沁县西汤水库工程沥青混凝土心墙施工工艺

张海飞 贾宇珍

（山西省水利建筑工程局 山西太原 030006）

0 引言

沥青混凝土心墙堆石坝是以堆石为受力主体、沥青混凝土心墙作为防渗体的一种坝型，能充分利用当地建筑材料。山西省于2015年在沁县西汤水库工程大坝坝型首次采用了沥青混凝土心墙堆石坝，在工程中成功地应用并且研究总结出一套具有科学性、指导性的施工工艺。

西汤水库库坝区位于海河流域浊漳河北源一级支流涅河支流西汤河上，水库枢纽为Ⅳ等工程，工程规模为小（1）型，主要建筑物级别4级，包括大坝、隧洞、溢洪道等，次要建筑物5级，临时建筑物5级。坝顶总长285 m，坝顶宽6 m，最大坝高20.3 m，沥青混凝土心墙宽度为40～50 cm，上下游过渡区宽度均为3 m。坝体主要分区有上下游堆石区、上下游过渡料区、沥青混凝土心墙、混凝土基座、坝基防渗墙。详细分区见图1大坝横剖图。

1 沥青混凝土心墙施工的工艺特点

沥青混凝土心墙施工工艺具有以下特点：

1）沥青混凝土心墙采用专业摊铺机铺料，小振动碾碾压，设备方便快捷，大大提高施工进度，降低了施工成本，具有施工快速和经济两大优势。

2）冬季低温季节不受影响，只要保证沥青混凝土达到规范要求可以正常施工。

2 施工工艺流程及操作要点

1）施工工艺流程

图1 大坝横剖图

心墙普通混凝土基座施工→混凝土基座凿毛→刷冷底子油→铺砂质玛蹄脂→清仓验收→专业摊铺机铺料→振动碾碾压→帆布覆盖保护。

2）施工过程

（1）施工过程全部由全站仪测量放线。

（2）心墙基座普通混凝土浇筑

①混凝土拌和系统

为满足本工程混凝土的浇筑强度要求，在大坝下游建有一套混凝土拌和站，均采用自动化计量装置。砂石料堆存场就近合理安排布置，地面经整平压实后使用，砂、石骨料进场后分区堆放，中间用挡墙分隔；水泥和粉煤灰分别由专用储存罐存放。

②混凝土原材料选用

混凝土原材料包括水泥、砂、石、粉煤灰、外加剂。

本工程水泥采用华润水泥（长治）有限公司生产的42.5普通硅酸盐水泥；砂子、碎石采用武乡生产的合格产品；粉煤灰为长治漳泽电厂生产的Ⅱ级灰。

③模板工程

采用钢模板，由人工拼接安装。

④铜止水、闭口泡沫板安装

铜止水在现场压制成型、安装。铜止水连接采用双面搭接焊。闭孔泡沫板安装前，依据伸缩缝断面尺寸，切割成满足伸缩缝尺寸要求的形状，将其固定在伸缩缝面上。

⑤混凝土运输

混凝土罐车运输，挖掘机端送至工作面上进行浇筑。

⑥基座混凝土浇筑

心墙基座水平段混凝土每8 m为一个浇筑段，跳仓浇筑；岸坡段混凝土浇筑段根据设计尺寸连续浇筑。混凝土振捣采用50软轴振捣器。

⑦混凝土养护及表面保护

待混凝土浇筑完毕后12～18 h，进行洒水养护。养护派专人进行，保证混凝土始终保持在湿润状态下，混凝土养护期时间不低于14 d。在干燥、炎热气候条件下，延长养护时间至少28 d以上。

（3）沥青混凝土心墙施工

①沥青混凝土拌和系统

在大坝下游普通混凝土拌和站旁边建一套沥青混凝土拌和站。骨料堆存场就近合理安排布置，地面经整平压实后使用，骨料进场后分区堆放，中间用挡墙分隔；沥青由专用储存罐存放；填料由水泥罐存放。

②基座处理

当基座混凝土强度达到设计要求、干燥后，清除表面的乳皮、浮浆、粘着物，个别的潮湿部位加热烘干；基座表面人工喷涂一层冷底子油。待冷底子油中的汽油充分挥发后，再往其上部均匀摊铺一层1.5～2.0 cm 沥青玛蹄脂（详见图 2、3、4）。

图2 混凝土表面清理

图3 喷涂冷底子油

图4 摊铺沥青玛蹄脂

③沥青混凝土原材料选用和拌和

骨料：产地武乡县，石灰岩料分为19～9.5 mm、9.5～4.75 mm、4.75～2.36 mm 和小于 2.36 mm 的人工砂。

填料：产地长治市，石灰岩矿粉。

沥青：采用新疆克拉玛依70号A级沥青。

沥青混凝土拌和严格按照现场试验确定的配合比，配合比见表1。

表1 沥青混凝土配合比

投料顺序与拌和：

先依次投入粗骨料、细骨料、填料，干拌15 s再投入沥青，湿拌45 s后成为沥青混凝土。

④沥青混凝土运输

沥青混凝土由专用三轮车运送至坝面，斜坡喂料由装载机改装的上料机内，并运至现场，填筑时直接卸料在摊铺机料斗内（详见图5），图中中间位置为专用摊铺机，图左侧是改装装载机为摊铺机沥青混凝土料仓喂料，右侧是挖机为摊铺机过渡料仓喂料。

