土石坝浇筑式沥青混凝土防渗心墙施工质量控制初探

廖铁勇

（湖南水利水电工程监理承包总公司 长沙市 410007）

1 概 述

土石坝浇筑式沥青混凝土心墙是在土石坝内部，随着坝体填筑上升，同步浇筑沥青含量较高的沥青混凝土而形成较薄防渗心墙，其底部厚度一般为坝高的1/70～1/130，顶部厚度一般不小于40cm。研究及工程实践表明，浇筑式沥青混凝土心墙具有较高的密实度、不透水性和耐久性，能适应较大的变形，并且具有裂缝自愈能力，作为土石坝防渗体是安全可靠的；浇筑式沥青混凝土靠自重密实，不需要压实机械，因而简化了心墙施工程序；又由于该技术采用高温热拌沥青混凝土，故可在寒冷等较恶劣的气候条件下全年施工，从而大大缩短了工期。鉴于沥青混凝土心墙的上述优点，其在我国东北和新疆已有较多应用。

2 施工准备

2.1 编制施工组织设计

施工单位进场后，应根据工程特点、设计要求编制有针对性的施工组织设计，用于指导施工。施工组织设计应解决主要施工方法、施工进度安排、人员组织、施工设备投入、材料供应计划、质量安全保证措施等方面的问题。

2.2 施工前的相关试验

2.2.1 室内试验

本项试验主要检验拟用原材料的质量并提供标准设计配合比。标准设计配合比确定最大骨料粒径、矿料比例、矿粉用量和沥青用量。实际施工前应根据标准配合比，结合现场进场矿料超逊径情况调整为施工配合比。

2.2.2 工艺试验

工艺试验是模拟工程实际施工条件，对室内配合比进行验证和调整，取得并确定各种有关的施工工艺参数。主要内容是：检验、调整、确定沥青混凝土的施工配合比，检验沥青混凝土拌和系统和运输设备运行性能，浇筑分层厚度、混合料温度损失情况、通过比较选定各种适宜施工参数。

2.2.3 生产性试验

工艺试验完成后，在主体工程上进行生产性浇筑试验。再次验证和调整沥青混凝土配合比和施工工艺参数，为正式施工提供最适宜的参数。

2.3 现场准备

2.3.1 施工资源

（1）沥青混凝土拌和、运输、仓内施工及检测等机具、设备是否保持良好状态，并应满足施工强度要求。

（2）沥青浇筑仓面验收情况、人员配置、仓内供电及照明准备等工作是否就绪。

（3）沥青、填料以及砂石骨料等原材料的质量、储量是否满足要求。

2.3.2 仓 面

（1）基座水泥混凝土强度应达到设计要求，结合面上的乳皮、裂缝、杂物等全部清除、潮湿部位烘干并按规范和设计进行凿毛处理。

（2）沥青混凝土仓面应平整，表面泛油良好，层面干燥、洁净，尤其要防止层间柴油等难挥发材料的污染，影响层间结合。当层面有灰尘、泥土、散落石子等杂物时，应予清除，不宜用水冲洗。

2.3.3 模 板

（1）模板采用钢板制作，强度、刚度和稳定性能承受各项施工荷载。

（2）模板顶部采用角钢限位卡固定，下部如需采用钢筋限位卡，钢筋限位卡将作为永久性支垫埋在沥青心墙内，限位卡钢筋的防腐处理作为检查的重点，两侧在过渡料内部分必须全部涂刷防腐层。

（3）钢模安装前表面可粘贴牛皮纸或无纺布作为脱模隔离层或涂刷其它隔离剂，安装好的模板平整严密，尺寸准确，相邻钢模搭接长度不小于5 cm，模板定位前进行中心线放样，定位后的钢模距心墙中心线的偏差不大于5 mm。

3 施工过程质量控制

3.1 原材料质量

3.1.1 原材料抽检

沥青混凝土心墙采用的原材料品质应符合现行的国家和行业标准规定要求。原材料抽样检测项目及频度详见表1。

表1 沥青混合料制备质量控制要求

3.1.2 矿料的质量控制

浇筑式沥青混凝土粗细骨料宜采用碱性骨料，通过试验论证后也可采用天然砾石骨料，使用前必须经试验满足《土石坝浇筑式沥青混凝土防渗墙设计规范》（SL 501-2010）的相关要求。

