新疆石门水电站大坝心墙沥青混凝土施工技术

摘要：沥青混凝土心墙是坝体的主要防渗体，在坝体运行过程中发挥着非常重要的作用，本文通过对碾压式沥青混凝土各个环节施工质量的可靠性进行实施和总结，论述了施工技术的可行性。

关键词：大坝心墙沥青混凝土施工技术

中图分类号： TU74 文献标识码： A 文章编号：

1、工程概况

新疆石门水电站工程位于新疆维吾尔自治区呼图壁县呼图壁河中游河段；主要挡水建筑物为沥青混凝土心墙砂砾石坝。沥青心墙砂砾石坝最大坝高106.00m，沥青混凝土心墙是坝体的主要防渗结构，直心墙结构高94.5m，采用碾压式，位于坝体中部，坝轴线上游3.25m。心墙厚度呈阶梯形递减，顶宽0.6m，底宽由1.2m渐变为3m，每间隔13m高度减小10cm。心墙底部渐变段沥青混凝土宽度为，沥青混凝土与基座混凝土中部设一道止水铜片。

2、石门沥青混凝土心墙的特点

施工地域位于新疆天山腹地，属于北方高寒地区，冬季漫长，有效施工工期短，填筑强度高，施工期跨越冬季，部分坝体填筑须在冬季施工。沥青混凝土心墙左右两岸差异明显，右岸陡峻，左岸呈台阶分布，心墙受力状态不好，两坝肩部分采用改性沥青改善其受力状态，因此对沥青混凝土自身品质和施工质量控制要求较高。

3、沥青混凝土施工工艺

碾压式沥青混凝土心墙施工工艺主要分六大部分：碱性骨料加工混合料拌和运输机械摊铺碾压检测。

3.1碱性骨料的生产加工工艺

根据沥青混凝土配合比试验结果，结合石门水电站实际情况（无碱性骨料料源），碱性骨料采用三级配料，分成20～10mm、10～5mm、5～0.074mm三级；料源为外购成品混合料，自行筛分。

3.2沥青混凝土拌合工艺

3.2.1沥青拌合设备型号

根据施工强度，沥青混凝土拌和设备采用西安路泰筑路机械公司生产的YQLB1000型沥青混合料拌合设备，理论生产能力60t/h，实际生产能力约45t/h(20m3/h)。此套设备技术成熟，自动化程度高，拌合能力和可靠性满足沥青心墙高强度施工的要求。

3.2.2心墙沥青混凝土的技术指标

沥青混凝土心墙技术指标，容重＞2.35（g/cm3）；孔隙率≤2.5（%）；渗透系数≤1×10-9（cm/s）；水稳定系数0.85；沥青含量（占矿料总重）7.0±0.5（%）；骨料最大粒径20（mm）。

3.2.3拌制

1. 沥青混合料制备工艺流程

图1 沥青混合料作业工艺流程

2.拌制过程环节控制

（1）沥青加热

沥青溶化、脱水、加热：沥青加热采取内加热式，以导热油为介质来加热溶化沥青，沥青脱水温度控制在110-130℃。

沥青恒温与输送：沥青加热至规定温度后输送至恒温罐贮存使用，恒温时间不超过6h，以防沥青老化。

（2）骨料加热

骨料初配：堆存于成品料仓的骨料，用ZL50G装载机分别将各级骨料上料至配料机料仓内。

骨料干燥加热：冷骨料连续均匀地进入干燥加热筒内加热，加热温度控制为170-190℃。

（3）配料

沥青混合料按监理批准的配合比换算的配料单进行配料，所有称量设备在使用前都进行校准、测试，并定期予以校验，以保证称量精度。

沥青混合料拌合：控制沥青混合料时，先投放骨料和矿粉干拌，在喷洒沥青进行湿拌，干拌时间约10-15s，湿拌时间约45-60s。

3.3运输

沥青混合料的运输：沥青混合料使用3台8t专用保温自卸汽车水平运输至施工部位工作面后，利用倒料平台倾倒入ZL50G装载机斗中，由ZL50G装载机将沥青混合料卸入沥青摊铺机沥青混合料料斗，人工摊铺部分采用ZL50G装载机直接将沥青混合料卸入模板内，人工摊平。

3.4摊铺

沥青混凝土采取水平分层，全坝轴线不分段一次摊铺碾压的施工方法，施工时严格按照确定的施工方向、次序、铺筑心墙厚度、摊铺温度、碾压温度及碾压遍数进行分层铺筑，施工分层厚度为：摊铺厚度30cm，碾压压实后厚度25cm左右。

3.4.1机械摊铺

机械摊铺机采用西安理工大学研制的沥青混凝土心墙联合摊铺机，摊铺总宽度3m，其摊铺心墙根据心墙宽度在0.5-1.2m范围内调节，摊铺机行走速度控制在1-3m/min，过渡料在摊铺机控制范围以外的，采用液压挖掘机配合摊铺。人工摊铺心墙时，采用ZL50G装载机向仓内卸入沥青混合料，过渡料使用液压挖掘机摊铺，辅以人工整平。

专用摊铺机摊铺沥青混合料前，首先进行层面的除尘和清扫，使用全站仪每50m标出准确的坝轴线，并由金属丝定位。通过摊铺机前的摄像机可使操作者在驾驶室里通过监视器驾驶摊铺机精确跟随细丝前进。

