水利工程碾压式沥青混凝土心墙低温施工技术研究

2022-04-07李满晶

工程与建设 2022年1期

李满晶

(新疆金沟河流域管理局，新疆沙湾 832100)

0 引言

沥青混凝土心墙堤坝有着较长的发展历史，但因为其主要是在堤坝内部设置，因此平时难以对其开展相应的检查，若施工质量出现问题导致其发生渗漏等病害时往往难以进行处理，因此该项技术的发展较为缓慢[1]。但同时，正是因为其所处位置的特点，使其在堤坝外壳的作用下有着较好的抗震性能以及耐久性能等，能够较好地适应各种类型的堤坝，处理起来仅需较少的工作量，施工较为便利，故对其开展进一步的研究非常有必要。

1 工程概况

某水利枢纽工程所用材料主要为碾压式沥青混凝土，并在防渗墙上设置有沥青混凝土心墙。在堤坝的轴线向北约1.5 m处设置有心墙的中心线，在两侧则有以砂砾石做成的宽度约为3 m的过渡带分布，在朝南方设置有排水体。堤坝的边坡等级均为二级坡，在上游处设置有1∶2.1的混凝土堤坝边坡，在下游处设置有1∶1.6的碎石堤坝边坡。马道有着203 m的高程以及3.54 m的宽度。该导流明渠段的堤坝主要的施工目标为基础的帷幕灌浆、防渗墙以及填筑施工。

2 碾压式沥青混凝土低温施工试验

选取该场地120 m范围作为试验用地，基于相关要求对其开展平整以及碾压施工，以确保其密实度符合设计要求[2]。在具体试验时将场地划分为三段，并在各路段分别摊铺上6.4%、7.0%以及7.4%沥青含量的混合料。在此基础上，再将场地以约10 m的长度将一片区域划分为4个单元，在各单元上开展裸露和盖帆布的碾压施工，以50 cm的宽度摊铺心墙。设计所推荐的配合比往往是在常温下依据相关要求进行拟定的，但实际场地温度较低，因此需对其进行相应的调整，具体见表1。

表1 碾压式沥青混凝土低温施工试验配合比

基于上述沥青混凝土的不同配合比，碾压时以表2所示的方式进行。

表2 碾压试验方法

在入仓碾压时，骨料的级配以及碾压的方法等都会影响到沥青混凝土的碾压温度，因此在施工时应综合考虑各重要因素选取入仓温度。基于该碾压式沥青混凝土心墙的施工实际，本项目在进行拌和施工时将其温度适当地提高到165 ℃左右，加热矿料到185 ℃左右，并以169 ℃作为混合料的出机温度，以153 ℃作为其入仓温度。在较高的温度下，混凝料中的沥青老化速度较快，不利于其耐久性以及抗渗透型，在较低的温度下，则会导致在碾压之后，沥青混凝土出现较高的孔隙率，使其防渗性有所下降。

因施工现场温度较低，且伴随有较大的西北风，因此若在开展心墙的施工时的保温技术不到位，将会导致沥青混凝土温降速度有所提高，使其防渗性有所降低。故针对运输时所损失的温度应适当开展局部的保温工作，可通过减小摊铺机的前进速度来实现增加烘烤时间的目的，也可将铁皮盖板设置在摊铺机装料斗处的上方，降低其温度损失等。在完成施工之后，通过钻芯取样的方式对样品性能开展试验分析，所得结果见表3。

