浅析开普太希水利枢纽碾压式沥青混凝土心墙施工技术.pdf

第8 期 ( 总第1 1 3 期) 中 国水 台 l i 及 电 气化 N O 8( T O T A l J N o 1 1 3 ) 2 O l 4 年8 月 C h i n a Wa t e r P o w e r &E l e c t r i fi c a t i o n 浅析开普太 希水 利枢 纽碾压式 沥青混凝土心墙施工技术 王 宗强 ( 新疆水利厅喀什噶尔河流域管理处，新疆 喀什8 4 4 0 0 0 ) 摘要：本文从开普太希水利枢纽工程沥青混凝土心墙配合比的设计，原材料制备，沥青混凝土的拌和、铺筑、 碾压及施工质量检测等角度，对开普太希水利枢纽工程碾压式沥青混凝土心墙的施工技术进行全面阐述。该施 工方法既保证了施工质量，又降低了施工成本，对于今后在高原、多震地 区建设类似小型枢纽工程具有一定的 参考 意义 。 关键词 ：碾压 式；沥青混凝土 ；施工技术 中图分类号 ：T V 6 4 2 2 文献标识码 ：B 文章编号：1 6 7 3 - 8 2 4 1 ( 2 0 1 4)0 8 - 0 0 1 8 - 0 4 On Ro l l e d As p h a l t Co n c r e t e Co r e W a l l Co n s t r u c t i o n Te c h n o l o g y o f Ka i p u t a i x i Wa t e r C o n t r o l P r o j e c t W ANG Z o n g q i a n g ( X i n j i a n g W a t e r R e s o u r c e s D e p a r t m e n t K a s h g a r R i v e r B a s i n A d m i n i s t r a t i o n O f fic e ， K a s h i 8 4 4 0 0 0， C h i n a ) A b s t r a c t ：C o n s t r u c t i o n t e c h n o l o g y o f r o l l e d a s p h a l t c o n c r e t e c o r e w a l l i n K a i p u t a i x i Wa t e r C o n t r o l P r o j e c t i s c o mp r e h e n s i v e l y d e s c r i b e d i n t h e p a p e r f r o m t h e p e r s p e c t i v e s o f a s p h a l t c o n c r e t e c o r e w a l l mi x p r o p o r t i o n d e s i g n，r a w ma t e r i a l p r e p a r a t i o n，a s p ha l t c o n c r e t e mi x i n g，p a v i ng，c o mp a c t i o n，c o n s t r u c t i o n q ua l i t y d e t e c t i o n，e t c Th e c o n s t r u c t i o n me t h o d n o t o n l y e n s u r e s c o n s t r u c t i o n q u a l i t y ，b u t a l s o l o we r s c o n s t r u c t i o n C o s t I t h a s c e r t a i n r e f e r e n c e s i g n i f i c a n c e o n c o n s t r u c t i n g s i m i l a r w a t e r c o n t r o l p r o j e c t s i n p l a t e a u a n d m u l t i s h o c k r e g i o n s Ke y wo r d s ： r o l l e d c o mp a c t e d t y p e ；a s p h a l t c o n c r e t e ；c o n s t ru c t i o n t e c h n o l o g y 1 工程概况 开普太希水利枢纽工程位于新疆乌恰县库孜洪河 出山口上游 2 5 k m的中低 山区 ，南距乌恰县城 1 1 k m， 地理位置东 经 7 5 。 