达克曲克水电站大坝沥青混凝土心墙施工技术

【摘 要】 达克曲克水电站大坝地处典型的严寒、强震地区，地质条件极为复杂，设计选择了适应地基变形能力较强、防渗性能好且具有一定自愈合能力的沥青混凝土心墙堆石坝作为挡水建筑物。本文就大坝沥青混凝土心墙的设计参数、配合比、施工设备选型、拌和及铺筑工艺、质量控制与检测等进行了总结和介绍，以供类似工程参考与借鉴。

【关键词】 达克曲克水电站；沥青混凝土心墙；施工技术

【Abstract】 The Damocurka Hydropower Station dam is located in a typical area of severe cold and strong earthquake with extremely complicated geological conditions. The design chooses asphalt concrete core wall rockfill which has strong deformation capacity， good impermeability and self-healing ability Dam as a water retaining structure. In this paper， the design parameters， mix proportion， construction equipment selection， mixing and paving technology， quality control and testing of dam asphalt concrete core wall are summarized and introduced for reference of similar projects.

【Key words】 Dukequke hydropower station；Asphalt concrete core wall；Construction technology

1. 前言

沥青混凝土具有抗渗能力强，结构简单，工程量小，摊铺压实容易，施工速度快，与河床及两岸混凝土垫座易于连接，抗震性能好，不破坏环境资源，因此优于其他材料的心墙。沥青混凝土心墙防渗能力可达10～8cm/s以上，可视为不透水。同时具有较好的塑性和柔性，能适应坝体的变形和沉陷，对已产裂缝有一定的自愈能力，是一种安全合理的防渗形式。我国从70年代以来，已建成了内蒙古的大石门，辽宁的郭台子，重庆黔江洞塘，四川冶勒，新疆克孜加尔、沙尔托海水库等许多座沥青混凝土心墙坝。本文结合我公司已施工完成的达克曲克水电站大坝沥青混凝土心墙，介绍其施工方法、施工工艺、拌和站布置、沥青混合料拌制、施工机械配置及质量控制等，总结出适用于中、小型工程沥青混凝土心墙施工的方法。

2. 工程概况

达克曲克工程位于玉龙喀什河下游河段的峡谷山区内，坝址位于玉龙喀什河与布亚河汇合口下游29Km的河段上，S216公路里程桩为63Km处。工程区坝址距和田市61Km（坝址位于

和田市以南）。大坝为浇筑式沥青混凝土心墙坝，最大坝高62.0m。坝顶宽度8m，坝顶长度为223.7m，坝顶采用沥青混凝土路面，路面净宽7.5m，路面向下游单向倾斜，坡度为2%。上游坝坡1：2.0；下游坝坡1：1.8。沥青混凝土心墙基座采用C25F200W6普通硅酸盐混凝土，底宽6.0m，厚度0.8m，心墙高程1726.30m～高程1728.30m厚度为1.8m，高程1728.30m～高程1736.00m厚度为0.6m，高程1736.00m～高程1776.00m，

厚度为0.5m，上游坝坡采用砼板护坡，护坡厚0.25m，下游坝坡采用混凝土网格梁填干砌块石护坡，护坡厚度0.3m。沥青混凝土心墙结构见图1。

3. 沥青混凝土原材料及配合比

3.1 原材料。

达克曲克水电站大坝沥青混凝土所用材料为70#水工沥青（克拉玛依70#水工沥青）、当地石灰岩粗细骨料及矿粉填料。

（1）沥青：沥青是混合料的重要组成部分，其质量的好壞直接影响工程的防渗效果，沥青的选择是工程质量的关键。本工程选用克拉玛依70#水工沥青，厂家对每批进场沥青提供材质试验合格报告，工地试验室进行复检后方可用于工程施工。沥青主要指标及检验成果详见表1。

（2）矿料：沥青混凝土矿料包括粗骨料、细骨料及矿粉。达克曲克大坝沥青混凝土粗、细骨料委托和田地区洛浦县慕士塔格水泥厂生产，分成20～10mm、10～5mm、5～0.075mm三种成品运至工地分仓堆存。矿粉堆存在铺有木板且其上敷有油毡的干燥库房内。骨料堆存场均架设有防雨棚，地面采用低标号混凝土找平并高出周围地面10cm，以防雨水倒灌。在沥青混凝土摊铺前对加工好的粗细骨料的物理力学性能进行了检验，检验结果见表2、表3.从检测成果可以看出，沥青混凝土原材料主要指标满足规范要求，可用于工程施工。

