波堆水电站大坝碾压式沥青砼心墙施工

波堆水电站大坝碾压式沥青砼心墙施工

马超峰马林

马超峰马林

中国水利水电第十工程局有限公司四川省都江堰611830

摘要：本文以实际工程为例，对水电站沥青砼原材料、施工配合比及质量要求进行了详细的探讨。

关键词：波堆水电站；大坝；沥青砼心墙；质量要求

1.工程概况

波堆水电站属波得藏布流域规划四级梯级水电站中的第三级水电站，主要开发任务是发电。工程位于西藏林芝地区波密县倾多镇境内，波得藏布中下游河段（通多村附近），距离倾多镇12km，波密县43km。

波堆水电站为坝后引水式水电站。波堆水电站坝址以上流域面积为2453km2，年平均流量为132m3/s。水库正常蓄水位2788m，死水位2784m，水库总库容1087.52万m3，电站装机3台，单机容量3200kW，总装机容量为9.6MW。工程由首部取水枢纽工程（包括沥青混凝土心墙土石坝、左岸洞式溢洪道及泄洪洞等主要建筑物）、引水发电隧洞及厂区枢纽工程（包括地面厂房、升压站及尾水等主要建筑物）组成。

图1心墙与基座连接图

大坝为碾压式沥青混凝土心墙土石坝，坝顶长147.7m，坝顶宽7.00m，最大坝高44.65m。沥青砼心墙高40.7m，底高程为2751.5m，顶高程为2792.2m，其中2751.5~2753.5m间心墙厚度由2.2m过渡至0.7m（见图1），2753.5m以上心墙厚统一为0.7m，沥青砼心墙与基座连接处采用弧形槽连接（见图1），砼心墙填筑工程量为3018m3。在心墙上下游各设置3m宽心墙过渡层（最大粒径80mm）。

2.原材料、施工配合比及质量要求

2.1原材料

波堆水电站沥青砼所用材料为2#水工沥青、当地白云岩粗细骨料及填料。

1）沥青。沥青是混合料的重要组成部分，其质量好坏直接影响心墙的防渗效果，沥青的选择是心墙质量控制的关键。本工程按照发包人提供的配合比，选用了中石油新疆克拉玛依石化公司生产的2#水工沥青，厂家对每批进场沥青提供材质试验合格报告，工地试验室进行复检后方可用于工程施工。沥青主要指标及检验成果详见表1。

表12#水工沥青主要指标检测成果表

2）矿料。沥青砼矿料包括粗骨料、细骨料及填料。波堆水电站沥青砼粗细骨料采用坝址区上游约1km的白玉沟沟口对面波得藏布左岸岸坡开采的白云岩破碎后筛分成0.075~2.36mm、2.36~9.5mm、9.5~19mm三种成品运至沥青砼拌合站分仓堆存。矿粉堆存在铺有木板的干燥库房内。骨料堆存场均架设有防雨棚，地面采用低标号砼找平并高出周围地面10cm，以防雨水倒灌。在沥青砼摊铺前对加工好的粗细骨料的物理力学性能进行了检验，检验结果见表2、表3。从检测结果可以看出，沥青砼原材料主要指标满足规范要求，可用于工程施工。

表2粗、细骨料主要指标检测成果表

3.沥青砼拌合站的布置

沥青砼拌合站布置在大坝右岸下游，距离大坝铺筑现场平均不足2.0KM，路况好，运输便利，可以减少沥青砼运输过程中的热量损失；该处地势较为平坦，无安全威胁，且远离生活区，有利于防火及环境治理。

沥青拌合站由一个沥青脱桶及储存加热设备、全自动沥青混合料搅拌设备及矿料计量、沥青计量系统组成。沥青系统设置三个储料仓分别堆存粗、细骨料。沥青拌合站储料仓、储料斗、加热及上料系统等均架设有雨棚进行遮盖。

