新疆克孜加尔水利枢纽工程碾压式沥青混凝土心墙施工技术及质量控制

姬红卫

（中国水电建设集团第十五工程局有限公司 陕西 西安 710065）

1 工程概况

新疆克孜加尔水利枢纽工程属大（Ⅱ）型工程，水库总库容1.76亿m3，调节库容0.384亿m3，设计引水流量18m3/s，加大引水流量20 m3/s，电站装机1MW。枢纽工程由放空兼导流洞、拦河大坝、溢洪道、发电系统、引水隧洞、倒虹吸及引水明渠等建筑物组成。

拦河大坝结构型式为沥青混凝土心墙坝，坝顶长度355m，最大坝高64m。心墙基座混凝土为C20混凝土，底部宽度7m，沥青混凝土心墙与基座混凝土基础部位宽1.5m，在1.5m高度范围内宽度渐变为0.8m,心墙上半部分26.5m宽度为0.5m，上下游过渡料宽3.0m，结构形式见图1。

2 原材料及技术性质

2.1 沥青

沥青使用中国石油克拉玛依石化公司生产的70号（A级）道路石油沥青。该沥青抽样检测的技术性质指标见表1所列。

由表1所列的检测结果可见，该沥青试样的各项技术性能均满足DL/T5411-2009《土石坝沥青混凝土面板和心墙设计规范》中规定的SG70沥青的技术要求。

图1 拦河大坝结构形式图

2.2 骨料

骨料自新疆生产建设兵团181团水泥厂料场开采、破碎制成的人工骨料。另外还使用了天然河砂。

2.2.1 粗骨料

粗骨料采用（9.5～19.0）mm粒级、（2.36～9.5）mm粒级两种人工碎石，其技术性质见表2、表3所列。

由表2所列的检测结果可知粗骨料各项技术性质符合DL/T5411-2009《土石坝沥青混凝土面板和心墙设计规范》中规定的粗骨料的技术要求。

2.2.2 细骨料

细骨料采用石灰岩破碎所得的人工砂、C2料场生产的天然砂两种，其技术性质见表4、表5。

由表4所列的检测结果可知，细骨料各项技术性质均符合DL/T5411-2009《土石坝沥青混凝土面板和心墙设计规范》中规定的细骨料的技术要求。

2.2.3 填料（矿粉）

填料采用布尔津县水泥厂生产的石灰石粉，其技术性质见表6所列。

由表6所列检测结果可知填料各项技术性质均满足DL/T5411-2009《土石坝沥青混凝土面板和心墙设计规范》中规定的填料的质量要求。

考虑到人工砂中所含石粉可以替代部分填料，故对此石粉进行亲水系数的测定，其值为0.93。

3 沥青混凝土配合比试验

以生产用原材料为原料进行沥青混凝土配合比室内试验。在进行了大量的试验之后，对所有试验数据进行了科学分析和论证，对几个拟选配比进行马歇尔试验验证、水稳定试验验证，在反复比选后，最终确定了适用于本工程的沥青混凝土配合比，确定配合比见表7。

4 沥青混凝土心墙施工

4.1 沥青混合料拌制

沥青混凝土采用HLB-60型沥青混凝土拌和站拌制，先将骨料与填料拌和25s，再加入沥青拌和45s。沥青混合料出机口温度均控制在（140～170）℃。低温季节施工时出机口控制温度提高10℃。

沥青首先通过脱水锅脱水(脱水锅内以导热油为介质加热，脱水0.5h～1.0h，不再冒泡)，然后采用沥青泵抽入沥青加热保温罐，继续加至160±5℃。加热上限温度要严格控制，以防沥青老化。

骨料加热在烘干加热筒内进行，先加入细骨料后加入粗骨料，加热温度为180±10℃。

4.2 沥青混合料运输

在河床段基坑施工时（高程600.0以下部位），沥青混合料拌好后采用5t自卸车配2个吊罐运输，隔离剂采用机油，运输过程中用帆布覆盖保温。运输至现场后，20t吊车吊装入仓，沥青混合料入仓温度控制在140℃～170℃；出基坑后（高程600.0以上），沥青混合料拌采用装载机直接运输。

4.3 河床段沥青混合料摊铺及碾压

4.3.1 结合面处理

由于河床段基座混凝土顶部高程低于原河床，岩石中的裂隙水较为丰富，上下游均有裂隙水沿开挖边坡渗出，同时由于毛细作用，还有部分地下水顺铜止水中的沥青麻绳蔓延。这两方面的因素均导致基座混凝土凹槽部位一直处于湿润状态，致使沥青混凝土施工无法开展。经专家讨论后，采取对伸缩缝进行化学灌浆的方法进行封堵。

