茅坪溪防护大坝沥青砼施工工法.doc

长江三峡工程茅坪溪防护大坝
沥青砼施工工法

（初稿）

中国葛洲坝集团公司三峡指挥部
一九九九年十月

批 准：
审 定：
审 查：
校 核：申安平、洪佳礼
统 稿：申安平
编 写：申安平、徐炳生、田先忠

《长江三峡工程茅坪溪防护大坝沥青砼施工工法》
前言（初稿）

茅坪溪土石坝是三峡工程的重要组成部分，与三峡工程枢纽同等属I等I级永久建筑物；茅坪溪土石坝与三峡大坝共同拦蓄三峡库水。
茅坪溪土石坝最大坝高104m，坝顶长度1840m挡水水头80m，大坝正常蓄水位Ñ175.0m，校核洪水位180.4m；茅坪溪防护大坝的兴建是为了缓解秭归移民安顿的压力，有效保护茅坪溪流域的平坝良田，并使之成为三峡坝区的蔬菜和付食品供应基地。
茅坪溪土石坝采用沥青砼心墙防渗，最大墙体高度94m，墙顶轴线880m，铺筑沥青砼约5万m3；第I标段140m以下，沥青砼心墙工程量20230m3；沥青砼心墙采用碾压式施工。
三峡茅坪溪土石坝坝高104m采用碾压式沥青砼心墙施工，在我国国内应用尚属初次，其中拌和楼、摊铺机、实验设备都是购置的专用设备。
沥青砼心墙施工水平分层铺筑碾压，工艺简朴，沥青砼易于压实，心墙与坝体同时上升，并可随着三峡主体工程施工总进度安排按期蓄水。

第一章 沥青砼原材料
茅坪溪土石坝沥青砼心墙施工的原材料重要由沥青、粗细骨料、矿粉组成；沥青为克拉玛依石油化工厂生产的优质翼龙牌水工沥青，骨料由王家坪石灰，石料场供应的洁净直径小于20cm的块石破碎加工而成。细骨料按沥青砼的配合比规定，人工砂为70%，天然河砂为30%，掺天然砂的是为了改善沥青砼的和易性，易于碾实。
矿粉为骨料加工的人工砂细磨，（通过柱磨机）分选得来。
1.1沥青
1.1.1 茅坪溪土石坝沥青砼心墙施工作用沥青必须是经设计、监理、业主批准的克拉玛依石油化工厂生产的水工沥青。
1.1.2 沥青质量技术规定必须满足设计、监理提出的指标规定，具体规定见表1。
沥青质量规定表 表1
项目
指标
标准
针入度（25°C、1/10mm）
60~80
GB/T4509
软化点（环球法、°C）
47~54
GB/T4507
延度（15°C、cm）
>150
GB/T4510
密度（g/cm3）
~1

脆点（°C）
<-10

含蜡量（%）
<3

含水量（%）
<0.2

溶解度（%）
>99.0

闪点（°C）
>230

薄膜烘箱法实验

重量损失（%）
<0.8

针入度比（%）
>65

延度（15°C、cm）
>60

脆点（°C）
<-8

软化点升高（°C）
<5

1.1.3 沥青的采购由指挥部物资部在监理、业主代表的参与下进行，每年采购一次，采购沥青必须是桶装，每批沥青必须有厂家出厂产品合格证，同时必须得到监理工程师的批准签证才干发货。
1.1.4 运送和贮存，沥青运送从炼油厂到茅坪溪沥青砼拌和楼由物资部负责，保证运送途中不破损不污染，沥青运到沥青砼拌和楼交六公司三峡建设公司清点计量、贮存。
1.1.5 保管与使用茅坪溪土石坝沥青砼心墙所用沥青属专项沥青、到场沥青由六公司负责保管、用于沥青砼心墙施工，未经指挥部批准不准挪做他用。
1.2 矿料
1.2.1 粗骨料按标书规定采用王家坪的石灰岩进行破碎加工，规定进场石灰岩块石直径小于20cm，洁净无泥、无污染，进场块石堆入防雨棚。骨料生产采用，粗碎选用PF-A1010型反击式破碎机，细碎（二次破碎）用PⅡL-1000型复合立式冲击破碎机。
粗骨料粒径分为20~10mm、10~5mm、5~2.5mm级配规定连续。
粗骨料（2.5~20mm）技术规定 表2
项目
指标
密度（比重g/cm3）
>2.6
吸水率（%）
<2.5
针片状颗粒含量（%）
<10
耐久性（5次硫酸钠溶液循环重量损失%）
<12
与沥青粘附力
>4级
含泥量
<0.3
级配及超逊径（%）超径 逊径
<5
<10
其它岩石坚硬在加热条件下不引起性质变化

