沁县西汤水库工程堆石坝体心墙的沥青混凝土专项铺筑试验

张海飞

（山西省水利建筑工程局 山西太原 030006）

沁县西汤水库工程堆石坝体心墙的沥青混凝土专项铺筑试验

张海飞

（山西省水利建筑工程局 山西太原 030006）

沁县西汤水库的坝型为沥青混凝土心墙堆石坝。为确保坝体心墙的沥青混凝土铺筑顺利进行，在坝体正式施工前，选择试验场地进行专项铺筑试验，文中详细介绍了试验内容、现场试验步骤和方法、试验质量的检测，从而确定了关键的施工参数。

西汤水库；心墙；沥青混凝土；铺筑试验

1 工程概况

西汤水库位于沁县境内申则村西海河流域浊漳河北源一级支流涅河支流西汤河上，坝址以上流域面积91.6 km2，河长12.7 km，主河道平均纵坡21‰，流域内地类主要为砂页岩灌丛山地和砂页岩森林山地。

本工程水库枢纽为Ⅳ等工程，工程规模为小（1）型，主要建筑物为4级，包括沥青混凝土心墙堆石坝、左岸隧洞工程、右岸溢洪道工程等。坝顶长284.2 m，最大坝高20.3 m。坝体的分区有堆石围堰、上下游干砌石护坡、上下游堆石区、防渗墙、沥青混凝土心墙和过渡区。

此次为确保坝体心墙的沥青混凝土铺筑顺利进行，在坝体正式施工前，选择试验场地进行专项铺筑试验，确定关键的施工参数。

坝体成型后沥青混凝土心墙所在位置见图1坝体横剖图。

图1 坝体横剖图

2 试验内容

1）各项原材料的检验。

2）根据配料和拌合顺序，观察检测沥青混凝土的外观颜色、拌合时间及出机口的温度。

3）观察检测沥青混凝土在运输过程中的离析情况和温度损失情况。

4）根据沥青混凝土不同铺筑方法、铺筑厚度、碾压遍数，在碾压完成后，从中钻取芯样进行检测试验，来确定最佳的施工参数。

5）搜集数据计算沥青混凝土铺筑前后的损耗率。

3 原材料检验

1）沥青。使用新疆克拉玛依出产的水工70号沥青。经检测试验，沥青各项结果满足本工程的设计及规范要求。

2）粗骨料。使用武乡县石料厂出产的粗骨料。经检测试验，粗骨料各项结果均满足规范要求。

3）细骨料。使用武乡县石料厂出产的细骨料。经检测试验，细骨料各项结果均满足规范要求。

4）填料。填料采用晋牌水泥集团生产的矿粉。经检测试验，矿粉各项结果均满足规范要求。

4 现场试验

4.1 场地布置

铺筑试验现场距离拌合站约50 m，地面平整，现场内浇筑尺寸为30 m×1.5 m×0.3 m的C20混凝土一块进行铺筑试验，以验证沥青混凝土与水泥基座的结合情况及连续两层人工铺筑试验。

4.2 基座的处理

当基座混凝土强度达到设计要求、干燥后，清除表面的乳皮、浮浆、粘着物，个别的潮湿部位加热烘干；基座表面人工喷涂一层冷底子油（沥青∶汽油=3∶7），喷涂匀称，无漏涂。待冷底子油中的汽油充分挥发后，再往其上部均匀摊铺一层1.5～2.0 cm沥青玛蹄脂，其配比为沥青∶填料∶砂=1∶2∶2。

4.3 配料和拌合试验

1）沥青混凝土拌合系统计量鉴定，由监理及项目部人员参与，其计量鉴定结果满足相关标准要求。

2）沥青、骨料温度的确定。参考以往相似工程施工经验，沥青加热温度控制在140～160℃之间，骨料加热温度控制在160～180℃之间，矿粉不加热。经现场验证，拌制完成的沥青混凝土出机口温度在150～180℃之间。

4.4 沥青混凝土运输方式和温度损失的检测

本次试验采用1辆50装载机运输，拌合楼与试验场地的实际距离约50 m，沥青混凝土由装载机改装的上料机运至现场，铺筑时直接卸料在模板内，在整个运输至铺筑的过程中经观察沥青混凝土无离析现象。