1 5 、北纬 3 9 。 4 8 。工程建设 主要 内 容有沥青混凝土心墙砂砾石坝、导流泄洪冲沙引水隧 洞和开敞式溢洪道，工程规模为小( 1 )型。沥青混 7 8 凝 土 心 墙 砂 砾 石 坝 最 大 坝 高 4 8 4 m， 坝 顶 高 程 2 4 0 6 m，坝预长度 1 9 5 m，大坝设防烈 度为 9度 。沥青 混凝 土 心 墙 为 垂 直 式 ，心 墙 厚 度 为 0 5 r n ，高 程 2 3 6 1 5 0 m 以下 至 坝基 混 凝 土 由 0 5 m 渐 变 至 1 0 m， 底部 以弧形基础与坝基混凝 土连接 ，沥青混 凝土工程 量 4 0 0 0 m。 施 工技术 Co n s t r u c t i o n Te c hno l o gy 2 沥青混凝土配合比设计 该工程沥青混凝土配合 比委托某 大学水工沥青 防 渗研究所 设计 。首先选定 了级配指数 ，然 后通过不 同 填料含量、油石比以及天然砂含量组合成不同编号的 配合 比。从 中选择出最 优的两种沥青混凝土配合 比进 行进一步试验 ，通过劈 裂试 验确 定 6号和 2 6号配 合 比作为推荐配合 比。详 见表 1 、表 2 。 表 1 推 荐 沥 青 混 凝 土 配 合 比 的 材 料 和 级 配 参 数 级 配 参 数 材 料 品 种 配 比 最 大骨料粒径 填料含量 油石 比 ( 沥青 编号 级 配指数 沥青 粗骨料岩性 细骨料岩性 填料 ( m m) ( ) 占矿料重 ) ( ) 6 1 9 0 4 0 1 4 7 O 库车 A H - 9 0 1 0 0 人工砂 灰岩 灰岩填料 2 6 l 9 0 4 0 1 4 7 0 库车 A H- 9 0 5 0 天然砂 ，5 0 人工砂 表2 推 荐 沥 青 混 凝 土 配 合 比 的 矿 料 级 配 配比 筛孑 L 尺 寸 粗骨料( 1 92 3 6 ) 细骨料 ( 2 3 6 0 0 7 5 ) 0 0 7 5 编号 ( fl l n 1 ) 1 9 1 6 1 3 2 9 5 4 7 5 2 3 6 1 1 8 0 6 O 3 0 1 5 6 通过率 ( ) 1 0 0 0 9 3 6 8 6 9 7 6 6 5 8 9 4 5 4 3 8 0 3 0 2 2 3 7 2 1 1 1 4 2 6 通过率 ( ) 1 0 0 O 9 3 6 8 6 9 7 6 6 5 8 9 4 5 4 3 9 0 3 1 1 2 2 6 l 9 1 1 4 通过施工现场检测 ，天然砂 的含 泥量超标 ，且 掺 加天然砂并无明显的经济效益，同时在碱骨料加工过 程中，生产的人工砂满足施工用量要求。根据实际情 况确定施工时采用 6 号配合比，见表 3 。 表 3 沥青混凝土施工配合比 粗骨料 粗骨料 细骨料 原材料名称 、规格 矿粉 沥青 ( A H - 9 0 ) ( 1 9 9 5 mm) ( 9 5 2 3 6 mm) ( 2 3 6 0 0 7 5 m m) 每 1 0 0 0 k g矿料的各 种材料 用量 ( k g ) 2 4 0 3 7 0 2 0 0 1 9 O 7 0 3 沥青混凝土原材 料制备 该工程碱性骨料场距施工现场 2 5 k in，经过爆破 后选择新鲜坚硬的碱性岩石运至施工现场进行加工、 筛 分 ，从 而获得理想级配料 。采用 A H 一 9 0道路 石油沥 青 ，填充料在水泥厂采购 。不 同级配 的骨料在拌 和现 场 分仓堆放 ，并用防雨布进行覆盖 ，防止雨淋及尘 土 污染。 4 沥青混凝土混合料拌和 试 验结果 ，计算 确定 沥青混凝 土的原材料用量 ，并 签 发沥青混凝土配料单。