象鼻咀水库堆石坝沥青混凝土心墙施工工艺及质量控制

【摘要】本文结合四川省威远县象鼻咀水库大坝沥青混凝土心墙的施工工艺、沥青混合料的拌制、运输、摊铺、碾压及质量控制等，总结出适用于一般中、小型水库沥青混凝土心墙坝的施工方法。

【关键词】堆石坝；沥青混凝土心墙；施工方法；质量控制；象鼻咀水库

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

1工程概况

象鼻咀水库枢纽工程位于四川省威远县连界镇先锋村与反帝村的界河（宝溪河）上，威远钢铁厂五号桥下游3.24km，距威远县城约38km。

水库正常蓄水位：583.00m ，死水位：554.00m ，校核洪水位：583.70，设计洪水位：583.00m ，正常蓄水位库容：533万m³，死库容：40.5万m³, 有效库容：492.5万m³，总库容542.3万m³。

象鼻咀水库枢纽主要由沥青混凝土心墙堆石坝、放空洞、溢洪道等组成。其中，沥青混凝土心墙堆石坝，坝顶高程584.30m，坝顶宽6.00m，最大坝高55.30m，坝顶轴线长123.30m，沥青混凝土心墙高程在554.50m以上厚度0.55m，以下厚度0.6m。沥青混凝土心墙底部为厚1.0m、宽6.8m钢筋混凝土盖板，钢筋混凝土盖板与沥青混凝土心墙接触部位设中置紫铜片止水。

2原材料、施工配合比及质量要求

2．1沥青混凝土心墙主要材料的技术标准

2.1.1沥青混凝土采用沥青材料的主要技术标准如下：

沥青质量主要技术标准表

2.1.2沥青混凝土骨料

本工程所用沥青混凝土骨料的粒径不大于20mm，粒径分组为20～10mm、10～5mm、5～2.5mm，级配应连续。粗骨料应质地坚硬、新鲜、不因加热导致性质变化的灰岩骨料。

沥青混凝土粗骨料主要指标表

沥青混凝土细骨料主要指标表

沥青混凝土细骨料宜采用人工砂。也可采用天然砂和人工砂的混合物，但天然砂的掺量不大于含砂量的30%。

2.1.3矿粉

矿粉是指石灰岩粉，粒径小于0.075mm，不含 有有机质、泥土等杂质，无结块团粒。

矿粉技术要求表

2.2沥青混凝土施工配合比

象鼻咀水库枢纽工程沥青混凝土配合比由西安理工大学防渗研究所根据配合比试验结果，从防渗、变形、强度、施工等性能和安全、经济考虑，提出推荐配合比：矿粉含量为12%，油石比为7%。

3沥青混凝土施工工艺

3.1沥青混凝土矿料储存

粗细骨料及矿粉应满足技术规程的指标要求，粗骨料、细骨料及矿料分别堆放在三间20m×5m简易库房内，库房内砼地坪高出外地面30cm，每间三面均设有条石砌成的1.2m高围墙，顶棚采用型钢屋架上安设彩钢板的防雨屋面。

矿料为袋装，宜用库房储存。

3.2沥青混凝土心墙的施工作业程序（见图3.2）

（图3.2）

3.3骨料的干燥加热

堆存于库房的骨料，用装载机分别输送至各级配料仓，由称量系统自动配制流入提升料斗后送入加热桶加热，该系统采用煤粉点火，柴油加热，加热温度为170℃～190℃。

3.4沥青的加热及输送

散装沥青在加热罐内采用燃煤加热至150℃～170℃，低温季节取上限温度值，加热时间控制在6小时以内。

沥青输送：沥青从恒温罐至拌和楼采用外部保温的双层管道输送，内外管间通导热油，避免沥青在输送过程中凝固堵塞管道。

3.5沥青混凝土制备

沥青混凝土采用全自动双轴强制式搅拌机拌制，整个拌制过程由微机自动控制，将热骨料与矿粉干拌15s，再加入热沥青湿拌50s。沥青混凝土混合料出机口温度控制在160～175℃。

矿料及沥青应按重量计算配料，各种材料均以干燥为基准。矿料和沥青分别分级计量和单独计量，配料严格按照监理工程师批准的沥青混凝土配料单进行配料。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。所有组成材料按配合比配制，并且总量相符。配料与称量应相互联锁，在配好的料未完全卸出且卸料阀门完全关闭之前下一次配料不能启动；在所有配料料斗未达到需用量前，任何称量料斗的卸料阀门不能开启；在配好的料斗中，料未完全卸出且称量设备没有恢复平衡以前卸料阀门不能关闭。