3.2 沥青混凝土施工配合比。

拦河坝碾压式沥青心墙混凝土配合比委托西安理工大学防渗研究所试验研究，在10组试验配合比中采用其推荐的7号配合比，其相关参数见表4、表5及表6。

3.3 沥青混凝土现场摊铺质量要求。

沥青混凝土现场摊铺质量要求见表7。

4. 沥青混凝土拌和站布置

（1）沥青混凝土拌和站布置在大坝右岸下游S216省道旁生产区内，占地面积2000m2，距离大坝铺筑现场约700m，运输方便，可以减少沥青混合料的热量损失；该处地质和排水条件良好，不受洪水威胁，有利于防火及环境卫生。

（2）沥青拌和站由2个50t散装沥青储存加热罐、YQLB-1000型全自动沥青混合料搅拌设备及矿料计量、沥青计量系统组成。沥青拌和站设置3个储料仓分别堆存粗、细骨料。沥青拌和站储料仓、储料斗、加热及上料系统等均架设有防雨棚进行遮盖。

5. 沥青混凝土拌心墙施工

5.1 施工作业程序。

施工准备→测量放样→坝体清基→沥青混凝土心墙基础开挖→验收→沥青混凝土心墙基座浇筑→养护→钻孔→固结灌浆→帷幕灌浆→验收→刷稀释沥青→刷沥青玛蹄脂一道→沥青混凝土心墙支模→沥青混凝土入仓（人工立模）→摊铺机就位→沥青与过渡料同时铺筑→机械压实→验收。

5.2 沥青混凝土原材料的加热处理。

（1）沥青加热：散装沥青在加热罐内采用燃煤加热至150～170℃；

（2）骨料加热：骨料由称量系统自动配制流入提升料斗后送入加热桶加热，该系统采用柴油加热，加热温度为190～205℃；

5.3 沥青混合料的制备及运输。

沥青混凝土采用全自动双轴强制式搅拌机拌制，整个拌制过程由微机自动控制。将热骨料与矿粉（矿粉不需加热）干拌15s，再加入热沥青湿拌50s.沥青混凝土混合料出机口温度控制在150～170℃。沥青混凝土混合料采用5t保温自卸汽车（使用前，预先对自卸汽车车厢底板及两侧进行保温改造，对车厢顶部加装防保温防雨设施）由拌和站运至作业面，运距700m，入仓转运采用装载机（ZL-50型侧铲装载机改装，存料斗容积2.6m3，设液压启闭弧门）接料入仓或给摊铺机上料。

5.4 心墙沥青混凝土的铺筑施工。

心墙沥青混凝土施工以机械摊铺为主，由于尺寸的限制，沥青混凝土摊铺机无法靠边，所以心墙两端与岸坡的连接段只能靠人工摊铺。

5.4.1 人工摊铺。

人工摊铺工艺流程：岸坡清理凿毛→涂刷稀释沥青→砂质沥青玛蹄脂摊铺→测量放线→立模板→过渡料摊铺→过渡料碾压（距模板20cm不碾压）→摊铺沥青混合料→拆除模板→沥青混合料碾压、过渡料补碾。

5.4.1.1 混凝土基础面处理。

沥青混凝土心墙同周边建筑物的连接是防渗系统结构的关键，其处理的好坏将直接影响大壩的安全，必须精心组织施工。

（1）混凝土基础面凿毛：待混凝土强度达到设计值的70%后即可进行凿毛。采用带刃的小斧或锤剁掉混凝土表面的乳皮，并用高压风吹净，保证混凝土面平整、干燥。

（2）涂刷稀释沥青：稀释剂采用汽油，其掺配比例应视气温、风力等气候条件确定，一般采用40：60（沥青：汽油）。涂刷后的混凝土表面应为棕色。

（3）涂刷沥青玛蹄脂：厚度一般为1～2mm.在施工现场采用人工拌和，对人工砂和矿粉分别加热，温度控制在150～170℃，然后再加入到热沥青（140～160℃）中一起搅拌均匀。

（4）铜止水表面用热沥青涂刷两遍。

5.4.1.2 钢模安装。

（1）钢模采用300mm×6mm×1250mm的钢板制作，模版两侧采用角钢限位卡固定，模板间连接采用承插式。

（2）钢模安装前表面涂刷废机油作为脱模剂，拼装好的模板平整严密，尺寸准确。定位后模板距心墙中心线偏差一般控制在±5mm内。

5.4.1.3 过渡料铺筑：模板立好后，用毡布遮盖心墙表面，防止砂石、杂物落入仓面内。采用1m3反铲将掺配好的过渡料粗平，人工配合整平，松铺厚度为30cm.心墙两侧的过渡料应同时铺筑，靠近模板部位作业时要特别小心，防止模板走样、变位。

