碾压式沥青混凝土心墙施工技术

1、碾压式沥青混凝土心墙施工技术 碾压式沥青混凝土心墙 施工技术 第一章 绪论 第二章 碾压式沥青混凝土原材料 第三章 碾压式沥青混凝混土合料制备与运输 第四章 碾压式沥青混凝土心墙铺筑 第一章第一章 绪论绪论 1.1 概述 沥青混凝土作为防渗结构是一种可靠、经济、 先进的水工防渗措施。它具有防渗性能好、抵 抗冲击能力强、施工速度快、工程量少等优点。 目前，在国内外已经得到广泛的运用和推广， 技术日臻成熟完善，是未来超高坝建设的合适 坝型。 世界上最早在水利工程中使用沥青防渗技术的世界上最早在水利工程中使用沥青防渗技术的 国家是美国和德国，在国家是美国和德国，在2020世纪世纪50-6050-60

2、年代得到年代得到 广泛的发展和应用。广泛的发展和应用。 2020世纪世纪7070年代在我国东北和西北地区开始修建年代在我国东北和西北地区开始修建 沥青混凝土防渗心墙坝。到了沥青混凝土防渗心墙坝。到了8080年代我国沥青年代我国沥青 混凝土防渗技术发展较快，但大都为中、低坝混凝土防渗技术发展较快，但大都为中、低坝 （低坝居多），且以浇筑式沥青混凝土心墙居（低坝居多），且以浇筑式沥青混凝土心墙居 多。多。进入进入2020世纪世纪9090年代，由于碾压式沥青混凝年代，由于碾压式沥青混凝 土可以全面采用机械化施工，施工速度快，因土可以全面采用机械化施工，施工速度快，因 此发展尤为迅速，并已向高坝方向发

3、展。此发展尤为迅速，并已向高坝方向发展。 1.2 1.2 沥青混凝土防渗墙沥青混凝土防渗墙 发展历史和应用趋势发展历史和应用趋势 1.3 1.3 沥青混凝土心墙的分类沥青混凝土心墙的分类 1.3.11.3.1按结构分类按结构分类 沥青混凝土心墙从结构上大体可分为三类：竖 直式（简称“直心墙”）；倾斜式（简称： “斜心墙”）；下部竖直和上部倾斜的组合式 （简称：“组合式”）。从已建成的工程来看， 斜墙采用较少，直墙采用较多。 直心墙具有防渗面积小，施工简单等优点，斜 心墙坝体干燥区较大，整体较稳定。 1.3.21.3.2按施工方法分类按施工方法分类 沥青混凝土防渗墙从施工方法上大体可分为四 类。

4、 (l)碾压式防渗墙：将热拌后的沥青混合料按 一定的厚度摊铺在铺筑部位上，然后采用适当 的压实设备碾压。这是目前使用最广泛的一种 施工方法。 (2)浇筑式防渗墙：将热拌后的沥青混合料浇 筑后靠自重压密，不需要碾压设备。 (3)装配式防渗墙。 (4)填石沥青防渗墙。 1.3.31.3.3按沥青混合物的构成分类按沥青混合物的构成分类 沥青混凝土防渗墙按其材料构成大至可以分为 三类： (l)碾压式沥青混凝土防渗墙：一般骨料最大粒 径为2030mm沥青用量为6%7.5%。 (2)块石沥青混凝土防渗墙：填筑一层厚约 20cm的细粒沥青混凝土，于其上倾倒一层厚 40cm，粒径1040cm块石(块石占混合料

5、容积 的3545%)，用振动碾将块石压入沥青混合料 中去。一般沥青含量达812.5%。 (3)浇筑式沥青混凝土防渗墙：浇筑式沥青混 凝土的沥青用量达913%。沥青除了填充矿物 混合料的空隙以外，还存在较多的自由沥青。 1.41.4沥青混凝土防渗墙的特点沥青混凝土防渗墙的特点 (l)防渗性能好。碾压式沥青混凝土的渗透系数 一般小于l10-710-8cm/s。浇筑式沥青混凝 土实际上则是不透水的。 (2)适应变形能力比较强。具有较好的柔性， 基本能适应各种不均匀沉陷。如果发生裂缝后， 在水流冲刷下，也不容易扩大，甚至还有闭合 自愈能力。当岸坡较陡时，土质心墙容易发生 裂缝，采用耐水的高塑性的沥青混

