楊 波

(中國電建集團(tuán)貴陽勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴州 貴陽 550081)

1 概 況

蘇洼龍水電站工程位于四川省巴塘縣蘇哇龍鄉(xiāng)，設(shè)計(jì)正常蓄水位2 475 m，總庫容6.74億m3，裝機(jī)1 200 MW，為一等大(Ⅰ)型工程。

瀝青混凝土心墻堆石壩的壩頂高程2 480 m，最大壩高112 m，壩頂長度464.7 m，壩頂寬度12 m。心墻采用垂直式，寬度0.5～1.5 m，高度100.2 m，心墻上下游兩側(cè)均設(shè)置寬度3 m粗細(xì)過渡料。心墻鋪筑方量為3.73萬m3，冷底子油為1 709 m2，砂質(zhì)瀝青瑪蹄脂為51.3 m3。

該工程設(shè)計(jì)階段已完成室內(nèi)碾壓式瀝青混凝土配合比的復(fù)核試驗(yàn)，但能否直接用于現(xiàn)場施工，需要在施工階段通過場外現(xiàn)場鋪筑試驗(yàn)再次驗(yàn)證，以指導(dǎo)現(xiàn)場正式施工。為論證心墻連續(xù)鋪筑兩層、三層的可行性及技術(shù)要求，同步開展連續(xù)鋪筑不同層數(shù)的試驗(yàn)。

2 現(xiàn)場鋪筑試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

2.1 試驗(yàn)場地

試驗(yàn)場地布置于大壩下游4.8 km處，場地經(jīng)平整壓實(shí)，澆筑混凝土試驗(yàn)基座(長×寬=40 m×3 m)，設(shè)置斜長2 m的凹槽斜坡段(坡比1∶0.66)基座并預(yù)埋一道Z型銅止水。

2.2 主要施工設(shè)備

拌和：1套LB2000型(150 t/h)瀝青混凝土拌和系統(tǒng)。運(yùn)輸：1輛專用自卸汽車，1臺3 m3改進(jìn)專用裝載機(jī)，1臺1.2 m3液壓反鏟。鋪筑：1臺LP1500型定制履帶式攤鋪機(jī)。碾壓：1臺BW120AD-5型2.7 t振動(dòng)碾，2臺JM803H型3.0 t振動(dòng)碾，1臺HCD1109型振動(dòng)沖擊夯。

2.3 質(zhì)量檢測儀器

環(huán)境測量：2支溫度濕度，4支水銀溫度計(jì)，10支電子數(shù)顯筆式溫度計(jì)，1個(gè)測風(fēng)儀。質(zhì)量檢測：1臺CR602181型瀝青無核密度儀，1臺SQ-25型滲氣儀，1臺混凝土取芯機(jī)等。

2.4 鋪筑方式

鋪筑分為人工單層攤鋪、機(jī)械連續(xù)鋪筑兩層和三層，每段長度不小于10 m。人工/機(jī)械攤鋪寬度分別為2.0 m、1.2 m，兩側(cè)細(xì)過渡料寬度為3 m。

人工攤鋪流程：施工準(zhǔn)備→測量放線→架立鋼板模板→細(xì)過渡料攤鋪→細(xì)過渡料初碾→基面清理→瀝青混合料攤鋪→抽拆鋼板模板→瀝青混合料和過渡料成“品”字形同步碾壓→瀝青混合料和過渡料成“品”字形同步靜碾收光→質(zhì)量檢測。

機(jī)械攤鋪流程：施工準(zhǔn)備→測量放線→冷結(jié)合面清理→瀝青混合料和細(xì)過渡料攤鋪→細(xì)過渡料初碾→瀝青混合料初碾→瀝青混合料和細(xì)過渡料成“品”字形同步碾壓→瀝青混合料和過渡料成“品”字形同步靜碾收光→質(zhì)量檢測。

2.5 試驗(yàn)實(shí)施方案

瀝青混凝土心墻場外鋪筑試驗(yàn)工藝參數(shù)、鋪筑試驗(yàn)各鋪筑層與工藝效果和瀝青混凝土攤鋪試驗(yàn)布置分別見表1、表2、圖1。

表1 瀝青混凝土心墻場外鋪筑試驗(yàn)工藝參數(shù)表(鋪料厚度30 cm)

表2 鋪筑試驗(yàn)各鋪筑層與工藝效果表

圖1 瀝青混凝土攤鋪試驗(yàn)布置圖

3 試驗(yàn)成果分析

3.1 瀝青混凝土配料試驗(yàn)

施工前已委托西安理工大學(xué)對設(shè)計(jì)單位推薦的9種不同瀝青混凝土配合比進(jìn)行了配合比和性能指標(biāo)選擇試驗(yàn)，最終確定了設(shè)計(jì)推薦5號配合比作為施工配合比。推薦配合比的填料級配和推薦的瀝青混凝土配合比的材料和級配參數(shù)分別見表3、4。

