蘇來(lái)曼·司衣提

(新疆下坂地水利樞紐工程建設(shè)管理局 喀什 844000)

1 工程總體概況

下坂地水利樞紐工程位于新疆塔里木河源流葉爾羌河主要支流之一的塔什庫(kù)爾干河中下游。該工程是塔里木河流域近期綜合治理中唯一的山區(qū)水庫(kù)樞紐工程，主要任務(wù)是以生態(tài)補(bǔ)水及春旱供水為主，結(jié)合發(fā)電的綜合性Ⅱ等大(2)型工程。水庫(kù)正常擋水位2960m，總庫(kù)容8.67億m3，電站總裝機(jī)150MW。樞紐建筑物由攔河壩、導(dǎo)流泄洪洞、引水發(fā)電洞和電站廠房組成，大壩為瀝青混凝土心墻砂礫石壩。

2 大壩分區(qū)簡(jiǎn)介

大壩設(shè)計(jì)總長(zhǎng)度為410m，設(shè)計(jì)高度為76m，壩基心墻基座高位為2890m，壩頂高程為2966m。壩體由瀝青混凝土心墻、過(guò)渡區(qū)、灌漿廊道，砂礫石區(qū)組成。壩體防滲體采用瀝青混凝土心墻下接混凝土防滲墻結(jié)合砂礫石帷幕灌漿的垂直防滲型式。瀝青混凝土心墻位于壩軸線上，心墻底部厚度1.2m，頂部厚度0.6m，整體階梯狀上升，心墻底部坐落在混凝土基座上，心墻與基座接觸面上鋪設(shè)瀝青瑪蹄脂。為避免瀝青混凝土心墻與壩殼料兩種材料之間剛度相差比較大的突然變化，在瀝青混凝土心墻上下游設(shè)置過(guò)渡層，上游過(guò)渡層厚度3m，下游過(guò)渡層分(Ⅴ －1區(qū))和(Ⅴ －2區(qū))，Ⅴ－1區(qū)過(guò)渡層寬度3m，Ⅴ－2區(qū)過(guò)渡層2905.00高程以下寬度5.4m，Ⅴ－2區(qū)過(guò)渡層2905.00高程以上寬度3m，過(guò)渡層外側(cè)為壩殼砂礫石料。

3 主要設(shè)計(jì)指標(biāo)

防滲墻二期混凝土等級(jí)為C25W6F100，心墻基座混凝土等級(jí)為C25W6F100，瀝青混凝土心墻設(shè)計(jì)指標(biāo)為:容重大于2.35t/m3，孔隙率小于3%，滲透系數(shù)小于1×10－7cm/s。各項(xiàng)指標(biāo)詳見(jiàn)表1。

表1 瀝青混凝土設(shè)計(jì)指標(biāo)

4 心墻基座與瀝青混凝土心墻施工方法

4.1 心墻基座處理

4.1.1 施工程序

防滲墻墻頂處理→墻頂止水坑施工→止水銅片安裝→鋼筋安裝→模板安裝→倉(cāng)位驗(yàn)收→防滲墻二期混凝土澆筑→混凝土養(yǎng)護(hù)→心墻基座混凝土澆筑。

4.1.2 防滲墻墻頂處理

按設(shè)計(jì)高程對(duì)防滲墻頂面進(jìn)行鑿毛處理，對(duì)設(shè)計(jì)高程以下的不合格墻體進(jìn)行鑿除處理至合格墻體，確保墻頂混凝土無(wú)漿皮、乳皮及松散混凝土，按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行插筋孔施工，采用先灌漿后插筋的施工方法，確保砂漿密實(shí)。

4.1.3 止水坑、止水銅片安裝施工

在處理合格后的防滲墻頂按照設(shè)計(jì)要求鑿設(shè)止水坑，采用丙乳砂漿埋設(shè)止水銅片。止水銅片的材質(zhì)、制作尺寸等滿足設(shè)計(jì)要求，確保表面平整、干凈、無(wú)沙眼。止水銅片采用雙面搭接焊，搭接長(zhǎng)度不小于20mm，安裝好的止水銅片加以固定和保護(hù)。

4.1.4 防水層施工

混凝土澆筑前，于防滲墻頂面涂刷1～2mm丙乳凈漿，1～2cm丙乳砂漿進(jìn)行粘結(jié)，確保防滲墻與二期混凝土之間的防水效果。防水層施工完后按設(shè)計(jì)要求澆筑混凝土，混凝土澆筑、混凝土的養(yǎng)護(hù)過(guò)程嚴(yán)格按設(shè)計(jì)及規(guī)范要求控制。

4.2 瀝青瑪蹄脂、瀝青混凝土及過(guò)渡料施工

4.2.1 瀝青混凝土現(xiàn)場(chǎng)攤鋪試驗(yàn)

