水利枢纽工程碾压式沥青混凝土心墙施工技术的应用

杨续 李大鹏

摘 要：碾压式沥青混凝土心墙技术是土石坝的一种新型的防渗结构，主要是利用沥青与不同级配的石料按适当的比例经加热、拌匀后形成沥青混合料，再通过机械设备的碾压，形成防渗体，进而在防渗体中起到防渗的作用。经加热和拌匀后形成的沥青混合料的良好防水性能，是该技术得以广泛应用的前提和基础。

关键词：水利枢纽工程；碾压式沥青混凝土心墙；施工工艺

1 碾压式沥青混凝土心墙特点

目前，国内外沥青砼心墙大致分为斜心墙和直立式心墙两种结构形式。在配合比沥青含量，心墙成型方法上则有碾壓式和灌筑（灌注）式之区别，心墙宽度多数在40-80em范围以内。 沥青砼心墙防渗结构主要特点如下：

1、沥青砼心墙的设计结构与施工工艺较简单，浇筑速度快，便于施工管理和质量控制。在气候干燥地区能长年施工，可与土石坝同步进行施工。

2、结构断面小，施工强度不大，这种坝型施工导流费比其他材料节约资金且施工速度快，沥青砼心墙堆石坝（围堰）采取适当防护措施可以过流，抗洪能力强。

3、沥青砼心墙在坝体稳定性前提下，可有效地吸收超载引起的材料变形，能适应蓄水期坝体位移、承担和传递自重、水压力、能承受较大剪切变形。在发生14%的压缩变形和14%室内实验的侧向变形情况下，仍能保持抗渗能力。

4、沥青砼种胶粘剂具有较强粘结性。由于地震、外力作用形成的裂缝而产生漏水、沥青砼中的细料不可能被冲走，所以不可能形成水力劈裂条件。且自身的塑性能使裂缝自愈，具有自愈效应。

5、沥青砼心墙与其他材料接合面之间有足够的抗剪强度。自立式心情布置决定其帷幕接触带最短，心墙在坝体内使其耐久性、防渗、抗震能力更加可靠，它的抗裂缝自愈能力均优于土料和面板砼结构。

2 碾压式沥青混凝土心墙施工材料准备

1、沥青选择。碾压式沥青混凝土的沥青大多选择专用石油沥青，事实上，国家对目前的石油沥青指标并标准化规定，现在的沥青技术标准主要通过国内相关领域要求和行业特点，来实现施工沥青的技术指标认定。

2、骨料选择。作为沥青混凝土原料的组要组成部分，骨料主要有填料、细骨料以及粗骨料三部分组成，它们的力学性能关系到沥青混凝土的质量。骨料的存在为沥青找到了良好的附着点，主要是因为碱性的骨料与沥青之间存在较高的粘附力，它们形成的混合料，能够在水中长期的稳定。按照相关的文献规定，骨料大多是由碱性岩石加工而得到。

3、填料选择。填料通常又称矿粉，也就是较小的矿料，它的粒径不超过0.074 mm。它的主要作用是对沥青混凝土的一些性能进行优化和补充，使其施工密实性、抗分离性以及和易性都得到明显的提升。在进行沥青混凝土配比设计时，一般较多的考虑碱性矿粉，如滑石粉、水泥以及白云岩粉和石灰岩粉等。事实上，一般选取矿粉母石中棱角较好的岩石作为粗骨料，这样就保证了与沥青之间的良好粘附力，对于材料也充分进行利用。

4、掺加料选择。掺料主要用于改变沥青混凝土的某项性能，从而弥补沥青混凝土的不足点，因此它也常常被称为改性剂。一般作为添加剂，所需要的分量很少，改性剂也是如此。在沥青混凝土中添加少量的特殊添加剂，能够很大程度上改善工程对沥青混凝土的性能要求。

