振捣式沥青混凝土心墙施工技术在水库大坝施工中的应用

时间：2024-05-30

吴小军

（甘肃省水利水电勘测设计研究院有限责任公司，甘肃兰州730030）

相比普通混凝土，沥青混凝土材料更加坚固，同时具备施工简单、抗渗性好、定型速度快等优势，所使用的材料节约环保，在我国各类建筑领域中的应用十分广泛。在过去水库大坝施工中多数采用普通混凝土材料，但是普通混凝土具有较强的渗透性，而水库大坝作为重要的储水系统，出现渗漏会严重影响水库大坝运行的稳定性、安全性。而采用沥青混凝土会大大降低大坝的渗透性，渗漏量非常小，并且工程整体更具柔韧性，不会在长期水量存储中产生形变，所以沥青混凝土已经成为水库大坝工程施工中不可或缺的材料。加强沥青混凝土心墙施工技术在水库大坝施工中的应用有着重要意义。

1 工程概况

新疆阿勒泰市乌拉斯特水库工程的总库容1 518万m3。本标段的主要项目为挡水坝，挡水坝为碾压式沥青混凝土堆石坝，坝顶高程1 030.00 m，坝顶宽度8.0 m，坝顶长度475.0 m，最大坝高69.3 m。沥青心墙顶高程1 028.40 m，从混凝土灌浆盖板以上至1 000.0 m高程以下心墙厚度0.7 m；高程1 000.0～1 028.4 m，H=28.4 m，心墙厚度0.6 m，心墙底部与混凝土基座接触处心墙放大脚厚度由0.7 m渐变为2.0 m，渐变高度2.0 m，心墙顶与防浪墙底连接，顶部嵌入防浪墙底20 cm。心墙上、下游两侧过渡层厚为2.0 m。

2 振捣式沥青混凝土心墙施工技术

2.1 沥青混凝土混合料运输

沥青混凝土材料运输采用了保温自卸汽车或保温罐运输车，垂直运输设备采用了吊车、改装后具有保温性能的斗车装载机。在施工前准备好所有沥青混凝土材料运输、施工设备，并在与沥青混凝土材料接触面涂抹一层防粘剂，根据现场试验情况确定防粘剂使用量。运输设备使用完毕后要立刻进行清理[1]。本工程所选的运输设备保温效果良好，可以有效控制沥青混凝土运输中的温度损失。在实际运输中，要严格控制沥青混凝土的性能变化情况，不得产生混合料离析和外漏问题，确保沥青混凝土材料可以均匀、连续、迅速的从制作场地运输到摊铺场地。

2.2 混合料摊铺

2.2.1 摊铺前准备工作一是混凝土结构表面要提前采用高压水冲毛（水压为30 MPa），清除混凝土结构表面上的浮皮、浮浆、废渣、黏附物等，保证表面的光滑性、干燥性。二是严格按照设计标准对混凝土结构表面上的冷底子油、沥青玛蹄脂展开施工。

2.2.2 模板架设与拆卸在沥青混凝土摊铺设备使用前，要对摊铺机的钢模宽度进行调整，从而保证能够达到设计标准。沥青混凝土人工摊铺工具为钢模，确保心墙有效断面尺寸能够满足标准。人工架设的钢模要足够牢固、拼接紧密、尺寸精准、拆卸方便。钢模定位之后中心线距离心墙位置偏差要控制在±5 mm以内。在钢模中填入沥青混凝土料之前，要对过渡料进行预碾压。正式进行混合料碾压前，先拔出钢模，并将表面上的黏附物清理干净。

2.2.3 过渡层填筑摊铺机自动调节过渡料摊铺宽度、厚度，对于摊铺机无法涉及的位置，要通过人工配合小型机械完成摊铺。人工摊铺过渡段填筑前，要在心墙表面上遮盖一层防雨布，四周遮盖宽度要超过模板30 cm。对心墙两侧过渡层同步摊铺压实，避免钢模出现移动情况。在距离钢模边15～20 cm过渡料的钢模拆除之后，对心墙的骑缝部位进行碾压[2]。