在沥青混合料正式生产前，对混合料拌和系统各种装置进行检测，主要检测称量系统的精度、计时、测温设备及其它控制装置的运行情况。沥青混合料在拌和前需预先对拌和系统进行预热，预热方式可通过内热料进入拌和系统进行，连续预热时间不得低于30min，或拌和机内温度不低于100℃。拌制沥青混合料时，先投骨料和矿粉干拌25s（参考值），再喷洒沥青湿拌，拌和时间为60s（参考值），具体拌和时间通过试验确定并报监理工程师批准。要求拌和均匀，沥青裹覆骨料良好。拌出的沥青混合料确保色泽均匀，稀稠一致，无花白料、黄烟及其他异常现象，卸料时不产生离析。

沥青从恒温罐中取样，对沥青进行针入度、软化点及延度试验，温度控制在150～170℃；骨料从热料斗取样，进行超逊径、级配试验，温度控制在180～190℃。确保其经过运输、摊铺等热量损失后的温度能满足沥青混凝土碾压温度要求。

若沥青混合料的和易性较差或存在其它一些不足，均应作废料处理。当搅拌机停机后，或由于机械故障等其它原因停机时间超过30min时，应将机内沥青混合料及时放出，再用热矿料搅拌，将搅拌机清理干净。在拌和生产过程中，通过微机系统记录每一混合料的配料情况。

沥青混凝土试验允许偏差表

3.6沥青混凝土运输

沥青混合料采用ZL50G装载机运输，装料斗采用自制的液压控制开合的底阀，料斗外壁采用矿棉层保温。保证了接料、卸料位置、高度能灵活准确的控制。混合料自拌和机到心墙浇筑面约200m左右。

3.7沥青混凝土心墙铺筑

3.7.1沥青混凝土铺筑的工艺流程

测放中心线支立钢模毡布铺盖模板过渡料铺筑基面处理（表面清理、干燥、加热）人工摊铺沥青混合料抽掉钢模铺盖毡布过渡料和沥青混合料碾压施工质量检查。

3.7.2混凝土基础面处理

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，必须精心组织施工。

①混凝土基础面凿毛：待混凝土强度达到设计值的70％后即可进行凿毛。

②涂刷稀释沥青：稀释剂采用汽油，其掺配比例应视气温、风力等气候条件确定，一般采用40：60(沥青：汽油)。涂刷后的混凝土表面应为棕色，待冷底子油干12h后，可涂刷沥青玛蹄脂。

③涂刷沥青玛蹄脂：厚度一般为1～2cm。在施工现场采用人工拌和，对人工砂和矿粉分别加热，温度控制在150～170℃，然后再加入到热沥青（140～160℃）中一起搅拌均匀。沥青玛蹄脂涂抹宽度至少比沥青混凝土心墙基底每侧宽出25cm。

④铜止水表面用热沥青涂刷两遍。

3.7.3钢模安装

①钢模采用300mm×6mm×1250mm的钢板制作，模版两侧采用角钢限位卡固定，模板间连接采用承插式。

②钢模安装前表面涂刷废机油作为脱模剂，拼装好的模板平整严密，尺寸准确。定位后模板距心墙中心线偏差一般控制在±5mm内。

3.7.4过渡料铺筑

模板立好后，用毡布遮盖心墙表面，防止砂石、杂物落入仓面内。采用1m3反铲将掺配好的过渡料粗平，人工配合整平，松铺厚度为30cm。心墙两侧的过渡料应同时铺筑，靠近模板部位作业时要特别小心，防止模板走样、变位。

3.7.5结合面清理与加热

结合面要清理干净，摊铺前采用煤气喷灯使接合面加热到70℃以上。当面层为沥青玛蹄脂时不需要加热。

3.7.6沥青混凝土混合料运输及入仓

由于沥青拌和站距离心墙铺筑现场较近，沥青混凝土混合料拌好后采用ZL50G装载机由拌和站直接运输至仓面入仓，人工整平，松铺厚度为30cm，误差控制在±2cm内，入仓温度控制在140～170℃。沥青混合料在活动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，这样对防止沥青心墙的塑性变形具有重要意义。钢模拆除后，立即将粘附在模板内壁的沥青混凝土清理干净，以备下次使用。