1.2.2 细骨料，细骨料分人工砂和天然砂，按现行沥青砼施工配合比规定，沥青砼细骨料中人工砂占70%，天然砂占30%，人工砂用王家坪石灰岩进行破碎，筛分生产，河沙则采用长江开采的天然河砂经筛分得出。细骨料（0.074mm~2.5mm）质量规定见下表。
细骨料质量规定表 表3
项目
指标
密度（比重，g/cm3）
>2.6
吸水率（%）
<3.0
耐久性（5次硫酸钠溶液循环后
重量损失）（%）
<15
粘土、尘土、炭块（%）
<1
水稳定性
>4
级配
与配合比级配一致、连续岩石质坚硬，在加热条件下不引起性质变化
其它
1.3.1 填充料（矿粉），沥青砼的填充料，为矿料加工系统的石灰岩生产的人工砂经柱磨机磨细经分选机分选而来。填充料，目前仅指矿料加工系统生产的石灰岩矿粉没有其它掺合剂，矿粉的质量规定如表4。

矿粉重量规定表 表4
项目
指标
比重（g/cm3）
2.6~2.7
含水量（%）
<0.5
亲水系数
<1
细度（各级筛孔通过率）（%）
0.6mm
100
0.15mm
>90
0.074mm
>70
其它
不含泥土、有机物等杂质和结块。

第二章 沥青砼混合料的制备和运送
2.1 骨料的加热
2.1.1 骨料的初配，通过破碎筛分的各种规格粗细骨料和天然砂及矿粉分别储存于堆料场和储罐内。骨料采用胶带机输送到各级配备料仓备用。各级骨料采用电振动给料器进行初配后，用胶带机混合输送至干燥加热筒内。
2.1.2 矿粉 经柱磨与分选得来的矿粉直接送入矿粉专用储罐内；矿粉不需要加热，沥青砼混合料拌制时直接加入。
2.1.3 骨料的干燥加热，冷骨料均匀连续进入干燥加筒内，干燥筒旋转运营3~3.5min后骨料加热温度一般在170~190°C，通过温度控制骨料加热不大于200°C；通过干燥加热的混合骨料经热料提高机提高到拌和楼顶部进行二次筛分。
2.1.4 热料分级，通过加热的混合骨料提高到拌和楼上进行二次筛分分级，粒径20mm~10mm，10mm~5mm，5mm~2.5mm，2.5mm~0.074mm分别储存在热料仓内供配料使用；热料斗要做保温工作，热料仓温度控制在200°C左右。
2.1.5 骨料干燥滚筒及主喷燃器的运营。
骨料在干燥筒内加热根据机械定额最大通过能力为140t/h，控制生产过程分批进料不超过定额重量，避免滚筒超负荷引起变形。
骨料加热之前，应空转滚筒加热到150°C再进料；每班生产完毕，应空筒旋转至日气温，以免滚筒变形；骨料加热生产过程要保证供电。
滚筒升温靠主喷燃器，输送高温热风，因此平时要加强对主喷燃的维修保养。
2.2 沥青的脱桶、脱水、升温、恒温控制。
2.2.1 沥青脱桶、脱水、升温
沥青的桶装封闭完好，脱桶前人工凿开桶盖，保证桶身干净不粘泥沙，油污；人工把沥青桶送入TRHY5型沥青脱桶设备的提高架内，由提高架把沥青桶送入加温设备内。
沥青脱桶以导热油为介质来熔化，导热油由2250型热油加热器喷燃器加热，规定导热油均匀升温，沥青脱桶时导热油温度不超过230°C。沥青脱水温度控制在110~130°C，脱水后在脱桶设备内进行打泡，按设备定额生产能加为5t/h（约30桶），脱水后的沥青继续升温至150~170°C；然后通过热沥青泵送入恒罐内。
2.2.2 沥青的恒温和输送，通过脱桶脱水的热沥青通过热沥青泵送入恒罐内。沥青恒温在160~170°C；恒温时间一般控制6h内，不能过长，过长则引起沥青老化。
沥青的恒温采用导热油保温，导热油由燃烧器来加热导热油，然后通过热油泵使导热油在沥青恒温罐内循环管路中流动，因此要加强导热油供应系统的维修保养。
2.2.3 沥青的输送，热沥青的输送，从脱桶设备至恒温罐，从恒温罐至拌和楼，采用热沥青泵输送，管道采用双层管道，内外管之间通导热油，避免输送过程中凝固塞管。
2.2.4 沥青砼混合料的配合比
沥青砼混合料的配合比是通过多次室内外实验后经业主、监理、设计拟定的配合比；每单元（每层）施工配合比的开出，实验中心按前一层的沥青砼混合料的抽提实验成果对骨料和矿粉的比例进行调整，配料单上必须经监理工程师会签后送到沥青砼拌和楼。现场使用的配合比格式如下表：
沥青砼混合料配料告知单 表5
第 层 单元
工程名称 浇筑部位 高程 送出时间
项目
沥青
粗骨料(mm)

