高寒地区土石坝沥青混凝土心墙冬季施工技术.pdf

水 力 发 电 第 3 8 卷第4期 2 0 1 2 年4 月 高寒地区土石坝沥青 混凝土心墙冬季施工技术 何 鹏 飞 ( 中国水 电建设集 团十五工程局有限公 司，陕西西安 7 1 2 0 0 0 ) 摘 要：库什塔依水电站施工工期比较紧张，为了满足上游围堰 2 0 1 1年4月 3 0日具备度汛条件，上游围堰沥青混 凝土心墙必须在冬季低温条件下连续施工 。介绍了冬季施工设备 及其保 温措施 ，从拌和 、摊铺 、碾压等方面综述了 冬季沥青 混凝土施工工艺。心墙钻芯取样 结果表 明，施工质量满足规范及设计要求 。 关键词 ：碾压 ；沥青混凝土 ；心墙 ；冬季施工 ；库什塔依水电站 As p h a l t Co n c r e t e Co r e Wa U Co n s t r u c t i o n i n W i n t e r f o r a Emb a n k me n t Da m i n S e v e r e Co l d Re g i o n HePe n g f e i ( S i n o h y d r o E n g i n e e r i n g B u r e a u 1 5 C o ． ， L t d ． ， X i " a n 7 1 2 0 0 0 ， S h a a n x i ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： As t h e t i g h t c o n s t r u c t i o n p e ri o d o f K u s h t a y i Hy d r o p o w e r S t a t i o n ， a n d b e c a u s e t h e u p s t r e a m c o f f e r d a m mu s t me e t t h e r e q u i r e me n t s o n fl o o d c o n t r o l b e f o r e Ap r i l 3 0 ，2 01 1 ，t h e a s p h alt c o n c r e t e c o r e w a l l o f u p s t r e a m c o f f e r d a m mu s t b e c o n t i n u o u s l y c o n s t r u c t e d u n d e r l o w t e mp e r a t u r e i n wi n t e r ． T h e c o n s t ru c t i o n e q u i p me n t s i n w i n t e r a n d c o r r e s p o n d i n g i n s u l a t i o n me a s u r e s a r e i n t r o d u c e d a n d t h e c o n s t ruc t i o n t e c h n o l o g i e s a r e d e t a i l e d f r o m t h e a s p e c t s o f mi x i n g ，s p r e a d i n g a n d r 0 U e r — c o mp a c t i n g ． T h e s a mp l i n g s o f wa l l c o r e s h o w t h a t t h e c o n s t ruc t i o n q u a l i t y me e t s t h e r e q u i r e me