3.7.7混合料与过渡料碾压

①碾压顺序及方法：采用2台2.0t自行式振动碾同时静压心墙两侧过渡料2遍后再动压6遍，最后振动碾压沥青混凝土混合料6遍。振动碾行进速度按30m/min控制。沥青混合料摊铺完成后，用毡布将沥青混合料表面覆盖，其宽度为盖住上下游过渡料各20cm，然后振动碾在毡布上碾压，这样不仅解决了沥青混合料表面污染，而且保持了沥青混合料表面的温度，不产生硬壳。对于振动碾碾压不到的边角部位（如铜止水附近和齿槽边角），采用重锤人工夯实，直至表面“返油”为止。

②碾压温度：碾压时最高温度不超过150℃，最低温度不低于110℃。

4沥青混凝土心墙施工中应注意的几个问题

（1）沥青混合料与过渡料的碾压，以贴缝碾压方式为宜。但是当碾轮宽度大于沥青混凝土心墙宽度时，就必须采取骑缝碾压方式。

沥青混凝土心墙与过渡料、坝壳填筑应同步上升，均衡施工，以保证压实质量。沥青混凝土心墙最好全线平起，尽量减少横向接缝。但是，当因施工需要、雨天等因素的影响而停工，第二天接着施工时，心墙在该层中的接坡部位应按1：3的坡度接坡，烘烤和碾压时应特别仔细，应该用振动碾反复碾压、碾压困难时，应进行人工补夯，直至“返油”为止。上下层的横缝应相互错开，错距必须大于2m。横向接缝处应重复碾压30～50cm。

（2）碾压沥青混凝土心墙时，严禁碾压机械突然刹车，或横跨心墙碾压，振动碾表面严禁涂刷柴油。横缝处重叠碾压30～50cm。心墙铺筑后，在心墙两侧过渡层以外4m范围内禁止使用大型机械振动压实坝壳体，以防止心墙局部受振破坏。

（3）在任何时候、任何情况下，沥青混凝土心墙都不允许承受横跨心墙的荷载作用。若有车辆、人员或其它设备需横跨沥青混凝土心墙时，均应设置横跨心墙的交通措施。。

（4）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。当下层沥青混凝土表面温度低于70℃，采用煤油喷灯加热，加热时，控制加热时间以防沥青混凝土老化。

（5）钻孔取芯后，心墙内留下的钻孔及时回填。回填时，先将钻孔冲净、擦干，将孔壁烘干、加热到90℃以上，将孔口扩成45º斜坡，清除孔内废料，再用热沥青混凝土回填，每层厚5cm，人工用10kg 重的捣棍夯实25次以上，芯样孔回填高度应略高出心墙2cm。

5质量控制

沥青混凝土心墙施工对沥青混凝土的配合比和温度控制等要求较高，施工过程中的质量控制和检测尤为重要。施工单位实行“三检制”，施工过程中严格执行“威远县象鼻咀水库沥青混凝土心墙坝施工技术要求”，对各工序进行全过程质量控制，按照每层为一个单元进行验收签证。沥青混凝土开仓实行联合开仓证制度，即由业主、监理、施工三方联合进行验仓，同意开仓后当场在开仓证上签字。监理和业主对沥青混凝土心墙施工的全过程进行旁站监督，在沥青拌和站和大坝施工现场均安排专人测记沥青混凝土出机口温度、入仓温度、碾压温度等参数。

拌和站质量控制重点：①原材料质量控制；②混合料制备过程中的温度控制及外观检查；③沥青、矿料的计量控制；

摊铺现场质量控制重点：①工序质量控制；②摊铺宽度、厚度控制；③混合料入仓温度、碾压温度控制；④碾压质量控制（密度、孔隙率、渗透系数）；⑤外观检查。

沥青混凝土心墙施工期间分别在出机口和摊铺现场对沥青混合料入仓温度进行检测，每层为一个单元进行抽提试验并进行无损检测沥青混凝土指标如密度、孔隙率、渗透系数等，目前沥青混凝土心墙已完成单元工程35个，全部合格，优良率为90%。

6结束语

象鼻咀水库碾压式沥青混凝土心墙自2013年1月5日开始铺筑至今，已施工35层，观测结果表明已施工沥青混凝土心墙运行良好，各种指标满足设计和技术规范要求。实践证明，沥青混凝土拌和站的设备配置、拌和工艺、机械运输、摊铺机械、碾压设备的选择及各工序人员的安排、施工工艺和方法是可行的，可以作为其他中、小型水库沥青混凝土心墙施工经验进行推广应用。