沥青混凝土心墙施工质量控制
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金平水电站位于四川甘孜州藏族自治区康定县境内、大
渡河左岸支流金汤河干流中上游,为金汤河干流梯级开辟的
第一级水电站,最大坝高 91.5m,坝顶长 268m,坝体为沥
青混凝土心墙(简趁心墙)。心墙厚 0.5-2.3m(下设 2.3m 扩大
段),心墙顶轴线长 268m,墙体最大高度 90.5m,沥青混凝
土工程量约 1.46 万 m3。
为确保沥青混凝土心墙施工质量,制定了施工质量控制
点,使沥青混凝土心墙施工全过程,各环节全面受控,见表
1。
表 1 沥青混凝土心墙施工质量控制点设置表
原材料检验
测量放线
仓位验收 材料物理、化学 材料的可靠性
性能特征
高程、桩号
层面处理
拌和时间
称量 定出边线、 轴线、 标明高程
干净、干燥
干拌 10-15s,湿 拌 45~60s
各组分按配合比 控制
沥青混合料配
沥青加热
制
骨料温度 沥青温度
(150℃~
160℃),恒温时
间小于 48h
175℃~200℃
混合料出机口
155℃~175℃
温度
宽度不小于设计
施工生产 沥青混合料摊
摊铺宽度、 厚度要求 厚度:
过程 铺
23±2cm
沥青混合料碾
压
施工质量评定
入仓温度
碾压方式
初碾温度
碾压遍数
单元工程 入仓温度
155℃~175℃
贴缝碾压
初碾温度
140℃~150℃
静 2+动 8+静 2
实测、实量、问 题整改
表 2 沥青混凝土心墙工程主要机械设备表
名称 型号规格 功率 设计能力 用途
立式复合 PFL-1000 55kW 50t/h 骨料破碎
破碎机
反击式破 PF-A1010 75kW 45t/h 骨料破碎
碎机
柱磨机 ZHM400 30kW 10t/h 磨粉
分选机 GB1800B 10t/h 骨料分选
沥青保温
EQ3141GJ 8t 水平运输
车
沥青混凝 LB1000 土搅拌楼
180kW 沥青混合 60t/h 料拌制
沥青混凝
DF-130C 土摊铺机 1~ 摊铺混合
3m/min 料
振动碾 BW120AD 2.7t 碾压毛料
振动碾
装载机
反铲
BW90AD
CAT980C
EX-200
1.5t
2.5m3
1.0m3 沥青混合
料碾压
垂直运输
摊铺毛料
心墙施工的原材料主要由沥青、粗细骨料、矿粉组成,
粗骨料按粒径范围为 19~9.5mm、9.5~4.75mm、4.75~2.
36mm 三级, 细骨料粒径范围为 2.36~0.075mm,人工砂和
天然砂组成,矿粉粒径为小于 0.074mm 的颗粒。
本工程使用的沥青为新疆克拉玛依石化总公司生产的
翼龙牌优质水工沥青。生产厂家在沥青出厂时提供本批沥青
全部试验指标报告和合格证;沥青运至现场,工地实验室按
监理要求进行检测,沥青的外包装必须是桶装。
粗骨料采用王家坪的石灰岩进行破碎加工,控制进场石
灰岩小于 20cm ,洁净无泥,无污染,进场块石堆人防雨棚。
骨料采用两级破碎生产,粗碎选用 PF-A1010 型反击式破碎
机,细碎选用 PFL-1000 型复合式冲击破碎机。粗骨料生产
过程中每天检验其超逊径、针片状和含泥量指标一次,抽样
点为筛分楼出料皮带输送机处,各级成品骨料分类堆放。
人工砂用王家坪石灰岩进行破碎、筛分生产,河砂采用 长江的天然河砂筛分制得。
矿粉为石灰岩生产的人工砂经柱磨机磨细后分选而得,
生产 50~100t 矿粉取样一次对设计指标进行检验,生产中
每天检测矿粉细度,矿粉储存要求防雨防潮,并防止杂物混
入。
现场摊铺试验目的是对室内配合比进行验证和调整,取
得并确定各种有关的施工工艺参数。主要内容是:检验、调
整、确定沥青混凝土的施工配合比,检验沥青混凝土拌和系
统和摊铺设备运行性能,试验选定各种摊铺碾压参数。
现场试验完成后,转入生产性摊铺试验。再次验证和凋
整沥青混凝土配合比和施工工艺参数。
