丁 寧，張 楊

(1.中國水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州 450000；2.雅礱江流域水電開發(fā)有限公司，四川 成都 610051)

1 工程概況

敦化抽水蓄能電站位于吉林省敦化市北部，與黑龍江省海林市交界。上水庫瀝青混凝土心墻頂高程1393.50 m，底板高程1343.00 m，頂部水平部分厚50 cm，垂直段厚70 cm；下水庫瀝青混凝土心墻頂高程719.00 m，底板高程653.00 m，頂部水平部分厚50 cm，垂直段厚80 cm，心墻底端兩側(cè)設(shè)放大腳，心墻底部厚度逐漸加厚。

2 攤鋪試驗(yàn)

瀝青混凝土心墻攤鋪試驗(yàn)[1-3]主要通過碾壓試驗(yàn)結(jié)果確定施工參數(shù)，試驗(yàn)包括瀝青砂漿施工[4-6]、瀝青混凝土心墻人工攤鋪、瀝青混凝土心墻機(jī)械攤鋪[7-10]、連續(xù)攤鋪。

2.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

瀝青混凝土試驗(yàn)場地在下水庫瀝青混凝土拌和站附近，場地面積20 m×50 m，由推土機(jī)結(jié)合人工整平，振動(dòng)碾碾壓密實(shí)，同時(shí)備好碾壓試驗(yàn)所用的過渡料，做好卸料平臺，在選定的試驗(yàn)場地中間部位采用C25混凝土澆筑30.0 m×1.0 m×0.5 m的基座，基座表面處于同一水平面，并在一端澆筑坡度為1∶1.45的混凝土斜坡，尺寸為 2.9 m×1.0 m×2.0 m，在基座和斜坡表面中部85 cm 處進(jìn)行鑿毛。

2.2 試驗(yàn)參數(shù)組合

為保證瀝青混凝土心墻碾壓質(zhì)量及施工的合理性，擬碾壓試驗(yàn)攤鋪厚度為30 cm/層，參數(shù)組合見表1。

表1 碾壓試驗(yàn)參數(shù)組合

2.3 基面處理

基面處理并分別涂刷陽離子乳化瀝青和稀釋瀝青，涂刷前首先對混凝土表面進(jìn)行檢查，經(jīng)檢測混凝土表面無潮濕部位和浮渣，可以直接進(jìn)行陽離子乳化瀝青和稀釋瀝青的涂刷工作。第三試驗(yàn)區(qū)采用陽離子乳化瀝青進(jìn)行涂刷，涂刷完成采用帆布進(jìn)行覆蓋，以避免表面污染。

2.4 瀝青砂漿施工

施工前經(jīng)過對混凝土表面檢測，確定混凝土陽離子乳化瀝青和稀釋瀝青已充分干燥后，進(jìn)行瀝青砂漿鋪設(shè)工作。瀝青砂漿拌合采用機(jī)械拌合，配合比為瀝青∶礦粉∶砂子=1∶2∶2。現(xiàn)場采用裝載機(jī)運(yùn)輸和卸料，人工使用鐵鍬和耙子整平，瀝青砂漿的整體厚度均>2 cm，整體瀝青砂漿鋪設(shè)完成后，上面覆蓋帆布，防止表面污染。

2.5 人工攤鋪施工

人工鋪筑作業(yè)順序：施工準(zhǔn)備→測量放線→立?！^渡料攤鋪→過渡料的初碾→瀝青混合料的攤鋪→拆?！鸀r青混合料的碾壓→過渡料的終碾。

在施工前首先對心墻進(jìn)行測量放線，根據(jù)測量出的心墻中線確定立模位置，立模時(shí)瀝青砂漿表面繼續(xù)覆蓋帆布。模板尺寸為0.3 m×2.0 m，兩側(cè)模板之間水平支撐設(shè)置于模板接縫處，其長度為20 cm。立模完成后，使用2臺16 t自卸車進(jìn)行過渡料運(yùn)輸，分別卸至模板兩側(cè)，1臺反鏟完成整個(gè)過渡料的攤鋪整平工作，靠近模板位置的過渡料采用人工輔助整平。過渡料堆存位置應(yīng)距離模板1 m，防止在卸料過程中導(dǎo)致模板偏移。