6、凝土心墙能 避免开裂。 (3)由于工程量少，可以节省劳动力，加快施 工进度。 第二章 碾压式沥青混凝土原材料 2.12.1碾压式沥青混凝土心墙沥青的选择碾压式沥青混凝土心墙沥青的选择 石油沥青的品种应根据工程的类型、等级、以 及气候条件、工作条件和材料价格等因素选用。 目前各种碾压式沥青混凝土防渗墙所用的水工 石油沥青多为道路沥青，其针入度为40- 100(1/lOOmm)，在气温较高的地方，大多采用 针入度较小的沥青；在气温较低的地方，则采 用针入度较大的沥青。 一般碾压式沥青混凝土中所用的沥青，宜选用 道路石油沥青技术标准中的A60甲（温和地区） 或A100甲乙（寒冷地区），重要工程宜采用

7、 AH-70或AH-90重交通道路石油沥青。 2.2 2.2 矿质材料矿质材料 2.2.12.2.1矿质材料在沥青混凝土中的作用矿质材料在沥青混凝土中的作用 矿质材料简称矿料，是沥青混凝土的主要组成 部分，对沥青混凝土的性质有重要的影响。矿 料按功能分为骨料和填料。 试验研究的结果表明，沥青与填料组成的沥青 胶结料，在沥青混凝土中可视为单一的沥青 填料相而发挥其功能。沥青混凝土的弹性、 粘性和塑性等性质，主要受沥青填料相特 性的影响，沥青填料相具有胶凝结构，沥 青填料相胶凝结构的特点是作为单元的填 料颗粒，通过液相的沥青薄膜而粘结在一起， 结构单元之间只有微弱分子力的作用，它具有 触变性，在受

8、力破坏后有自愈能力。 沥青填料相的特性与沥青原有的性质，填 料的浓度（填料与沥青的相对用量）、填料与 沥青的粘附情况等因素有关，而且受到填料颗 料间沥青薄膜厚度的影响。沥青膜越薄，沥 青填料相的粘度也就越高。 矿料中的骨料，在沥青混凝土中组成骨架结构， 使沥青混凝土获得必要的强度，强度取决于其 粘聚力和内摩擦力的大小。而内摩擦力又取决 于骨料的粒形、粒度、级配、颗粒的表面特性 以及沥青的用量。因为骨架的空隙增大，用以 填充空隙的自由沥青的数量增多，必将导致沥 青混凝土性质的变化。沥青与矿料相互作用具 有重要的影响，改善它们之间的粘附作用，加 强胶凝结构的键合特性，可以有效地改善沥青 混凝土的各

9、种技术性质。 2.2.22.2.2骨料骨料 1、粗骨料 粗骨料是指粒径大于2.5mm的矿料，常用的有 各种碎石、砾石、破碎砾石，破碎矿渣等，但 必须优先选用能与沥青粘结良好的碱性岩石， 一般沉积岩石中石灰岩、白云岩等多为碱性岩 石，与石油沥青粘附性较好。 对粗骨料的技术要求，取决于沥青混合料的类 别、用途。一般要求清洁、坚硬、耐久、均匀， 要消除灰尘、脏物、粘土和其它物质。粗骨料 表面要求粗糙、多棱角，形状应近于正方体， 针片状颗粒含量应受到限制，在加热过程中质 地不变化。粗骨料的级配应保证与其它材料拌 和时，能使混合料符合最大密实度的要求。 2、细骨料 细骨料是指粒径为2.5 - 0.075