表3 推薦配合比的填料級配

表4 推薦的瀝青混凝土配合比的材料和級配參數(shù)

3.2 瀝青混凝土拌和站調(diào)試

檢測稱量系統(tǒng)的精度、計(jì)時(shí)、測溫設(shè)備及其他控制裝置的運(yùn)行情況。

根據(jù)規(guī)程規(guī)范[1]、設(shè)計(jì)及相關(guān)試驗(yàn)成果要求[2]，瀝青采用導(dǎo)熱油循環(huán)間接加熱，加熱溫度為160±10 ℃；骨料加熱采用烘干桶加熱，溫度為180±10 ℃；礦粉不加熱。經(jīng)過試拌驗(yàn)證，拌和后瀝青混合料的出機(jī)口溫度為150～175 ℃。稱量控制誤差瀝青、粗骨料、細(xì)骨料、填料分別為±0.3%、±5%、±3%、±1%。

各組分投料順序?yàn)椋捍止橇稀?xì)骨料→礦粉干拌15 s→瀝青濕拌45 s→瀝青混合料。制備出來的瀝青混合料色澤均勻光亮，稀稠一致、無花白料、黃煙及其他異?，F(xiàn)象。

3.3 基座處理與冷底子油噴涂

對基座處理合格后并噴涂冷底子油。噴涂前首先對混凝土表面進(jìn)行鑿毛、刷毛處理，基座表面滿足干凈干燥后噴涂冷底子油(瀝青∶汽油=3∶7)。

3.4 砂質(zhì)瀝青瑪蹄脂施工

冷底子油噴涂12 h后，再涂刷砂質(zhì)瀝青瑪蹄脂(瀝青∶礦粉∶人工砂=1∶1∶2)，完成后采用加厚耐熱防雨蓬布覆蓋且兩邊超寬大于30 cm，防止表面污染及利于兩邊壓重穩(wěn)定。經(jīng)檢測，砂質(zhì)瀝青瑪蹄脂溫度檢測在145～155 ℃之間，厚度整體滿足2 cm的要求。

3.5 瀝青混合料運(yùn)輸

為了檢測瀝青混合料從出機(jī)口到入倉時(shí)溫度損失情況，從瀝青拌和站運(yùn)輸至距離4.8 km大壩開展模擬試驗(yàn)，總耗時(shí)35 min。沿途每隔五分鐘測量一次溫度值均在145～155 ℃之間，經(jīng)計(jì)算溫度損失表明：在選用運(yùn)輸設(shè)備和實(shí)際路況時(shí)，瀝青混合料運(yùn)輸過程中溫度損失不明顯，也未發(fā)生離析現(xiàn)象，滿足瀝青混凝土運(yùn)輸和現(xiàn)場入倉鋪筑及初碾溫度的要求。若施工過程中有等待或風(fēng)速較大的情況，則應(yīng)特別注意現(xiàn)場施工的連續(xù)性，以盡量減少瀝青混凝土料的溫度損失。

3.6 瀝青混合料溫度檢測與控制

試驗(yàn)前，分別檢測環(huán)境溫度、出機(jī)口溫度、入倉溫度、初碾溫度、終碾溫度、結(jié)合面溫度；試驗(yàn)后，確定各環(huán)節(jié)最佳溫度參數(shù)和機(jī)械碾壓參數(shù)。場外鋪筑試驗(yàn)施工各層溫度實(shí)測記錄見表5。

表5 場外鋪筑試驗(yàn)施工各層溫度實(shí)測記錄表

3.7 瀝青混合料檢測

根據(jù)規(guī)范要求[3]，對每層瀝青混凝土在鋪筑現(xiàn)場倉面不同位鉆取芯樣，工地試驗(yàn)室對瀝青混合料進(jìn)行了馬歇爾試件密度、孔隙率、油石比及填料級配等檢測。瀝青混合料密度、孔隙和瀝青混合料抽提試驗(yàn)檢測結(jié)果分別見表6、7。

表6 瀝青混合料密度、孔隙率結(jié)果

表6結(jié)果表明，室內(nèi)成型馬歇爾試件的孔隙率最大值1.1%，最小值0.5%，滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求[4]。從表7抽提試驗(yàn)結(jié)果表明，瀝青混合料中油石比及填料級配滿足允許偏差的要求。

表7 瀝青混合料抽提試驗(yàn)檢測結(jié)果

3.8 瀝青混凝土芯樣檢測

各施工層瀝青混凝土鋪筑完成后，冷卻至接近環(huán)境氣溫或待溫度降至30 ℃后鉆取芯樣(長度為30～35 cm)，第1鋪筑層至第5鋪筑層瀝青混凝土芯樣檢測結(jié)果見表8。表明瀝青混凝土與水泥基座混凝土(水平、斜坡)之間結(jié)合牢固，瀝青混凝土與細(xì)過渡料之間咬合良好，各部位結(jié)合處芯樣上下結(jié)合牢固。