本工程施工配合比误差控制为: 砂石料±0.5%,填充料±
0,5%,沥青±0.3%。
沥青混凝土拌和系统设有二次筛分装置,在拌和系统料
场测试的矿料级配、超逊径、含水量等不能作为计算施工配
料单的依据,在经过二次筛分后的热料仓取料进行矿物级
配、超逊径试验后计算施工配合比显得不现实,因此,在计
算施工配料单时以前一仓位的沥青混合料的抽提试验测试
成果作为依据;抽提试验的取料部位在施工现场,沥青混合
料在摊铺完成后未碾压之前从不同部位取料混合,用四分法
分取试样进行抽提试验计算出各组分数值,结合设计配合比
进行调整。
骨料经配料仓初配,输送至干燥加热筒干燥加热,而后
经热料提升机提升至拌和楼顶进行二次筛分,并分级存于储 仓备用。骨料加热应均衡,温度应达到 175℃~200℃,一
般不宜大于 200℃。
沥青溶化、脱水、加热、恒温采用 JRHY-5 型设备,沥
青脱水温度控制在 110℃~130℃,恒温储存时间不超过 48
h ,以防止沥青老化。
沥青、粗细骨料、矿粉按照施工配料单投料称量,拌制
沥青混合料时, 应先投骨料与填料干拌 10-15s,再喷洒沥青
湿拌 45~60s,混合料出机温度根据环境温度变化而严加控
制,普通在 155℃~175℃,拌出的沥青混合料应均匀,无
花白料、冒黄烟,卸料时不产生离析。
心墙采用水平分层铺筑,摊铺机摊铺, 1.5t 振动碾碾压
密实,铺筑过程中进行温度、厚度、宽度、碾压及外观等检
查。
混合料铺筑过程,严格对摊铺温度、初碾温度、终碾温
度进行控制,铺筑现场派专人检测混合料温度,掌握适宜的
碾压时机。从试验可知沥青混合料在 155℃~160℃最低不
低于 140℃可以碾压密实,冬季施工偏大值,夏季施工偏小
值。当混合料温度过高,碾压时将发生难以流动,而混合料
容易粘附于碾磙上,实际上将无法压实,温度太低,压实所
需要的动能增加,经试验得知低于 130℃后,混合料将难以
压实。
施工中经反复检测分析沥青混合料的厚度压实系数为 0.
0.85~0.91 之间,据此,调整摊铺厚度对碾压厚度进行控制,
沥青心墙工程每层压实厚度为 23±2cm,摊铺厚度为 25±2c
m。由于摊铺机行走履带位于沥青心墙两侧压实后的过渡料 上,因此施工过程中为保证摊铺厚度的均匀性,过渡料摊铺
后采用人工辅助耙平,确保底层的平整。
心墙断面为梯形渐变而摊铺机为自带竖直模板,施工过
程中要精确计算每层的设计上、下底宽,摊铺时按设计底宽
控制摊铺宽度。沥青混合料摊铺前测量定出心墙轴线,并用
φ8mm 钢丝固定标识,调整摊铺机模板轴线与之重合,摊铺
机行走过程中激光器对准仪对准固定钢丝匀速行走,从而保
证轴线上、下侧宽度一致并满足设计要求。
沥青混合料起始碾压时,随着碾压遍数的增加,沥青混
凝土容重也随之增加,当碾压遍数达到一定程度时,容重处
于一个较稳定阶段,即达到了最大压实容重。为便于混合料
内部气泡排出,混合料在入仓后需静置约半小时,再进行碾
压。采用不同的碾压机具碾压沥青混合料,钻取芯样,进行
性能试验,沥青混凝土的容重、孔隙率、渗透系数的影响并
不明显,从施工角度考虑,用 1.5t 振动碾较为经济, 1.5t 振
动碾碾压的最佳遍数为静 2+动 8+静 2。碾压时行走速度为 2
5~30m/min,行走过程中不得蓦地刹车,或者横跨心墙碾压。
横向接缝处要重叠碾压 30~50cm,碾不到的部位,用小夯
机或者人工夯实。
心墙碾压完毕后, 必须进行质量检测, 检测方法主要有:
现场 C200 核子密度仪无损检测容重,现场取芯样检测和室
内沥青混合料抽提及马歇尔击实试验检测。检测指标包括沥
青混凝土容重>2.4kg/c,孔隙率<3%,渗透系数<1×10-7 及
其他设计指标。现场检测以无损检测为主,若发现有不合格
点,应即将钻取芯样进行测试,芯样测试不合格则要进行处
理。
心墙施工过程中,沥青混合料经碾压后检测曾经浮现过几 个单元层局部孔隙率超标即大于 3%,事后进行了及时处理。