填充料
掺合料
备注
20-10
10-5
5-2.5
天然
人工
预定比例

逊径校正比例

超逊径校正比例

每吨沥青混合料中沥青材料用量

沥青玛蹄脂0.5m2

校核人 填表人 年 月 日 班
监理 时间

2.2.5 沥青砼料的拌制
沥青砼料的拌制设备为西安筑路机械厂的LB-1000型拌和楼，设备生产能力为40t/h。每班开楼之前要对各项设备进行检查，对计算机系统、称量系统核查无误时开楼。开楼时控制热骨料入楼量不得超过储量容积。正式开拌的前三盘料为预热拌和楼后出料弃掉，待拌和机温度达成180°C左右正式生产。
正式生产，按实验中心开出的配料单，配料进入拌和机总量不得超过厂家定额容量的10%；沥青、粗、细骨料、矿粉均以重量计，误控制值为沥青±0.3%（设备额定误差±0.5%）、粗骨料±2%，细骨料±2%，矿粉±1%。
拌制混合料先投放骨料和矿粉干拌15~20s，使矿粉升温后和骨料相同时再注入热沥青，湿拌45~60s，拌和物均匀，沥青裹复骨料良好，无花白料，卸料不分离。混合料出机口温度170~190°C出机后混合料通过提高料斗立即送入沥青砼料保温储罐内。沥青砼搅拌机停机后或遇忽然停电、或机械故障时，临时停机超过30min时将机内沥青混合料作弃料放出，并用热骨料搅拌洗楼；如沥青混合料在搅拌机内凝固，可将柴油注入机内点燃加热或用喷灯烘烤加热，逐渐把沥青混合料放出。
2.2.6 沥青砼混合料的储存和保温
拌和好的沥青混合料罐入提高斗，立刻提高卸入沥青混合料储存保温罐中。沥青砼混合料成品储存罐型号为SLC85型、分两个罐可储存容量为85m3，料仓加热方式为电加热，料仓保温方式为矿棉层保温；保温时间24h内每4h温度减少1°C。每月沥青砼拌和楼检修时，同时对保温罐的电加热系统、石棉保温层进行检修维护。
2.2.7 沥青砼料的运送
沥青砼混合料的运送分水平和垂直两种；水平运送采用ⅡQ3141GJ型自卸汽车进行保温改装后专用汽车，经测实验收此车保温性能良好，自卸方便灵活，车内不粘，卸车干净；对沥青砼混合料无任何污染没有骨料分离。沥青砼混合料通过保温储料罐自动出料口卸入汽车内，由汽车运到施工现场，卸入由980C型装载机配制的专用保温斗内，由装载机把沥青砼混合料垂直送入DF130C型摊铺机的沥青砼混合料料仓内。

