浅谈多雨地区水工沥青混凝土心墙快速施工技术及质量控制

李海斌，刘伟娟

（1.中国水电建设集团十五工程局有限公司，陕西 西安 710065；2.陕西省引汉济渭工程建设有限公司，陕西 西安 710100）

0 前言

沥青混凝土作为防渗结构是一种可靠、经济、先进的水工防渗措施。它具有防渗性能好、抵抗冲击能力强、施工速度快、工程量少等优点。目前，在国内外已经得到广泛的运用和推广，技术日臻成熟完善，是未来超高坝建设的合适坝型。但沥青混凝土是一种热敏感和憎水材料，对施工环境要求高，国内DL/T5363-2016 和SL514-2013 规范要求，碾压式沥青心墙混凝土施工时要求气温高于0℃；风速小于四级；降雨(日降雨量小于5 mm)；连续多层施工时需等待底层沥青混凝土表面温度降低到90℃以下，且不低于70℃进行；夜间不宜施工等规定。但水利工程往往存在当年实现度汛目标的要求，在多雨地区沥青混凝土心墙施工层间温度、结合效果便成了制约施工进度的关键因素。故在确保工程质量安全的前提下，进行多雨地区沥青混凝土心墙快速施工技术是非常必要和迫切的。

1 工程概况

老窖溪水库是以场镇供水为主，兼有农业灌溉、农村人畜用水等综合效益的中型水利工程；水库正常蓄水位为541.0 m，设计洪水位为541.0 m，校核洪水位为541.5 m，水库总库容1047 万m3，最大坝高为63.7 m。工程所在地位于北半球副热带内陆地区的重庆市黔江区，其气候特征是夏季多雨，年降雨量为1000 mm～1450 mm，秋季绵绵阴雨，冬季温暖少雪，云雾多。重庆亦有“雾都”之称，每年秋末至春初多雾，年均雾日为68 天，潮湿多雨的气候环境给沥青混凝土心墙施工带来诸多困难。

本工程为沥青混凝土心墙石渣坝，心墙底部高程为489.0 m，顶部高程为541.5 m，心墙高度52.5 m，其中从高程489.0 m 至492.0 m 为3.0 m 放大脚，底部宽度3.0 m，顶部宽度1.0 m。高程492.0 m 至517.0 m 心墙宽1.0 m，高程517.0 m 至520.0 m 心墙宽度从1.0 m 渐变为0.6 m，高程520.0 m至541.5 m 心墙宽度0.6 m，沥青混凝土约7500 m3。其典型断面见图1。

由于工程拦洪度汛目标非常紧张，要求在2015 年4 月底必须达到度汛高程，即在两个月时间内保证心墙施工高度达到23 m，工期压力非常紧张，同样在快速施工过程中确保沥青心墙施工质量同样重要。

2 快速施工方法

2.1 前期策划及准备

（1）沥青混凝土配合比

沥青混凝土施工配合比依据西安理工大学提供的推荐配合比，通过现场模拟摊铺实验，最终确定适用现场的施工配合比及参数，确定虚铺厚度为30 cm，突破规范要求的“不宜超过28 cm”的瓶颈，为快速施工的实现提供了科学的理论依据。

（2）原材料的储存

本工程所使用中国石油克拉玛依石化公司生产的70 号石油沥青，所有沥青为沥青恒温罐储存，导热油“罐中罐”加热，防止反复加热造成沥青老化。填料采用储存罐储存，防止受潮和粉尘外泄，污染环境。

（3）设备选型

沥青混凝土采用LB-1000 型沥青混凝土拌和站拌制，该拌和站可实现连续拌制、拌和温度全程数显、全程电脑控制，且骨料采用粉煤加热，确保骨料受热均匀，表面裹粉可充分剥离；为了节约成本，防止粉尘外泄，保护当地环境，和设备生产厂家联合研发除尘反吹系统，可使粉尘回收率由原来的80.3%提升到95.0%。

沥青混凝土摊铺机选用西安理工大学研发的JXT-12 自行履带式沥青混凝土摊铺机，该摊铺机摊铺宽度0.5 m～1.2 m，摊铺速度为1 m/min～3 m/min，可实现沥青混合料与相邻0.5 m 宽范围的过渡料同时摊铺，且自带震动挤压装置，可初步对沥青混凝土料进行挤压、初步振捣，即加快了摊铺速度，又确保了摊铺质量。