表8 第1鋪筑層至第5鋪筑層瀝青混凝土芯樣檢測結(jié)果表

通過將芯樣切割成試件后送專業(yè)機(jī)構(gòu)檢測表明：所有瀝青混凝土芯樣試件孔隙率小于設(shè)計(jì)和規(guī)范[5]規(guī)定值3.0%，且小于2.0%；芯樣抽提試驗(yàn)表明，粗骨料級配、礦粉含量、油石比偏差小，滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范的允許偏差；瀝青混凝土芯樣彎曲、拉伸、壓縮、水穩(wěn)定及滲透試驗(yàn)結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求；瀝青混凝土芯樣的三軸試驗(yàn)中黏結(jié)力值為0.37 MPa(設(shè)計(jì)值≥0.30 MPa)和內(nèi)摩擦角值為32.5°(設(shè)計(jì)值≥25°)滿足設(shè)計(jì)要求。

試驗(yàn)現(xiàn)場對瀝青混凝土表面采用無核密度儀所測容重，通過與瀝青混凝土芯樣的容重建立兩者之間的關(guān)系曲線，通過結(jié)果換算可得無核密度儀測試值與瀝青混凝土密度的換算公式后即可求得瀝青混凝土容重，并根據(jù)瀝青混凝土最大密度檢測結(jié)果，可進(jìn)一步求得孔隙率。

在已經(jīng)壓實(shí)的瀝青混凝土表面利用滲氣儀現(xiàn)場可以快速檢測出滲透系數(shù)，判定施工過程中質(zhì)量是否滿足要求，滲透性試驗(yàn)1分鐘相對真空度變動(dòng)值0～1 kPa之間，1～5鋪筑層檢測結(jié)果均無滲漏情況。

4 所采取的工程措施

(1)通過制作可移動(dòng)式鋼筋骨架防護(hù)棚，同時(shí)滿足防風(fēng)、防雨、防塵、防溫度損失。

(2)通過日常觀測和收集氣溫、風(fēng)力數(shù)據(jù)，掌握特點(diǎn)和正常規(guī)律后適時(shí)調(diào)整連續(xù)鋪筑作業(yè)時(shí)段。避開早晚溫差大時(shí)段、冬季氣溫偏低或負(fù)溫時(shí)段的鋪筑施工。

(3)通過間隔均勻插入多支溫度計(jì)，全面掌握各環(huán)節(jié)作業(yè)溫度。

(4)當(dāng)日降雨量大于5 mm或風(fēng)力大于4級或負(fù)溫時(shí)，停止瀝青混凝土入倉。未能及時(shí)碾壓的混合料，采用耐熱防雨蓬布覆蓋后開始碾壓。

5 結(jié) 語

在高寒干燥地區(qū)，瀝青混凝土的施工技術(shù)比較復(fù)雜。因此，施工前應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂虻惹闆r進(jìn)行現(xiàn)場生產(chǎn)性復(fù)核試驗(yàn)分析，獲得瀝青混凝土心墻攤鋪試驗(yàn)相關(guān)技術(shù)資料，并確定適合高寒干燥地區(qū)的施工工藝和溫度控制等參數(shù)。通過本工程實(shí)際施工驗(yàn)證，有幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)值得推廣。

(1)瀝青混凝土料的出機(jī)口溫度宜控制在150 ℃～175 ℃，入倉溫度160 ℃±10 ℃(當(dāng)有風(fēng)、低溫時(shí)段按上限控制)，最佳初碾溫度140±5 ℃，終碾溫度不得低于110 ℃(當(dāng)有風(fēng)、低溫時(shí)段按上限控制)，結(jié)合面溫度宜為70～90 ℃。

(2)心墻兩側(cè)同步鋪筑細(xì)過渡料寬度3.0 m，厚度均為30 cm效果較好。

(3)瀝青混合料采用一臺2.7 t雙擊式振動(dòng)碾碾壓，細(xì)過渡料采用兩臺3.0 t振動(dòng)碾碾壓，先靜碾2遍細(xì)過渡料(距離心墻20 m范圍暫不碾壓)，然后靜碾2遍瀝青混合料，再對瀝青混合料和細(xì)過渡料成“品”字形同步進(jìn)行振動(dòng)碾(振動(dòng)碾的最佳碾壓遍數(shù)：日連續(xù)鋪筑1～2層為8遍、連續(xù)3層為10遍)，最后對瀝青混合料和過渡料成“品”字形同步靜碾2遍收光。瀝青混凝土鋪筑速度1～3 m/min，碾壓速度控制在20～30 m/min。

通過實(shí)際施工效果看，在高寒干燥地區(qū)瀝青心墻連續(xù)鋪筑兩層或三層施工工藝可行，施工質(zhì)量可滿足相關(guān)規(guī)范要求。