第三章 沥青砼心墙的铺筑施工
3.1 施工仓位准备，沥青心墙铺筑在水泥砼垫梁或垫座上；备仓工作必须在水泥砼强度令期达成设计令期后进行。
3.1.1 水泥砼面层解决，人工用钢钎将砼表层乳皮、水泥浆凿除，用钢筋刷刷干净，采用自然干燥或用烘烤器烘，使砼面层干净干燥。人工凿毛时保护好已埋设的紫铜止水片。
3.1.2 涂刷冷底子油和砂质沥青玛蹄脂，在干燥的砼表层涂刷冷底子油；冷底子油按沥青:汽油=4:6，涂刷均匀一般按0.2kg/m2。冷底子油配制要严格注意防护大，配制前先把桶装沥青热熔后，待沥青温度降到70°C以下，才干称量与汽油调配稀释，配料称量要准确，误差每次称量小于50克。
冷子油涂刷过后一般12h就干涸，在层面干燥的工况下，人工用刮板在冷底油面层涂刮2cm厚沥青玛蹄脂。沥青玛蹄脂按沥青:矿粉:细骨料-1:2:4配合比，沥青加热到160~170°C，细骨料加热到170~190°C细骨料中不得有大于2.5mm的粗骨料。沥青玛蹄脂出机口温度控制在160°C，拌制好的沥青玛蹄脂通过拌和楼卸料斗用改装的980装载机保温罐运到施工现场，直接卸入仓内，进行人工摊铺。
3.1.3 沥青砼心墙过渡料的准备，过渡料为天然砂石骨料，最大粒径不超过80mm，过渡料堆放在场外，由实验中心取样合格后，用自卸汽车运至心墙上游侧沿心墙一线堆放，以备开仓。
3.1.4 仓内的准备，沥青砼心墙面层，清洗干净、干燥；测量放线标志明显，用粉笔标出人工立模边线，心墙中心线用细钢丝固定。前一层的心墙断面测量成果（宽度、厚度压实变形资料提供应监理工程师；同时对前一层沥青混合料的抽提实验成果、温度检测成果，沥青砼面层的无损检测的容重，空隙率、渗透系数成果提供监理工程师，上述成果经监理工程师审核后，签发开仓证和开出下一层沥青砼的施工配合比。）
3.2 仓面的资源配置，仓面机械配制重要2台保温自卸汽车运送沥青砼料，980C型保温装载机、沥青砼摊铺机、碾压心墙沥青砼的BW90-AD（1.5T）振动碾2台；碾压过渡的BW120-AD（2.7T）振动碾2台，心墙过渡料转运靠日立ⅡX-200反铲一台；开仓前这些机械设备都必须检查完好，操作人员到位。仓面器材重要是人工摊铺段的模板，立模架立钢管，运到施工仓面。
开仓前施工质检人员必须到位，质检员准备随时检测沥青砼来料、摊铺料的温度；同时仓面配6至8人的辅助工，涉及电工、立模工。
3.3 人工摊铺法的施工
人工摊铺法的施工工艺为人工立模 心墙两侧过渡料的回填摊铺 沥青混合料的摊铺 抽出模板 过渡料初碾
沥青混合料的碾压 过渡料的终碾 下一循环。
过渡料的摊铺用反铲进行。钢模板采用8mm厚的钢板加工成型，特别扣件固定模板，长度可长短调整，模板高度25cm，每块长度为2m。
3.4 机械摊铺法的施工、工艺为
测量放线，固定心墙中心线的钢丝 摊铺机摊铺 心墙两侧过渡料补齐（反铲）后初碾 沥青混合料测温，温度达成150°C至160°C开始碾压，碾压合格 过渡料碾压。
机械摊铺控制摊铺厚度为23cm，过渡料高出沥青混合料3~5cm；摊铺机行进速度为2~3m/min；摊铺机前端设立的红外线加热器可将沥青砼面层加热到70°C以上，温度传深为1~1.5cm。为保证沥青砼心墙的设计断面在摊铺沥青混合料较设计断面放宽1~2cm。沥青混合料的碾压采用1.5T振动碾、静碾1遍+有振6~8遍+收光返油无振1~2遍。
