水库碾压式沥青混凝土心墙施工技术

2017-03-04鲁浦吐拉木提里浦新疆水利水电勘探设计院

河南水利与南水北调 2017年8期

□鲁浦吐拉•木提里浦（新疆水利水电勘探设计院）

水库碾压式沥青混凝土心墙施工技术

□鲁浦吐拉•木提里浦（新疆水利水电勘探设计院）

近年来，随着经济的发展，我国水利工程建设项目日益增多，施工技术水平不断提高，碾压式沥青混凝土心墙施工技术在水库建设当中得到较为广泛的应用。但是，目前我国在水库工程施工中采用的碾压式沥青混凝土心墙土石坝施工技术还存在一些不足，主要体现在施工机械设备、施工环境下施工质量的管控等方面，文章结合实际案例，对工程施工中此项施工技术存在的问题以及解决措施展开论述，期望文章研究对同类工程施工可以发挥一定的参考价值。

心墙土石坝施工；沥青混凝土；施工现状

0 引言

沥青混凝土心墙的施工是当前较为新型的施工技术，具有抗渗能力强、可塑性强的特点，而且结构简单，施工速度快。在当前大坝等工程中广泛使用，且运行良好。

1 工程概况

四道白杨沟水库为碾压式沥青混凝土心墙，最大坝高70.20 m；坝长215 m。坝顶高程1 963.18 m，防浪墙顶高程高出坝顶1.20 m。大坝上游坝坡和下游坝坡分别取1：2.25和1：1.80。工程初期拟在左坝肩布置岸边侧槽溢洪洞，侧堰采用开敞式，溢洪洞采用城门洞型式，溢洪洞由侧槽段、调整段、泄洪洞段、消能段、尾水渠组成。溢流堰采用实用堰形式。溢洪洞全长380 m，其中洞身段全长265 m，溢洪洞底坡i=1/4.50。出口消能段采用挑流消能方式。

大坝坝型为碾压式沥青混凝土心墙砂砾石坝，大坝全长215 m，坝顶高程1 963.18 m，最大坝高70.20 m，坝顶宽8 m，路沿石宽度20 cm，路沿石上设置1.00 m高不锈钢栏杆。防浪墙顶高程1 964.38 m，防浪墙高出坝顶1.20 m。

坝坡：碾压式沥青混凝土心墙砂砾石坝的上游坝坡为1：2.25，上游坝坡采用25 cm厚的C25F200W8混凝土板护坡，下游坝坡为1：1.80，在下游坝坡上设有“之”字型上坝道路，路宽6.00 m，纵坡为0.08，下游设8 cm厚混凝土护坡。导流围堰位于大坝上游坝脚，围堰顶高程1 913.50 m，围堰项宽8 m，围堰上坝坡为1：2.25，下游坝坡均为1：1.80，迎水面结构分别为0.25 cm厚C25F300W8混凝土防浪护坡。围堰也采用砂砾石填筑，采用与大坝同等的填筑标准，围堰最终将作为坝体的一部分，全部包含在坝体内。

2 施工中的现状与不足

2.1 碾压式沥青混凝土心墙施工中的应用

由于施工中使用到的机械已经接近成熟，多用在自动化沥青搅拌系统以及沥青混凝土摊铺的施工方面，因此我国在实行碾压式沥青混凝土心墙施工中大量使用到该技术。如本工程中上、下游IV区料（砂砾料）采用进占法进行卸料，对尚未碾压的填筑面进行推平整理，这样可以提高碾压的质量，同时，这种方法也可以使细颗粒与大颗粒石料间的嵌填作用充分发挥出来，有利于提高密度，确保填筑质量。上、下游V区（过渡料）采用后退法卸料，这种卸料方式可减少填筑料的分离，对防渗、减少渗流量有利。根据招标文件技术要求，结合以往施工经验，每层铺料厚度比压实厚度多填2～10 cm，经碾压后达到技术要求层厚。当前使用到的中小型沥青混凝土心墙施工中的专用技术一般采用的设备是专用的沥青混凝土搅拌和摊铺设备，这种设备的造价较为昂贵，一次有一些中小型的沥青混凝土心墙工程，是接受不了这样高昂费用的。

2.2 碾压式沥青混凝土心墙施工中是问题

在特殊的环境下进行施工，沥青混凝土的心墙施工是受到一定限制的，因此可能会延误一定的工期。例如：在雨天，地温和夜间进行施工，会导致现场的环境造成的施工质量出现问题。例如：为适应季节性的温度给沥青混凝土配比带来的困扰，采用了试验模拟的方法进行了现场的摊铺实验。这种方法模拟极端条件下施工设备的运行，现场的运输、摊铺等施工工艺，最终得到的结果是进行混凝土施工的重要参考依据。