為指導(dǎo)瀝青混凝土心墻的施工，復(fù)核室內(nèi)試驗(yàn)推薦的瀝青混凝土配合比，確定用于生產(chǎn)的配合比;掌握瀝青混凝土的材料制備、貯存、拌和、運(yùn)輸、鋪筑、碾壓及檢測(cè)試驗(yàn)的工藝流程，確定適于進(jìn)行生產(chǎn)的施工工藝參數(shù)，2009年4月，進(jìn)行瀝青混凝土現(xiàn)場(chǎng)攤鋪試驗(yàn)。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)攤鋪試驗(yàn)成果，各項(xiàng)參數(shù)如下:

a.瀝青瑪蹄脂配合比參數(shù)為:瀝青∶填充料∶河砂 =1∶2∶2(重量比)。

b.瀝青混凝土配合比參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 瀝青混凝土配合比參數(shù)

c.厚度控制:瀝青混合料攤鋪厚度為28cm，兩側(cè)過(guò)渡料厚度30cm

d.碾壓參數(shù):靜碾過(guò)渡料1遍→靜碾瀝青混合料2遍→動(dòng)碾過(guò)渡料3遍→動(dòng)碾瀝青混合料10遍→動(dòng)碾過(guò)渡料3遍，振動(dòng)碾行走速度為25～30m/min，最后用1.5t振動(dòng)碾在瀝青心墻靜碾1遍收光，過(guò)渡料用2.5t振動(dòng)碾靜碾1遍壓平過(guò)渡料與心墻接觸部位;碾壓過(guò)渡料時(shí)振動(dòng)碾離心墻邊緣10～15cm。

e.溫控參數(shù):拌和時(shí)要求瀝青溫度控制在150～170℃，骨料溫度控制在170～190℃，瀝青混合料出機(jī)口溫度控制在165～175℃，瀝青混合料入倉(cāng)溫度控制在155～165℃，初碾溫度控制在145～155℃，終碾溫度不得低于120℃。有風(fēng)、低溫環(huán)境下施工溫度按上限控制。

4.2.2 施工順序

混凝土基礎(chǔ)面處理→瀝青瑪蹄脂施工→瀝青混凝土及過(guò)渡料施工。

4.2.3 瀝青基礎(chǔ)面處理

人工鑿毛將其表面的浮漿、乳皮、廢渣及黏著污物等全部清理干凈，用0.6MPa左右高壓風(fēng)吹干，保證混凝土表面干凈和干燥。

4.2.4 瀝青瑪蹄脂施工

鋪設(shè)瀝青瑪蹄脂前，在清理干凈且干燥的混凝土表面均勻噴涂1～2遍冷底子油，待冷底子油干涸(約12h)后，再按設(shè)計(jì)要求的寬度鋪設(shè)瑪蹄脂，根據(jù)設(shè)計(jì)要求的寬度及厚度鋪設(shè)瀝青瑪蹄脂。

4.2.5 瀝青混凝土及過(guò)渡料施工

4.2.5.1 瀝青混凝土礦料加工與儲(chǔ)存

a.礦料加工:選用大理巖I料場(chǎng)的開(kāi)采料(塊度小于400mm)，自卸汽車運(yùn)至礦料加工系統(tǒng)受料坑或塊石堆場(chǎng)堆存，經(jīng)鄂式破碎機(jī)、單缸液壓圓錐式破碎機(jī)和立式破碎機(jī)，聯(lián)合破碎制取粗細(xì)骨料。破碎后的混合礦料，經(jīng)過(guò)篩分分級(jí)，分成粗骨料和細(xì)骨料并進(jìn)入各級(jí)料凈料堆場(chǎng)儲(chǔ)存。

b.礦料儲(chǔ)存:塊石與凈礦料儲(chǔ)存采用堆場(chǎng)存，塊石料堆存約10天用量，凈礦料儲(chǔ)存約5天用量。不同粒徑的礦料堆存用隔墻分開(kāi)，防止混雜。

4.2.5.2 骨料初配及干燥加熱

a.骨料初配:堆存于凈料堆場(chǎng)的骨料，用膠帶機(jī)輸送至各級(jí)配料倉(cāng)備用。各級(jí)骨料分別采用電振給料器進(jìn)行初配，用膠帶機(jī)混合輸送至干燥加熱筒。

b.骨料干燥加熱:冷骨料均勻連續(xù)地進(jìn)入干燥加熱筒加熱，加熱溫度控制為170～190℃。經(jīng)過(guò)干燥加熱的混合骨料，用熱料提升機(jī)提升至拌和樓頂進(jìn)行二次篩分。熱料經(jīng)過(guò)篩分分級(jí)，按粒徑尺寸儲(chǔ)存在熱料斗內(nèi)，供配料使用。