5.4.1.4 结合面清理与加热：结合面要清理干净，摊铺前用红外线加热器（局部采用煤气喷灯）使接合面加热到70℃以上。当面层为沥青玛蹄脂时不需要加热。

5.4.1.5 沥青混凝土混合料运输及入仓：由于沥青拌和站距离心墙铺筑现场较近，沥青混凝土混合料拌好后采用5t保温自卸汽车至摊铺现场后使用ZL50装载机给摊铺机上料，摊铺机行进速度按0.8～1.2m/min控制。摊铺厚度30cm，其允许误差±2cm，摊铺温度为140～170℃。沥青混合料在活动钢模内摊平后将钢模拔出，采用先拆模后碾压的方法，可使沥青混凝土与过渡带形成犬牙交错的断面，利于两者的结合，这样对防止沥青心墙的塑性变形具有重要意义。钢模拆除后，立即将粘附在模板内壁的沥青混凝土清理干净，以备下次使用。沥青混凝土心墙摊铺见图2。

5.4.1.6 混合料与过渡料碾压。

（1）碾压顺序及方法：采用2台2.0t自行式振动碾同时静压心墙两侧过渡料2遍后再动压6遍，最后振动碾压沥青混凝土混合料6遍。振动碾行进速度按30m/min控制。沥青混合料摊铺完成后，用毡布将沥青混合料表面覆盖，其宽度为盖住上下游过渡料各20cm，然后振动碾在毡布上碾压，这样不仅解决了沥青混合料表面污染，而且保持了沥青混合料表面的温度，不产生硬壳。实践证明经过这种方法碾压后的沥青混合料表面“返油”良好，未产生纵向裂缝。由于采用毡布遮盖，解决了沥青混凝土表面的“冷却”问题，所以在用振动碾碾压时，还可以采用边下料、边摊平、边遮盖，集中碾压的方法施工。当摊铺长度达到8～10m时，用振动碾集中碾压，其压实标准以沥青表面“返油”为准。对于振动碾碾压不到的边角部位（如铜止水附近和齿槽边角），采用重锤人工夯实，直至表面“返油”为止。

（2）碾压温度：碾压时最高温度不超过150℃，最低温度不低于110℃。

5.4.2 机械摊铺。

基础结合面处理（使表面干净、干燥）→测量放线并固定定位金属丝→摊铺机摊铺沥青混合料和过渡料→人工摊铺两侧岸坡扩大段沥青混合料→过渡料碾压→沥青混合料碾压→施工质量检测。

5.4.2.1 两岸混凝土基础面处理及心墙结合层面清理方法与人工摊铺相同。

5.4.2.2 测放中线：心墙中线在机械摊铺时尤为重要。采用全站仪每隔5～10m测放并用铁钉标记中点，用金属丝连接各点。在施工中发现在摊铺机行进过程中金属丝易变松而偏离中线，后来改用墨斗在心墙上弹出白线控制中线，效果较为理想。

5.4.2.3 摊铺机就位。

本工程使用的摊铺机械为西安理工大学防渗研究所研制的JXT-95型牵引式沥青混凝土心墙摊铺机，该机械包括自动调频卷扬机和沥青混凝土心墙专用小型摊铺机。采用1m3反铲将卷扬机和摊铺机吊装就位，就位时应注意摊铺机出料口和卷扬机中心线要与心墙轴线吻合。

5.4.2.4 混合料摊铺。

沥青混合料采用5t保温自卸汽车运至摊铺现场后使用ZL50装载机给摊铺机上料，摊铺机行进速度按0.8～1.2m/min控制。摊铺厚度20cm，其允许误差±2cm，摊铺温度为140～170℃。

5.4.2.5 过渡料铺筑。

（1）填筑顺序：心墙沥青混凝土与过渡料的铺筑超前坝壳料2～3层，不高于80cm。

（2） 混合料摊铺前在心墙两侧准备好过渡料。摊铺机行进路线上的过渡料要人工二次整平，防止摊铺机行进过程中心偏移。

（3）紧贴心墙两边50cm宽度过渡料采用人工上料，沥青混凝土摊铺机布料，其它过渡料紧随摊铺机后人工配合机械铺筑，整平。每摊铺段采用毡布遮盖心墙，然后整平碾压，

5.4.2.6 心墙与过渡料压实。

用2台振动碾先同时静压2遍后振压6遍心墙两侧过渡料；接着振压沥青混凝土混合料6遍。振动碾压行进速度以30m/min为宜，初碾时温度不高于150℃；终碾温度不低于110℃。沥青混凝土心墙及过渡料碾压见图3。

