碾压式沥青混凝土心墙堆石坝填筑质量控制及施工技术

2020-03-06鲍生珍

工程建设与设计 2020年3期

关键词：心墙大坝碾压

鲍生珍

（中国水利水电第四工程局有限公司，西宁810000）

1 引言

沥青混凝土心墙施工技术为目前最为先进的一项施工技术，主要优势就是抗渗性能强、可塑性高且结构简单，施工效率较高。该技术应用到大坝工程中取得非常好的效果，所以被大量地应用到实践中。

2 工程概况

大坝采用沥青混凝土心墙堆石坝，水库正常蓄水位650.00m，设计洪水位650.50m，总库容1.67×108m3，校核洪水位652.11m，坝顶高程652.80m，心墙基础最低高程548.00m，最大坝高104.80m，坝顶宽10.00m，坝顶全长290.0m，最大坝底宽420.8m。大坝上游坝坡高程597.00m 处为导流主围堰，围堰上坝坡1：2.5，下坝坡1：1.7，中部设复合土工膜心墙防渗体，心墙垫层厚3.0m。

沥青混凝土心墙布置于坝轴线上游2.0m 处，顶高程标高652.50m，高于正常蓄水位2.50m，心墙顶厚0.80m；高程标高620.00m 处，心墙厚1.00m；高程标高590.00m 处，心墙厚1.20m；在底部2.00m 高范围内，心墙厚度扩大系数为2。沥青混凝土心墙与上下游坝体碾压堆石料之间各设水平宽为3.00m 的过渡料。心墙基座采用C25 混凝土厚2.0m，宽4.0～8.0m 截水槽，主坝堆石填筑分2 区，上、下游坝体分别在不同高程采用弱风化灰岩（堆石Ⅰ区），其余部位采用强风化灰岩（堆石Ⅱ区），大坝左岸为泄洪放空洞，右岸为溢洪道。

3 施工现状与不足

3.1 碾压式沥青混凝土心墙施工中的应用

目前的施工机械非常成熟，一般都是应用自动化沥青搅拌系统与沥青混凝土摊铺施工技术，在进行碾压式沥青混凝土心墙施工中广泛使用该技术。如在该项目中的上、下游IV区料（砂砾料）应用的是进占法卸料方式，对于没有进行碾压的填充部分实施推平整理施工，从而可以保证碾压施工质量，并且可以进行细颗粒与大颗粒的石料嵌填施工，可以更好地保证结构密度合格，保证填筑结构质量合格。上、下游V 区（过渡料）则应用的是后退法卸料方式，可以避免材料的分离，提高防渗效果。从招标技术文件以及以往工程经验分析，单层摊铺厚度要比压实厚度大2～10cm，这样碾压结束后可以达到工程技术标准。目前应用的是中小型沥青混凝土心墙施工技术，主要的设备就是专业搅拌与摊铺设备，设备成本相对较高，对于某些中小型工程来说，是无法承担成本的[1]。

3.2 碾压式沥青混凝土心墙的主要问题

对于特殊条件下的施工项目，混凝土心墙结构的施工容易受到外部因素的影响，导致工期延误。如冬季施工中，环境温度比较低，为适应环境要求，一般需要合理地确定混凝土配合比参数，要在现场进行模拟试验以确定技术标准。否则，就会导致整个技术参数无法合理确定，影响最终的工程质量。

3.3 碾压式沥青混凝土心墙施工环节的问题

目前的碾压式混凝土心墙施工过程中的质量控制和检测方法都没有指定的标准，在施工中，施工单位会选择合适的方式进行工程质量控制。目前，我国的相关工程经验比较丰富和完善，但施工中未进行有效的原材料质量检查和控制，如沥青混合料的拌和质量不合格、摊铺温度控制不合理等方面，使整个施工环节的质量监控出现严重的问题。

