浅谈新疆下坂地大坝工程沥青混凝土心墙施工技术

苏来曼·司衣提

(新疆下坂地水利枢纽工程建设管理局 喀什 844000)

1 工程总体概况

下坂地水利枢纽工程位于新疆塔里木河源流叶尔羌河主要支流之一的塔什库尔干河中下游。该工程是塔里木河流域近期综合治理中唯一的山区水库枢纽工程，主要任务是以生态补水及春旱供水为主，结合发电的综合性Ⅱ等大(2)型工程。水库正常挡水位2960m，总库容8.67亿m3，电站总装机150MW。枢纽建筑物由拦河坝、导流泄洪洞、引水发电洞和电站厂房组成，大坝为沥青混凝土心墙砂砾石坝。

2 大坝分区简介

大坝设计总长度为410m，设计高度为76m，坝基心墙基座高位为2890m，坝顶高程为2966m。坝体由沥青混凝土心墙、过渡区、灌浆廊道，砂砾石区组成。坝体防渗体采用沥青混凝土心墙下接混凝土防渗墙结合砂砾石帷幕灌浆的垂直防渗型式。沥青混凝土心墙位于坝轴线上，心墙底部厚度1.2m，顶部厚度0.6m，整体阶梯状上升，心墙底部坐落在混凝土基座上，心墙与基座接触面上铺设沥青玛蹄脂。为避免沥青混凝土心墙与坝壳料两种材料之间刚度相差比较大的突然变化，在沥青混凝土心墙上下游设置过渡层，上游过渡层厚度3m，下游过渡层分(Ⅴ －1区)和(Ⅴ －2区)，Ⅴ－1区过渡层宽度3m，Ⅴ－2区过渡层2905.00高程以下宽度5.4m，Ⅴ－2区过渡层2905.00高程以上宽度3m，过渡层外侧为坝壳砂砾石料。

3 主要设计指标

防渗墙二期混凝土等级为C25W6F100，心墙基座混凝土等级为C25W6F100，沥青混凝土心墙设计指标为:容重大于2.35t/m3，孔隙率小于3%，渗透系数小于1×10－7cm/s。各项指标详见表1。

表1 沥青混凝土设计指标

4 心墙基座与沥青混凝土心墙施工方法

4.1 心墙基座处理

4.1.1 施工程序

防渗墙墙顶处理→墙顶止水坑施工→止水铜片安装→钢筋安装→模板安装→仓位验收→防渗墙二期混凝土浇筑→混凝土养护→心墙基座混凝土浇筑。

4.1.2 防渗墙墙顶处理

按设计高程对防渗墙顶面进行凿毛处理，对设计高程以下的不合格墙体进行凿除处理至合格墙体，确保墙顶混凝土无浆皮、乳皮及松散混凝土，按设计要求进行插筋孔施工，采用先灌浆后插筋的施工方法，确保砂浆密实。

4.1.3 止水坑、止水铜片安装施工

在处理合格后的防渗墙顶按照设计要求凿设止水坑，采用丙乳砂浆埋设止水铜片。止水铜片的材质、制作尺寸等满足设计要求，确保表面平整、干净、无沙眼。止水铜片采用双面搭接焊，搭接长度不小于20mm，安装好的止水铜片加以固定和保护。

4.1.4 防水层施工

混凝土浇筑前，于防渗墙顶面涂刷1～2mm丙乳净浆，1～2cm丙乳砂浆进行粘结，确保防渗墙与二期混凝土之间的防水效果。防水层施工完后按设计要求浇筑混凝土，混凝土浇筑、混凝土的养护过程严格按设计及规范要求控制。

4.2 沥青玛蹄脂、沥青混凝土及过渡料施工

4.2.1 沥青混凝土现场摊铺试验

为指导沥青混凝土心墙的施工，复核室内试验推荐的沥青混凝土配合比，确定用于生产的配合比;掌握沥青混凝土的材料制备、贮存、拌和、运输、铺筑、碾压及检测试验的工艺流程，确定适于进行生产的施工工艺参数，2009年4月，进行沥青混凝土现场摊铺试验。