表3 低温施工研究试验结果

由表3中的结果可知，相同的配合比和相同的碾压方法下，相比于不盖布的碾压方式，盖布的施工方法有着较高的孔隙率，但仍处于规范范围内。因为在碾压时进行盖布除了能够减少风力作用下温度的丧失之外，还能避免振动导致的粘贴滚轮现象，使其使用寿命得以提高。此外，碾压时进行盖布还能避免沥青中的填料被滚轮携带走，对结合料中的层间结合较为有利。故在低温碾压时推荐采用盖布的方式进行施工。在相同的配合比之下，随着不断增加的碾压次数，沥青混合料的孔隙率并未有较为显著的变化，即表明有着碾压遍数最佳值。当沥青含量不断提高时，沥青混合料孔隙率在相同的碾压遍数下逐渐减小；并且对于沥青混合料而言，沥青含量不同时碾压遍数的最佳值也不同，具体表现为随着沥青含量不断增加，碾压遍数的最佳值不断降低。

综上可知，在低温环境下，采用较为合理的施工配合比，以155 ℃左右作为其入仓温度，适当使用帆布进行覆盖碾压，并在施工时采用相应的保温罩进行保温，碾压时采用最佳的遍数，并在施工时进行相应的保护，就该场地环境而言，开展低温施工是较为可行的。

3 施工技术应用

3.1 沥青混凝土的施工

基于上述试验研究所确定的各项参数开展心墙的施工。通过水平分层以及全轴线连续摊铺的方式进行心墙的碾压施工，对于摊铺不便的地方则应采用人工的方式进行施工[7]。在搅拌沥青混合料时通过LJ80型的拌和机进行施工，采用12 t的三桥驱动自卸汽车作为拌和后的沥青混合料的运输工具，将其运送到ZL50装载机中后，再通过该机器将沥青混合料倾倒入摊铺机中开展摊铺工作。在摊铺机中通过装载机开展心墙两侧过渡料的摊铺[3]。在前一段施工符合质量要求之后再开展下一段的施工。

针对需要越冬的心墙应使用砂砾进行覆盖，基于场地的冻土厚度决定心墙覆盖的厚度。为提高保温效果，可采用梯形断面的方式进行覆盖，具体尺寸可参考3 m的顶宽以及6 m的底宽。在越冬之后，可通过反铲的方式清除砂砾料，再配以装载机将其放置到其他位置，对于较为接近心墙的位置则需使用人工的方式进行处理。

3.2 碾压式沥青混凝土心墙施工

施工心墙时必须使用现场试验所取得的配合比参数等，并严格控制施工时所需用到的原材料和摊铺质量等。施工之前需先开展相应的准备工作，具体有：接缝处的清理以及施工机具和材料的准备等，并在开展铺筑施工之前，先对施工部位进行全面复核。施工时应严格控制施工质量，随时做好相应的配套准备，确保摊铺施工得以连续开展。在具体铺筑时应随时对其效果进行检验，若出现异常情况应及时停止施工，并在调整之后再进行铺筑[4]。

对于停留时间较长以及所损失的温度较大的混合料应及时废弃，并注意在废弃时避免对已铺筑混凝土造成损害。当下层沥青混合料铺筑好之后，在开展上层沥青混合料的铺筑之前应先检验下层接缝面是否具备70 ℃以上的温度，若温度在70 ℃以下，则应先通过加热器进行加热，确保其满足设计要求，加热时应注意时间的把控，避免沥青混凝土出现老化现象。若遇到季节性停工的情况，应先确保心墙断面比相邻堤坝的填筑料高程要高，且若是在冬季时候进行停工，还需通过砂砾料进行覆盖，以避免出现冻损的情况。摊铺完混合料之后，应立马采用帆布和保温罩进行覆盖，以达到保温要求。在铺筑完后开展碾压施工前应复核其温度是否保持在145 ℃左右，在碾压时，针对过渡料的施工应采用贴缝的方法进行施工，且摊铺过渡料时应使其高度比混合料要低。根据上述试验结果，推荐在设计配合比的基础上，增加沥青的含量，可使其在混合料中的占比达到6.8%的上限。具体碾压时可降低碾压路段，分多次碾压，若施工条件允许，可通过2台串联的方式开展碾压施工，以缩短碾压施工的工期。施工时应确保各项工艺保持紧密的衔接，使拌和到碾压施工的时间做到及时且连续。