4 碾压式沥青混凝土心墙土石坝施工技术要点

4.1 施工准备

任何工程的实施都需要做好各项准备工作，这是保证项目顺利实施的关键，同时也能保证工程的质量，施工单位需要引起足够的重视。对于坝基面软弱夹层部分的缺陷来说，应该根据工程的实际情况采取针对性的处理措施，可以大大提升地基结构的牢固性和稳定性；对于大坝填筑施工范围内的勘探孔和地质钻孔也要根据相应的技术标准进行夯实与整平处理，以保证整体结构的质量和性能达标。对这些问题进行必要的处理，经检查符合标准要求后，需要组织设计、监理、建设单位进行全面的质量检查，只有符合质量标准后才能进行填筑施工。工程实施环节，关键的设备就是运输、挖装、平整、碾压设备等，碾压进度对于整个工程的施工进度存在直接影响，而压实质量也会关系到整个项目的质量，所以，必须选择最佳的碾压施工设备，根据实践经验分析，选择大吨位的振动碾压设备效果最好。

4.2 施工阶段

4.2.1 水平碾压

碾压方法：振动碾压应该按照坝轴线的方向来进行，设定速度为一挡，一般在1.50～2.00km/h。碾压施工应用的是错距法（碾轮宽/碾压遍数），就是从一侧到另外一侧逐步碾压施工。施工前，要按照工程需要来确定碾压遍数、错距宽度尺寸，一般是试验确定。对于特殊的位置，应该用小型振动平碾，在距离趾板周边缝1m 的区间内，为了保护趾板混凝土结构，可以采用振动夯实处理。

4.2.2 大坝过渡料区（V 区）的填筑

V 区过渡料主要是布置到心墙与砂石料的中间位置，可以起到垫层料反滤的作用，一般是从混凝土骨料场来开采获取。该种材料的挖、装、运、卸等环节垫层料都要一致。过渡料宽度3.00m、层厚30cm，选择2.50～3.50t 双轮振动碾压设备，严格按照相关技术标准进行控制，同时，对过渡料、堆石料的填筑分别按照相应参数进行施工。

5 质量控制

5.1 填筑分块的控制

填筑施工采用分期方式来进行，高差控制在35cm 左右，同时需要根据1：2.00 边坡来进行施工，并且在填筑上升一层就要预留台阶，宽度≥0.40 倍层厚，填筑施工中的内坝工作后临时公路应设置的平台面宽度尺寸为12m。同时，在防渗体沥青心墙施工过程中，要按照规范要求做好墙体的密实控制。

5.2 材料的质量控制

材料的质量将直接影响大坝的整体质量，同时也影响工程的进度，因此，施工单位需加大力度进行料源质量的管理和控制，以确保满足工程的具体要求。应确保选择合格的物料进入施工现场，禁止不合格的材料进入现场。坝料开采之前，首先应将施工区域内的植被、覆盖层等进行全面的清理处理。坝料开采过程中，应保证不存在超径料，对于爆破材料来说，以选择使用大中孔径钻机进行钻孔施工，全耦合装药结构形式，深孔梯段微差挤压爆破方式。合理进行技术参数的确定，保证料源级配合格，从而满足工程的质量标准要求。

5.3 运输与卸料质量控制

运输不合格料的车辆，禁止上坝；运输合格料的车辆需在车头外部悬挂明显的标识或旗帜，避免混乱。填筑施工范围内，应该用清水来清洗轮胎，避免夹带泥块进入现场中。不同物料应选择不同的卸载方法，砂砾料应选择端进法卸料，禁止任何材料放置到碾压平台上。对于过渡料来说，应用后退法卸料，从而避免物料出现分离。要按照铺料层的厚度来合理确定料堆的间隔距离，以保证物料堆放合理，从而减少工作量。此外，运输车辆在卸料时需要有人统一指挥，以保证堆放更加科学合理。同时，在沥青混凝土运输的过程中，需要合理地规划运输路线，运输要采用自卸汽车进行运输，同时控制车辆的行驶速度，减少速度过快沥青出现离析的情况。

5.4 铺料厚度控制

各个料层的厚度都要按照设计方案的标准和现场碾压试验结果来确定，铺筑表面需要达到平整性的要求，避免因为物料分离而导致空隙问题的存在。此外，为了避免铺筑部分存在厚薄不一的情况，要合理地确定各个物料区域的厚度，且按照要求设置移动标杆，通常设置的距离为4～6m，同时还需要在推土机上安装激光控制装置，加强物料厚度与平整性控制。