3.5 心墙过渡料的施工
机械摊铺，因摊铺机的有效摊铺宽度为3m，所以在摊铺机施工时，心墙上游侧必须配一台反铲跟进，把过渡料按设计规定补到宽度。反铲操作人员规定熟炼驾驶，不得将毛料洒落在沥青混合料上。过渡料铺到设计宽度后，一般长度在30m即可进行初碾，采用2台2.7T振动碾，沿心墙上、下游同向开始初碾即，无振1遍+有振1遍，就停止碾压，待沥青混合料碾压完毕，再动碾3遍静碾2遍，即可达成设计规定。
3.6 沥青砼的雨季、冬季施工
3.6.1 低温季节施工及越冬措施。
当天平均气温低于5°C，根据标书规定不宜施工，气温虽在5~15°C，风速大于4级时亦不宜施工。
如必须在冬季气温低于5°C施工时，必须得到监理工程师的批准批准后采用如下措施：
（1）尽量选择晴朗无风的白天进行施工；施工时加强施工管理，做到拌和、运送、摊铺、碾压紧密连接、尽量缩短中间环节时间。
（2）沥青砼混合料的出机口温度采用上限控制。
（3）铺筑现场准备必要加热设备、特别注意人工摊铺接头的烘烤加热。
（4）当天气预报有大风降温或雨雪时及时做好停工安排，预留施工接头。
3.6.2 沥青砼的雨季施工
根据标书规定日降雨在0.1~10mm雨日停工，日降雨不大于0.1mm可以施工。
为保证雨季沥青砼施工质量，采用如下措施：
（一）骨料生产
（1）石灰岩矿料要堆放在雨棚内，保持块石干燥，雨天不进行骨料破碎生产。
（2）对骨料成品堆场加强雨棚维护，保证不漏雨。
（3）购买的天然砂含水率控制在小于6%内。
（二）沥青砼生产
（1）注意收听天气预报，预报有雨时，一般不安排生产；
（2）当忽然变天下雨时，沥青砼混合料的生产和摊铺现场加强通讯联络，保证沥青砼混合料成品料罐储量不超过2.4m3(一车料)；
（3）沥青砼运送保温车，及时加遮雨棚，摊铺机料仓加盖遮雨棚，拉盖雨布。
（4）对已摊铺的沥青砼混合料立即盖遮雨毡布，保温隔雨，毡布宽度超过心墙上、下游各20cm，得降温到碾压温度时隔布碾压。
（5）沥青砼施工现场设遮阳雨棚以备施工人员避雨，机械操作手、施工、质检人员穿雨衣，以便雨中施工。
（6）施工时如遇中到大雨，或小雨不断，则立即停止施工解决好接头。现场解决好接头。现场加强排水，防止积水污染青砼心墙。
3.7 沥青砼的安全施工与劳动保护
3.7.1 沥青砼生产采高温作业，必须建立安全生产制度，，有相应的安全组织，安全管理人员，对职工加强安全教育，定期进行安全检查，及时发现问题，采用措施防止事故发生。
3.7.2 对沥青有过敏反映人员，不应参与沥青砼的施工生产。
3.7.3 对接触沥青砼的生产人员，要发给必要的劳保用品和享受国家规定的保健待遇。
3.7.4 沥青砼骨料和沥青砼混合料拌制系统要除尘防污、防火、防爆并定期检查更换消防器材，保证消防设施完好。
3.7.5 沥青砼的夏季施工采用防暑降温措施，合理安排施工时段，避开炎夏高温时段施工，以防施工人员中暑。
3.7.6 施工工地应配备医务人员和保健药品，如有烫伤人员发生则立即处置并送医院。
3.7.7 各种施工设备，现场施工机械、电器设备均制定安全操作规程，照章操作，并加强设备的养护和维护。