根据现场摊铺试验成果，各项参数如下:

a.沥青玛蹄脂配合比参数为:沥青∶填充料∶河砂 =1∶2∶2(重量比)。

b.沥青混凝土配合比参数见表2。

表2 沥青混凝土配合比参数

c.厚度控制:沥青混合料摊铺厚度为28cm，两侧过渡料厚度30cm

d.碾压参数:静碾过渡料1遍→静碾沥青混合料2遍→动碾过渡料3遍→动碾沥青混合料10遍→动碾过渡料3遍，振动碾行走速度为25～30m/min，最后用1.5t振动碾在沥青心墙静碾1遍收光，过渡料用2.5t振动碾静碾1遍压平过渡料与心墙接触部位;碾压过渡料时振动碾离心墙边缘10～15cm。

e.温控参数:拌和时要求沥青温度控制在150～170℃，骨料温度控制在170～190℃，沥青混合料出机口温度控制在165～175℃，沥青混合料入仓温度控制在155～165℃，初碾温度控制在145～155℃，终碾温度不得低于120℃。有风、低温环境下施工温度按上限控制。

4.2.2 施工顺序

混凝土基础面处理→沥青玛蹄脂施工→沥青混凝土及过渡料施工。

4.2.3 沥青基础面处理

人工凿毛将其表面的浮浆、乳皮、废渣及黏着污物等全部清理干净，用0.6MPa左右高压风吹干，保证混凝土表面干净和干燥。

4.2.4 沥青玛蹄脂施工

铺设沥青玛蹄脂前，在清理干净且干燥的混凝土表面均匀喷涂1～2遍冷底子油，待冷底子油干涸(约12h)后，再按设计要求的宽度铺设玛蹄脂，根据设计要求的宽度及厚度铺设沥青玛蹄脂。

4.2.5 沥青混凝土及过渡料施工

4.2.5.1 沥青混凝土矿料加工与储存

a.矿料加工:选用大理岩I料场的开采料(块度小于400mm)，自卸汽车运至矿料加工系统受料坑或块石堆场堆存，经鄂式破碎机、单缸液压圆锥式破碎机和立式破碎机，联合破碎制取粗细骨料。破碎后的混合矿料，经过筛分分级，分成粗骨料和细骨料并进入各级料净料堆场储存。

b.矿料储存:块石与净矿料储存采用堆场存，块石料堆存约10天用量，净矿料储存约5天用量。不同粒径的矿料堆存用隔墙分开，防止混杂。

4.2.5.2 骨料初配及干燥加热

a.骨料初配:堆存于净料堆场的骨料，用胶带机输送至各级配料仓备用。各级骨料分别采用电振给料器进行初配，用胶带机混合输送至干燥加热筒。

b.骨料干燥加热:冷骨料均匀连续地进入干燥加热筒加热，加热温度控制为170～190℃。经过干燥加热的混合骨料，用热料提升机提升至拌和楼顶进行二次筛分。热料经过筛分分级，按粒径尺寸储存在热料斗内，供配料使用。

4.2.5.3 沥青混合料拌制

沥青混合料拌和:沥青混合料拌和制备采用南方路面机械有限公司生产的NTAP—1000型沥青混凝土拌和楼。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，温度控制在165～175℃之间，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。

4.2.5.4 沥青混合料、过渡料运输

沥青混合料使用8t保温汽车水平运输至施工部位后，通过改装并配有保温转运料斗的3.0m3装载机卸入摊铺机沥青混合料料斗。人工摊铺直接采用转运料斗入仓将沥青混合料卸入模板内，人工摊平。

沥青混合料运输设备及运输道路能保证沥青混合料在运输过程中，不出现骨料分离和外漏，能保证沥青混合料连续、均匀、快速及时地从拌和楼运至铺筑部位。

沥青混凝土心墙两侧过渡料采用20t自卸汽车从贮存料场运至施工部位。铺筑过程中对摊铺机无法控制的范围，采用反铲配合人工铺筑过渡料。为防止Ⅳ或Ⅴ－1区和Ⅴ－2区过渡料混用，两区过渡料应分开运输、堆放和摊铺。

4.2.5.5 沥青混凝土心墙铺筑

沥青混凝土心墙施工分为人工摊铺和机械摊铺，与混凝土基座连接的扩大段、两岸岸坡心墙扩大段和与下游廊道相近的心墙段等无法用沥青混凝土心墙专用摊铺机进行摊铺的部位采用人工摊铺，其余部分用沥青混凝土心墙专用摊铺机进行机械摊铺。根据碾压试验确定施工参数进行现场施工。

4.2.5.6 沥青混凝土心墙碾压

沥青混合料的初碾温度为145～155℃，终碾温度不低于120℃，有风、低温环境下施工温度按上限控制;若摊铺温度过高，摊铺后可静止一定时间，再进行碾压。碾压遍数宜按先静压2遍停10～20min，再振动碾压10遍，最后再静压1遍的方式进行。振动碾的行走速度按25～30m/min控制。