n t s o f s p e c i fi c a t i o n a n d d e s i g n ． Ke y W o r d s ： r o l l e r c o mp a c t e d ； a s p h alt c o n c ret e ； c o r e wa l l ； c o n s t r u c t i o n i n w i n t e r ； Ku s h i t a y i Hy d r o p o w e r S t a t i o n 中图分类号 ： T V 5 4 3 ． 8 ( 2 7 4 ) 文献标识码 ： A 文章编号 ： 0 5 5 9 — 9 3 4 2 ( 2 0 1 2 ) 0 4 — 0 0 8 4 — 0 3 1 工程概况 新 疆 库什 塔 依 水 电站 沥青 心 墙 坝工 程 为 二等 大 ( 2)型工 程 。工 程 所 处地 区为 山 区 ，冬 天寒 冷 ，夏 季 凉 爽 库克 苏 河 年 平 均气 温 7 - 3℃ ，极 端 最 高 气 温 3 7 ． 5℃ 。极 端 最 低 气 温 一 2 9 ． 0℃。 大坝 为 2级 建 筑物 ，最 大坝 高 9 1 ． 1 m，为碾 压 式 沥青 混 凝 土 心墙 坝 ．碾 压 沥 青 混 凝 土 量 约 1 9 6 7 7 ． 4 1 3 3 ． 。 库什 塔依 水 电站施 工 工 期 比较 紧 张 ，为 了满 足 上游 围堰 2 0 1 1年 4月 3 0 E t 具 备度 汛 条 件 ，上 游 围 堰沥 青混凝 土 心墙必须 在 冬季低 温条 件下 连续施 工 。 2 冬季沥青混凝土配合比设计及设备选型 2 ． 1 冬季施工配合比 委 托 西安 理 工 大学 进 行 冬季 沥青 混 凝 土 配合 比 试 验 。 在 室 内 模 拟 一 2 5℃极 端 气 温 条 件 ，对 取 样 的 马歇 尔试 件 的密 度 、孔 隙率 、稳定 度 、流值 及 渗 透 l 强 e r P o Ⅲ e r V o 1 ． 3 8 N o ． 4 性 、结 合 面 、非 结合 面 力学 指 标进 行 了检测 ，检 测 结 果均 符合 规 范 要求 ：为 了进 一 步验 证 选用 的沥 青 混 凝 土配 合 比在 大 坝运 行 期 的适 应性 ，还 进行 了小 梁 弯 曲 、拉伸 、抗压 以及 水稳 定 等性 能 试 验 。最 终 结 论 为 ：在 低 温 一 2 5℃条 件 下进 行 碾 压 式 沥 青 混 凝 土 心墙施 工是 可行 的 。具 体配 合 比见 表 1 、2。 2 ． 2 施 工设备 及其 保温措 施 2 ． 2 ． 1 施工 设备 ( 1 )沥青 混 凝 土拌 和 系统 。根据 施 工 强度 选 择 YQL B1 0 0 0型( 6 0— 7 5 t ／ h ) 沥 青 混 凝 土 搅 拌 设 备 。 该 设 备将 强 制 间歇 式设 备 的 计 量精 确 、性 能 稳定 与 移 动 式搅 拌设 备 的机 动灵 活 相结 合 ，特别 是 在沥 青 加 热 和保 温方 面 ，采用 了独 特 的高 效 节能 罐 中罐 技 收稿 日期 ：2 0 1 2 — 0 1 — 1 6 作者 简介：何鹏 飞( 1 9 7 4 一 ) ，男 ，陕 西西安人 ，工程 师 ，从事 水电工程建设管理工作 ． 第 3 8卷第 4期 何鹏飞： 高寒地区土石坝沥青混凝土心墙冬季施工技术 表 1 冬季碾压沥青混凝土材料和配合比 表 2 冬季配合比的矿料级配 注 ：粗 骨 料 粒 径 范 围 为 1 9 - 2 ． 3 6 m m； 细 骨 料 粒 径 范 围 为 2 ． 3 6 ~ 0 ． 7 5mm 。 