填料可采用石灰石粉或普通水泥，若粗、细骨料选择天然砂砾料，建议填料采用水泥，可增强骨料与沥青的粘附性。

沥青混凝土骨料最大粒径宜为19 mm，根据沥青混凝土矿料最大密实度理论，实验室基础配合比粗骨料均采用三级，即（2.36～4.75）mm、（4.75～9.5）mm、（9.5～19）mm，细骨料一级为 2.36 mm 以下，各级矿料均应采用沥青混凝土砂石骨料筛（方孔筛）进行检测。

3.1.3 沥 青

宜选用70号（A）级道路石油沥青，其质量应符合 《土石坝沥青混凝土面板和心墙设计规范》（SL 501-2010及DL/T 5411-2009）的规定，沥青性能主要控制指标如表1。

3.2 沥青混合料的拌和质量控制

拌和站称量系统必须由当地技术监督局定期检定，试验室定期校验。每班开机前（包括更换配料单），拌和站操作人员应按经监理确认及工地实验室签发的配料单开机拌和。

沥青脱水温度应控制在（120±10）℃，沥青加热温度应根据沥青混合料出机温度确定，一般为（140～160）℃。在加热过程中，沥青针入度的损失以不超过10%为宜；粗细骨料加热宜控制在（180±5）℃以内为佳；填料加热温度一般为（70～90）℃；沥青混合料的出机口温度控制在（140～170）℃，视气温情况满足浇筑质量要求而定。

投料顺序和拌和时间，根据试验采用先将骨料和填料干拌（15～30）s 后，再加入沥青一起拌和（45～60）s。要求拌和均匀，无花白料；沥青拌和站在拌制沥青混凝土前必须进行预热。

沥青混凝土拌和质量检测项目和频次详见表1。

3.3 沥青混凝土心墙浇筑质量控制

3.3.1 过渡料填筑

心墙两侧的过渡料料堆坡脚应离开心墙50 cm以上，摊平过渡料时应避免挤压模板。靠近模板部位的过渡料应人工两侧对称摊铺，必要时在模板内采用对顶支撑，避免心墙由于过渡料挤压产生位移而影响截面尺寸。过渡料填筑宜采用人工配合反铲将运至施工作业面的砂砾石过渡料进行整平。过渡料铺筑时，应采用防雨布、帆布等遮盖心墙表面，防止砂砾石、杂物落入沥青混凝土表面。沥青混凝土冷却并具有一定强度后方可进行过渡料碾压施工，过渡料碾压后不应挤占心墙。待沥青混凝土心墙施工完成且表面温度降至70℃以下再两侧对称碾压，以防止模板走样、变位。沥青混合料制备质量控制要求见表1。

3.3.2 沥青混凝土心墙浇筑

应按设计要求做好沥青混凝土心墙与基础及岸坡的连接。浇筑沥青混凝土前，在充分干燥的基础面上刷冷底子油，待冷底子油中的汽油或煤油完全挥发后均匀铺设沥青玛蹄脂，然后方可浇筑沥青混凝土。

在已冷却的沥青混凝土面上浇筑时，应将结合面清理干净；污染严重的结合面可用红外线加热器进行烘烤，待被污染的沥青混凝土软化后予以铲除。钻芯取样留下的孔洞，应处理干净并烘干，再用热沥青砂浆分层回填捣实。

为避免沥青混合料离析，下料高度不宜大于1 m。应及时平仓，防止沥青混合料稠稀不均。每层浇筑厚度不宜超过40 cm。浇筑中应用铁铲或钢钎反复插捣，直至无气泡排出并表面返油为止。

沥青混合料仓温度宜为（140～160）℃。应避免沥青老化及沥青混合料出现分离现象。

每一层沥青混凝土应连续浇筑，如遇特殊原因需要分段浇筑时，应在心墙分段处支立模板，模板倾斜坡度为1∶3～1∶4。若上下层沥青混凝土均有分缝，其水平距离应大于2 m。