10、mm的矿料，一般可采用 河砂、山砂、海砂、人工砂，或天然和人工的混合沙。 细骨料要求清洁、坚硬、耐久，不因加热而引起快性 质变化。 细骨料通过颗粒嵌挤增加混合料的稳定性，同时填充 粗骨料的空隙。 细骨料与石油沥青的粘附性，应通过试验确定其水稳 定性等级，一般不得低于4级。 细骨料还要求耐久性好，用碳酸钠法干循环5次，重量 损失小于15%。 细骨料采用天然砂或掺入部分天然砂都必须做沥青混 凝土耐水性（耐久性）试验，通过试验才能确定天然 砂的掺量。 3、填料 （1）填料的特性及其作用 填料是粒径小于0.075mm的矿料，其主要特点就是具有 很大的表面积，在沥青混凝士矿料的总表面积中，填 料约占90

11、% -95%。填料的作用是与沥青共同组成沥 青填料，即沥青胶结料，将骨料粘结成整体，并 填充骨料的空隙。在沥青混凝土中，沥青胶结料要能 作为单一的沥青填料相发挥其功能，填料必须能 在沥青中高度分散并与沥青很好地粘结在一起，由于 填料具有很大的表面本身的粘附性良好，它与沥青就 能牢固结合。 （2）填料的选择 用作填料的矿粉种类很多，如天然岩石加工成的石灰 岩粉、白云岩粉，大理石粉等，用工业废料加工成的 磨细矿渣、粉煤灰、燃料炉渣粉等，亦可采用工业产 品如水泥、滑石粉等。 第三章第三章 碾压式沥青混合料制备与运输碾压式沥青混合料制备与运输 3.13.1沥青混凝土矿料加工与储存沥青混凝土矿料加工与储

12、存 3.1.13.1.1矿料加工矿料加工 用汽车将料场灰岩块石(块度小于20cm)运到矿料加工 系统受料坑或半成品场堆存，再经装载机装入受料坑。 用反击式破碎机和立式复合破碎机联合破碎（前者用 于制取骨料，后者用于制取填料）。破碎后的混合矿 料，经过筛分分成2010mm，105mm，52.5mm的粗 骨料进入各级成品堆场堆存。小于2.5mm的混合矿料， 经过分选，分成大于0.075mm的细骨料和小于0.075mm 的填料，并分别进入各自储罐储存。 矿料加工主要技术要求：(1)生产过程中应防止污染； (2)矿料级配应根据配合比的调整作相应调整；(3)各 级矿粉应满足超逊径或细度要求，砂料含水率不

13、得大 于3%； 3.1.23.1.2矿料储存矿料储存 半成品与成品矿粉料储存采用堆场或储罐储存， 半成品料堆存约7天用量，成品矿料储存约5 7天用量。堆场应架设防雨棚，要考虑堆存与 装卸方便。场地有碎石或混凝土垫层，平整并 高出周围地面30cm以上，以防雨水倒灌。不同 粒径骨料堆存应防止混杂及骨料分离。储罐用 于储存2.50.074mm酌细骨料及小于0.074mm 的填料，储罐应密封良好，防雨防潮，并防止 杂物混入。 3.1.33.1.3骨料初配及干燥加热骨料初配及干燥加热 堆存于骨料堆场和储罐的骨料，用胶带机分别 输送到各级配料仓备用。各级骨料分别采用电 振配料器进行初配，用胶带机混合输送到

14、干燥 加热筒。干燥加热时，冷骨料应均匀连续进入 干燥加热筒并加热35min，其加热后温度一 般要求为170190。经过干燥加热的混合骨 料，再进行二次筛分分级，按粒径尺寸储存在 热料斗中，供配料使用。热料斗要注意保温。 3.2.13.2.1沥青脱桶脱水沥青脱桶脱水 沥青拆包后，被送进沥青溶化、脱水、加热联 合装置，以导热油为介质来加热溶化，确保加 热均匀，防止沥青老化。沥青脱水温度控制在 110-130，配有打泡和脱水装置，使水分汽 化溢出，但要防止热沥青沸溢。经过脱水以后， 沥青含水量应低于0.2%。沥青溶化、脱水一定 时间后，继续加热到150170。 3.2 3.2 沥青加热工艺过程沥青加