5.5 沥青混凝土施工过程中应注意的几个问题。

（1）沥青混凝土铺筑筑应与过渡料平起施工，沥青混凝土心墙铺筑应均衡上升，心墙基面尽可能保持同一高程，避免或减少横缝，当由于客观原因出现横缝，其结合面坡度应缓于或等于1：3，同时上、下层横缝应相互错开2m以上，横缝处应重叠碾压30～50cm，用振动夯夯至表面返油为止；

（2）对于连续上升、层面干净且已压实好的沥青混凝土，表面温度大于70℃即可铺筑上层沥青混合料，当下层沥青混凝土表面温度低于70℃时，要进行加热，但加热时间不宜过长，以防止沥青混凝土老化。若已压实沥青混凝土表面有污物，采用人工清铲， 无法铲掉的，加热软化后铲除。不合格、因故间歇时间太长或温度损失过大的沥青混合料应及时清除，清除废料时，严禁损害下层已铺好的沥青混凝土；

（3）对两岸坡接头部位、结合槽、铜止水周围等振动碾不易到达的地方，采用1t振动夯配合重锤人工夯实至“返油”；

（4）钻孔取芯的部位要随取随盖，尽可能保持孔内洁净并及时回填，回填时，先将钻孔擦干，然后用喷灯将孔壁烘干加热到70℃后再分层人工回填捣实。

（5）振动碾在心墙上不得急刹车，心墙两侧2m范围内，禁止大型机械进入及横跨心墙。

6. 质量控制

6.1 沥青混凝土心墙施工是一种热施工，对沥青混凝土的配合比和温度控制等要求较高，施工过程中的质量控制和检测尤为重要。施工单位实行“三检制”，施工过程中严格执行“达克曲克水电站大坝沥青混凝土心墙施工作业指导书”，对各工序进行全过程质量控制，按照每层为一个单元进行验收签证。沥青混凝土开仓实行联合开仓证制度，即由业主、监理、设计三方联合进行验仓，同意开仓后当场在开仓证上签字。监理和业主对沥青混凝土心墙施工的全过程进行旁站监督，在沥青拌和站和大坝施工现场均安排专人测记沥青混凝土出机口温度、入仓温度、碾压温度等参数。

6.2 拌和站质量控制重点：（1）原材料质量控制；（2）混合料制备过程中的温度控制及外观检查；（3）沥青、矿料的计量控制；

6.3 摊铺现场质量控制重点：（1）工序质量控制；（2）摊铺宽度、厚度控制；（3）混合料入仓温度、碾压温度控制；（4）碾压质量控制（密度、孔隙率、渗透系数）；（5）外观检查。

沥青混凝土心墙施工期间分别在出机口和摊铺现场对沥青混合料入仓温度进行检测，每层为一个单元进行抽提试验并进行无损检测沥青混凝土指标如密度、孔隙率、渗透系数等。沥青混凝土心墙完成3340.66m3，共完成单元工程192个，全部合格，其中优良180个，优良率为93.75%。沥青混凝土芯样抽检结果见表8。

7. 沥青混凝土心墙埋设仪器观测资料分析

沥青混凝土心墙共埋设观测仪器36支，其中包括包括温度计、界面位移计及渗压计，通过观测数据统计分析，各种测量数据平稳变化，无突变，观测结果表明：心墙温度变化平稳缓慢，界面位移计未有大的变形产生，心墙应力应变小于沥青混凝土允许范围，沥青混凝土心墙正常运行。

8. 结束语

达克曲克水电站大坝碾压式沥青混凝土心墙自2015年2月17日开始铺筑至2015年7月7日浇筑至高程1776.60m，沥青混凝土心墙施工全部完成。通过观测结果表明施工沥青混凝土心墙运行良好，各种指标满足设计和技术规范要求。实践证明，沥青混凝土拌和站的设备配置、拌和工艺、机械运输、摊铺机械、碾压设备的选择及各工序人员的安排、施工工艺和方法是可行的，可以作为其他中型水库沥青混凝土心墙经验进行推广应用。

[文章编号] 1619-2737（2018）02-11-811

[作者简介] 鲁开茂（1975-），男，籍貫：贵州安顺人，职称：工程师，从事水利水电工程建筑施工技术与管理工作。