4.2.5.3 瀝青混合料拌制

瀝青混合料拌和:瀝青混合料拌和制備采用南方路面機(jī)械有限公司生產(chǎn)的NTAP—1000型瀝青混凝土拌和樓。拌出的瀝青混合料確保色澤均勻、稀稠一致、無(wú)花白料，黃煙及其他異?，F(xiàn)象，卸料時(shí)不產(chǎn)生離析，溫度控制在165～175℃之間，確保其經(jīng)過(guò)運(yùn)輸、攤鋪等熱量損失后的溫度能滿足瀝青混凝土碾壓溫度要求。

4.2.5.4 瀝青混合料、過(guò)渡料運(yùn)輸

瀝青混合料使用8t保溫汽車水平運(yùn)輸至施工部位后，通過(guò)改裝并配有保溫轉(zhuǎn)運(yùn)料斗的3.0m3裝載機(jī)卸入攤鋪機(jī)瀝青混合料料斗。人工攤鋪直接采用轉(zhuǎn)運(yùn)料斗入倉(cāng)將瀝青混合料卸入模板內(nèi)，人工攤平。

瀝青混合料運(yùn)輸設(shè)備及運(yùn)輸?shù)缆纺鼙ＷC瀝青混合料在運(yùn)輸過(guò)程中，不出現(xiàn)骨料分離和外漏，能保證瀝青混合料連續(xù)、均勻、快速及時(shí)地從拌和樓運(yùn)至鋪筑部位。

瀝青混凝土心墻兩側(cè)過(guò)渡料采用20t自卸汽車從貯存料場(chǎng)運(yùn)至施工部位。鋪筑過(guò)程中對(duì)攤鋪機(jī)無(wú)法控制的范圍，采用反鏟配合人工鋪筑過(guò)渡料。為防止Ⅳ或Ⅴ－1區(qū)和Ⅴ－2區(qū)過(guò)渡料混用，兩區(qū)過(guò)渡料應(yīng)分開(kāi)運(yùn)輸、堆放和攤鋪。

4.2.5.5 瀝青混凝土心墻鋪筑

瀝青混凝土心墻施工分為人工攤鋪和機(jī)械攤鋪，與混凝土基座連接的擴(kuò)大段、兩岸岸坡心墻擴(kuò)大段和與下游廊道相近的心墻段等無(wú)法用瀝青混凝土心墻專用攤鋪機(jī)進(jìn)行攤鋪的部位采用人工攤鋪，其余部分用瀝青混凝土心墻專用攤鋪機(jī)進(jìn)行機(jī)械攤鋪。根據(jù)碾壓試驗(yàn)確定施工參數(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工。

4.2.5.6 瀝青混凝土心墻碾壓

瀝青混合料的初碾溫度為145～155℃，終碾溫度不低于120℃，有風(fēng)、低溫環(huán)境下施工溫度按上限控制;若攤鋪溫度過(guò)高，攤鋪后可靜止一定時(shí)間，再進(jìn)行碾壓。碾壓遍數(shù)宜按先靜壓2遍停10～20min，再振動(dòng)碾壓10遍，最后再靜壓1遍的方式進(jìn)行。振動(dòng)碾的行走速度按25～30m/min控制。

4.2.5.7 瀝青混凝土施工質(zhì)量控制

瀝青混凝土每層碾壓施工完畢后，由現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)室對(duì)瀝青混凝土及過(guò)渡料壓實(shí)質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)采用核子密度儀無(wú)損檢測(cè)容重、滲氣儀無(wú)損檢測(cè)滲透系數(shù)、灌水法檢測(cè)過(guò)渡料相對(duì)密度、雙環(huán)刀法檢測(cè)過(guò)渡料滲透系數(shù)。所有檢測(cè)項(xiàng)目符合設(shè)計(jì)要求、經(jīng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收后方可進(jìn)行下層瀝青混凝土施工。心墻正式攤鋪后，在開(kāi)始的9m高度范圍內(nèi)，每3m左右取芯一次，對(duì)芯樣各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行全面檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果合格后，則以后每升高8～10m鉆取長(zhǎng)度不小于45cm的芯樣，進(jìn)行容重、孔隙率、滲透系數(shù)、抽提配合比、馬歇爾穩(wěn)定度、馬歇爾流值、水穩(wěn)定系數(shù)、彎曲試驗(yàn)、三軸試驗(yàn)等參數(shù)檢測(cè)。

