沥青混凝土机械化铺筑

本工程机械化摊铺设备采用的是牵引式摊铺机，可对混合料进行预压，其摊铺厚度经预压后在18cm上下。其主要摊铺程序为：

（1）施工前按要求对结合层面进行认真处理，保持层面清洁无污物、无积水；

（2）测量放样，定出心墙中心线，并用通长金属丝标志；

（3）摊铺沥青混合料及过渡料。

（4）按试验参数碾压过渡料及沥青混合料。

（5）质量检测。

沥青混凝土心墙机械化摊铺工艺流程见图1。

机械铺筑施工工艺流程图 图1

1.2沥青混凝土人工铺筑

沥青混凝土人工铺筑施工工艺流程，与机械化铺筑基本相同，只是机械化铺筑采用的是机器自带的滑动模板，而人工铺筑需要增加模板支撑、校验及拆除等工序，其施工工艺流程如图2。

人工铺筑施工工艺流程图 图2

2沥青混凝土铺筑施工方法

2.1结合面处理

结合面处理包括沥青混凝土与水泥混凝土的接触面以及沥青混凝土分层碾压上升中的层间处理。

（1）沥青混凝土与水泥混凝土接触面处理

沥青心墙底座落在水泥混凝土底梁上、两侧与岸坡基座及连接坝混凝土连接，为保证与沥青混凝土心墙间的连接质量，需对水泥混凝土接触面进行处理。处理方法为：

①浇筑水泥混凝土时，其表面采用糙面抹子收浆并拉毛，在水泥混凝土终凝后采用钢丝刷刷洗其表面，将表面的浮浆、乳皮、废渣及粘着物全部清除。沥青混凝土铺筑前，进行再一次清理，并用清水洗净、晾干表面，高压风吹净残渣，最终苫布履盖。

②对于岸坡基座接触表面及底梁刷毛遗漏区段，则采用人工钢钎或斧子凿毛，凿毛时应注意，只要将混凝土表面的浮浆、乳皮、废渣及粘着物清除，而不是将混凝土表面全部打掉一层，如果将混凝土表面打出很多小深坑或将河卵石全部露出，反而会影响沥青混凝土与水泥混凝土的粘结强度。

③在水泥混凝土基础面清理工序完成并满足要求后，在沥青混凝土正常摊铺前，需按下述方法对水泥混凝土表面做沥青玛蹄脂过渡层，以保证沥青混凝土与水泥混凝土间的良好结合。

（2）沥青混凝土上下层间结合面处理

①施工过程要派专人随时检查已清理但尚没摊铺的仓面，发现异物及时清理。对污染过的仓面清理，一般采用高压风就可以吹净仓面上的水珠、杂物。但对于停工一段时间的仓面，无论是否覆盖苫布，仓面都会很脏，必须配以高压水冲洗，个别部位还要辅以人工钢丝刷刷洗，对于附着紧密的污物还要用喷灯烤软后铲除，特别要注意仓面试验检测后的污渍清理。

②雨季施工中还应注意阵雨过后仓面的清理，要备足棉纱、喷灯，清理净仓面的水珠。机械摊铺时摊铺机需退后检查机器下面是否有积水，未碾压的沥青混合料如果淋雨必须铲除。

2.2层面加热

沥青混合料摊铺前需要将下层沥青混凝土覆盖面加热，软化面层，使新铺筑层在碾压时能与下层层面咬合，以保证沥青混凝土层间结合良好。

（1）对于连续上升、层面干净，且已压实的沥青混凝土，表面温度大于70℃，沥青混凝土层面不作处理，连续上升。

（2）当下层沥青混凝土表面温度低于70℃，就需对其表面加热。对于人工摊铺区域，层面采用喷灯烘烤。人工加热时，手执喷灯来回烘烤，各部位均匀加热，喷灯切不可在一个部位点长时烘烤，以免沥青混凝土烤焦老化。同时层面加热要同沥青混合料的入仓时间相衔接，如果加热太早，加热过的沥青混凝土心墙表面温度会很快降下来，从而达不到技术要求。

（3）专用摊铺机摊铺时，控制其在正常的摊铺速度内（1~2m/min），开动红外线加热器，便能使覆盖层面均匀加热至满足技术要求。

3、模板工程

本工程人工摊铺段使用的模板，采用方便拆装的卡口式活动钢模板，每片模板宽25cm、长150cm。架设前于场外涂抹脱模剂，然后按照测量放样的基准线安装。定位后的钢模板距心墙中心线的偏差不大于±5mm。