图5 往摊铺机中喂料（沥青混凝土与过渡料）

⑤沥青混凝土摊铺

心墙采用专用沥青混凝土摊铺机进行摊铺，与上下游过渡料同时摊铺。两种料的摊铺厚度与宽度均由摊铺机内部定型模板控制，其中心墙摊铺厚度为30cm，宽度为40～50 cm（随坝体高度改变）；上下游过渡料摊铺厚度均为32 cm，宽度为2 m，由于摊铺机摊铺过渡料宽度有限，过渡区宽度不足处由挖机填筑（详见图6）。

图6 沥青混凝土与过渡料摊铺

⑥沥青混凝土碾压

沥青混凝土与上下游过渡料碾压同步进行，沥青混凝土采用1.5 t振动碾碾压，过渡料采用3 t振动碾碾压。碾压方式为：先静压过渡料2遍，随后静压沥青混凝土2遍，然后对上下游过渡料和沥青混凝土振压6、8、10遍，最后对沥青混凝土面静碾2遍收光（详见图7），图中左右为碾压过渡料的3 t振动碾，中间为碾压沥青混凝土的1.5 t振动碾。

图7 沥青混凝土与过渡料碾压

沥青混凝土心墙与过渡区接缝处，在沥青混凝土与过渡料全部碾压完成达到设计及规范要求后，接缝处再由1.5 t振动碾骑缝碾压2遍收光，振动碾面和沥青混凝土面在碾压过程中保证无泥土杂物。

⑦沥青混凝土保温和防尘

沥青混凝土碾压完成后，采用耐高温帆布进行全面覆盖保温和防尘。

⑧沥青混凝土温度控制

沥青加热温度控制在155～165℃之间，骨料加热温度控制在165～185℃之间，矿粉不加热；拌制完成的沥青混凝土出机口温度控制在155～170℃之间，入仓温度控制在140～165℃之间；碾压温度根据施工时的气温条件控制，初碾温度不低于130℃，终碾温度不低于110℃；在已压实的心墙上继续铺筑时表层温度不低于70℃，当温度达不到要求时，采取燃气喷灯加热至70℃以上。

⑨沥青混凝土质量检测

采用核子密度仪无损检测容重；现场取沥青混合料进行抽提及马歇尔击实试验检测；现场取芯样进行密度、孔隙率、最大密度试验、抽提试验、渗透试验、小梁弯曲试验、拉伸试验、压缩试验、水稳定试验和三轴试验。

3 安全措施

1）坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的方针，针对工程项目的具体情况采取相应的安全措施。

2）落实安全责任制，明确安全责任人，加强对操作人员的安全培训，提高安全防范意识，加强安全管理。

3）运料车由专人负责指挥，保证交通畅通。

4 环保措施

1）认真贯彻落实国家有关环境保护的法律、法规、规章和招标文件的有关规定，做好施工区域的环境保护工作。

2）坚持保护周边地区的生活环境和生态环境，防治污染和其他公害，保障人体健康的环保方针。

3）在工程施工期间，对土石渣料、噪声、扬尘、振动、废水、废油、固体废弃物、生活垃圾等进行全面控制，防止因为工程施工造成施工区附近的环境污染和破坏。

4）对不使用的沥青、矿粉、成品废料等及时回收处理，不得随便丢弃。

5）每层心墙沥青混凝土铺筑完毕后，要将施工设备粘黏的沥青进行及时清理，保证设备整洁、美观，并做好必要的维护。

5 施工过程中建议

1）采用专业摊铺机进行过渡料和沥青混凝土心墙同时铺筑时，关于轴线控制问题，要实时监控，测量放线与摊铺机司机密切配合，保证沥青混凝土心墙的轴线。

2）注意过渡料的选择对沥青混凝土使用量的影响。优选合格的过渡料，在过渡料与沥青混凝土同时铺筑碾压完成后，沥青混凝土不会侵占过渡料，从而控制了沥青混凝土的使用量，间接节约了成本。

3）施工中减少层间施工缝面处理，保证心墙的整体性，减少坝体安全隐患。

6 结语

沥青混凝土心墙在坝型上来说，具有良好的适应变形能力、抗冲蚀能力、抗老化能力的优点；在环境保护上来说，与其他坝型对比，可以减少耕地的破坏，减少水土流失，减少移民工程的优点。在今后山西的水利工程中适用率会增加。