4.沥青砼心墙施工

4.1施工作业程序

4.2沥青砼原材料的加热原理

1）沥青加热：桶装沥青经脱桶后通过导热油加热至150~170℃。

2）骨料加热：骨料由称量系统自动配置经皮带机输送至提升料斗后送入加热桶加热，该系统采用柴油加热，加热温度为170~190℃。

4.3沥青混合料的制备和运输

沥青砼采用全自动强制式搅拌机拌制，整个拌制过程通过电脑自动控制。将热骨料与矿粉（矿粉不需加热）干拌15s，再加入热沥青湿拌50s。沥青砼混合料出机口温度控制在150~170℃。沥青砼混合料通过5t自卸车接料后由拌合站运至摊铺现场，运距1.7KM。

1）砼基础面处理

沥青砼心墙同周边结构的连接是防渗系统结构的关键，其处理的好坏将直接影响大坝的安全，必须予以高度重视。

①砼基础面凿毛待砼强度达到设计值的70%后即可进行凿毛。采用小锤和錾子凿掉砼表面的乳皮，并用高压风吹净，保证砼面平整、干燥。

②涂刷冷底子油：稀释剂采用汽油，其掺配比例应视气温、风力等气候条件确定，一般采用30：70（沥青：汽油）。

③涂刷沥青马蹄脂：厚度一般为1~2cm。在施工现场采用人工拌合，对人工砂和矿粉分别加热，温度控制在150~170℃，然后再加入到热沥青（140~160℃）中一起搅拌均匀。

2）钢模安装

①钢模采用300mm×8mm×1250mm的钢板制作，模板两侧及模板间连接采用限位卡连接。

②模板安装前表面涂刷废机油作为脱模剂，拼装好的模板平整严密，尺寸准确。定位后模板距心墙中心线偏差控制在±10mm内。

3）过渡料铺筑：模板立好后，用帆布遮盖心墙表面，防止砂石等杂物落入仓面内。采用1m3反铲将掺配好的过渡料粗平，人工配合整平，松铺厚度为30cm。心墙两侧过渡料应同时铺筑，靠近模板部位施工时要特别小心，防止模板走样、变位。

4）结合面清理与加热：结合面要清理干净，摊铺前用煤气喷灯使结合面加热到70℃以上。当面层为沥青马蹄脂时不需要加热。

5）沥青砼混合料运输及入仓：由于沥青拌合站距离心墙铺筑现场较近，沥青砼混合料拌合后采用5t自卸汽车运至现场后卸入ZL50装载机再运至仓面入仓，人工整平，松铺厚度为28cm，误差控制在±2cm内，入仓温度控制在140~170℃。沥青混合料在活动钢模内摊平后将钢模拔出，采用先拆模后碾压的方法，可使沥青砼与过渡带形成犬牙交错的断面，利于两者的结合，这样对防止沥青心墙的塑性变形具有重要意义。钢模拆除后，立即将粘附在模板内壁的沥青砼清理干净，以备下次使用。

6）混合料及过渡料碾压：

①碾压顺序及方法：采用1台1.5T自行式振动碾碾压心墙两侧的过渡料，先静压两遍，再动碾6遍，最后碾压沥青砼混合料6遍。振动碾行进速度按20m/min~30m/min控制。沥青砼混合料摊铺完成后，用帆布将沥青混合料覆盖，其宽度为盖住上下游过渡料各20cm，然后振动碾在帆布上碾压，这样不仅解决了沥青混合料表面污染，而且保持了沥青混合料表面的温度，不产生硬壳。实践证明经过这种方法碾压后的沥青混合料表面“返油”良好，未产生纵向裂缝。由于采用帆布遮盖，解决了沥青砼表面的“冷却”问题，所以在用振动碾碾压时，还可以采用边下料、边摊平、边遮盖，集中碾压的方法施工。当摊铺长度达到8~10m时，用振动碾集中碾压，其压实标准以沥青表面返油为准，对振动碾碾压不到的边角部位（如铜止水附近和齿槽边角），采用重锤人工夯实，直至表面返油为止。