2.6 機(jī)械攤鋪施工

機(jī)械鋪筑作業(yè)順序：施工準(zhǔn)備→層面清理→測量放線→固定定位線→攤鋪機(jī)進(jìn)行攤鋪→瀝青混合料的碾壓→過渡料的碾壓。

層面清理工作，采用高壓水槍對瀝青混凝土層面進(jìn)行清洗，清洗完成后使用棉紗將表面擦拭干凈，并用噴燈進(jìn)行烘干。

在瀝青混合料攤鋪前，先對芯樣孔進(jìn)行回填，用高壓水槍將鉆孔沖洗干凈，人工擦干孔內(nèi)積水，然后用噴燈進(jìn)行加熱，加熱溫度高于70 ℃后，用熱瀝青混合料按50 mm一層分層回填，人工使用搗棒搗實(shí)，回填后的芯樣孔比心墻面高出約2 cm。在芯樣孔回填完成后，開始進(jìn)行機(jī)械攤鋪(第二層)試驗(yàn)，機(jī)械攤鋪主要是確定最佳的初碾溫度，初碾溫度分別設(shè)置為：130 ℃±5 ℃(第一試驗(yàn)區(qū))、140 ℃±5 ℃(第二試驗(yàn)區(qū))和150 ℃±5 ℃(第三試驗(yàn)區(qū))，碾壓遍數(shù)為靜2+動(dòng)8+靜2，油石比為6.8%。首先對心墻進(jìn)行測量放線，確定中心線，然后將攤鋪機(jī)吊放至心墻上方，并將攤鋪機(jī)的行進(jìn)指針、出料口、卷揚(yáng)機(jī)中心線和心墻中心線調(diào)制吻合。

瀝青混合料使用2臺裝載機(jī)進(jìn)行運(yùn)輸，攤鋪順為：第一試驗(yàn)區(qū)→第二試驗(yàn)區(qū)→第三試驗(yàn)區(qū)，攤鋪機(jī)內(nèi)過渡料使用反鏟進(jìn)行倒卸。由于攤鋪機(jī)必須行走后才可以進(jìn)行攤鋪，對于攤鋪不到的部位，使用人工進(jìn)行攤鋪和碾壓。瀝青混合料由裝載機(jī)運(yùn)至現(xiàn)場后，對混合料的溫度進(jìn)行了檢測并記錄。瀝青混合料倒入攤鋪機(jī)料斗后，先打開攤鋪機(jī)下方的紅外加熱器，然后開啟卷揚(yáng)機(jī)進(jìn)行攤鋪。1臺反鏟在后方進(jìn)行料斗內(nèi)過渡料的添加和攤鋪機(jī)控制范圍外的過渡料攤鋪。經(jīng)計(jì)算，攤鋪機(jī)的行進(jìn)速度為2 m/min,攤鋪完成后的瀝青混合料溫度檢測和碾壓與人工攤鋪方法一致。攤鋪完成后，瀝青混凝土溫度降至90 ℃以下后，對瀝青混凝土進(jìn)行無損檢測和鉆孔取芯。

2.7 連續(xù)攤鋪施工

連續(xù)攤鋪(第三、四層)試驗(yàn)，碾壓遍數(shù)為靜2+動(dòng)8+靜2，初碾溫度為140 ℃±5 ℃，油石比為6.8%。

連續(xù)攤鋪施工的碾壓方法與機(jī)械攤鋪相同，在第三層碾壓結(jié)束后，瀝青混凝土表面溫度降至110 ℃時(shí)，對瀝青混凝土進(jìn)行無損檢測，在表面溫度降至100 ℃時(shí)，開始第四層攤鋪試驗(yàn)。

3 瀝青混合料檢測

3.1 瀝青混凝土配料、拌合

試驗(yàn)前對拌合樓的稱量誤差進(jìn)行檢驗(yàn)，滿足要求后，方可進(jìn)行配料、拌合試驗(yàn)。瀝青混凝土配料誤差控制值為：瀝青±0.3%、粗骨料±5%、細(xì)骨料±3%、填料±1%。

瀝青混凝土配合比選用室內(nèi)試驗(yàn)推薦的配合比，配合比的配料量為拌合樓攪拌罐的額定容量。投料順序及拌合時(shí)間如圖1所示。

圖1 投料順序及拌合時(shí)間

拌合時(shí)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150～170 ℃，制備出來的瀝青混合料要求色澤均勻、稀稠一致、無花白料、黃煙及其他異?，F(xiàn)象。

3.2 瀝青混合料運(yùn)輸及溫度檢測

試驗(yàn)采用2輛裝載機(jī)進(jìn)行運(yùn)輸，拌合樓距離試驗(yàn)場地的行駛距離約為0.8 km。人工攤鋪時(shí)，瀝青混合料運(yùn)至現(xiàn)場后，分段倒入模板內(nèi)；機(jī)械攤鋪時(shí)，直接倒入攤鋪機(jī)積料斗內(nèi)。試驗(yàn)運(yùn)輸過程中瀝青混合料未出現(xiàn)離析現(xiàn)象。

