浅析浇筑式沥青混凝土心墙坝施工控制

宋成刚

【摘要】浇筑式沥青混凝土心墙坝是一种正在快速发展的防渗施工方式，在实践过程中充分证明其具有极强的抗渗能力，一般能够达到10—8以上的防渗能力，在不漏水的基础上并且具有相对较好的柔性与塑性，能够顺应水库坝体的变形与沉陷，而且针对一些已经出现的裂缝还存在着一定的自愈能力。浇筑式沥青混凝土心墙坝施工工艺还具有构造简单，施工速度快，可靠安全等等优势，尤其是在施工的过程中不会对自然环境进行破坏，是一种较为安全适当的防渗施工方式。

【关键词】浇筑式沥青混凝土；心墙坝；施工控制

1、工程概况

莫呼查汗水库位于巴州和静县境内、莫呼查汗河引水枢纽上游5.5km处，坝址距和静县71km，地理位置为东经85°42ˊ34″，北纬42°29ˊ14″。莫呼查汗河发源于天山山地艾尔宾山南坡的希南达坂和乌兰达坂，是一条以冰川、积雪融水以及夏季降雨补给为主的山溪性河流，末端汇入开都河，坝址处多年平均径流量为0.537亿m3。莫呼查汗水库总库容654.74万m3，坝高56.65m，坝顶高程为2292.65m，防浪墙顶高程2293.85m。坝顶宽度为5m。坝长235m。

2、坝体设计分析

2.1 坝体轮廓设计

莫呼查汗水库拦河坝为沥青混凝土心墙砂砾石坝，坝高56.65m，坝宽为5m，整个坝顶顶长为235m。对目前已经建造的工程进行参照，结合当地料场筑坝料的情境，地震基本烈度 7°，上游坝坡为1：2，下游坝坡为1：1.8，下游坝坡设置两道5m宽、坡度为8%的上坝公路，同时在2250.00m高程处设一条宽5m的水平马道通往下游闸室，下游综合坝坡为1：2。大坝上游采用混凝土护坡，护坡厚度为20cm，施工时较大的卵石放在下游坡上。浇筑式沥青混凝土心墙为垂直式，墙体轴线偏向上游，距坝轴线1.5m。心墙厚度为0.5m，在底部做放大脚与基础相连。过渡料位于心墙的两侧，水平宽度均为2m，在坝体两岸底部建在弱风化基岩建基面上，河床部位建在覆盖层上。

2.2 坝料选择

2.2.1 坝壳料选择

根据施工的实际需求坝壳料料场设置在头道沟出沟口以下的现代河床处，离主坝的距离为4.0-5.0km。在对坝体进行填筑的过程中，为了让施工更加方便，一般采用统一标准，例如，统一的砂砾石，其密度不能小于0.85.为了最大限度的使用建筑物的石方爆破料，必须还需要考虑到下游排水的实际情况，在下游坝体合适的高度采用建筑物石方爆破开挖料进行调料，根据设计标准空隙率要小于22%。另外，坝壳料的最大粒径需要控制在20cm左右，而且粒径要足够细，通常需要经过现场碾压试验之后进行确定。在具体的施工的过程中，推荐采用SR22MP振动压路机械，以2.55km/h低速碾压，輔料为60cm 碾压次数为10遍，而相对的密度为Dr=0.92>0.85，从而满足设计相对密度的控制标准，能够让沉降率更加稳定。

2.2.2 过渡料选择

坝壳料与沥青混凝土心墙是两种性质截然不同的材料，在设计时一定要考虑其过渡层，尤其是过渡层材料的选择，而过渡层的具体作用是让坝体与心墙之间能够将应力进行匀速传递，从而实现协调变形，这样能够为裂缝的自然愈合提供更加有力的条件，还能够一定程度上缓解渗透变形过程中发生的反虑作用。根据设计标准，浇筑式沥青混凝土心墙坝的过渡料的基本标准为：过渡料应该具有连续作用，也就是达到连续的级配，最大粒径不能超过60mm，不能小于5mm，并且含量为25%-35%，其中需要注意的是小于0.075mm的含量要控制在9%左右。对小于5mm以及小于0.075mm 的过渡料含量进行控制的作用是提高过渡层的密实性与排水性。