②碾压温度：碾压时最高温度不超过150℃，最低温度不低于110℃。

4.5沥青砼施工过程中应注意的几个问题

1）沥青砼铺筑应与过渡料平起施工，沥青砼心墙铺筑应均衡上升，心墙基面应尽可能保持同一高程，避免或减少横缝，当由于客观原因出现横缝，其结合面坡度应等于或缓于1：3，同时，上、下层横缝应错开2m以上，横缝处应重叠碾压30~50cm，用振动夯夯至表面返油为止。

2）对于连续上升、层面干净且已压实好的沥青砼，表面温度大于70℃即可铺筑上层沥青混合料，当下层沥青砼表面温度低于70℃时，要进行加热，但加热时间不宜过长，以防止沥青砼老化。若已压实沥青砼表面有污物，采用人工清铲，无法铲掉的，加热软化后铲除。不合格、因故间歇时间太长或温度损失过大的沥青混合料应及时清除，清除废料时，严禁损害下层已铺好的沥青砼。

3）对两岸坡接头部位、结合槽、铜止水周围等振动碾不易到达的地方，采用人工振动夯配合重锤人工夯实至返油。

4）钻孔取芯部位要随取随盖，尽可能保持孔内洁净并及时回填，回填时，先将钻孔檫干，然后用喷灯将孔壁烘干至70℃后再分层人工回填捣实。

5）振动碾在心墙上不得急刹车，心墙两侧2m范围内，禁止大型机械进入及横跨心墙。

5.沥青砼心墙施工机械设备配置

沥青砼心墙施工机械设备配置见表6

表6沥青砼心墙施工机械设备配置

6.质量控制

沥青砼心墙施工是一种热施工，对沥青砼的配合比和温度控制等要求较高，施工过程中的质量控制和检测尤为重要。施工单位实行“三检制”，对各工序进行全过程质量控制，按照每层为一个单元进行验收签证。沥青砼开仓实行联合开仓证制度，即由业主、监理、设计三方联合进行验仓，同意开仓后当场在开仓证上签字。监理和业主对沥青砼心墙施工的全过程进行旁站监督，在沥青拌合站和大坝施工现场均安排专人测记沥青砼出机口温度、入仓温度、碾压温度等参数。

拌合站质量控制重点：①原材料质量控制；②混合料制备过程中的温度控制及外观检查；③沥青、矿料的计量控制；

摊铺现场质量控制重点：①工序质量控制；②摊铺宽度、厚度控制；③混合料入仓温度、碾压温度控制；④碾压质量控制（密度、孔隙率、渗透系数）；⑤外观检查。

沥青砼心墙施工期间分别在出机口和摊铺现场对沥青混合料温度进行检测，每层为一个单元进行抽提试验并进行无损检测沥青砼指标如密度、孔隙率、渗透系数等，目前沥青砼心墙已完成单元工程163个，全部合格，优良率为92.3%。沥青砼检测结果见表7：

表7沥青砼检测结果统计表

7.沥青砼心墙埋设仪器观测资料分析

根据设计，沥青砼心墙仅埋设观测仪器4套，全部为位错计，经观测，各种测量数据平稳变化，无突变，观测结果表明：沥青砼心墙位移在正常范围之内。

8.结束语

波堆水电站碾压式沥青砼心墙开始铺筑至今，已施工163层，观测结果表明已施工沥青砼心墙运行良好，各种指标满足设计和技术规范要求。实践证明，沥青砼拌合站的设备配置、拌合工艺、机械运输、碾压设备的选择及各工序人员的安排、施工工艺和方法是可行的，可以作为其他类似沥青砼心墙经验进行推广应用。

作者简介：

马超峰（1980-），男，河南郑州人，工程师，学士，从事水利水电工程施工技术与管理。

马林（1986-），男，安徽亳州人，助理工程师，从事水利水电工程施工技术与管理。