2.2.4 铺筑保持心墙和坝壳填料、过渡料同步上升，保证施工的均匀性，确保整体的压实量。心墙、过渡层与坝壳料之间的高差要控制在80cm以内。沥青混凝土心墙采用水平分层方法，厚度控制在20～30 cm，全轴线不分段一次摊铺碾压施工。摊铺机械的控制系统可以随时监测、校正摊铺参数。人工摊铺前，要根据心墙、过渡层结构标准、施工要求对铺筑宽度、厚度等参数进行调节。采用专用的摊铺机摊铺沥青混凝土料，摊铺速度控制在1～3 m/min，机械无法摊铺位置采用人工摊铺方法。如果沥青混凝土料要铺筑2层以上，下层沥青混凝土表面温度降低到90℃以下即可摊铺沥青混凝土料。

2.3 沥青混凝土料碾压

碾压施工采用1.5 t以内的专业振动碾，根据心墙不同高度设计宽度，采用相对应型号心墙碾压设备、碾压方法进行碾压施工。混合料、过渡料碾压要按先进行过渡料碾压、后进行混合料碾压的施工顺序进行。混合料碾压要先无振碾压、后有振碾压，碾压速度控制在20～30 m/min。通过试验确定碾压次数，前后段交接位置重叠碾压长度在40 cm左右[3]。碾压过程中碾压设备不得紧急制动或横跨心墙。

碾压施工中要严控碾压温度，初期碾压温度要控制在130℃以上，终碾温度要在110℃以上，根据试验标准确定最终碾压温度。整个碾压过程要做到不陷碾、不粘碾、沥青混凝土表面不开裂。如果振动碾压轮宽度小于心墙宽度，则采用贴缝碾压方法；如果振动碾轮宽度大于心墙宽度，则采用单边骑缝碾压。所有的机械设备均不可直接跨越心墙。在心墙两侧2 m范围内不得用10 t以上的大型机械设备。

2.4 接缝及层面处理

2.4.1 沥青混凝土与混凝土接缝面沥青混凝土、混凝土结构连接表面使用高压水冲毛，去除表面上的浮皮、浮浆、废渣、黏附物等，确保混凝土结构表面足够干净。现场搅拌制作玛蹄脂，严格按照试验标准进行配比和温度控制。在玛蹄脂铺设前，要在混凝土结构表面喷涂1～2遍冷底子油，在冷底子油彻底干涸之后，再铺设一层玛蹄脂。在铺设清理玛蹄脂、沥青混合料时，要做好止水铜片的保护和校正工作。

2.4.2 心墙横向接缝处理心墙要尽可能全线保持均匀上升，确保在相同高程施工，减少横缝出现数量。如果施工面出现横缝，要根据其具体坡度做成缓于1∶3的斜坡，上下层横缝错开量不低于2 m[4]。在接缝施工过程中，要人工将表面的粗颗粒骨料剔除，可以先用汽油夯实斜面上的沥青混凝土面，直到表面反油为止，之后使用振动碾在横缝位置碾压沥青混凝土，保证混合料的密实度。在摊铺下次沥青混凝土料时，将斜坡尖角位置沥青混凝土材料用钢钎凿除，钢丝刷除黏附在混凝土表面上的杂物，并用高压吹风机吹净。在摊铺过程中，要先使用红外加热器将表面加热处理，温度要提升到70℃以上，之后再进行沥青混凝土的摊铺和碾压。

2.4.3 层面处理在心墙夯实完成后继续铺筑，将结合面清理干净。使用压缩空气喷吹清除表面污染物。如果不能完全清除，则要用热气烘烤污染面，在表面软化之后再清除。考虑到混凝土表面停歇时间长，因此要用覆盖保护措施。在正式铺筑前，保证结合界足够干燥、干净，将其加热到70℃以上，这样即可完成沥青混凝土铺筑，必要时要在层面上摊铺一层稀薄沥青，在底层沥青凝结之后在上层摊铺沥青混凝土材料，人工使用振捣棒捣实。