沥青混凝土心墙土石坝的施工工艺探讨

芦 琴，刘逸军

(1.陕西杨凌职业技术学院，陕西杨凌 712100;2.中国水利水电建设集团十五工程局，陕西咸阳 712000)

土石坝沥青混凝土心墙由于防渗性能好、适应变形能力强、结构简单、工程量小、施工速度快、安全可靠、不破坏环境资源、抗震性能高，并有独特的裂缝自愈能力，而具有较高推广价值。

沥青心墙防渗能力可达10－8以上，可视为不漏水，同时又具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，是一种安全合理的防渗形式。我国国内第一座碾压式沥青混凝土心墙坝1974年建于辽宁郭台子。从20世纪70年代以来，已建成了东北尼尔基，三峡茅坪溪，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，目前均运行良好。对于常温条件下碾压式沥青混凝土防渗心墙的施工技术已趋于成熟，但在高寒地区土石坝碾压式沥青混凝土防渗心墙冬季施工技术方面仍处于探索阶段。

1 工程概况

本例中水电站工程由拦河坝、表孔溢洪洞、导流兼泄洪洞、发电引水洞、厂房等建筑物组成。为Ⅱ等大(2)型工程。建筑物级别：大坝、溢洪洞、泄洪洞、发电引水洞进口为2级建筑物;发电洞及电站厂房为3级建筑物;临时建筑物为4级。枢纽工程在河床布置沥青砼心墙坝，右岸布置导流兼泄洪洞、表孔溢洪洞，发电引水洞及厂房。

工程中沥青砼心墙坝坝顶高程1 307.60 m，浪墙顶高程1 308.80 m，建筑基底面高程1 216.5 m，最大坝高91.1 m。坝顶宽度为10 m，坝长439 m。坝顶采用沥青砼路面，面层厚度50 mm，为排除雨水，顶面向下游单向倾斜，坡度为2%，在坝顶上游侧设置“L”形钢筋砼防浪墙，防浪墙顶高程 1 308.80 m，墙高 2.3 m，底宽 1.8 m，墙厚 0.5 m。砼等级为 C25、F200、W6，墙顶高出坝顶 1.2 m。防浪墙底部与大坝沥青混凝土心墙相连，沥青混凝土心墙翻至防浪墙底板上部。防浪墙每隔15 m设一道伸缩缝，缝内设橡皮止水。坝顶下游侧设砼路沿石，横断面尺寸为0.2 m×0.7 m，高出坝顶面20 cm。路沿石每隔5 m设一通向下游的排水孔。上游坝坡 1∶2.25，下游坝坡 1∶1.8，下游坡设10 m宽、纵坡为8%的“之”字形上坝公路。下游坝坡设预制网格梁，网格梁内填种植土种植草皮护坡，预制网格外框为正方形，边长为4.5 m，外框预制梁横断面尺寸为：250 mm×140 mm(宽×高)，内部预制网格梁横断面尺寸为：70 mm×140 mm(宽 ×高)，长度为 1 m，拼成棱形状，棱形边长为1 m。上游坝坡采用素混凝土护坡，护坡厚 0.25 m，混凝土指标：C25、F300、W6，护坡范围由坝顶至1 266.50 m高程，即护至围堰顶部，其下采用抛石护坡，厚1.0 m。坝体填筑分区从上游至下游分为：上游砂砾料区、上游过渡料区、沥青混凝土心墙、下游过渡料区、下游砂砾料区、下游利用料区、下游排水棱体区。

坝基及坝肩心墙底部基座座落于弱风化基岩上限，采用混凝土基座，基座厚0.8 m，宽 4 m。在心墙基座混凝土盖板范围内进行固结灌浆，灌浆深度为8 m。坝基帷幕灌浆孔采用2排，孔距2.0 m，伸入q＜3Lu的相对不透水层以下3 m。左坝肩在坝顶高程处设65 m长灌浆廊道，在1287.60 m高程设长60 m的灌浆廊道，在廊道内对左坝肩进行深孔固结灌浆及帷幕灌浆，右坝肩设26 m长灌浆廊道，在廊道内对右坝肩进行帷幕灌浆，以防止绕坝渗流。右坝肩帷幕深度为10～45 m，坝基在桩0+290处为f54断层，断层宽约11 m，深度较深。为防止断层渗漏，在该断层处混凝土基座宽度加宽至15 m，设8排帷幕灌浆，排距2 m，孔距2 m，帷幕灌浆深度为50 m。

2 采取的主要施工技术及流程

水工沥青混凝土心墙坝施工的主要技术包括：施工场地的平面布置;沥青混凝土加热搅拌系统的选用;原材料的选用;实验;质量控制以及施工工艺流程。

2.1 施工平面布置

拌合场地应根据规范对沥青混凝土拌合场地的要求，结合施工现场的实际地形地貌以及利于交通运输的原则进行选择和安排，并要考虑风向、降雨等气候环境，兼顾考虑供风、供电条件。保证原材料的质量安全、施工顺畅。