根据签发的配料单按 重量配合 比进行 配料 ，因为工程量较小 ，拌和 现场采 用人工 配 料，每盘进行称量，并有专人进行记录。沥青用量每 盘 固定 ，在计量 桶标 准位置设 置沥青 溢流孔 ，操作 简 便 易行 ，并保证 了计 量的准确性 。 4 2 沥青混凝土原材料的温度控制 拌和前对热储存罐 中的沥青 、干燥 筒进 口处 的骨 料、热料仓中的骨料及拌和出口处的沥青混凝土混合 4 1 沥青混凝土混合料的配料 料进行温度测量。沥青加热温度控制在 1 6 0 1 7 0 C 在沥青 昆 凝土拌和前 ，工地实验室按照施工配合 比的技术要求 ，结合制备系统热料仓 中各级配骨料 的 超 逊径检测情况 、最近一次沥青混凝 土混合料 的抽提 ( 低温季节沥青加热控制在 1 7 01 8 0 C) ，碱骨料温 度控制在 1 7 01 9 0 。干燥 的矿粉在常温下加入搅 拌 机 内，先与热骨料拌和 ，然后 再喷洒沥青 。 7 9 施工技术 Co n s t r u c t i o n Te c h no l o g y 4 3 沥青混凝土混合料的拌和 沥青 混 凝 土 混 合 料 中 的 骨 料 裹 覆 率 必 须 达 到 9 0 以上，混合料应确保色泽均匀，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 。 4 3 1 沥青混凝土混合料的温度控制 沥青的黏度为( 8 5-4- 1 0 ) S 、 运动黏度 为( 1 8 0 2 0 ) X 1 0 m 。 s 是沥青混凝土混合料最合适的拌和温度。每 盘混合料在出机 口都要测量温度，温度控制在 1 5 5 1 7 0 C。夏季 取 下 限 ，冬 季 取 上 限 ，但 最 高 不 宜 超 过 1 8 0 。 4 3 2 沥青混凝土混合料的拌和时间 沥青 混凝土 混合料 拌和 时先加 入碱 骨料 、矿 粉 ， 干拌约 1 5 s ，然后再喷洒热沥青拌和 3 0 4 5 s ，每次纯 拌和时间为4 5 6 0 s ，每一循环周期为 5 5 7 5 s 。 5 沥青混凝土铺筑 5 1 沥青混凝土心墙施工气象条件 为了确保沥青混凝土心墙的施工质量 ，该工程依 据 土石坝碾压式沥青混凝土防渗墙施工规范( 试 行) ( s D 2 2 0 8 7 )的规定 ，现场施工气象条件满 足风力不大于4级 ，日降雨量小于 0 1 m m，气温不小 于 0 。夜间施工时施工场所具备足够的照明条件。 5 2 混合料的运输 为节约沥青混凝土运输 设备投入 ，该工程采 用 2 辆 5 0型装载机 改装 成保温箱 运输 混合料 ，保温 箱容 量 1 6 m ，人工配合摊铺人仓。心墙两侧的过渡料用 自卸汽车运输，5 0型装载机推平 ，人工配合细平 ，2 t 自行式振动碾碾压。沥青混凝 土心墙 与过渡料 、坝 壳 料填筑尽量保持均衡施工，以保证施工质量。 5 3 沥青混凝土混合料铺筑 5 3 1 沥青混凝土与基础混凝土铺盖施工缝处理 在沥青混凝土 防渗心墙施工前 ，需要对混凝 土铺 盖进行凿毛处理，将表面乳皮清理干净，局部潮湿部 位用喷灯烘干 。处理后涂刷冷底子油 ( 冷底子油 配合 2 0 比为沥青 ： 汽油 ： 3 ： 7 ) ，待冷底 子油 中汽油 挥发后 加 热到 7 0 左右 ，再均匀涂抹 1 3 01 5 0 C的沥青 砂浆 ， 厚度 2 e ra，必要时待温度降至 1 2 0l 3 0 时再抹一 次，使之与混凝土铺盖黏结牢固。 5 3 2 沥青混凝土混合料的人工摊铺 因为工程量较小，用 4 m m的钢板制作沥青混凝 土心墙定型模板。刚模板架立后用固定卡子定位，刚 模板定 位误差 小于 1 c m。经检 查合格 后 ，再填 筑心 墙两侧的过渡料 ，过渡 料的摊铺 厚度略高 于模板 2 3 c m。过渡料压实后 ，再将 沥青混凝 土混 合料填 入模 板内铺平，入仓时，不能用铁锹抛填混合料，必须用 锹端着 倒入仓 面 ，以免混合料分离 。摊铺完 毕后 及时 将钢模板拔出，混合料在仓 内静置 1 53 0 m i n充分 “ 排气” ，避免碾 压后 沥青混凝 土表面变 暗，产生 麻面 。 