碾压式沥青混凝土心墙快速高效施工技术探析

碾压式沥青混凝土心墙快速高效施工技术探析

李建旭

中国水电基础局有限公司

摘    要：

碾压式沥青混凝土防渗心墙作为防渗结构, 具有结构简单、工程量小、防渗性能安全可靠等优点。但碾压式沥青心墙作为防渗体的施工经验还不很成熟, 特别是土石坝碾压式沥青混凝土心墙施工, 沥青混合料铺筑层厚一般为25cm左右, 允许施工的环境气温日平均气温都在5℃以上, 日降雨量小于5mm, 全年碾压式沥青混凝土施工天数很有限, 高寒多雨地区尤为突出, 严重制约着土石坝沥青心墙的施工进度。本文介绍了以上特殊条件地区碾压式沥青混凝土快速高效施工技术, 对同类型工程施工有一定的借鉴意义。

关键词：碾压;沥青混凝土;快速高效;施工技术;

1 寒冷气温条件下碾压式沥青混凝土连续铺筑

碾压式沥青混凝土施工受外界气温影响大, 根据该水电站工程的气候条件, 在冬季寒冷气温 (一般指外界气温在-5℃～-20℃) 的环境下, 具体采取了如下措施在保证质量的前提下成功实现了极端低温条件下碾压式沥青混凝土的连续铺筑。

(1) 选择适合的沥青混凝土配合比。冬季碾压式沥青混凝土施工, 摊铺过程的温度损失尤为难以控制, 所以在摊铺后尽快碾压成型是关键, 我们课题组通过室内和现场试验可知, 油石比的增大可使沥青混凝土在压实功大大减少的情况下很容易达到密实。故在寒冷气温条件下可通过增大沥青混凝土的油石比来缩短沥青混凝土摊铺后的成型密实时段, 减少碾压成型过程的温度损失, 从而达到沥青混凝土的温控要求, 保证沥青混凝土的质量。

(2) 沥青混凝土在拌合时出机口温度采取规范要求的上限值。

(3) 沥青混凝土运输及摊铺设备加设适当的保温材料, 保证沥青混合料在运输过程中做到全封闭。

(4) 加强组织管理, 使各工序紧密衔接, 做到及时拌合、运输、摊铺碾压、特别是尽量缩短碾压时间, 每车沥青混合料运输、摊铺碾压全过程控制在30分钟内完成。

(5) 尽量缩短每一段的碾压段, 摊铺后及时碾压完, 必要时可采用两台振动碾串联碾压, 提高碾压效率, 缩短碾压时间。

(6) 当气温达到-20℃～-15℃时, 每天选取11点到17点进行摊铺作业。

(7) 当气温低于-20℃时, 应停止沥青混凝土摊铺作业。

2 碾压式沥青心墙雨天及夜间施工

2.1 碾压式沥青心墙雨天施工

碾压式沥青心墙雨天施工的关键是防雨, 避免各个工序雨水与沥青混合料接触。沥青虽具有憎水性, 当达到一定密度的沥青混凝土却具有很好的不透水性, 但在心墙施工过程中, 沥青混凝土还没有达到要求的密度之前, 沥青混合料不能有水混入。当沥青混合料遇水后 (降雨或被雨水浸泡) , 沥青就不能和骨料有很好的粘结, 影响骨料的粘结力;且当水分残存在层间或沥青混合料中, 温度升高后将会气化膨胀, 形成鼓泡和气孔, 破坏沥青混凝土的防渗性和整体性, 为此我们应采取以下应对措施:

(1) 研究雨天施工方法, 在施工组织设计时注意考虑雨天对施工的影响, 并相应的采取工程措施。沥青混凝土拌合站设置在距离大坝较近的位置, 减少运距, 骨料堆放处高于地面30cm, 以防雨水倒灌, 并搭建防雨棚, 矿粉适宜选用灌存。

(2) 加强与气象部门联系, 做到提前做好充分的准备。

(3) 采用防雨帆布覆盖已摊铺的沥青混凝土混合料, 覆盖沥青混凝土运输设备, 覆盖沥青混凝土摊铺机料斗, 避免沥青混凝土混合料在制备和运输过程中雨水落入。

(4) 采用防雨帆布覆盖下层已铺沥青心墙, 新铺沥青混凝土时, 随摊铺机行进速度, 有专人徐徐揭开帆布, 保证已铺筑心墙处于无雨水渗漏状态, 避免两层沥青混凝土之间有雨水。

(5) 将防雨帆布直接固定在摊铺机尾部, 使其摊铺机同步前进, 帆布后紧随振动碾碾压, 避免雨水渗入松散沥青混合料中, 当沥青混凝土达到规范的密实度时, 即使表面有雨水存在, 不会影响已铺筑的心墙质量。