术 ，完 全 取掉 了导 热油 炉 ，大大 降低 了设 备 的运 行 成 本 。 ( 2)沥 青混 凝 土 运输 设 备 。沥 青 混 合料 运 输 设 备 是 根据 工程 摊 铺 的 生产 强 度 、设 备运 输 能力 及 运 输 距 离进 行合 理 配 置 的 。库 什 塔 依项 目沥 青混 合 料 运 输 使 用 3台 5 t自卸 车卸 入 5 t 装 载机 ， 由装 载 机 直接 倒 入仓 面 或摊 铺 机 。 由于 拌 和站 距 施 工现 场 较 近 ，经 过 现 场 试 验 ，在 一1 5 q C的 外 界 气 温 条 件 下 ．运 输 历 时 1 5 mi n，损 失 温度 1 0 ～1 5℃之 间 ，完 全 可 以 满 足 冬 季 施 工 沥 青 混 凝 土 现 场 施 工 温 度 控 制 要 求 。 ( 3)沥青 混凝 土 摊铺 设 备 。选 用 西 安理 工 大 学 自行 开 发 研 制 的 X T1 2 0沥 青 混 凝 土 心 墙 联 合 摊 铺 机 ，摊 铺 宽度 0 ． 6 ～1 ． 2 1T I ，该 机 采用 了经 过优 化 的专 利 技术 ， 以及 液 压控 制 的无 级 调 宽机 构 、变频 调 速 行走 传 动机构 、 自控过 渡料铺 层平 整度 等先进 技术 ， 完全 满 足工程 施工 的进 度和质 量要 求 。 ( 4)沥青 混凝 土 碾 压设 备 。沥青 心 墙施 工 中配 置 了 2台 BWI 2 0 AD一 3型( 2 ． 7 t )双 轮 振 动 碾 ，固 定 用 于 心 墙 两 侧 过 渡 料 的 碾 压 。 沥 青 混 凝 土 心 墙 采 用 1台 B W 8 0 AD 双 轮 振 动 碾 进 行 碾 压 2 ． 2 ． 2 保 温措 施 为减 少 沥青 混 凝 土在 拌 和 、运 输 过 程 中 的温 度 损 失 ，确 保沥 青混 凝 土摊 铺 后 满 足初 碾 和 终碾 的温 度要 求 ，保 证 沥 青混 凝 土 的碾 压 质量 ．根 据施 工 设 备 的各 自性 能及 特点 ，通 过 对 沥青 拌 和 系 统 的各 种 管 路 、阀件 、集尘 装 置等 易 结 冰部 件 采 取保 温 或 加 温 措施 ；在 沥青 混 合 料 保 温 筒 出 料 口加 设 帆 布 筒 ， 使热 沥 青混 合料 直 接 溜人 运 输 车 ：对 沥 青混 合 料 运 输 车底 板 、侧板 加装保 温 隔热层 。 3 冬季沥青混凝土施工工艺方法 3 ． 1 原 材料 ( 1 )沥 青 。采 用 克拉 玛 依 石油 公 司 生产 的 “ 昆 仑牌 ”9 0号道路 石油 沥青 。 ( 2 )矿粉 。采用 南 岗水 泥厂 生产 碱性 矿粉 。 ( 3 ) 粗 、细 骨 料 。采 用 库 什 塔 依 水 电 站 P 2料 场 人 工 破 碎 料 。 3 ． 2施工 工艺 3 _ 2 ． 1 沥青混凝土料拌和 ( 1 )原 材 料 加 热 温 度 控 制 。 根 据 规 范 要 求 ， 沥 青 加 热 温 度 为 1 5 0～1 7 0℃ ，骨 料 加 热 温 度 1 7 0 ～ 1 9 0 ℃ ，实 际 低 温 施 工 过 程 中 沥 青 加 热 温 度 控 制 在 1 6 0～1 6 8℃ ，骨 料 加 热 温 度 稍 高 ，在 1 9 0 ～ 2 0 5 ℃之 间 ( 2)拌 和 质量 控 制 。拌 制 混合 料 投 料顺 序 为 先 投骨 料 和矿粉 干拌 1 5 S ．再 喷洒 沥青 湿拌 4 5 S ，拌和 标 准 为拌 出的沥 青 混 合料 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 。 3 ． 2 ． 