3、沥青混凝土心墙防渗体设计分析

3.1心墙结构

浇筑式混凝土心墙坝是整个坝体的核心防渗结构，通常心墙的轴线要设计在坝轴线上游位置，并且与坝轴线之间的距离要控制在3.5m作用，而心墙顶高程1765.22m，整个心墙的顶部与坝顶之间的距离为1.2m。1738m高度以上的部分心墙强厚度为0.4m，而且这个高度一下的部分心墙厚度为0.6m，底部的高度1716.5m，在2m高的位置心墙底部在通过时，要渐渐的扩大，并且与混凝土基座进行相互连接，而连接处的厚度控制在1.5m左右，心墙与混凝土接触面需要设计1.0cm厚的沥青玛蒂脂。

3.2 坝基防渗处理分析

坝基处理：河床覆盖层坝轴线位置的最大限度为11m，在处理覆盖层时，需要采用大开挖方式，而且开挖的边坡边度比例上游位置为1：1.75，下游1：1.5。在开挖之后需要浇筑浆盖板，混凝土的标号为：C25F300W8。灌浆盖板河床段的厚度为2.5m，底宽为6.6m，灌浆盖板与基岩连接处要设置锚杆，通常采用的是水泥砂浆锚杆，以梅花形进行布置，排距为1.5m左右，通常锚杆应该与基岩面布置形成垂直。锚杆采用的钢筋为Ⅱ级，锚杆的长度为5.5m，直径准为20，锚入岩石的长度为4m，锚杆插入灌浆盖板的混凝土为0.5m，上端需要设计 90°弯钩，弯钩的长度要控制在1m，并且要顺应坡度向上弯。沥青混凝土心墙与灌浆盖板直接连接，同时灌浆盖板与沥青混凝土心墙接缝处要设置紫铜片，目的是止水。针对表层基岩裂缝带需要采用固结灌浆，作用是为了提高表层基岩的灌浆效果。通常固结灌浆的孔距为2m，两排之间的间距为3m，灌浆的深度为10m。另外，帷幕灌浆，排距控制在1.5m左右，孔距为2.0m，针对1750m高度以下的灌浆深度伸入岩体透水率小于0.05L（min·m·m）区域，1750m高度以上灌浆深度伸入岩体的透水率不能小于0.1L（min·m·m）区域。沥青混凝土心墙、固结灌浆、帷幕灌浆经过处理之后的稳定基岩就是防渗体的主要组成部分，将渗流通道封闭之后便能够形成一个完整的防渗体系。

4、施工过程控制

4.1 原材料控制

针对施工过程的控制，首先要从原材料入手：（1）浇筑式沥青混凝土心墙坝施工过程中主要使用是沥青，因此，沥青必须要有出厂合格证，生产厂家也必须出示厂检验报告，施工单位也要出示自检报告。在施工过程中关于试验检查报告要包括这些方面的内容：针入度、软化点、延度以及含蜡量。（2）骨料。第一，選择骨料时要符合质量、经济合理的基本原则。在骨料选择具体的过程中，岩石要选择碱性的，并且洁净度与新鲜度都要保持良好，同时硬度也要达到相关标准，这样才能与沥青形成良好的粘附。第二，在具体的施工过程中，粗骨料需要保持级配稳定，要将其划分成为2-4级实施配料，并且骨料粒径最大不能超过25mm。第三，在具体的施工过程中，细骨料可以选用山砂、河沙以及人工砂。需要通过加工将石屑清除，然后再投入到具体的使用过程中。（3）填料。填料可以采用碱性矿粉，例如：白云岩粉、石灰盐粉、滑石粉以及水泥等等，都必须要符合相关设计要求，才能投入到具体使用当中。

4.2 沥青混合料制备

拌和站。针对沥青混合材料，需要采用强制式搅拌机进行拌合，并且拌合的强度必须要达到铺筑强度。在具体的施工过程中，拌合站位置选择需要符合原则：第一，拌合站肯定不能够离施工现场过远，这是为了方便运输；第二，拌合站要远离爆破区，在运输的过程中要要注意与易燃物品需要保持一定的安全距离，同时还必须要避免受到洪水的危险，要有良好的排水条件；第三，在加热滚筒烟囱中要设置粉尘回收处理装置，目的是为了在拌合的过程中降低对周边环境的污染程度。（2）原材料加热。在加热原材料的过程中，要对沥青混合料的出机温度进行准确的把握，一般加热的温度需要控制在170度以内，同时沥青针入度的降低需要控制在10%以内。针对骨料烘干环节可以利用内热式加热与滚筒加热，同时还需要注意骨料加热过程中，需要根据季节、气温的变化适当进行调整，同时要结合现场施工的具体情况，加热温度不能高于热沥青温度，要控制在（180±10）℃范围内。（3）混合料的配置。通常混合料的配置是根据现场工地试验结果或者对最近已经生产出的混合料进行抽取检验来明确的，其中还包括了材料配置的具体比例与实际用量等等方面。沥青的含量一般需要控制在8%-15%之间，原材料最终用料确认之后开始签发配料单。在配料的过程中，矿料是根据重量来进行的，而沥青则需要根据体积来进行。通常沥青的混合比例允许出现一定程度的偏差，但是不能大于沥青±0.5%、填料±1.0%、砂粗骨料±5.0%、细骨料±3.0%。