(6) 雨后复工, 用红外线加热器加热已铺筑层面, 加速层面干燥, 保证层间没有水分, 保证层间结合牢固。

2.2 碾压式沥青心墙夜间施工

为了加快施工速度, 缩短施工工期, 需夜间施工。夜间施工的关键是照明, 施工中应该做到, “晚间要比白天亮, 作业层面无阴影”。只要各个工序环节, 各个工作面的操作人员在夜间施工没有视觉障碍, 就意味夜间施工与白天施工无区别, 施工中除在两坝肩安装大型镝灯, 还在心墙上下游过渡料外侧每隔十米设置一组移动碘钨灯, 从而保证了各个工作面层视线一目了然, 从而保证施工质量。

2.3 寒冷低温条件下碾压式沥青混凝土铺筑无层间加热施工

沥青混凝土铺筑无层间加热施工在规范中虽有提及, 但还未进行理论和实际验证, 本项目就此工艺在实验室进行了模拟试验验证, 并且在该水电站沥青心墙施工中进行了现场试验, 最终证明了本施工工艺的可行性, 层间加热可以通过采用合适的沥青配合比, 对沥青拌合站出机口温度进行适当控制, 在摊铺过程中对下层沥青不进行加热处理, 完全可满足沥青混凝土层间结合要求。但无论是常温还是低温, 此工艺都需要现场摊铺试验后确定合适的参数才可实施。

2.4 提高碾压式沥青心墙铺筑层厚施工

沥青混凝土心墙铺筑层厚与碾压机械的压实功能有关, 根据国内外实践经验统计, 每层的摊铺厚度一般为200mm～300mm。若摊铺层太薄, 层间处理工作量会大大增加, 降低沥青混凝土心墙的施工速度;若摊铺层太厚, 必须用重碾进行碾压, 但重碾碾压容易发生陷碾, 使重碾难以正常工作。在施工中, 由于沥青混凝土心墙表面平整度高差过大, 为了进行找平, 采用了最大铺筑厚度为350mm, 施工中采取了1.5t振动碾进行碾压, 在常规碾压遍数的基础上增加了两遍, 钻取芯样结果满足规范要求。由此可见, 沥青混凝土心墙的铺筑厚度随着碾压机具的优化及碾压参数的改变还可以进一步增大, 在此方面本工程未进行进一步实验和研究。

2.5 碾压式沥青混凝土心墙每日多层连续铺筑施工

碾压式沥青混凝土心墙每日多层连续多层施工主要问题是:下层沥青混凝土温度较高, 沥青混凝土质地较软, 在上层施工中, 由于基础较软, 降低了震动碾压性能, 致使上层沥青混凝土孔隙率难以满足规范要求。在施工高峰期该水电站大坝沥青心墙轴线长度约400m, 摊铺机理论摊铺速度为每1m/min～2.5m/min, 考虑到每层摊铺时的边角人工摊铺及拌合运输影响, 每层摊铺时间一般需要4小时～5小时。由于沥青混凝土降温较慢, 制约了沥青混凝土连续铺筑, 研究每层沥青混凝土的铺筑的间隔时间是夏季每日连续多层铺筑的主要任务。

3 结论

(1) 在现场组织合理的情况下, 采用合适的冬季沥青混凝土施工配合比, 在沥青混凝土施工过程中适当的控制出机口温度、采取适当的保温措施降低运输摊铺过程的温度损失, 沥青混凝土心墙在极端低温条件下连续施工是可行的, 从而解决了因为沥青心墙冬季不能施工而制约大坝无法填筑这一矛盾。

(2) 通过适当的防雨及照明措施可在雨天及夜间施工, 从而接解决规范的夜间雨天不能施工的局限性, 大大提高了沥青混凝土年施工有效天数。

(3) 在寒冷低温条件下, 采用沥青混凝土冬季施工配合比, 将出机口温度控制为规范上限温度, 使铺筑热料保持在 (160℃) , 铺筑前可不进行底层沥青面加热, 从而优化了沥青心墙的施工工艺, 加快了心墙铺筑速度。

(4) 沥青混凝土心墙的铺筑厚度随着碾压机具的优化及碾压参数的改变还可以进一步增大。

(5)在常温情况下沥青混凝土施工循环大于4小时即可实现不间歇连续铺筑。

参考文献：

[1] 新疆石门水电站砂砾石坝沥青混凝土心墙施工技术要求.

[2] 水工碾压式沥青混凝土施工规范DL/T5363-2006.

[3] 新疆石门水电站沥青混凝土心墙砂砾石坝施工组织设计.