本次温度损失试验共收集了环境温度、沥青混凝土的出机口温度、运输到现场温度、入仓温度、初碾温度、终碾温度以及其对应的时间等数据，实测数据统计结果见表1。

从统计表可见，此次的沥青混凝土出机口温度为148.0～187.5℃，运输到现场时间 3～8min，从出机口到现场温度损失 2.5～7.5℃；入仓温度 140.0～171.5℃，初碾温度 128.5～151.0℃，终碾温度 122.0～141.0℃。

表1 温度损失检测数据表

本次试验中，运输时间、环境温度、沥青混凝土温度和温度损失在控制情况下所施工的沥青混凝土主要性能均能满足设计要求，结合以往的工程实践经验，沥青混凝土在140℃～160℃最低不低于130℃可以碾压密实。当入仓沥青混凝土温度过高，碾压时容易粘附在碾滚上，无法真正压实，温度过低，压实遍数相应增加，并且温度损失相应增大，经过试验可以知道，低于130℃后，沥青混凝土将难以压实。因此为确保施工质量，沥青混凝土施工运输时间不大于20 min；沥青混凝土拌合站的出机口温度控制在160～180℃之间；初碾温度控制在140～160℃之间，最低不要低于130℃；连续铺筑时上层表面温度不宜低于90℃，在已压实的心墙上继续铺筑时表层温度不宜低于70℃，当温度达不到要求时，应采取加热措施使温度达到时方可继续施工。

4.5 碾压参数选取

本现场碾压试验场次，沥青混凝土按照同一个配合比，不同碾压遍数、不同铺料厚度等试验参数进行组合来验证各施工工艺下的沥青混凝土的性能。试验参数见表2。

表2 沥青混凝土参数表

每一碾压层段沥青混凝土铺筑后，分别在其上部取散料，送至现场试验室，测试其各项指标。每一层碾压完成后，等沥青混凝土内部温度完全消失后钻取芯样，测试芯样密度及孔隙率。

4.6 铺筑碾压施工流程

施工准备—测量放线—立模—过渡料铺填—过渡料的初碾—沥青混凝土的铺填—拆模—沥青混凝土和过渡料同步碾压—终碾收面。

4.7 碾压机械速度检测

本次试验采用人工进行心墙沥青混凝土的铺筑，用一台BW80AD-5型振动碾碾压沥青混凝土，过渡料用骏马YZC3和BW120AD-4型振动碾碾压；碾压顺序为先静碾压过渡料2遍，静碾沥青混凝土2遍，同时对沥青混凝土和过渡料振动碾压6、8、10遍（动碾时三台振动碾呈“品”字型进行），最后用BW80AD-5型振动碾在沥青心墙静碾2遍收光，过渡料用骏马YZC3和BW120AD-4型振动碾静碾2遍压平过渡料与心墙接触部位。各机械速度汇总见表3。

表3 碾压机械速度检测汇总表

4.8 沥青混凝土心墙厚度测量

试验采用全站仪对铺筑前基础面高程、松铺料高程及碾压后高程进行多点测量，根据碾压前后的沉降量计算出心墙碾压前后的厚度。

现场测量沥青混凝土心墙铺料厚度28 cm时，碾压完后厚度为24～26 cm；沥青混凝土心墙铺料30 cm时，碾压完厚度为26～28 cm。

4.9 沥青混凝土心墙碾压后宽度测量

宽度测量情况见表4。

表4 铺筑宽度测量 单位：cm

4.1 0沥青混凝土完成后损耗率的计算

按每10 m试验段，根据测量的心墙碾压后的宽度，计算出铺筑沥青混凝土的实测方量，实测铺筑沥青混凝土的方量与按照铺筑长度、高度及模板宽度计算出的理论方量之差求得沥青混凝土的损耗率。

