碾压式沥青混凝土心墙施工技术探讨

姬红卫，于 辉

（中国水电建设集团十五工程局有限公司，西安 710054）

1 概述

驮英水库拦河坝为碾压式沥青混凝土心墙堆石坝，坝高72.2 m，沥青混凝土心墙是大坝防渗结构，心墙中心线位于坝轴线上游3.0 m，心墙墙顶厚0.5 m，向下逐渐加厚，心墙上、下游坡度为1∶0.0 037，放大脚以上最大厚度为1 m 心墙底部为2 m高的放大脚，放大脚上、下游坡度按1∶0.5 放脚至基座顶面，底部宽度为3 m。同时，心墙上游设3～2.5 m、下游设4～3.5 m厚的过渡层，作为沥青混凝土心墙的持力层和保护层。

2 施工准备

2.1 沥青混合料拌和站

根据沥青混凝土铺筑高峰强度的要求选择拌和站，确保拌和能力充分满足要求。驮英水库沥青混合料拌和站提前6 个多月建设完成，结合配合比从软件、硬件充分进行了优化、完善，为后续混合料顺利拌制创造了条件。

2.2 沥青混凝土施工配合比确定

根据设计文件指标进行室内配合比试验，确定最佳施工配合比。室内复合配合比并优选确定施工配合比在热料仓抽取具有代表性的热料进行级配筛分试验，然后根据设计推荐的标准级配和各级热料的实际级配进行生产级配曲线拟合，控制关键筛孔通过率满足设计要求；根据类似工程经验分别选取3 个油石比6.4%、6.7%、7.0%进行室内密度及马歇尔试验，经过对试验曲线的分析最终确定最优油石比为6.6%（见表1）。

各级矿料理论质量百分比4#热料(19.0～9.5 mm)24备注：矿料的生产比例根据热料筛分结果调整，级配满足设计要求。3#热料(9.5～4.75 mm)19 2#热料(4.75～2.36 mm)12 1#热料(2.36～0.075 mm)33矿粉 1 2油石比6.6

2.3 场外摊铺试验

场外摊铺试验是对沥青混凝土心墙施工全过程试运行，并确定：①混凝土基座面处理标准；②稀释沥青和沥青砂浆配比及其施工工艺；③沥青混凝土施工配合比；④施工参数（摊铺厚度、碾压方法及碾压遍数、各阶段的控制温度等）。

2.4 原材料

驮英水库沥青混凝土所用骨料需从80 km以外料场购买，加之道路崎岖，狭窄，为满足施工强度要求，在沥青混凝土施工前，经监理、业主审批同意补偿二次倒运费用，将所需的原材料的2/3 堆存到施工现场，保证了沥青混凝土施工顺利实施。

2.5 运输设备、碾压设备

驮英水库气象条件为多雨、潮湿，故在运输设备上安装了帆布篷，同时联网安装了温度测量仪，在手机端相关人员可以实时掌握沥青混合料温度。碾压设备重点保证沥青混合料碾压设备，驮英水库购置了2.7 t宝马振动碾，振幅、频率很稳定，保证碾压质量。

2.6 人员准备

现场施工人员素质及质量意识是沥青混凝土心墙质量的关键。在施工前，我们先后组织召开了7 次专题会，从沥青混凝土施工的每一个环节进行培训，让相关人员全面掌握施工技术要求。

3 施工质量控制措施与检测

3.1 铺筑前准备及相关质量控制

（1）沥青混合料拌和站。拌和机完成调试及试运行；在确保设备正常的情况下，要求在生产前2～3 d点火，启用沥青罐；接料车车厢用拖把提前刷油。

（2）沥青混凝土心墙现场准备。①基座混凝土凿毛验收（凿毛面必须干净，绝对干燥，铜止水验收合格），提前准备好冷底子油所用汽油45 kg，沥青15 kg，沥青砂浆所用沥青720 kg，矿粉1440 kg，砂子1440 kg；喷冷底子油12 h 后涂刷沥青砂浆；②设备准备：测量设备、喷雾器、称量仪器、夯实设备、铁锨、加热沥青锅等（夯实设备、铁锨、加热沥青锅保持绝对干净）。

3.2 沥青混合料生产及质量控制

每班每2 h检测一次，沥青的温度控制在150～160℃，骨料加热温度160～180℃、出机口温度150～175℃、每班检测矿料级配试验（抽提法）至少1次是否满足施工配合比要求、每班检测理论最大密度，用于计算孔隙率。