2.2 浇筑式沥青混凝土施工技术及工艺

心墙沥青砼施工以机械摊铺为主，当摊铺宽度＞70 cm及与两岸廊道砼结合处扩大段部分采用人工立模摊铺。

2.2.1 人工摊铺

人工摊铺：测量放线→支立钢模→毡布铺盖模板→过渡料铺筑与初步压实→基面处理(表面清理、干燥、加热)→人工摊铺沥青混合料→抽掉钢摸→铺盖毡布→过渡料碾压和沥青混合料碾压→施工质量检查。

在进行人工摊铺的过程中要注意：1)砼基础面处理。沥青砼心墙同周边建筑物的连接是防渗系统结构的关键，其处理的好坏将直接影响大坝的安全，必须精心组织施工。2)钢模安装。钢模安装前表面涂刷废机油作为脱模剂，拼装好的模板平整严密，尺寸准确。定位后模板距心墙中心线偏差一般控制在±5 mm内。3)过渡料铺筑。4)结合面清理与加热。5)沥青砼混合料运输及入仓。6)混合料与过渡料碾压。需注意碾压顺序及方法和碾压温度。

2.2.2 机械摊铺

机械摊铺：基础结合面处理(使表面干净、干燥)→测量放线并固定定位金属丝→摊铺机摊铺沥青混合料和过渡料→人工摊铺两侧岸坡扩大段沥青混合料→过渡料碾压→沥青混合料碾压→施工质量检测。

机械摊铺施工工艺中需注意：1)两岸砼基础面处理及心墙结合层面清理方法与人工摊铺相同。2)测放中线的控制。3)摊铺机就位。4)混合料摊铺。5)过渡料铺筑。6)心墙与过渡料压实。

2.3 注意事项

2.3.1 沥青砼拌制方面

1)沥青储存和加热：对于沥青混凝土工程，对沥青混凝土浇筑温度的要求是非常严格的。所以在沥青储存、运输过程中的保温、加热脱水、设置沥青融化室等方面要结合工程实际情况精心安排。2)矿粉储存：不同的工程项目应因地制宜。建议采用60～80 t矿粉储存罐，采用螺旋机自动加矿粉。3)搅拌系统预热：按照其他工程经验，沥青砼正式生产前，先加热1～2盘干料进行拌和系统预热。

2.3.2 沥青砼摊铺方面

1)摊铺厚度满足要求。2)帆布的使用：为保证沥青砼碾压面洁净，摊铺后立即用帆布遮盖，在帆布上碾压，碾压完后仍用帆布遮盖。这种做法即防尘又保温，缺点是增加了施工成本。3)中线的标识：已往工程采用金属丝标识中线，其缺点是金属丝容易变松而偏离中线，施工中也可采用墨斗线弹出白线，避免摊铺机行走过程中中线偏移的现象。4)沥青混合料运输：沥青混合料采用装载机直接运输上坝，减少了沥青砼的二次倒运，保证了沥青砼入仓温度。

2.3.3 沥青砼施工过程中应注意的几个问题

1)沥青砼铺筑应与过渡料同时施工，沥青砼心墙铺筑应均衡上升，心墙基面尽可能保持同一高程，避免或减少横缝。2)对于连续上升、层面干净且已压实好的沥青砼，表面温度在70℃ ～90℃即可铺筑上层沥青混合料，当下层沥青砼表面温度低于70℃时，要进行加热至70～100℃ ，但加热时间不宜过长，以防止沥青砼老化。3)对两岸坡接头部位、结合槽、铜止水周围等振动碾不易到达的地方，采用1t振动夯配合重锤人工夯实至“返油”。4)钻孔取芯的部位要随取随盖，尽可能保持孔内洁净并及时回填，回填时，先将钻孔擦干，然后用喷灯将孔壁烘干加热到70℃后再分层人工回填捣实。5)振动碾在心墙上不得急刹车，心墙两侧2 m范围内，禁止大型机械进入及横跨心墙。

3 效果分析及结论

通过采取上述施工工艺和措施，严格控制碾压式沥青混凝土的各施工环节，可使碾压式沥青混凝土防渗心墙的有效施工天数减少，保证碾压式沥青混凝土在低温－17℃条件下施工的施工质量。解决碾压式沥青混凝土施工工期紧张的难题，为碾压式沥青混凝土在寒冷地区的广泛应用打下坚实的基础。

目前，我国已修建沥青混凝土心墙坝20余座，观测结果表明这些已建工程运行良好，各种指标满足设计和技术规范要求。但与其他国家相比，我国的碾压式沥青混凝土心墙施工技术还比较落后，特别是中小型土石坝沥青混凝土心墙。实践证明，目前采用的沥青砼拌和及施工工艺是可行的，可以进行中小型水库沥青砼心墙的推广和应用。

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