第四章 沥青砼施工质量控制
4.1 沥青砼原材料的检测
沥青砼原材料的检测重要项目为沥青、粗、细骨料、矿粉，检测依据为设计、监理文献。
沥青检测按表6、表7规定内容进行粗、细骨料、矿粉检测按表8规定进行。
4.2 沥青砼混合料的检测，检测依据为设计、监理文献，具体规定如下：
4.2.1 沥青砼拌和材料，粗、细骨料、矿粉、沥青的加热、称量按表9规定执行。
4.2.2 各种骨料在热料仓的重量%比，超逊径，矿粉细度检测按表10执行。
4.2.3 沥青砼混合料出机口、检测按表11执行。
4.2.4 沥青砼混合料的马歇尔击实实验和三轴实验，按监理批准的实验规程，进行实验，实验项目和成果报表按表12、表13执行。
4.3 沥青砼心墙施工质量检测
4.3.1 现场碾压沥青砼施工，施工、质检人员必须盯仓，对沥青砼混合料入仓，温度测量，入仓时间，初碾，终碾温度、摊铺方式、设备人员情况等按表14规定进行检测填表。
4.3.2 沥青砼心墙的无损检测，沥青砼摊铺时，取样作室内马歇尔试件的实验涉及理谝密度、容重，孔隙率，同时对沥青砼混合料进行抽提实验，分析沥青、粗、细骨料矿粉的含量与设计定配合比的差异。实验成果按表15填报。沥青砼施工完毕，待表层温度降到70°C以下，（一般终碾后24h可达成）采用C200核子密度仪无损检测沥青砼容重，采用ZC6型透气仪测试沥青砼渗透系数。测试成果经整理，分析后，按表15格式填写。
4.3.3 沥青砼心墙钻孔取芯检测
沥青砼心墙每升高2~4m（10层~20层）沿心墙轴线每隔100m钻两个孔取芯，芯样加工成试件作容重、空隙率、渗透系数实验，同时作三轴实验、测试C、j值；内摩擦角（f°）凝聚力C（MPa）模数K（16.4°C），实验成果按表16格式填报。沥青砼心墙所有钻孔取芯层的芯样，每层要有芯样标本，保存于实验中心，芯样注明层次、高程、施工时间。
4.4 沥青砼心墙施工测量，根据标书规定压实后沥青砼心墙中心线与设计轴线偏差不超±5mm，轴线长度与设计轴线长度相等，因规定每层施工准备时，测量放线定出轴线，沿轴线固定细钢丝，每隔10~20m给出已施工断面桩号、高程、实测心墙摊铺尺寸，（心墙轴线上、下宽度）按实测高程和摊铺厚度与前一层高程，计算压实厚度。沥青砼摊铺~碾压变形测量情况按表17填报。
心墙两侧过渡料的摊铺宽度，在摊铺过渡料时对外边线扦称杆示出。
4.5 沥青砼施工缺陷解决
4.5.1 施工接头解决，沥青砼施工时如遇忽然下雨或沥青砼混合料因故中断供应则对施工的心墙留出接头，接头坡度按1:3，接头处人工用夯夯实；下次补铺沥青砼心墙时，人工凿除表层浮皮，用喷灯烘烤接头温度到70°C以上再开铺新的沥青砼，摊铺后在接缝重叠碾压30~50cm。
4.5.2 沥青砼钻孔取芯后的钻孔回填，钻孔取芯一般深度40cm左右，直径10.2~11cm，钻孔取芯心墙内的钻孔应及时回填，回填时先将钻孔用净水冲洗干净，用棉纱擦干后，用喷灯将孔壁烘干，加热到70°C以上，再用沥青砼混合料回填；回填按5cm一层，用人工锤捣实（压实功能不小于10kg）逐层回填与沥青砼表层水平。
4.5.3 沥青砼心墙铺筑不密实解决
假如沥青砼容重、空隙率与设计规定值差距不大，渗透系数满足设计规定，则在已施工的沥青砼心墙上游侧挖除过渡料，把心墙侧壁清净后，立模板紧贴心墙浇筑5cm厚的砂质沥青玛蹄脂。
沥青砼心墙施工质检的容重、空隙率、渗透系数如与设计规定差距大，或表层有明显的空洞，则要挖除已施工的沥青砼，挖除办法采用烘烤沥青砼表层，人工清除表层后，用风镐凿除不合格的沥青砼；清除完毕，再补铺沥青砼。
不管采用何种措施，施工前都要编写施工措施报送监理工程师，得监理工程师批复后再实行。
4.6 沥青砼心墙施工质量的评估
质量评估是衡量沥青砼质量好坏的依据，沥青砼质量好坏重要体现在容重、空隙率和渗透系数上，评估标准合格率达成90%为合格，合格率达成95%为优良。
保证率：对各项质量检查资料分析记录（n³15）保证率不小于90%。
评估依据，东北院监理，东北院三茅监理[1998]监通003号文《关于茅坪坝沥青砼心墙工程质量检测、质量评估及生产报表等有关技术规定的告知》。
沥青砼心墙单元工程质量评估按表18办，沥青砼心墙单元工程质量评估记录月报表按表19执行填报。