西藏拉洛水利枢纽工程碾压式酸性骨料沥青混凝土心墙施工

旺 加

(西藏自治区拉洛水利枢纽及灌区管理局，西藏 拉萨 850000)

0 引 言

沥青混凝土心墙可适应基础和整体结构的不均匀沉陷，且有着优良的防渗性能，抗冲击，适应变形和裂缝自愈能力较好，对基础条件要求较低；同时，耐老化性能好，工程量相对较少，在高寒、强震地区具有明显优势[1-2]。

在沥青混凝土设计中，通过岩石化学成分碱值大小，将岩石分为酸性和碱性。在沥青混合料热拌和过程中呈酸性的沥青与碱性骨料能产生物理吸附和化学吸附作用，更好黏结在一起，使结构更稳定[3]。从化学角度分析，酸性骨料没有碱性骨料的化学吸附作用好，因此与沥青的黏结力较差，当长期处于水的作用下，表面沥青会被水置换掉，从骨料表面剥离，严重破坏其结构稳定[4]。因此，早期沥青混凝土中的骨料均为碱性骨料。

柯俊涛等[5]对酸性骨料在道路面层中的施工质量控制方式进行了总结。马江飞等[6]对酸性砂砾石骨料沥青混凝土心墙施工过程中的质量控制要点进行了研究。随着牙塘水库、龙头石水电站、双桥水库、努尔水库、雅砻水库、结巴水库等工程对酸性骨料沥青混凝土心墙的应用[7]，目前相关的该类研究大多为对碱性骨料的应用进行总结，对工程实际指导性不强，需要对酸性骨料的工程应用进行更深入、全面的研究。

西藏拉洛水利枢纽工程出于实际需求进行了骨料更改，通过对骨料进行碱值分析(M=(CaO+ MgO+FeO)/SiO2)，查明材料碱值M<0.6，具体为砂：M=0.33；骨料2：M=0.002；骨料3：M=0.03；骨料4：M=0.15；骨料5：M=0.07；化学性质整体表现为明显的酸性骨料。从施工难度看，工程区海拔较高，施工过程中，骨料变更导致化学性质由碱性变为酸性，施工采用人工与机械结合，可以较为全面地分析碾压式沥青混凝土心墙面临的难题和不良工况。因此，本文通过拉洛水利枢纽工程沥青混凝土心墙的实际施工，研究高海拔地区碾压式沥青混凝土心墙施工控制。

1 工程概况

拉洛水利枢纽工程位于西藏日喀则地区，为碾压式沥青混凝土心墙砂砾石坝。坝长425.59 m，坝顶高程4 305.00 m，坝顶宽7.00 m。心墙顶高程 4 303.00 m，采用变厚度设计，底部高3.0 m的沥青混凝土心墙厚2.00～1.00 m，高程4 272.00 m心墙厚度为1.0～0.8 m，高程4 290.00 m心墙厚度为0.80～0.60 m。心墙两侧设厚3.00 m砂砾石过渡料，与基础通过混凝土基座连接。工程区海拔高、气候复杂多变，施工质量控制难度大。

2 配合比试验

2.1 岩石成分分析

将现场取样寄送至试验室进行骨料检测及试验分析，工程后续用砂砾石骨料化学性质表现为酸性，具体成分见表1[8]。

表1 岩石样本化学成分检测结果Tab.1 Test results of chemical composition of rock samples %

长江科学院进行的室内试验结果见表2，砂砾料与沥青黏附性为2级。

表2 砾石粗骨料黏附性试验结果Tab.2 Adhesion test results of gravel coarse aggregate

表2结果表明，不添加抗剥落剂，骨料黏附性无法满足规范及设计要求。因此，最终选择在沥青中加入0.4%的DY-AS型抗剥落剂以提高沥青与骨料黏附性及水稳定性，使酸性骨料能够正常应用于沥青混凝土心墙中。

2.2 沥青混凝土配合比

长江科学院选用试验完成后材料，通过进一步的室内试配试验，确定了沥青混凝土配合比(表3)。

表3 沥青混凝土配合比Tab.3 Recommended mix ratio of asphalt concrete

为确保实际施工的可行性，生产性试验场地选择在坝址附近，施工时段、风力、温度符合工程实际，确定了碾压温度和遍数，验证了室内配合比满足要求，检验了接缝、接头连接施工工艺，最后形成沥青混凝土生产性试验报告，并通过专家咨询会确定了配合比及相关工艺参数。

3 沥青混凝土心墙施工

3.1 原材料及混合料制备

根据何建新等[9]对破碎率与沥青混凝土心墙的应变分析，全破碎砂砾石料对结构的安全性有较大影响。原料厂对砂砾石料进行清洗，并筛除2 cm以下颗粒，破碎筛分后清洗储存。

沥青混凝土试验室对生产的碱性及酸性砂砾石骨料进行检测。在桶装沥青加热过程中，检查沥青针入度的降低幅度不能超过10%。骨料以装载机转运至料仓后进入烘干筒加热3～5 min，温度控制在170～190 ℃，通过物料提升机进入拌和楼热料仓备用。