将基座混凝土与沥青混凝土结合面上的浮浆、乳皮、粘着物等清除干净，再打毛并用高压风吹干净。潮湿部位用汽油喷灯烘干，保持混凝土表面干燥。

4.3.2 冷底子油和沥青砂浆马蹄脂施工

在干燥的混凝土毛面上人工涂刷2遍冷底子油，涂刷要均匀，无遗漏。冷底子油用沥青和汽油掺配而成，配制重量比为沥青:汽油=3:7。配置前，沥青现场加热，加热温度不大于120℃，然后加热好的热沥青按比例缓慢加入汽油中，边加入边搅拌，配置时远离火源，不能站在火源的下风口。

待冷底子油干涸后，方可涂抹1cm～2cm厚沥青玛蹄脂。沥青玛蹄脂按沥青:矿粉:人工砂=1:2:2.3比例进行拌制，沥青玛蹄脂边摊铺边刮平，刮平后要求表面平整、光洁。

4.3.3 沥青混合料的人工摊铺及夯实

模板架设好后，先摊铺过渡料，再摊铺沥青混合料。模板采用自制加工的钢模，模板两侧采用角钢限位卡固定，架设前在模板内面用透明胶带粘两层牛皮纸。定位后的钢模板距心墙中心线的偏差不大于±5mm。模板安设完成后用帆布覆盖好，以防尘土、杂物污染。沥青混合料摊铺采用20t吊车将沥青混合料吊罐吊至仓面，卸料后人工用铁锨、刮板正平，每层摊铺厚度30cm,并及时用帆布覆盖，覆盖宽度应超出心墙30cm，铺料厚度允许误差±1cm。人工夯实：沥青混凝土心墙第一层采用人工夯实，夯板型号为HCD80，夯实时两台夯板分别在止水上下游同步夯实。夯板夯实6遍，夯实温度应为145±5℃（表面温度120±5℃），夯板接触不到的部位用10kg重的击实锤击实，至沥青混凝土面泛油。夯实完成后及时用帆布覆盖。

在已压实的心墙上继续铺筑时，结合面必须清理干净，灰尘等污染面采用空气压缩机清除或用红外线加热器烘烤粘污面，使其软化后铲除。摊铺前用红外线加热器使结合面加热到70℃以上。若一天内连续铺筑两层时，在下层沥青混凝土温度降到90℃以下才能进行上一层摊铺。对于潮湿部位先将表水清除，再采用红外线加热器烘干、加热。

表1 沥青技术性质

表2 粗骨料的技术性质

表3 粗骨料的颗粒级配（通过率%）

表4 细骨料的性能指标

表5 细骨料（天然砂）的颗粒级配（通过率%）

表6 填料的技术性质

表7 沥青混凝土实验配合比（重量比）

4.4 沥青混合料机械摊铺及碾压

4.4.1 沥青混合料的摊铺

摊铺机械采用西安理工大学生产的摊铺机。摊铺时沥青混合料与相邻1.3m宽的过渡料同时摊铺，沥青混合料用装载机卸入摊铺机料仓内，过渡料由220挖掘机上料，摊铺厚度30cm，边摊铺边用帆布覆盖心墙。过渡料与摊铺机摊好的过渡料一起用挖掘机配合人工整平。

4.4.2 碾压

碾压时，先碾过渡料，后碾心墙，碾压时两台3t振动碾和一台2.0t振动碾形成“品”字形进行碾压。心墙初碾温度应为140±5℃（表面115±5℃），终碾温度应不低于110℃（表面100℃）。2t振动碾按2遍（静碾）+6遍（振动碾）+2遍（静碾）在覆盖的帆布上进行碾压。顺碾压方向搭接重叠碾压40cm,当宽度大于90cm时，垂直碾压方向重叠碾压宽度不小于30cm。碾压完成后及时揭开帆布，再盖好压好。

5 质量检测与控制

5.1 原材料质量检验

（1）为及时掌握拌和站骨料质量的动态变化，以便调整施工配合比。粗细骨料的级配、超逊径每天检测一次，检测时在拌合楼筛分后的热骨料仓取样。

（2）拌和楼的计量系统每月进行一次校验，由质量管理部组织，总调度与拌和系统负责人参与，进行自检。

（3）每4h对各种原材料的配料称量进行一次检查并记录。

（4）骨料加热控制在170℃～190℃，沥青加热温度控制在150℃～170℃，每4h检测一次。

（5）沥青混凝土出机口温度控制在140℃～170℃（低温季节提高10℃），每车检测一次。

5.2 沥青混合料检测

现场摊铺碾压前，每层分5点取样，每点间隔距离不小于5m，每点取样数量不少于20kg。将所取得混合料拌和均匀加热后制作水稳定试件一组、马歇尔试件4个，检测马歇尔稳定度、马歇尔流值、水稳定性、理论最大密度及抽提试验。

5.3 无损检测

每单元20m检测密度、孔隙率1次。

5.4 取芯样检测

沥青心墙每升高4m，沿坝轴线100m～150m布置钻取芯样2组，检测密度、孔隙率及渗透系数。

6 结语

新疆克孜加尔水利枢纽工程沥青混凝土心墙施工在各有关单位的积极配合下，通过精心组织，心墙施工按期完成，经过检测各项质量性能指标均满足或优于设计要求。陕西水利