4.2.5.7 沥青混凝土施工质量控制

沥青混凝土每层碾压施工完毕后，由现场试验室对沥青混凝土及过渡料压实质量进行检测。检测采用核子密度仪无损检测容重、渗气仪无损检测渗透系数、灌水法检测过渡料相对密度、双环刀法检测过渡料渗透系数。所有检测项目符合设计要求、经监理工程师验收后方可进行下层沥青混凝土施工。心墙正式摊铺后，在开始的9m高度范围内，每3m左右取芯一次，对芯样各项指标进行全面检测，检测结果合格后，则以后每升高8～10m钻取长度不小于45cm的芯样，进行容重、孔隙率、渗透系数、抽提配合比、马歇尔稳定度、马歇尔流值、水稳定系数、弯曲试验、三轴试验等参数检测。

4.2.5.8 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70℃时，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℃，应采用红外加热器加热，加热时，应控制加热时间以防沥青混凝土老化。

对于因故停工，停歇时间较长、较脏的沥青混凝土层面，先用高压风、水处理干净后，必要时用红外线加热器烘烤黏污面，使其软化后铲除。再进行加热，当层面加热的温度达监理工程师指示的温度后，再在层面上均匀喷涂一层热沥青，然后再铺筑上层沥青混合料。

4.2.5.9 横缝处理

受施工布置、施工进度影响，大坝沥青混凝土心墙与2897.0～2904.0m高程部位之间留有大量横缝，其他部位也因为一些不可预见的因素留有横缝。在施工过程中，应严格按规范要求做好横缝部位的质量控制:

a.横缝部位预留不陡于1∶3的斜坡，并按要求进行压实。

b.上下层横缝必须错开2m以上。

c.横缝部位进行二次摊铺时，应按规范要求对接合面进行处理。

通过对大坝横缝部位进行现场无损检测及芯样室内检测，各项指标均满足设计要求，且芯样无明显施工缝。

4.3 沥青心墙现场质量检测

沥青心墙现场质量检测统计汇总表见表3。

表3 沥青心墙现场质量检测统计汇总

5 沥青混凝土心墙第三方检测

2009年5月，下坂地水利枢纽沥青混凝土心墙工程开始施工，2010年10月底基本完工。为保证工程质量下坂地建管局现场在不同部位不同高程上钻取56个芯样，委托西安理工大做了对沥青芯样检测和力学性能研究。芯样尺寸为100mm(直径)×200mm(高);温度控制精度为 ±0.5℃;试件恒温大于24h。检测结果见表4:

表4 芯样密度、孔隙率检测结果

续表

检测结果表明，检测的45个芯样孔隙率小于1%，符合沥青混凝土心墙孔隙率不大于3%的要求。抽提试验结果见表5。

表5 抽提试验结果

从上表可看出，芯样沥青油石比偏差满足施工规范要求。

试验取芯样3个，沥青抽提后矿料筛分结果见表6。

表6 级配筛分结果

从上表可看出，除芯样1细骨料偏少和3个芯样的矿粉都偏大外，其他指标满足配合比偏差施工规范要求。

沥青混凝土静三轴试验结果见表7。

表7 沥青混凝土静三轴试验结果(3.4℃)

沥青混凝土静三轴非线性参数见表8。

表8 沥青混凝土静三轴非线性参数(3.4℃，E－B模型)

6 结语

a.高原地区，在低温及多风环境下沥青混合料出机口温度应控制在165～175℃。

b.高原地区，沥青混合料碾压遍数采用静2+动10+静1，能满足施工质量要求。

c.高原地区，在5℃以下0℃以上，完全可以施工，但应随时检测沥青混合料表面温度，初碾温度应控制沥青混合料表面温度在145～155℃，内部温度应控制在155～165℃之间。在低温下施工应提高对初碾温度的要求。

d.低温下施工，应严格控制终碾温度不得低于120℃，沥青混合料应连续碾压，最后收光，不能间隔时间过久，碾压后任何机械和人员不得在混合料上行走。否则会造成表面裂缝，不利于沥青混凝土心墙层间接合。

e.在低温情况下，如表面温度降温过快，采用篷布覆盖等措施，可延缓温度损失，提高表面光洁。

DL/T 5362—2006水工沥青混凝土试验规程［S］.