5、沥青混凝土心墙坝施工控制

5.1 平起平压

沥青混凝土心墙坝具体施工的过程中，针对混凝土心墙、过渡层以及坝壳填筑环节要尽量平齐平压，要保障实际的质量能够得到预期的设计标准，同时还需要减低削坡处理过程中的土作量。另外，还及时对机械进行清理，保持机械的干净程度。沥青混凝土在浇筑的过程中，通常会选择钢模板，这样能够更好的方便拆装与移动，在模板假设过程中要保持其牢固，针对接缝处要尽量避免留有缝隙，在模板内侧可以铺设无纺布，但是接头处的搭接长度一般要在10cm以上。防渗墙的两次需要铺设过度料，但是与模板位置比较近的话，可以选择采用人土摊铺。例如，后浇筑防渗墙时，首先要做好建筑模板的保护措施，目的是在实际操作过程中避免出现位移的现象。假如顺序相反就需要等到混凝土冷却之后，并且硬度达到施工标准之后在对过渡料进行碾压，而具体的冷却时间通常是根据现场试验的具体结果来确定的。

5.2 合理控制

这里所说的合理控制主要是针对混合料入仓问题机械能合理的控制，温度控制在140-160摄氏度之间，在具体的施工过程中一般采用一次性铺筑的方法。在混合料铺筑的过程中，要注意一定要比分层厚度大2cm，而且每一次浇筑厚度要必须控制在40cm以内。仓面下料的高度要在1000m以下，而且要做好及时平仓，目的是防止混合料出现离析的情况，最后，关于振捣的时间，一般是根据具体试验来确定，如果表面出现返油的情况要立刻停止振捣。因为环境或者原材料因素无法进行一次性铺筑时，则需要在建筑段临空端支立模板，坡度需要控制在1：3左右。例如，上下层需要采用分段浇筑时，接头处需要将其错开，同时距离还保持在2cm以上。

5.3 质量检验

沥青混凝土心墙坝施工过程中，在开始浇筑心墙沥青混合料之前，必须要做好防渗墙轴线放样，对施工准备的实际情况进行检验。防渗墙轴线不能超过10mm的偏差。心墙铺筑的过程中，针对每一层都必须要做好对应的检测，沿坝线每20m-40m都需要进行一次检测，厚度不能小于设计值，一旦发现异常的情况，要及时进行处理。而每升高2m-4m，就需要沿着坝轴线100m-150m布置钻取芯样，每次两组，主要是针对抗渗性、空隙率以及三轴试验进行检测。钻芯取样之后，要及时回填钻孔，同时需要将钻孔冲净，将钻孔擦干，并且使用管式红外线进行加热烘干，将孔壁加热，然后将热沥青砂浆或者细粒沥青混凝土进行分层回填，将其捣实。

结语

沥青混凝土心墙坝施工技术在我国已经有30多年的发展，并且在具体的施工过程中取得了很好的成效，无论是施工过程中所涉及到的机械设备与操作技术，还是沥青施工的温度掌控方法等等方面都积累了很多丰富的经验。但是目前关于这方面的的标准还相对缺乏，一部分中小型项目由于技术与成本等等因素上的限制，在实际操作中难以全面保障其施工质量，由于沥青混凝土心墙坝施工责任重担，因此，这方面是需要迫切解决的问题。笔者结合自身经验对沥青混凝土心墙坝施工进行了研究，希望能够对同行有一定的帮助。

参考文献：

[1]王世刚. 水库浇筑式沥青混凝土心墙坝设计[J]. 东北水利水电，2017，（03）：1-2+9+71.

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[3]杨晓强. 浇筑式沥青混凝土心墙坝施工控制[J]. 珠江水运，2016，（03）：74-75.