2现场 摊铺 、碾压 机 械摊 铺 工 艺 流程 ：混 凝 土 表 面清 理一 测量 放 线一 过 渡 料 、沥 青 混合 料 分 别装 入 摊铺 机一 摊铺 机 摊铺一 沥 青混 合料碾 压一 过渡 料碾 压 。 3 ． 2 ． 2 ． 1 基 座 混 凝 土 面 处 理 ( 1 )标 出基 座 混 凝 土 与 沥 青 混 凝 土 结 合 范 围 ， 对混 凝 土 面进 行 凿 毛并 用 高 压风 吹 干净 ，潮 湿部 位 用汽 油 喷灯烘 干 ，保 持混 凝土 表 面干燥 。 ( 2 )在 刷冷 底 子 油 和沥 青 砂浆 马 蹄 脂 前 ，对 铜 止 水 进 行 检 查 ，有 破 损 的 地 方 应 进 行 补 焊 ，铜 止 水 面应 用 钢丝刷 清理 洁净 。 ( 3)在 干 燥 的混 凝 土 毛 面上人 工 涂 刷 2遍 冷 底 子 油 ，涂 刷要 均 匀 ，无 遗 漏 。冷 底 子油 用 沥 青 和汽 油掺 配而 成 ，配制 质量 比沥青 ： 汽 油= 3 ： 7。 ( 4 )待冷底 子油 干涸 后 ，涂 抹 1 ～ 2 c m 厚沥 青玛 蹄 脂 ， 沥 青 玛 蹄 脂 按 沥 青 ： 矿 粉 ： 人 工 砂 = 1 ： 2 ： 2的 比例 在拌 和 站 拌 和 ，将 拌 和温 度保 持 在 1 7 0 + 5℃。沥 青 玛蹄 脂边 摊铺 边刮平 ，刮平后要 求 表面平 整 、光洁 。 3 ． 2 ． 2 ． 2测量 放线 及摊铺 ( 1 )测 量放 线 。为 了严 格控 制 心 墙 轴线 ，在 摊 铺前 进行 中线 放样 ，每 隔 1 0 m设 一个 放样 点 ，然后 用 墨 斗 配 白色 涂 料 将 中线 弹 在 心 墙 上 。 ( 2 ) 摊 铺 。 过 渡 料 运 输 至 心 墙 上 下 游 后 ，卸 在 距 心墙 轴 线 2 ． 0 m 外 的 区 域 。摊 铺 时 沥青 混 合 料 与 相邻 1 ． 2 5 m宽 的过 渡 料 同时摊 铺 ，沥 青 混合 料用 装 载 机 卸 人 摊 铺 机 料 仓 内 ． 过 渡 料 由挖 掘 机 上 料 ．摊 铺 厚度 3 0 C lq q ，边摊 铺边 用 帆布覆盖 心墙 。 3 ． 2 ． 2 ． 3 沥青 混合 料及 过渡料 碾压 心墙 混合 料采 用 1 ． 5 t 振 动碾 碾压 。 心墙 宽度 小 于 9 0 c m 时 ，采 用骑缝 碾压 。振 动碾按 静碾 2遍 + 振 动碾 6遍+ 静 碾 2遍 在覆 盖 的帆布 上进行 碾压 ．沥青 混凝 土初 碾温 度范 围为 1 2 5 ～ 1 5 5℃。 zU1 工 辞 I = 3 过 渡 料 碾 压 采 用 2 台 2 ． 7 t自行 式 振 动 碾 同 时 静 压 心 墙 两 侧 ， 静 碾 2遍 +动 碾 压 8遍 +静 碾 2 遍 ，碾 压 时 离 心 墙 2 0 ～ 4 0 e m。顺 碾 压 方 向搭 接 重 叠 碾 压 。 3 ． 2 ． 2 ． 4层 间处 理及 第二层 热料 摊铺 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 ，对 于 潮 湿部 位先将 表水 清除 ，再采 用红 外线加 热器 烘 干 。 第 二 层施 工 时 ，沥 青 表面 不进 行 加 热 ，利 用 上层 新 铺 沥青 混合 料( 1 6 0℃ )的热 量 ，停 滞 约 3 0 mi n后 ， 可将 下层 沥青 混凝 土融 化 5 0 mm 深 ，结合 面温度 可 达到 约 7 0 q C 。施工 中为 了验证 此 工艺 的可 行性 ，第 二层 沥青 混 凝 土铺 设 前在 底 层 沥青 混凝 土 表 面埋 入 传 感式 温 度计 ，埋 设深 度 为表 层 5 0 mm 以下 ，第 二 层 热 料 摊 铺 半 小 时 后 进 行 温 度 监 测 ，2 0 1 2年 1 2月 1 6 日监 测 结 果 见 表 3 。 