为了实现快速施工，确保工程度汛目标，通过现场摊铺实验及各项实验检测，最终采用3 t 双驱双震动碾对心墙单独碾压，两侧过渡料采用两台2 t 单驱振动碾碾压。

图1 黔江区老窖溪水库碾压沥青混凝土心墙石渣坝典型剖面图

2.2 主要施工方法

2.2.1 基础面处理

在基座混凝土达到设计龄期后提前采用人工将设计范围内的基座混凝土面上的浮浆、乳皮、粘着物等剁毛，并用高压风吹干净，潮湿部位用汽油喷灯烘干，保持混凝土表面清洁、干燥、无乳皮、无松动粗骨料。随后人工涂刷0.2 kg/m2的稀释沥青（即冷底子油，一般按沥青：汽油=3∶7 比例进行配置，沥青温度加热温度控制在100±5℃，以细流状倒入汽油中，并均匀搅拌）；涂刷时需均匀无露白。待稀释沥青充分干燥后（一般12 h 后），人工涂抹2 cm 厚沥青砂浆（即沥青玛蹄脂，按沥青:矿粉:人工砂=1∶2∶2 比例进行拌制，确保摊铺温度为135℃～150℃）。沥青玛蹄脂边摊铺边刮平，刮平后要求表面平整、光洁、无流淌。沥青玛蹄脂不能存放时间过长，避免产生离析现象。

2.2.2 运输

沥青混凝土混合料拌制完成后采用5 t 自卸车运输，低温季节运输过程中用帆布覆盖保温，其他季节采用防雨帆布遮盖，运输至现场，沥青混合料入仓温度控制在140℃～170℃，低温解决按上限控制，高温季节按下限控制。

2.2.3 摊铺

在已压实的心墙上继续铺筑时，结合面必须清理干净，灰尘等污染面采用高压风清除或用红外线加热器烘烤粘污面，使其软化后铲除。对于潮湿部位先将表水清除，擦拭干净后采用红外线加热板或汽油喷灯烘干、加热，确保沥青混凝土面层10 mm 处温度在70℃以上。

人工摊铺前根据现场测量放样结果安装模板，模板采用自制加工的5 mm 钢模，每块模板30 cm 高、2 m 长；模板两侧采用50×50×3 型角钢限位卡固定，搭接5 cm，模板距心墙中心线的偏差不大于±10 mm。模板安装加固完成后用帆布覆盖好，帆布要求比心墙上下游各宽20 cm，以防尘土、杂物污染。人工配合挖掘机将准备好的过渡料摊铺整平，过渡料摊铺厚度随心墙施工同步进行。沥青混合料运输至现场，通过卸料平台卸入装载机内，用装载机直接卸入仓面，卸料后人工用铁锨、刮板整平，每层摊铺厚度30 cm，抛撒时避免粗骨料集中。

摊铺机械采用JXT-12 型履带式沥青混凝土摊铺机进行摊铺，摊铺时沥青混合料与两侧0.5 m 宽过渡料同时进行施工，沥青混合料用3 m3装载机卸入摊铺机料仓内，过渡料由0.6 m3挖掘机供给，边摊铺边用帆布覆盖沥青混凝土心墙。

2.2.4 碾压

碾压时，先碾过渡料，后碾心墙，碾压时两台2 t 振动碾和一台3 t 振动碾形成“品”字形进行碾压。心墙宽度大于80 cm时，采用贴缝碾压，心墙宽度小于80 cm 时，采用骑缝碾压。底部两层沥青混凝土由于有两道铜止水且宽度为3 m，振动碾无法进行碾压，采用液压夯板进行夯实，并取芯检测满足设计要求。边角及与两侧混凝土基座结合部位采用汽油夯板进行人工夯实，表面均匀泛油为准。

心墙初碾温度应为130℃～155℃，终碾温度应不低于110℃～130℃，夏季按下限控制，冬季按上限控制。3 t 振动碾按2 遍（静碾）+8 遍（振动碾）+2 遍（静碾）在覆盖的帆布上进行碾压。碾压完成后及时翻揭帆布，防止温度降低后帆布和沥青混凝土粘结，影响表面平整度。

3 快速施工技术及质量控制措施

3.1 夜间连续施工

在施工过程中结合现场实际情况及规范要求，在施工现场增设了大功率照明设备，并在沥青混凝土摊铺机行走指针上方及沥青混凝土料斗上方各架设一盏LED 灯，实现了夜班作业，连续进行铺筑，并在左右岸心墙轴线部位设置固定监测点，夜间采用全站仪红外线全程跟踪对轴线进行监测校核。经后期取芯检测，各项指标均满足设计及规范要求。

3.2 低温条件下层间不加热施工

在每日2～4 层连续铺筑施工技术和工艺，与每日单层铺筑相同，所不同的是基础层面的温度不同。根据规范6.7.4 要求，当连续铺筑时，基础面下10 mm 的温度必须在70℃～90℃进行，才能保证沥青混凝土心墙施工质量；当一天内连续浇筑2 层以上，由于底部沥青混凝土表面来不及降温，在其上继续辅筑的沥青混凝土压实效果将会受到一定影响。针对此种情况，结合四川省冶勒水电站沥青混凝土施工经验及现场实验，最终通过控制入仓温度，等待15 min～30 min 后进行碾压，采用2 遍静压、8 遍震动碾压、最后2 遍静压收光的措施得到了有效解决，通过钻芯取样检测，上下层结合良好，各项指标均符合设计及规范要求。

