浅谈大坝碾压式沥青混凝土心墙施工技术

摘要:沥青混凝土心墙是土石坝的主要防渗体,其施工质量关系大坝安全。同时,沥青混凝土心墙又是隐蔽工程,一旦出现渗漏,很难查找确定位置,维修也更加困难。因此,在沥青混凝土心墙施工过程中对每个环节都应进行有效控制。文章从沥青混凝土防渗墙特点、防渗墙原料配比、沥青混凝土碾压施工等角度对碾压式沥青混凝土心墙施工技术进行了分析研究。

关键词:大坝施工;碾压式;沥青混凝土心墙;原料配比

中图分类号:TV543文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)22-0034-03

一、沥青混凝土防渗墙的特点

我国水工沥青技术起步较晚,最早采用沥青混凝土的是建于1972年的吉林白河沥青混凝土心墙坝,30多年来经历了由人工、半机构化施工发展到机械化施工的过程,在理论研究和工程实践方面都有了很大的进展。

将沥青、矿料与掺合料等原材料按适当比例配合,经加热拌和均匀后成为沥青混合料,再经过压实或浇筑等工艺成型,成为沥青混凝土。沥青混凝土是一种温度较为敏感的材料,低温下它具有与弹性材料相类似的性质。沥青混凝土的力学性质不仅随温度变化,而且与工作条件有密切的关系,还取决于所用原材料的特性、配合比以及施工质量等因素。因此,在沥青混凝土防渗墙的试验、设计和施工过程中,必须充分考虑到这些特点:

1.防渗性能好。碾压式沥青混凝土的渗透系数一般小于l×10-7～1-8cm/s。浇筑式沥青混凝土实际上则是不透水的。

2.适应变形能力比较强。沥青混凝土具有较好的柔性,能较好地适应各种不均匀沉陷。如果一旦发生裂缝,在坝体应力(包括自重)作用下,沥青混凝土有自愈(闭合)能力。

3.不用粘土防渗,因而可以不占农田,保护耕地。对于缺乏良好的天然土料的地方,更显示其优越性。

4.工程量小。一般地讲,沥青混凝土防渗体体积约为粘性土防渗体的1/20～1/50。适合工厂化施工,用工少,效率高,加快了施工进度。由于沥青混凝土防渗体断面小于土质防渗体断面,因而对要求减小坝体体积的场合更为适用。

5.由于沥青混凝土防渗墙较薄,工程量少,因而投资较少。

6.沥青混凝土防渗体比土质防渗体易于施工,在多雨地区更显出其优越性。

二、沥青混凝土防渗墙原料配比

沥青混凝土防渗墙是由热拌沥青混合料经碾压而成的,它与基础和岸边的防渗设施一起组成完整的防渗体系,防止水流渗漏和保证渗流稳定。沥青混凝土防渗墙是防渗体系的重要结构物,又是填筑坝的组成部分。为了控制渗漏量,沥青混凝土防渗墙必须具有一定的不透水性;由于填筑体的沉陷和位移,沥青混凝土防渗墙随之发生变形,因此应具有适应这种变形而不裂缝的能力:高温季节,沥青混凝土因软化而容易流淌和流变,故应具有足够的热稳定性和抗流变的性能;低温季节,沥青混凝土变硬变脆,由于温度收缩容易发生裂缝,故应具有足够的低温抗裂能力;沥青混凝土防渗墙虽是薄层传力结构物,但在波浪压力、水压力、地震力和自重力等荷载的作用下,仍应具有一定的强度,以保证结构物的安全;沥青混凝土防渗墙长期遭受各种自然因素,如日照、气温、大气、风雨和水的作用,沥青将逐渐老化,故应具有一定的抗老化能力。综上所述,可将沥青混凝土防渗墙要求大体上归为不渗、不流、不和耐久。

