摘 要：结合实际工程案例,从施工机械设备、特殊环境下施工及施工质量控制等方面分析了我国碾压式沥青混凝土心墙土石坝施工技术现状和不足之处,旨在对同类工程施工时可起到一个借鉴与参考作用,加快此类坝型的推广和应用。
关键词：沥青混凝土心墙 现状 质量控制
中图分类号：TB21 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2012)06(b)-0053-01
沥青砼心墙作为正在快速发展起来的一种防渗形式,具有抗渗能力强,其防渗能力可达10～8以上,可视为不漏水；变形能力大,有较好的塑性和柔性,能适应坝体的变形和沉陷,对已产生的裂缝有一定的自愈能力；结构简单,工程量小,施工速度快,安全可靠,不破坏环境资源等优点而优于其他形式,是一种安全合理的防渗形式。我国从20世纪70年代以来,已陆续建成了数座碾压式沥青混凝土心墙坝如东北尼尔基,三峡茅坪渓,重庆黔江洞塘,四川冶勒,新疆鄯善坎尔其等许多座沥青砼心墙坝,目前都在良好运行中。
1 现状与不足之处
1.1 施工机械设备
碾压式沥青混凝土心墙施工采用机械化施工工艺已趋于成熟,特别是近年来,国内外研制生产的自动化沥青拌合系统和大型沥青心墙联合摊铺机在我国碾压式沥青混凝土心墙施工中的大量应用,大大提高了碾压式沥青混凝土防渗心墙的施工速度,使其质量得到了进一步保证,如三峡茅坪溪沥青混合料的拌制采用西安筑路机械厂的LB-1000型计算机控制和记录的自动化搅拌系统,设备生产能力为40t/h。按照配料单,配料进入拌和机总量不得超过厂家定额容量的10%；沥青、粗、细骨料、矿粉均以重量计,误控制值可达到沥青±0.3%、粗骨料±2%、细骨料±2%、矿粉±1%。沥青混合料的运输采用汽车和专用装载机,而心墙摊铺采用由挪威进口的联合摊铺机,摊铺机前端设置的红外线加热器可将沥青砼面层加热到70℃以上,首先测量放线,固定心墙中心线,然后摊铺机进行摊铺,当心墙两侧过渡料补齐(反铲)后开始初碾,然后对沥青混合料测温,温度达到150℃～160℃开始碾压,碾压合格后再碾压过渡料。
而在建中的新疆伊犁库什塔依水电站沥青摊铺设备选用了西安理工大自行开发研制的XT120沥青混凝土心墙联合摊铺机,是沥青混凝土心墙施工的大型专用工程机械,摊铺宽度0.6m～1.2m,目前仅德国、挪威生产,属国内首创,性能更为优越。整机由履带式台车、驾驶室、动力仓、沥青混凝土料仓、振动滑模、过渡料拖车、层面清洁器、层面加热器、液压系统、电气控制系统组成,可完成变宽度心墙及两侧过渡料的摊铺和初压工作。
但这也仅限于大型土石坝心墙施工中,国内尚没有适用于中小型沥青混凝土心墙施工的专用设备。虽然沥青混凝土的搅拌及摊铺设备可采用国内先进的搅拌设备和国外进口的大型心墙联合摊铺机,但其造价高昂,设备费用往往高达上百万美元。如上述的三峡茅坪溪沥青混合料自动化搅拌系统造价约350万元,进口联合摊铺机造价约79万美元,质量检测设备配置费用约120万元。这类专用施工机械对于重庆黔江洞塘、新疆鄯善坎尔其这样的中小型沥青混凝土心墙工程来说,其成本费用过高而不能接受。
1.2 特殊环境下(低温、多雨、夜间)的施工
现行施工规范要求,当日平均气温低于5℃时,属低温季节,沥青混凝土心墙不得施工；日降水量>0时,沥青混凝土心墙也不得施工。大部分已建的沥青混凝土心墙由于工期等各方面的因素,在雨天、低温和夜间没有进行施工技术探索。但这种情况显然已经满足不了现实情况的要求,近年来所修建的一些项目由于所处的环境迫使人们探索在低温、多雨等这种特殊环境下的施工技术。