5 3 3层 面 处理 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 7 0 C小 于 9 0 c c时 ，沥青 混凝 土表 面不作处理 ，连续上升。当下层沥青混凝 土表面 温度 低于 7 0 时 ，采用 喷 灯加热 ，控制 加 热时 间 以 防止 沥青混凝土老化 。对于 比较脏的沥青混凝 土层 面 ，先 用高压风水处理干净后 ，再将层面烘干加热 ，使 表面 温度达到 7 0 C以上 ，然后进行混合料摊铺。必要时， 在层面上均匀喷涂一层冷底子油 ，待冷底子油汽 油挥 发后再铺筑沥青混凝土混合料 。 钻孔取芯后 ，心墙 内留下 的钻孑 L 要及 时 回填。 回 填时，先将钻孔冲净、擦干，用喷灯将孔壁烘干加热 到 7 0 以上 ，再用热沥青砂浆 回填 ，每层厚 5 e ra，人 工用 l O k g重的捣锤夯实 2 5次以上，芯样孔回填高度 略高出心墙 2 c m。 6 沥青混凝土碾压 沥青混凝 土心墙 的质量好坏 ，主要取决 于碾 压温 度的控制及心墙断面尺寸的保证。该工程通过现场沥 青混凝 土碾压试验 ，确定碾 压参数 为：摊铺 厚度 施工技术 Con s t r u c t i o n Te c hn o l o g y 2 5 c m，碾 压温 度控 制 在 1 4 01 5 0 C，压 实机 械 选取 2 t 自行式 振动碾 ，静碾 2 遍 ，振动碾 压 8遍 ，收光碾 压 2遍 。 碾 压时严格 控制沥青混凝土碾压温 度 ，现场用温 度计 在不同部位进行温度测量 ，满足碾压 温度控制标 准后 开始碾 压 ，确保 沥青混凝土的碾 压质量 。沥青 混 凝土 与过 渡料的碾压 ，采用贴缝碾压 方式 ，既不 污染 仓面、不浪费沥青混合料，又能保证沥青混凝土心墙 的施 【质量。 碾 压时采用错 位碾压 的方 式 ，每次错 位半 碾 宽 ， 振动碾要 匀速 行使 ，避 免突然刹车 ，不允许 横跨心墙 碾 t 碾 压过 程中 ，振 动碾表面严禁涂 刷柴油 ，并 防 _l 卜 柴油或油水混合物洒在表面上 。碾压 完成后要求 沥 青 混凝 土表面平整 、光滑 ，无错 台现 象。该工程 沥青 混 凝土与过 渡 料碾 压 设 备分 开 使 用。心 墙 碾压 成 型 后 ，在心墙两侧 2 m范围内，禁止使用大型机械压实 坝壳 料 ，以防心墙受震变形或破坏 。 沥青 混凝土心墙在施工过程 中如遇 下雨应及 时停 止施 I ，并用事先准备好的防雨布立 即覆盖 ，采用铺 防f ：I ： 布碾压沥青混凝土 的办法 ，避免雨 水落入沥青 混 凝 t - 表面形成汽化气泡 ，造成混合料表 面温度快速损 失 ，致使沥青混凝土难 以碾压 密实 ，影 响施 工质量。 7 沥青混凝土心墙施工质量检测 该J 程施工过程 中沥青抽 检 2 0组 ，矿粉 抽检 7 7 组 ，不同级 的碱 骨 料 抽 检 1 0组 ，人工 砂 抽 检 1 0 组 ，原材料检测结果全部合格 ；检测 沥青混凝 土混合 料 l 0 3组 ，主要检 测指 标包括 沥青用量 、密度 、孔 隙 率 、 歇尔稳定值 、马歇尔流值 等 ，检测结果 全部合 格 ； 不 同部位钻取沥青 混凝土 芯样 3 0组( 见 图 l 、 图 2 ) ，主要检 测 毛体积 相对 密 度 、孔 隙率 及变 水渗 透 系数等 ，检测结 果全部合格 。沥青 混凝土心 墙共划 分 t 无工 程 l 8 5个 ，质量 评 定 全部 合 格 ，其 中优 良 1 7 9个，优 良率 9 6 8 。施工过程 中从 未发生返 工情 况沥青混凝土心墙施 工质量 控制较 好。 图 1 沥青混凝土芯样 图 2 沥青混凝土芯样 8 结语 开普太希水利枢纽工程沥青混凝土心墙 的施工 期 为 2 0 1 0年 6 1 1 月 。该工程 自2 0 1 2年 1 2月下闸蓄水 至今 ，经历 了数次 3级 以上地震的考验 ，没有 出现任 何质量 问题 ，坝 后无 渗水 ，坝 体防 渗效果 非常理 想 ， 得到 了工程验 收组专家 的一致认可 。该工程 沥青混凝 土心墙 的施工方法既保证 了心墙施工质量 又降低 了施 工成本 。对于今后在高原 、多震地区建设类 似小型枢 纽工程具有一定 的参考意 义。 27