3 水利枢纽工程碾压式沥青混凝土心墙施工工艺

1、沥青砼的拌制和运输

沥青砼矿料加热驱水，可用旋转式内燃型加热器，搅拌机可选用LB-30型自动化二次筛分，称量配料和搅拌至拌合楼，每小时额定产量30t/h中、小型沥青砼心墙坝，宜采用自型设计制造容量为0.2-0.3m3强度式搅拌机。沥青脱水，可在加热池内进行，也可在铁锅，铁容槽内脱水加热，加热燃料为燃煤、天然气和柴油等。沥青脱水温度在120±10℃，加热温度不超过170℃，保温在6小时以内，矿料加热温度也相应在这范围内，矿料、填充料和沥青以重量配料，不允许超初限制偏差。搅拌按先矿料、填充料干拌15-25S，再加入沥青，一般净拌制约1.0-1.2min，达到拌合均匀，沥青裹覆率达到95%以上程度。沥青混合料拌合后和出机温度，应使其经过运输、摊铺等工序，热量损失后的温度能满足起始碾压温度的要求，其适宜的出机温度可见表一。

搅拌机停机后，或遇故障停机超过30min时，应及时将机内沥青混合料放出，并加热或用热碎石将搅拌机清理干净，要谨慎操作，注意安全。

沥青混合料运输大多采用汽车装保温罐装运，经5t汽车吊保温罐直接卸料入模，或卸料于模外铁板上，再经人工铁锹传料入模。运料机具的容量和数量，应同沥青砼的拌制摊铺、碾压生产能力适应。装盛沥青混合料的罐、斗和卸料工具应涂刷一薄层肥皂水、柴油或油水混合液，转运次数要少，防止离析，应尽量减少热量损失，途中因故造成料物温度不能满足碾压要求时，应作废料处理。

2、沥青砼心墙与相邻结构的联结

随着大量沥青砼心墙的建成，对大坝各种止水结构间的防水联结，即沥青砼心墙和基础、砼截水墙、地下砼防渗墙、检查廊道、钢板柱等，以及沥青砼心墙和交叉建筑物、溢洪道、河各岸边坡、坝间或坝体、墙顶与坝顶公路等。

上述结构的联结应先将相邻结构结合层的表面凿毛、清洗干净、保持干燥状态。在表面涂刷一层乳化沥青或稀释沥青，其用量为0.5-2kg/。然后待干燥后，于结合面上再铺设一层厚度约1-3cm砂质沥青玛蹄脂层，来保证其联结质量，以免发生轻微的水平移动时引起漏水。或以热沥青填料灌注填满接合层空隙。

3、模板支护

模板结构的型式可概略分为钢制的拆卸组装式、移动式、框架结构、插板卡顶式、波状永久埋入式钢板等各种钢模。除各种结构的型式钢模板外，还有砼块和块石砌筑的挡墙。

4、摊铺和碾压

沥青砼心墙与基座、岸坡等刚性建筑物，应按有关规定做好接合面处理。沥青砼上下层之间的粒径表面，对底层已冷结表面应清理干净后，用红外线加热器、热熔器、喷灯等加热驱水，使底层熔深在2cm以上，温度达到70℃以上。

国内几座沥青混凝土心墙土石坝，沥青混合料的摊铺碾压工艺是：沥青混合料经汽车保温罐运至作业面用吊车启吊保温罐或翻斗机动车将料卸入模内。以人工用锹靶将沥青混合料均匀地摊铺整平至厚度20-25cm左右，先静置一段时间，让所摊铺料对下层进行层面热交换，经过一个预热阶段使层面结合良好，然后用振动碾或夯击密实。用振动碾压实时，一般先静压两遍，再振动碾压，应保持慢速行驶，振动碾压遍数按设计要求的密度通过实验确定，横向接缝处应重叠碾压30-50cm，如若中断施工，应留好接坡并仔細压实。

4 结束语

综上所述，沥青混凝土心墙是土石坝的主要防渗体，其施工质量关系大坝安全。同时，沥青混凝土心墙又是隐蔽工程，一旦出现渗漏，很难查找确定位置，维修也更加困难。因此，在沥青混凝土心墙施工过程中对每个环节都应进行有效控制。

参考文献

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