3.4.2人工提模摊铺

模板采用5mm厚钢板焊制而成，两侧模板设可调丝杆，架设方便牢固。支立时相邻钢模板接缝严密，定位后的钢模距心墙中心线的偏差不大于5mm（保证设计宽度）。钢模定位检查合格后，再填筑两侧过渡料。将沥青混合料填入钢模内人工摊平，在过渡料压实后将钢模拔出，并及时将表面黏附物清除干净。

3.5碾压

3.5.1常规碾压

沥青混凝土心墙碾压首先碾压过渡料再碾压沥青混合料，过渡料碾压采用2台2.7t自行式振动碾同时静压心墙两侧2遍后再振动碾压，碾压时离心墙20～30cm，沥青混凝土心墙采用1.5t振动碾先静压2遍后再振动碾压，振动碾行进速度按30m/min控制，连同离心墙两侧未碾压的20～30cm过渡料一起碾压。振动碾压遍数根据碾压试验确定的遍数进行碾压。碾压采用两台2.7t振动碾和一台1.5t振动碾形成“品”字形进行碾压，碾压后的沥青混合料表面要求返油良好，不产生纵向裂缝。前后两段交界处重叠碾压30～50cm,碾压时禁止振动碾急刹车或横跨心墙行走。当碾轮宽度小于沥青心墙宽度时采用贴缝碾压，当碾轮宽度大于沥青心墙宽度时采用单边骑缝碾压。碾压时最高温度不超过150℃，最低温度不低于110℃。最优温度根据碾压试验确定。

3.5.2局部碾压

在摊铺机机械无法铺筑的部位采用人工摊铺，铺料厚度为21cm、人工夯实温度145℃（表面115℃）、振动式冲击夯压实，夯实遍数6遍。人工摊铺、人工碾压沥青混合料表面要求返油良好，不产生纵向裂缝。对于取样的坑洞采取人工铺填沥青混合料，采用直径小于坑洞直径的铁锤按5cm一层进行分层夯实。与基座混凝土接触的第一层沥青混凝土油石比优化为7.2%；铺料厚度21cm,碾压完成后外漏的铜止水剪除，然后再进行下一层施工。

3.6低温季节的施工措施

在低温季节施工沥青混凝土，控制拌和温度及入仓温度并取上限，对其施工过程采取一定的保温措施，具体如下：

（1）沥青加热至160℃~170℃，矿料加热至180℃~200℃。沥青混和料出机口温度控制在165~175℃；沥青混和料入仓浇筑温度控制在150~160℃。

（2）采用保温性能较好的混凝土保温车进行水平运输，减小沥青混凝土的温度损失。

（3）加快施工进度，减小施工环节中沥青混凝土的温度损失。

（4）心墙施工完成后立即对其表面进行覆盖帆布或土工布保温。

4、现场施工要点

4.1混凝土基座结合面处理

沥青混凝土心墙同周边建筑物的连接是防渗系统结构的关键，其处理的好坏将直接影响大坝的安全。先将混凝土基础面浮浆、乳皮、粘着物等清除干净，再进行凿毛，凿毛完成后采用高压风吹干净，对潮湿部位进行烘干。烘干后人工均匀涂刷两遍冷底子油（沥青：汽油=3：7），待冷底子油干涸后涂抹1～2cm厚的沥青玛蹄脂（沥青：矿粉：砂=1:2:2），玛蹄脂宽度不小于心墙底宽。

4.2人工部分或边角位模板

钢模采用钢板制作，模板两侧采用角钢限位卡固定，钢模安装前表面粘贴牛皮纸作为脱模隔离层，安装好的模板平整严密，尺寸准确，相邻钢模搭接长度不小于5cm，模板定位前进行中心线放样，定位后的钢模距心墙中心线的偏差不大于5mm。

4.3沥青混凝土结合面清理与加热

在已压实的心墙上继续铺筑时，结合面必须清理干净，灰尘等污染面采用空气压缩机清除或用红外线加热器烘烤粘污面，使其软化后铲除。摊铺前用红外线加热器（局部采用煤气喷灯）使结合面加热到70℃以上。当面层为沥青玛蹄脂时不需要加热。对于潮湿部位先将表水清除，再采用红外线加热器烘干、加热，对取样坑洞回填前先将杂物清理干净，再采取红外线加热管烘干、加热。

4.4混合料入仓

沥青混凝土混合料拌好后采用装载机或吊罐运输、入仓，人工配合平仓，松铺厚度为沥青混凝土摊铺试验确定的松铺厚度，入仓温度控制在140～170℃。沥青混合料在钢模内摊平后将钢模拔出，采用先拆模后碾压的方法，可使沥青混凝土与过渡带形成犬牙交错的断面，利于两者的结合，对防止沥青心墙的塑性变形具有重要意义。

5、结语

新疆石门水电站沥青心墙砂砾石坝沥青混凝土自2011年7月开始施工，2012年6月完成，历时8月，共碾压369层，施工强度平均月上升12m；沥青混凝土取样160个，试验结果均满足设计和规范要求；总体施工质量良好。由此可见，新疆石门水电站沥青混凝土施工技术成熟可靠，简单易行，投入较底，可以为同类沥青混凝土心墙坝施工提供借鉴。

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