厚度28 cm时损耗率：

厚度30 cm时损耗率：

由实测数据计算出损耗率可见在铺筑30 cm厚时的损耗率小。

5 质量检测

5.1 沥青混合料的检测

现场试验的目的是为了指导施工，因此试验室对沥青混合料均进行了马歇尔试件密度、孔隙率、沥青含量及矿料级配试验，具体见表5、表6。

从表5密度、孔隙率检测结果可见，马歇尔试件在室内成型的孔隙率最大值2.66%，最小值0.97%，平均值1.32%-2.39%。

从表6从抽提试验结果可见，沥青含量、各级配的过筛率与设计值比较可以满足设计要求。

5.2 碾压完成后沥青混凝土现场取芯及察看检测

对于碾压完成的沥青混凝土，待其完全冷却后进行钻芯取样检验，见图2。内容主要为：

1）检测芯样的密度、孔隙率，成果见表7。

表5 密度、孔隙率成果表

表6 抽提试验检测成果

图2 现场钻芯取样和观察层间结合情况

2）现场人为查验沥青混凝土与混凝土基座之间结合情况，经察看，沥青混凝土与混凝土基座之间结合良好；沥青混凝土连续铺筑两层之间的结合面无法观察到结合缝，说明结合良好。

3）查验过渡料和沥青混凝土之间的结合情况，将心墙两侧的过渡料各挖开两处，经察看，沥青混凝土与过渡料之间结合良好。

表7为芯样密度、孔隙率检测成果。

从表7中数据分析可见，各项碾压试验孔隙率均小于3%，密度均大于2.35，满足设计规范要求，且根据施工参数的不同，数值没有规律性变化，说明铺料厚度小于30 cm时，动碾遍数在10遍以上时沥青混凝土已经压至密实，再增加碾压遍数对于提高沥青混凝土密实度意义不大。

6 结论

1）沥青混凝土原材料各项检测数据满足设计及规范要求。

2）根据现场沥青混凝土抽提试验和各项物理性试验，说明室内检测推荐的配合比适应性较强，现场施工配合比推荐使用（见表8、9）。

3）沥青混凝土拌合站的计量精度满足要求，生产的成品料质量满足规范要求。

4）沥青混凝土与混凝土基座、沥青混凝土与过渡料、沥青混凝土层与层之间的结合情况良好。

表7 芯样密度、孔隙率检测成果表

表8 配合比的配料参数与材料

表9 配合比的矿料级配

5）现场试验冷底子油和沥青玛蹄脂的配合比满足要求，在坝体正式施工中，应保证冷底子油喷涂的厚度、均匀性及覆盖完整性；严格执行沥青玛蹄脂施工工艺要求。

6）采用此次试验选择的参数，沥青混凝土性能指标均可满足设计及规范要求，从工程防渗、变形、强度、施工、进度、耐久性和经济性等综合考虑，推荐施工参数见表10。

表10 西汤水库沥青混凝土施工参数控制表

7 施工中的建议

1）每天开盘前应对热料仓骨料级配情况进行筛分，根据各矿料级配情况对配料比例进行校核。

2）骨料加热应匀称，温度控制在170℃～190℃之间，一般不大于200℃。

3）沥青、粗骨料、细骨料、填料严格按照施工配料单投料称重，料的出机温度随着环境温度变化而严格控制，一般控制在160℃～180℃，出仓的沥青混凝土应均匀光亮，没有花白料和冒黄烟，卸料不要产生离析现象。

4）为方便有些成品料内部气泡排出，在入仓后放置20 min左右，再碾压。沥青混凝土初碾温度宜控制在140℃～160℃，最低不低于130℃，冬季施工偏大值，夏季施工偏小值。

5）碾压机械需保持20～30 m/min匀速行驶，行走过程中禁止突然刹车或者横跨心墙碾压。横向接缝位之碾压需重叠30～50 cm，部分碾压不到的，采取人工或者小夯机夯实。

Special Paving Test of Asphaltic Concrete Core Wall of the Xitang Reservoir’s Rockfill Dam in Qin County

ZHANG Hai-fei

The dam type of the Xitang Reservoir is an asphaltic concrete core rockfill dam.In order to ensure the smooth proceeding of paving the asphaltic concrete core wall in the dam body,before the formal construction of the dam，a test site was selected to carry out a special paving test.The paper gives the detailed introduce about test contents，test procedure and methods,the test quality moneforing，etc.So that the key construction parameters were determined.

the Xitang Reservoir；core wall；asphaltic concrete；paving test

TV543.8

B

1006-8139（2017）02-061-05

2017-02-13

2017-04-06

张海飞（1988-）男，2009年毕业于山西水利职业技术学院，助理工程师。