每层沥青混凝土浇筑后应及时进行覆盖，以防灰尘杂物等污染心墙表面；严禁车辆或其他交通工具在心墙上面直接通过。

应采用合理的施工布置，缩短沥青混合料的运输距离并保证交通顺畅，以减少温度损失，避免沥青混合料离析。

浇筑式沥青混凝土不宜夜间施工。若需进行夜间作业时，应采取加强照明等有效措施，确保施工安全及施工质量。

3.3.3 仓面质量检查与控制管理

由质量检查部门负责沥青混凝土质量检查、监督、评定等质量控制工作，工地实验室负责人按表2《沥青混凝仓面施工质量检查、检测频率数表》进行质量控制。

表2 沥青混凝仓面施工质量检查、检测频率数表

沥青心墙每升高（2～4）m，沿坝轴线（100～150）m布置钻取芯样2组，必须检测容重、孔隙率、渗透系数、水稳定系数及层间结合情况。芯样外观描述：沥青混凝土的均质性和密实性评定要求见表3。

沥青混凝土浇筑时，每一浇筑层均应进行外观检查，不得产生裂纹、蜂窝、麻面、空洞及花白料等现象。如发现异常，应立即制订方案并加以处理。

表3 沥青混凝土芯样外观评定标准

4 质量问题处理

心墙浇筑完毕后，必须进行质量检测，检测方法主要有：现场核子密度仪无损检测容重，渗气仪无损检测沥青混凝土的渗透系数，现场取芯样检测和室内沥青混合料抽提及马歇尔击实试验检测。检测指标包括沥青混凝土容重，孔隙率，渗透系数及其他设计指标。现场检测以无损检测为主，若发现有不合格点，应立即钻取芯样进行测试，芯样测试不合格则要进行处理。若检测发现孔隙率超标点较多，范围较长，可采用心墙迎水面浇筑沥青玛蹄脂处理，增加心墙防渗性能。若检测不合格点仅为局部，可对不合格部位挖除后重新铺筑沥青混合料。挖除时用火枪烤熔并人工挖除，对接缝处斜坡和底层要保证坡度不陡于1∶3，并将底层松散颗粒剔除；必要时可将处理层面加热后用预热的铁板振压几遍，再重新铺筑沥青混合料。

5 结 语

（1）温度控制。浇筑式沥青混凝土心墙施工过程中，温度的控制十分重要。因为混合料的温度过高会造成沥青老化加快，影响心墙的耐久性；温度过低可能造成层间结合不良，层内难以密实，从而降低心墙的防渗性能。因此施工过程中必须控制好原材料加热温度、沥青混合料的出机口温度和入仓温度。

（2）沥青用量控制。沥青含量对心墙的性能影响大。沥青含量过高不仅造成施工成本增加，而且心墙建成后流变值大，对坝体安全运行不利；沥青含量过低又由于混合料流动性低而难以自行密实，造成心墙孔隙率超标，防渗性能降低，因此应严格按配合比控制沥青用量。

（3）矿粉用量控制。施工配料应实测粗细骨料中小于0.075 mm的矿粉含量，并据实调整矿粉和相应其它材料用量，这个过程往往容易被忽视，从而造成沥青混合料中的矿粉含量大幅超标，影响沥青混凝土的自密实能力。准确的方法是不加沥青，只加入粗细骨料和矿粉干拌，根据实际加入的矿粉量和拌和后筛洗测定增加的矿粉量调整矿粉用量。

（4）使用非碱性骨料。试验研究表明，碱性骨料与沥青的粘结牢固，沥青混凝土的骨料应优选碱性骨料，其耐久性有保证；若工程所在地难以提供碱性骨料而必须使用中性或酸性骨料时，应通过试验论证可行后使用，一般可以通过掺加抗剥离剂解决。

1水利部.SL501-2010土石坝沥青混凝土面板和心墙设计规范[S].北京：中国水利水电出版社，2010.

2国家能源局.DL/T5411-2009土石坝沥青混凝土面板和心墙设计规范[S].北京：中国电力出版社，2009.

3国家能源局.土石坝浇筑式沥青混凝土防渗墙施工技术规范[S].北京：中国电力出版社，2011.

4张津生,等.浇筑式沥青混凝土心墙施工工法[D].乌鲁木齐：新疆农业大学，2010.