3.3 高温条件下连续施工

在高温条件下，适当提高下层沥青混凝土心墙的施工温度，即将下层沥青混凝土温度由90℃提高到100℃，按照正常施工工艺摊铺后130℃进行初碾，碾压遍数为2（静碾）+8（振动碾压）+2（静碾收面），同时通过降低出机口混合料温度、在心墙周边采取洒水、通风、碾压后及时揭除覆盖帆布等方法降低环境温度等措施尽量降低沥青心墙表面温度，确保心墙施工质量。通过以上方法减少了等待时间，提高了工效，可以实现夏季高温条件下的沥青混凝土单日连续铺筑碾压施工，施工质量满足规范及设计要求，减少了设备闲置，加快了施工进度，但无形中造成心墙宽度变宽、厚度变薄，造成实际工程量大于设计工程量，增加成本。

3.4 雨季不间断施工

施工期间，由于南方雨水较多，每次浇筑开始前对气候条件均进行综合分析，在满足规范要求时（日降雨量小于5 mm）适时安排施工；并对沥青混凝土运输车、入仓装载机、摊铺机料斗均架设了遮雨设施，随铺筑随覆盖随碾压，防止在入仓碾压前沥青混合料进入雨水，影响施工质量。

若施工过程中突降大雨，除做好防雨措施以外，在沥青混凝土摊铺前对结合面进行清理，局部积水采用干毛巾擦拭干净，并加热烘干后立即入仓，随即加盖防雨帆布后及时碾压，封闭沥青混凝土表面，防止雨水浸入其中；若摊铺过程中因降雨或特殊原因造成摊铺中断，依据规范要求，预留缓于1∶3 斜坡，横缝互相错开2 m 以上，并一次性碾压完成，便于后期施工有效结合；随后对上下游过渡料进行碾压，最终形成心墙比过渡料高2 cm，便于降雨期间排水。

复工后，对接头处人工挖除表面未碾压密实的薄层沥青混凝土后涂刷一层沥青，便于层间良好结合，并根据以往施工经验、现场摊铺实验及《土石坝浇筑式沥青混凝土防渗墙施工技术规范DL/T5258-2010》等规范，沥青混凝土混合料入仓温度按规范要求的上限控制，入仓后立即采用帆布进行铺盖，等待30 min后进行碾压，可以不进行层间二次加热即达到良好的层间结合。

4 质量检测情况

施工过程中，安排专人采用数显温度计不定时对沥青混凝土出机口温度、入仓温度及碾压温度（含初碾、终碾）均符合设计及规范要求；在每层碾压施工完毕下层覆盖摊铺前采用北京万庆世纪试验仪器有限公司制造的MC-3C 核子湿度密度测试仪及美国TransTech 公司生产PQI380 无核沥青路面密度仪对碾压后容重按照规范要求进行了无损检测，并采用ZC-5 型渗气仪对渗透系数进行检测，各项检测数据显示沥青混凝土密度均大于2.39 g/cm3，孔隙率均小于3.0%，渗透系数均小于1×10-8，各项指标均符合设计及规范要求。

施工过程中，按照规范要每上升10 m～12 m 钻孔取芯后委托西安理工大学防渗研究所对芯样进行质量检测，共送样检测5 批次，每次7 组芯样，检测项目主要为小梁弯曲、渗透实验、水稳定系数、三轴试验等。经芯样小梁弯曲试验结果表明,弯曲应变达4.95%～7.0%，沥青混凝土具有较大的变形能力；水稳定系数（10℃）为0.97～1.03，满足《土石坝沥青混凝土面板和心墙设计规范（SL501-2010）》的要求（≥0.9）；静三轴试验试验结果表明，沥青混凝土具有较大的应变能力。

5 结语

黔江区老窖溪水库沥青混凝土心墙在施工过程中通过方案优化，设备改进、增加层厚、连续作业、增加碾压遍数等施工技术，在多雨、潮湿、夜间、小雨雪等气候条件下，顺利快速实现了摊铺厚度30 cm、最高日摊铺4 层的施工记录，并总结了一套适用于多雨地区水工沥青混凝土心墙快速施工技术；通过施工过程中的无损及后期钻芯物理力学性能检测，其质量合格且稳定，各项技术指标均符合设计及规范要求，并为老窖溪水库工程2015 年施工度汛目标实现奠定了基础，确保了枢纽工程的顺利完工，提前60 天向下游5 万居民提供生活供水，施工期间无环境污染事件发生。施工技术成熟，为同类气候条件下水工沥青混凝土心墙施工积累了成功经验，具有较好的推广意义。