2.3 碾压式沥青混凝土心墙施工中的控制

施工中由于对混凝土的质量控制和检测方法缺少统一的标准进行研究，因此，需要采用适当的方法，对土石坝的沥青混凝土心墙进行施工控制。虽然我国在这方面的经验已经十分丰富，但是依然需要对原材料进行严格检验，例如：施工中沥青混合料的拌合质量，摊铺过程中的温度等技术要点等，这是一个全程监控的技术问题。

3 碾压式沥青混凝土心墙土石坝施工技术要点

3.1 施工准备

做好施工前的准备工作至关重要，不仅可以保证施工顺利进行，还可以提高施工的质量，因此需要提高对此阶段的重视程度。针对坝基面软弱夹层这样的缺陷，需要按照设计要求进行针对性的处理，提高地基的牢固程度；对于大坝填筑范围内的勘探洞及地质钻探孔也需要按照实际要求进行夯实和平整。将上述问题全部妥善解决并检查合格之后，还需要请设计单位和监理单位进行质量验收，只有在验收合格的情况下才能开始填筑。主要设备包括运输设备、挖装设备、平整设备、碾压设备。碾压进度是控制施工进度的重要因素之一，而压实效果的好坏，直接影响施工质量。因此，选择合适的碾压设备至关重要，根据以往施工经验，一般选择大吨位、大激振力振动碾。

3.2 施工阶段

3.2.1 水平碾压

碾压方法：振动碾行走方向要与坝轴线平行，振动碾行走速度为一档，速度大约控制在1.50～2.00 km/h之间。主要采用错距法（碾轮宽/碾压遍数）进行碾压，即从一侧到另一侧一次碾压完成。碾压遍数和错距宽度通过碾压试验最终确定。特殊区域的碾压采用小型振动平碾碾压，靠近趾板周边缝1 m范围，为保护趾板混凝土，采用振动夯板夯实。

3.2.2 大坝过渡料区（V区）的填筑

V区过渡料位于心墙与砂石料之间，对垫层料起反滤作用。过渡料主要从四道沟沟口混凝土骨料场开采。V区过渡料的挖、装、运、卸料及平料方法与垫层料施工基本相同。过渡料水平宽度3.00 m，铺料层厚30 cm，采用2.50～3.50 t双轮振动碾碾压，碾压参数经试验确定并报监理人批准实施。

4 质量控制

4.1 填筑分块的控制

坝体填筑顺水流向高差，不允许超过40 m；顺坝轴线方向一般不允许存在临时高差（发包人和监理批准侧外）。拟在分期填筑时，高差控制在35 m左右，并按1∶2.00边坡施工，且先填块按每上升一层预留台阶，台阶宽度≥0.40倍层厚，填筑时段内坝后临时公路布设平台面宽度12 m。

4.2 料源的质量控制

大坝的填筑质量很大程度上取决于料源的质量，并且大坝的施工进度也受料源质量的影响，因此一定要加强对料源质量的控制，保证其质量符合施工的要求。对料源进行质量控制的目标就是保证合格的物料进入施工场地，而不合格的物料不能离开料场。坝料开采前，首先对开挖区的植被、覆盖层等无用料层先行剥离处理。坝料开采，对于1号沟口坝壳料场部分开采时选出超径料，对于爆破料，采用大中孔径的钻机钻孔，全耦合装药结构，深孔梯段微差挤压爆破技术施工。随机选择，进行颗粒分析，优化爆破参数，使爆破料满足设计级配要求，其控制技术措施详见土石方开挖有关章节说明。另外，为了进一步保证物料的质量，还需要在料场设置质量控制点，并派遣专业的质检人员对运出场地的物料进行检查，只有在保证合格的情况下才能放行，以免不合格的物料进入施工当中。为了防止出现错误，还需要在料场上设填筑料种类的标记牌，并在运输车辆做好标。

4.3 运输与卸料质量控制

对于不合格物料的运输车辆，坚决禁止上坝，合格物料的运输车也需要在车头外面悬挂物料类别的标记牌或旗帜，以免弄混。进入填筑区之后，需要使用清水对运输车辆的轮胎进行清洗，以防止轮胎夹带泥块。不同的物料需要采用不同的方法进行卸载，对于砂砾石料而言，需要采用端进法卸料，禁止运输人员直接将石料放置在已经碾压的平台之上。对于过渡料而言，需要采用后退法卸料方法，这种方法可以减少物料分离的发生。需要根据铺料层的厚度来确定料堆之间的距离，这样可以保证料堆放置合理，避免增加不必要的工作量，运输车辆在卸料倒车的过程中一定要有专人指挥，这样可以保证物料放置的位置合理。

4.4 铺料厚度控制

各料区的层厚需要根据设计方案的要求以及现场碾压试验结果来确定，铺料填筑要保证表面的平整，防止由于物料分离严重而形成比较大的空隙。另外，为了防止铺料厚薄不一，需要根据各料区的层厚设置移动式标杆，标杆放置的位置是距填筑面前沿4～6 m距离处，并且还需要在推土机上装激光控制装置，以控制填料层厚度与平整度。