3.3 沥青混凝土心墙摊铺及质量控制

验收通过及施工准备就绪后，现场配制冷底子油（沥青∶汽油＝3∶7），沥青加热至液态，温度不宜超过150℃，称量好后，将沥青加入汽油中搅拌均匀，然后用喷雾器按用量0.15～0.2 kg/m2均匀喷洒在凿毛面上，待干涸后（不粘手，约12个小时），摊铺1～2 cm 厚沥青砂浆（沥青∶填料∶砂子=1∶2∶2）；填料和砂子称量好后，倒入已准备的铁锅内，铁锅提前加热，同时加热沥青，沥青和填料砂子均加热到140℃左右后混合搅拌均匀，使沥青砂浆温度保持在130～150℃，最后均匀涂刷到冷底子油面上，涂刷1～2 cm。待沥青砂浆温度降至70～90℃时，人工铺筑第一层沥青混合料，第一层沥青混合料用人工摊铺，不使用模板，不铺筑过渡料，只填充凿毛面30 cm高的凹槽内，第一层人工摊铺全部使用振动夯夯实（每平方米均匀振动40 s，振碾温度为140～160℃）。拌和站拌和时先将热骨料和矿粉干拌15 s，再加入热沥青拌和45 s，如果气温变化出现花白料须加长拌和时间，出机口温度150～175℃。

第二层心墙继续使用人工摊铺，首先立模板并铺填1区过渡料（铺料30 cm），再进行沥青混合料的人工铺筑（铺料30 cm），然后铺筑2 区过渡料，沥青混合料及过渡料分别用2.7、3.0 t专用振动碾碾压至设计要求标准。沥青混合料初碾温度控制在140～160℃，终碾不低于120℃。直至放大脚人工铺筑并夯实结束。

3.4 沥青混凝土心墙碾压及质量控制

机械摊铺，按照碾压试验工艺进行铺筑，摊铺机行进速度为1～3 km/h，沥青混合料使用装载机上料，过渡料用挖掘机上料（沥青混合料和过渡料上料机械不能混用），铺筑2 区过渡料，采用挖机铺筑，人工配合整平。沥青混合料初碾温度控制在140～160℃，终碾温度不低于120℃。

3.5 质量要求

（1）原材料及中间产品符合设计及规范要求。

（2）基座结合面处理：结合面干净、干燥、平整、粗糙、无浮皮、浮渣、无积水。

（3）面层清理：面层干净、平整，无杂物，无水珠，返油均匀，层面下1 cm处温度不低于70℃，且个点温差不大于20℃（每10 m2量测1 个点，每层不少于10个点）。

（4）碾压参数符合碾压试验确定的参数值。

3.6 沥青混凝土心墙质量控制及检验

检测碾压温度（沥青混凝土心墙初碾压温度控制在140～160℃之间，终碾温度不低于120℃）；碾压完成后沥青混凝土密度（无损检测，每150～250m2检测一个点，接缝部位每30～50 m 检测一个点，对局部可疑部位可增加测点，设计要求密度不小于2.4 g/m3，孔隙率不大于3%）；下一层摊铺前检测上一层层面温度。

心墙每升高2～4 m，钻取芯样一组（3个芯样），进行密度、孔隙率、沥青含量和矿料级配验证性试验并检查层间结合情况；心墙每升高10～12 m，钻取芯样一组（6个芯样），依据设计要求进行密度、孔隙率、沥青含量和矿料级配验证性试验、检查层间结合情况、水稳定及小梁弯曲性能检测，芯样长度宜为30～40 cm。

驮英水库枢纽沥青混凝土心墙检测结果见表2。

检测项目马歇尔稳定度/kN马歇尔流值（0.1 mm）密度/（g/cm3）孔隙率/%沥青含量（油石比）/%沥青混凝土矿料级配芯样密度/（g/cm3）芯样孔隙率/%芯样沥青含量（油石比）/%沥青芯样矿料级配无核密度仪现场检测密度/（g/cm3）无核密度仪现场检测孔隙率/%渗气仪现场检测渗透系数/（cm/s）备注：沥清混凝土铺筑总层数共267层；施工时段为2019-10-31～2020-06-17。技术要求≥5 30～110≥2.40≤3 6.6±0.3符合设计要求≥2.40≤3 6.6±0.3符合设计要求≥2.40≤3＜1×10-8实测最大值9.11 93.0 2.44 1.9 6.8符合设计要求2.42 1.8 6.8符合设计要求2.44 1.9＜1×10-8实测最小值5.52 45.6 2.40 0.2 6.4符合设计要求2.40 0.9 6.5符合设计要求2.40 1.1＜1×10-8平均值7.18 68.4 2.43 1.2 6.7符合设计要求2.41 1.3 6.6符合设计要求2.43 1.6＜1×10-8结论符合设计要求符合设计要求符合设计要求符合设计要求符合设计要求符合设计要求符合设计要求符合设计要求符合设计要求符合设计要求符合设计要求符合设计要求符合设计要求

4 结语

通过充分的施工准备，尤其是沥青混凝土配合比设计及场外摊铺试验、拌和站建设、沥青混凝土粗细骨料提前备存、施工人员培训及质量意识等的充分准备，在受到多雨的气候条件限制、同时受心墙每升高4 m必须进行钻取芯样的限制以及年初新冠疫情影响等因素，基本达到每月升程12 m的施工进度。驮英水库枢纽沥青混凝土心墙坝坝高72.2 m，时跨春节，6个月完成施工任务，沥青混凝土各项指标检测合格，满足设计要求。