(一)沥青的供应与储存

沥青有桶装、散装两种。桶装沥青,消耗较大,且雨水或秽物易进入,溶化也较费事,有条件时应尽量选用散装沥青。沥青场外运输及保管损耗率(包括一次装卸)可按3%计算,且每增加一次装卸按增加1%计。

对桶装沥青,为了避免沥青从桶内流出,不得横放或倒置。每桶重200kg(桶重约25kg)。

当采用散装沥青时,一般多用火车罐车。火车专用线站台除应安装有抽送沥青用的沥青泵外,还应备有加热用的喷燃器。散装沥青运至工地后,放入装有蒸汽排管的储油罐(池)内。

(二)沥青的溶化

对于桶装沥青可以采用明火加热法、火管加热法、蒸汽加热法来溶化,溶化的沥青流入脱水池(锅)。在大中型工程中,沥青用量大,宜采用连续式蒸气化油道或间歇式化油间熔化沥青。

袋装沥青主要指10号沥青,常温下能保持固定形态,可用筐篓等非密封容器装运。故可不经熔化即装入加热罐内脱水加热,但其表面常粘附有纸屑、砂土等杂物。沥青熔融后杂物沉积加热罐底,经高温加热后形成一层很厚的锅垢,不仅使罐底导热性差,降低加热效率,且易使罐底过热损坏,故加热过程应及时捞出杂物。

熔化沥青时,避免溢出罐外,一要控制沥青量,使加热罐的容积留有余地;二要控制温度,使水分气化不致过于迅速。

(三)沥青的加热与输送

溶化的沥青通过管道自流或用沥青泵送至沥青脱水锅、加热罐,进行脱水、加热。内热式沥青罐外侧应采取保温措施,内部安装蒸汽加热管或燃油(燃煤)加热管。

沥青脱水温度控制在120±10℃,沥青加热温度应根据沥青混合料出机温度的要求确定。加热过程中,沥青针入度的降低以不超过10%为宜。

(四)对沥青的熔化、脱水和加热保温场所的要求

这些场所必须有防雨、防火设施。

三、沥青混凝土碾压施工

沥青混凝土碾压过程控制主要是施工过程中的参数控制。每个工程施工前都应进行碾压试验确定各项施工参数。例如,尼尔基、阳江核电水库、四川龙头石3个工程分别经过现场碾压试验确定的施工参数见表1:

在施工过程中应严格控制碾压温度和碾压方式,同时还要注意静碾收光的时机。一般在动碾碾压过后,沥青混凝土存在一个排气密实过程,静碾收光正应在排气密实过程结束之后进行。碾压过程中的质量控制,还包括沥青混凝土层间缝、沥青混凝土与水泥混凝土基座间的结合缝、心墙施工缝等有关层面处理的问题;此外在多层连续施工时也应对碾压过程进行控制。

沥青混凝土层间结合缝以控制层面清洁程度及层面温度为主;沥青混凝土与基座混凝土的结合缝应严格控制基座的凿毛质量、冷底子油喷涂和玛蹄脂涂抹的匀质性;碾压过程中产生的施工缝应对预留施工缝的坡度比进行控制,其他方面控制和沥青混凝土层间接缝控制相同。

多层连续施工的主要问题在于,下层的沥青混凝土未能完全降温而使得上层沥青混凝土施工时产生软基碾压,影响上层沥青混凝土的密实度。现场施工解决此问题的主要措施为洒水降温、尽量拉大两层连续施工的间歇时间,控制碾压遍数等。尼尔基、阳江核电水库、四川龙头石工程均有日碾压三层的施工记录,检测结果证明沥青混凝土心墙密实度满足设计要求。

四、结语

沥青混凝土防渗心墙土石坝,虽然在设计理论、坝工技术和施工工艺水平、质量检测技术等方面取得较快的发展,但仍不够成熟,缺少有效的技术指标来科学评定它的各项性能。沥青混凝土防渗心墙,若用适宜的配合比,精心施工,加上它所具有的较多的优点,因此,沥青混凝土防渗心墙仍然是很有应用价值和发展前途的一种防渗结构。

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