当模板内外侧分别摊铺完沥青混合料和过渡料之后，碾压前拆除模板支撑，轻轻拔出模板。

4、沥青混合料摊铺

（1）人工摊铺时，采用装载机从农用车上转料入仓，然后人工用铁铲摊平。卸料要均匀，以减少工人的劳动强度。摊平仓面时，不要用铁锹将沥青混合料抛撒，必须用锹端着倒入仓面，最好用铁耙子将沥青混合料摊平。人工摊铺段的过渡料摊铺则是在模板支立完成后，沥青混合料摊铺前进行，采用挖掘机摊铺，人工辅助整平。

（2）机械摊铺时,用装载机将沥青混合料卸入摊铺机混合料受料斗，预先堆存于心墙两侧的过渡料由人工装入过渡料受料斗。操作员驾驶摊铺机沿中心金属丝前进，边前进边摊铺沥青混合料和过渡料，摊铺速度为1~2m/min。对摊铺机两侧剩余宽度的过渡料由挖掘机跟随其后补铺。摊铺必须连续、均匀地进行，并随时注意摊铺机料斗中沥青混合料数量，以防“漏铺”和“薄铺”现象发生。

（3）沥青混合料摊铺过程中要随时检测沥青混合料的温度、感观质量，发现不合格的料必须及时清除。关于沥青混合料的入仓温度应在保证混合料碾压温度的同时，应尽量缩短沥青混合料入仓后的静置时间，但静置的最少时间也不应少于15～30min，以利混合料的“排气”。一般情况下在130C至160C之间，盛夏宜低、冷天宜高，具体由现场试验定。

（4）无论是机械还是人工摊铺，摊铺层厚均控制为20cm （压实厚），其中人工摊铺的松铺厚度在23cm上下。为更好满足沥青混合料的压实度，人工摊铺时沥青混合料的松铺厚度可略高出两侧过渡料2～3cm。

5、沥青混合料碾压

（1）混合料碾压前，于摊铺平整的混合料表面满铺苫布一层，以防止污染，减少温度损失，同时使碾压时不粘碾，并便于与过渡料的骑缝碾压。

（2）混合料的碾压采用1.5t的振动碾，振动碾行走速度控制为25～30m/min。碾压分为初步碾压、振动碾压和收光碾压三个步骤进行，初步碾压采用静碾的方式进行，收光碾压同样采用静碾的方式进行，碾压工序为：

机械摊铺时，静碾2遍+有振碾4遍+收光返油静碾1遍。

人工摊铺时，静碾2遍+有振碾6遍+收光返油静碾1遍

碾压温度初次碾压控制在140土10℃，二次碾压控制100～130℃，收光碾不低于100℃。在机械设备碾压不到的边角和斜坡处，辅以手扶立式振动夯及平面振动器夯实，夯实的标准是至沥青表面“返油”为止。

（3）沥青混合料碾压时，振动碾不能只在一条“碾压带”上来回碾压数次，应采用错位碾压方式，即每次错位50%从左至右或从右至依次碾压。碾压时，振动碾不得突然刹车或横跨心墙行驶。

（4）为减少“陷碾”,首先要掌握好适宜的初碾温度，温度越高就越易“陷碾”。其次就是要注意混合料与过渡料的碾压顺序，即先碾压过渡料后碾压混合料。如果发生“陷碾”现象，应将“陷碾”部位的混合料全部清除，并回填新的混合料。

6、过渡料碾压

过渡料是沥青混凝土心墙的保护体，其施工质量的好坏直接影响到心墙的碾压质量和运行工况。过渡料是随心墙一道平起施工的，分层厚度同心墙。过渡料的碾压设备为2T振动碾，在沥青混合料摊铺好没碾压前进行。过渡料碾压时先留出靠心墙内侧15~20cm的宽度不碾压，只碾压外侧过渡，待沥青混合料碾压成型为沥青混凝土心墙后再碾压或随心墙一道骑缝碾压。过渡料的碾压参数为：先静碾2遍、然后动碾5遍。

三、总结及成果

（1）某主坝沥青混凝土心墙从全部完成的单元质量来看，合格率100%，优良率96%，达到优良标准；

（2）整个工程共取芯86个试样，分别进行了容重、渗透系数和力学性能试验。保证指标全部合格，其中渗透系数最大仅6.5×10-8cm/s（标准为＜1×10-7cm/s），孔隙率最大2.65%（标准为＜3%），全部检测项目合格率92%，说明工程整体质量良好。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。