以新疆库什塔依水电站沥青心墙坝工程为例,为了满足本工程施工要求,承建单位专门成立了科研课题组,首先对冬季极端气温条件下沥青混凝土配合比试验进行了试验室模拟试验及现场摊铺试验,冬季极端气温条件下沥青混凝土的施工设备选择及采取的保温措施、现场拌合、运输摊铺施工工艺及连续快速施工等方面进行了深入的研究。并在2011年1月至4月份库什塔依水电站上游围堰碾压式沥青混凝土心墙工中得以应用,经检测混凝土施工质量完全满足设计要求。
1.3 沥青混凝土心墙的质量控制
在施工中对沥青混凝土的质量控制及检测方法进行研究,摸索出一套适用于土石坝沥青混凝土心墙施工控制方法,为土石坝沥青混凝土心墙的施工质量控制及水工沥青混凝土施工、试验规程的修订积累丰富经验,是这种坝型在我国推广应用不可或缺的一步。目前应用较多的则是所谓的全过程控制法,在心墙施工前,对所用原材料进行严格检验,施工中对沥青混合料拌合质量,摊铺过程中的温度、厚度、宽度、碾压质量及外观进行控制,施工后对心墙成品质量进行无损检验和芯样检验,这样实现全过程的一个控制,是比较有效的一种方法。以重庆洞塘水库沥青混凝土心墙施工为例,采用的即上述全过程控制法。
1.3.1 事前控制
主要检测沥青的加热温度和三大指标,矿料的加热温度、级配、含水率等。
1.3.2 事中控制
检测沥青混合料的温度、马歇尔稳定度、流值、孔隙率等；进行场外及场内摊铺试验,场外摊铺试验的目的在于确定沥青混凝土的施工配合比,检验搅拌系统及摊铺设备的运行性能,经过场外摊铺试验,可选定各项施工参数；场内摊铺试验场地选在心墙施工现场进行,以验证场外摊铺试验的结论是否适用于现场施工；沥青混合料现场摊铺质量控制,摊铺前,前一层沥青表面必须清洁、干燥,并用红外线电加热器或喷灯将表面加热到不低于70℃,且无烤焦现象；测量放线控制；沥青混凝土入仓温度控制在140℃～170℃较为合适。冬夏季由于温度影响,温度可适当提高或降低；心墙碾压施工严格按照摊铺试验确定的碾压参数执行,碾压后的沥青混凝土应表面平整,宽度符合设计要求,表面泛油,色泽均匀光亮,表面无裂缝。
1.3.3 事后控制
现场无损检验、取芯样检测及对外委托复核检验。无损检测主要是应用ZC-97型智能型渗气仪进行渗透检测,其无损测试必须保证每层铺筑25m检测一次,对怀疑存在质量问题的沥青混凝土表面部位适当增加测点；对成品沥青混凝土取芯样检测,对其物理、力学指标均进行了全面的质量检测。施工期间,为了证实质量控制的可靠性和试验检测数据的真实性,施工方分别委托了新疆自治区路桥检测试验中心和西安理工大学防渗研究所对沥青混凝土试样进行了复核检验。总体来看,沥青砼心墙施工是一种热施工,对沥青砼的配合比和温度控制等要求较高,而在高寒地区更甚,施工过程中的质量控制和检测尤为重要。
2 结语
我国的沥青混凝土心墙坝的发展已有30余年,且成绩卓效,无论是施工所采用的机械设备,还是特殊的工艺方法,以及沥青施工时的温控措施,都积累了大量丰富的经验；另一方面,相关规范的缺乏,一部分的中小型工程限于技术和成本,在施工中往往难以全面保证优良的施工质量,亦是目前亟待解决的重要问题,希望本文所提在沥青混凝土心墙坝施工和质量检测研究方面,具有一定借鉴意义。
参考文献
[1] 何玉,张春学.碾压式沥青混凝土心墙施工技术剖析[J].黑龙江水利科技,2008(2).
[2] 郭怀俊.重庆黔江洞塘水库沥青混凝土心墙施工[J].陕西水力发电,2000(4).