在高温下，沥青混凝土是一种黏稠流动性的材料[10]。施工中需要及时开展拌和楼设备检定和率定，尽可能减少材料浪费。

出于抗剥落剂添加的需求，酸性骨料沥青混合料生产过程不同。抗剥落剂添加过早容易受热降低其效果，因此选择在沥青受热融化后进入搅拌桶之前进行添加，生产工序为：沥青脱桶→沥青融化→加注抗剥落剂→称量→搅拌。工程研制了“外加剂计量加注装置”(已申请实用新型专利)。现场应用检测表明，按照此种方式施工的沥青混凝土符合质量要求。

3.2 基础面处理

西藏地区天气干燥，下午多大风、夜雨，容易导致结合面污染。结合面属于沥青混凝土的基面，需保证上层混凝土基面及与结构物接触面的灰尘、柴油、水分等污染物清理干净。

需对沥青混凝土与水泥混凝土基座表面进行凿毛以使其粗糙。凿毛后用高压风清洗。待表面干净干燥后喷洒冷底油并确保无遗漏，冷底油涂刷后涂刷1～2 cm厚砂质沥青玛蹄脂，保证均匀平整，不流淌、无鼓包，与混凝土贴靠紧密[11]。

玛蹄脂施工温度约120 ℃。为保证施工温度，采用沥青混合料专用装载机进行运输。沥青混凝土心墙施工时采用远红外线加热器加热，用煤气喷枪局部加热。施工中尽可能连续铺筑，以保证层面温度。

3.3 过渡料填筑

心墙与两侧坝壳料填筑高度不一致会产生土压力差，使心墙轴线偏移，两侧过渡料未对称碾压也会导致轴线偏移[12]。因此，填筑时应保持心墙与两侧过渡料及坝壳料同步上升，大型机械不得靠近心墙作业。人工配合摊铺两侧过渡料，保证摊铺平整，心墙两侧防止模板偏离轴线。过渡料摊铺宽度为3 m，厚度稍低于沥青混合料摊铺厚度。

3.4 沥青混合料运输

运输道路随时维护保证平坦，并于作业面附近设置三角形卸料平台，卸料高度1.1 m。卸料后由装载机转运至摊铺机混合料斗或人工架设的模板内。

3.5 沥青混凝土铺筑

3.5.1 铺 料

铺料前检查入仓温度及层面温度，入仓温度控制在140～160 ℃。从最低处向上逐层铺筑，保证全线高程统一[13]。

需要留置横缝时结合坡度不陡于1∶3，上、下层横缝错开，错距大于2 m。浇筑相邻仓面时，按照沥青混凝土结合面的处理方法进行坡面处理。气温低及风较大情况下，铺料完成后及时采用帆布覆盖保温，必要时加盖棉絮。

3.5.2 碾 压

铺料完成后使用2.7 t振动碾按照对称静压2遍过渡料→静压2遍沥青混合料→过渡料与混合料呈品字形动压8 遍→静压2遍沥青混合料收面的方式进行碾压。

针对酸性骨料的特殊情况，施工完成后严格控制检测环节，以无损检测为主、破坏性检测为辅进行施工质量检测。作业完成后采用渗气仪检测混凝土是否有渗漏情况，以无核密度仪每10 m设一测点检测混凝土密实度，检测不合格的必须进行拆除重新施工，且作好记录。

3.6 特殊情况施工措施

针对小雨及冬季的情况现场制作高4.0 m的暖棚，采用外部加热法辅助施工，碾压完成后采用电热毯防护为沥青混凝土创造温度环境。冬季和赶工时段每层沥青混凝土心墙施工均使用该措施，取得了较好的效果。

由于大坝心墙的应力拱效应在大坝两端坝肩、3/4坝高及心墙底部较显著[14]，为了使心墙与岸坡更好地结合以确保工程质量，不要将首次拌和、温度不稳定的混合料用于岸坡结合处。

4 效果分析

在拉洛水利枢纽工程沥青混凝土心墙施工过程中，通过对施工过程的严格控制，取得了较好的效果。取芯样检测结果表明：酸性骨料沥青混凝土施工质量均满足“设计密度>2.35 g/cm3、芯样孔隙率≤3%”的要求，钻芯取样检测结果见表4。

表4 沥青混凝土芯样检测数据Tab.4 Test data of asphalt concrete core samples

对比芯样数据分析表明，酸性骨料沥青混凝土心墙与碱性骨料芯样相比，平均密度有所下降，孔隙率增大0.5%，平均流值增加8 mm。由于骨料本身密度降低，心墙取芯后密度也随之降低，孔隙率与流值的变化等现象均符合客观规律，符合设计及规范要求。

5 结 语

对西藏拉洛水利枢纽工程碾压式沥青混凝土心墙施工经验进行了总结，分析了高海拔地区酸性骨料沥青混凝土使用过程中混合料生产、温度控制的重点及质量检查注意事项。现场取芯和试验室检测结果表明，碾压式沥青混凝土心墙的密度、孔隙率以及力学性能等均能较好满足设计及规范要求。