表 3沥青混凝土层 间热料加热温度记 录 3 ． 3沥青 混凝 土质 量检测 上 游 围堰 沥 青 心 墙 共 检 测 沥 青 混 凝 土 试 样 6 8 组 ，沥青 混凝 土芯 样 2 8组 ，芯样 三轴试 验 1组 ，检 测 频 次及 检 测结 果 均 符合 规 范及 设 计要 求 ，检测 结 果 见 表 4 ～ 6 。 4 结语 库 什塔 依水 电站 上游 围堰 沥青 心墙 在 2 01 1年 1 表 4沥青混凝土试样检测结果 注 ：共检测 6 8组试样 。 表 5沥青混凝土芯样检测统计 注 ：共检测 2 8组试样 。 表 6芯样修正后 E — u模型静三轴试验参数 月 ～ 4月低 温 条 件 下 连续 铺 筑 ，钻 芯取 样 结 果 表 明 ， 孔 隙率 、渗透 系数 、容重 检 测 及 三 轴 C、 值 的检 测 均满 足 设 计及 规 范 要求 ．上游 围堰 沥青 混 凝 土心 墙 工 程 完成 单 元 工 程 总个 数 1 0 9个 ，合 格 1 0 9个 ， 优 良 1 0 9个 ，合 格率 1 0 0 ％ ，优 良率 1 0 0 ％。 库什 塔 依水 电站 上游 围堰 沥青 心墙 冬 季 低 温施 工 工 艺 的成 功应 用 ，为 库 什 塔依 项 目节 约 了成 本 ， 保证 了工期 ，为 整个 大坝工 程按期 完 工奠定 了基础 ， 对类 似气 候 条 件地 区碾 压式 沥 青混 凝 土 坝 的施 工具 有参 考价 值 。 ( 责任 编辑焦 雪梅 ) ( 上接 第 8 3页)距 由设 计 的 2 m 调 整成 1 ． 5 m；水 灰 比调 整 后 为 3 ： 1 、2 ： 1 、 1 ： 1 、0 ． 8 ： 1和 0 ． 5 ： 1 。 随 着施 工 工 序 的 调 整 ，也 暴 露 出 了 一 些 问题 。 比如 ．左 岸卸 荷带 和座 落在 风 化 岩层 上 的混 凝 土施 工 段 基 座 混 凝 土 出 现 了 裂 缝 ，虽 然 抬 动 观 测 未 超 出 设 计标 准 ，但 究 其原 因与 两排 灌 浆孔 同时施 工 有 直 接 关 系 。在 加 强 抬 动 观 测 的 同 时 ，严 格 按 照 规 范 要 求 ，对 相邻 各 次 序孔 高差 保 持 1 5 m做 出硬 性要 求 ， 减 少 了类 似 事件 的发 生 。对 已 出现 裂缝 的基 座 混凝 土 ，采 用聚 氨酯化 学浆 液进行 灌浆 处理 。 4 结语 通 过对 库 什 塔依 水 电站 沥 青 心墙 坝 坝基 灌 浆施 圈 e r P o w e r V o 1 ． 3 8 IV o ． 4 工 的精 心 安排 ，工程 顺 利按 期 完 成 ，也 确 保 了沥 青 心 墙 和大 坝填 筑 如期 封 顶 。要 想 提 高心 墙 灌 浆施 工 效 率 ，必 须 结合 工 程 实 际情况 ，制 定切 实 可 行 的施 工 计 划 ．并顺 时对 因施 工 环境 发 生 改 变而 产 生 的不 利影 响进 行 综 合 分 析 ，及 时对 施 工 方 案 进 行 调 整 ， 确保 投入 的设备 资 源 能 发挥 其最 佳 效 率 ，才 能 产 生 最大 的经济效 益 。 参考文献 ： [ 1 ] 孙钊． 大坝基础灌浆[ M] ． 北京 ：中国水利水电出版社 ，2 0 0 4 ． [ 2 ] 龚晓南． 地基处理手册[ M] ． 北京 ：中国建筑工业 出版社 ，2 0 0 0 ． [ 3 ] 夏可 风． 水利水 电工程施工手册一 地基 与基础工 程 [ M] ． 北京 ： 中国电力出版社 ．2 0 0 4 ． ( 责 任编辑杨健 )