試驗(yàn)中收集了環(huán)境溫度、瀝青混合料出機(jī)口溫度、運(yùn)輸至現(xiàn)場溫度、入倉溫度、初碾溫度、終碾溫度、連續(xù)鋪筑的上層表面溫度及對應(yīng)的時(shí)間等數(shù)據(jù)，實(shí)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。

表2 攤鋪試驗(yàn)溫度統(tǒng)計(jì)

試驗(yàn)運(yùn)輸時(shí)間約3 min，在運(yùn)輸過程中環(huán)境溫度為15～20 ℃時(shí)，溫度損失約為0.7～1.0 ℃/min；環(huán)境溫度為5～10 ℃時(shí)，溫度損失約為1.3～1.7 ℃/min。當(dāng)瀝青混凝土攤鋪完成后，環(huán)境溫度為15～20 ℃，溫度損失約為0.2～0.4 ℃/min；環(huán)境溫度為5～10 ℃時(shí)，溫度損失約為0.8～1.2 ℃/min(連續(xù)攤鋪時(shí)溫度損失減緩一倍左右)。

在連續(xù)攤鋪過程中，當(dāng)瀝青混合料溫度約為160 ℃，表層溫度降至約100 ℃時(shí)，可碾壓壓實(shí)，連續(xù)兩層結(jié)合良好。

3.3 心墻厚度與寬度及檢查

根據(jù)第一層芯樣長度檢查，瀝青混凝土心墻碾壓完成后厚度約為26 cm，瀝青混凝土心墻碾壓前心墻寬度為80 cm，碾壓完成后，心墻平均寬度為 92 cm。

4 試驗(yàn)結(jié)果分析

4.1 瀝青混凝土檢測

碾壓完成后的瀝青混凝土先進(jìn)行無損檢測，采用核子密度儀檢測容重，滲氣儀檢測滲透性，核子密度儀進(jìn)行無損檢測的點(diǎn)，再進(jìn)行取芯檢測容重及孔隙率。無損檢測完成后進(jìn)行鉆孔取芯，芯樣檢測結(jié)果見表3。

表3 芯樣檢測結(jié)果表

觀測瀝青混凝土、水泥基座及瀝青混凝土之間結(jié)合情況。經(jīng)觀察，瀝青混凝土與水泥基座之間結(jié)合良好(包括斜坡部位)，瀝青混凝土連續(xù)鋪筑兩層之間結(jié)合良好。

檢驗(yàn)過渡料與瀝青混凝土間的結(jié)合情況，將心墻兩側(cè)的過渡料各挖開兩處，經(jīng)觀察，瀝青混凝土與過渡料之間結(jié)合良好。

4.2 碾壓遍數(shù)與密度、孔隙率的關(guān)系

通過碾壓遍數(shù)與密度、孔隙率的試驗(yàn)數(shù)值，得到碾壓遍數(shù)與密度、孔隙率的關(guān)系曲線，見圖1和圖2。

圖1 碾壓遍數(shù)與密度關(guān)系

圖2 碾壓遍數(shù)與孔隙率關(guān)系

從圖1和圖2中可以看出，碾壓遍數(shù)與密度之間的關(guān)系呈上升趨勢，碾壓遍數(shù)與孔隙率之間的關(guān)系呈下降趨勢。在施工過程中，為保證工程質(zhì)量和提高施工效率，推薦靜2+動(dòng)8+靜2為最佳碾壓遍數(shù)。

4.3 碾壓溫度與密度、孔隙率的關(guān)系

通過碾壓溫度與密度、孔隙率的試驗(yàn)數(shù)值，得到碾壓溫度與密度、孔隙率的關(guān)系曲線，見圖3和圖4。

圖3 碾壓溫度與密度關(guān)系

圖4 碾壓溫度與孔隙率關(guān)系

從圖3和圖4中可以看出，碾壓溫度在130～150 ℃之間時(shí)，碾壓完成后的瀝青混凝土密度與孔隙率之間無明顯變化。

5 結(jié) 論

根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果，在選擇的各試驗(yàn)參數(shù)組合施工下瀝青混凝土的密度、孔隙率、滲透性能均可滿足設(shè)計(jì)要求，從工程施工、進(jìn)度、防滲、經(jīng)濟(jì)等方面綜合考慮，確定瀝青混凝土心墻攤鋪厚度為30 cm，碾壓遍數(shù)為靜2+動(dòng)8+靜2(2 t振動(dòng)碾)，碾壓速度20～30 m/min；瀝青混合料拌合時(shí)，瀝青加熱溫度應(yīng)控制在150～170 ℃，骨料加熱溫度控制在170～190 ℃；通過此試驗(yàn)成果分析可為寒冷地區(qū)類似工程提供良好的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與參考意義。