4.2.5.8 層面處理

對(duì)于連續(xù)上升、層面干凈，且已壓實(shí)的瀝青混凝土，表面溫度大于70℃時(shí)，瀝青混凝土層面不作處理，連續(xù)上升。

當(dāng)下層瀝青混凝土表面溫度低于70℃，應(yīng)采用紅外加熱器加熱，加熱時(shí)，應(yīng)控制加熱時(shí)間以防瀝青混凝土老化。

對(duì)于因故停工，停歇時(shí)間較長(zhǎng)、較臟的瀝青混凝土層面，先用高壓風(fēng)、水處理干凈后，必要時(shí)用紅外線加熱器烘烤黏污面，使其軟化后鏟除。再進(jìn)行加熱，當(dāng)層面加熱的溫度達(dá)監(jiān)理工程師指示的溫度后，再在層面上均勻噴涂一層熱瀝青，然后再鋪筑上層瀝青混合料。

4.2.5.9 橫縫處理

受施工布置、施工進(jìn)度影響，大壩瀝青混凝土心墻與2897.0～2904.0m高程部位之間留有大量橫縫，其他部位也因?yàn)橐恍┎豢深A(yù)見(jiàn)的因素留有橫縫。在施工過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)范要求做好橫縫部位的質(zhì)量控制:

a.橫縫部位預(yù)留不陡于1∶3的斜坡，并按要求進(jìn)行壓實(shí)。

b.上下層橫縫必須錯(cuò)開(kāi)2m以上。

c.橫縫部位進(jìn)行二次攤鋪時(shí)，應(yīng)按規(guī)范要求對(duì)接合面進(jìn)行處理。

通過(guò)對(duì)大壩橫縫部位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)無(wú)損檢測(cè)及芯樣室內(nèi)檢測(cè)，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求，且芯樣無(wú)明顯施工縫。

4.3 瀝青心墻現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量檢測(cè)

瀝青心墻現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量檢測(cè)統(tǒng)計(jì)匯總表見(jiàn)表3。

表3 瀝青心墻現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量檢測(cè)統(tǒng)計(jì)匯總

5 瀝青混凝土心墻第三方檢測(cè)

2009年5月，下坂地水利樞紐瀝青混凝土心墻工程開(kāi)始施工，2010年10月底基本完工。為保證工程質(zhì)量下坂地建管局現(xiàn)場(chǎng)在不同部位不同高程上鉆取56個(gè)芯樣，委托西安理工大做了對(duì)瀝青芯樣檢測(cè)和力學(xué)性能研究。芯樣尺寸為100mm(直徑)×200mm(高);溫度控制精度為 ±0.5℃;試件恒溫大于24h。檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4:

表4 芯樣密度、孔隙率檢測(cè)結(jié)果

續(xù)表

檢測(cè)結(jié)果表明，檢測(cè)的45個(gè)芯樣孔隙率小于1%，符合瀝青混凝土心墻孔隙率不大于3%的要求。抽提試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 抽提試驗(yàn)結(jié)果

從上表可看出，芯樣瀝青油石比偏差滿足施工規(guī)范要求。

試驗(yàn)取芯樣3個(gè)，瀝青抽提后礦料篩分結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 級(jí)配篩分結(jié)果

從上表可看出，除芯樣1細(xì)骨料偏少和3個(gè)芯樣的礦粉都偏大外，其他指標(biāo)滿足配合比偏差施工規(guī)范要求。

瀝青混凝土靜三軸試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 瀝青混凝土靜三軸試驗(yàn)結(jié)果(3.4℃)

瀝青混凝土靜三軸非線性參數(shù)見(jiàn)表8。

表8 瀝青混凝土靜三軸非線性參數(shù)(3.4℃，E－B模型)

6 結(jié)語(yǔ)

a.高原地區(qū)，在低溫及多風(fēng)環(huán)境下瀝青混合料出機(jī)口溫度應(yīng)控制在165～175℃。

b.高原地區(qū)，瀝青混合料碾壓遍數(shù)采用靜2+動(dòng)10+靜1，能滿足施工質(zhì)量要求。

c.高原地區(qū)，在5℃以下0℃以上，完全可以施工，但應(yīng)隨時(shí)檢測(cè)瀝青混合料表面溫度，初碾溫度應(yīng)控制瀝青混合料表面溫度在145～155℃，內(nèi)部溫度應(yīng)控制在155～165℃之間。在低溫下施工應(yīng)提高對(duì)初碾溫度的要求。

d.低溫下施工，應(yīng)嚴(yán)格控制終碾溫度不得低于120℃，瀝青混合料應(yīng)連續(xù)碾壓，最后收光，不能間隔時(shí)間過(guò)久，碾壓后任何機(jī)械和人員不得在混合料上行走。否則會(huì)造成表面裂縫，不利于瀝青混凝土心墻層間接合。

e.在低溫情況下，如表面溫度降溫過(guò)快，采用篷布覆蓋等措施，可延緩溫度損失，提高表面光潔。

DL/T 5362—2006水工瀝青混凝土試驗(yàn)規(guī)程［S］.