15、热工艺过程 3.2.23.2.2沥青的恒温沥青的恒温 沥青加热到规定温度后，输送到恒温罐储存待 用，但恒温时间不宜超过6h。沥青恒温温度为 150170，加热的上限温度应严格控制，防 止引起沥青老化。沥青从恒温罐到拌和楼采用 外部保温的双层管道输送，内管与外管间可通 导热油，以避免沥青在输送过程中凝固堵塞管 道。 沥青混凝土施工配合比应满足沥青混凝土设计各项指 标。在沥青混合料正式生产前，必须对混合料拌和系 统各种装置进行检测；主要检测称量系统的精度、计 时、测温设备及其它控制装置的运行情况。拌和沥青 混凝土时，必须严格按照经批准的沥青混凝土配料单 进行配料，配料时入机拌和量不得超过厂家额定容

16、量 的10%，沥青、骨料、填料均以重量计，配合比误差控 制值为：沥青0.3%、骨料2%、填料1%。 拌制沥青混合料时，应先授骨料与填料干拌约15s，再 喷洒热沥青湿拌4560s，要求拌和均匀，沥青裹覆骨 料良好。拌和时，骨料温度为170190，严格控制 其上限温度。拌出的沥青混合料应均匀，无花白料， 卸料时不产生离析。拌和好的沥青混合料卸入沥青混 合料受料斗，经卷扬提升滑轨提升到汽车保温料罐或 混合料保温罐储存。储存罐加热方式采用电加热，保 温要求为24h内每4h温度降低不超过1。 3.33.3沥青混合料生产沥青混合料生产 沥青混合料的运输方式、设备及运输能力应与拌和、 铺筑及仓面具体情况相适

17、应，运输设备必须具有较好 的保温效果。运送沥青混合料的料罐表面可涂一层防 粘剂，防粘剂不得对沥青混合料的质量有损害，所使 用的防粘剂及涂量应经试验论证并经监理工程师批准 后方可使用。沥青混合料应连续、均匀、及时地从拌 和楼或混合料保温储罐送到铺筑地点，尽量缩短运输 时间。在运输过程中，不能出现骨料分离、温度损失 过大等现象。当其温度不能满足碾压要求时，应作废 料处理。沥青混合料送到铺筑部位后，应采用适宜的 设备起吊入仓或装入摊铺机料斗中。在没有严格的保 温措施情况下，不得将沥青混合料卸入仓外，再采用 其它手段转料入仓。 3.43.4碾压式沥青混合料运输碾压式沥青混合料运输 第四章 碾压式沥青混

18、凝土心墙铺筑 沥青混凝土心墙与过渡层、坝壳填筑应 尽量平起平压，均衡施工，以保证压实 质量，减少削坡处理工程量。沥青混合 料的施工机具应及时清理，经常保持干 净。 4.14.1人工铺筑人工铺筑 主要辅助工具：钢丝绳、滑轮组、卷扬机人工铺筑时， 宜按“立模过渡料摊铺过渡层初碾沥青 混合料摊铺拆模沥青混合料和过渡层同步碾 压”工艺流程进行。沥青混合料铺筑所用模板应选用 钢模，可在沥青混合料一侧模板表面涂刷防粘剂。安 装时必须按照施工详图测量放样，并设控制点。模板 应安装牢固，拼装平整严密、尺寸准确。定位后的模 板距心墙中心线的偏差应不大于5mm。 过渡料铺筑前，可用防雨布或其它材料遮盖心墙表面，

19、防止砂石、杂物落入仓面内。心墙两侧的过渡层要同 时铺筑、碾压，靠近模板部位作业时应防止模板走样、 变位。沥青混合料摊铺好、模板拆卸完毕，先进行无 振碾压，然后再与过渡料一起同步碾压密实。对于机 械碾压不到的部位，采用小型振动碾碾压并辅以人工 夯实，同时应防止夯实方法不当致使沥青混凝土骨料 破碎。 4.24.2专用摊铺机铺筑专用摊铺机铺筑 提前对操作者进行培训，使之能熟练操作、驾 驶。对摊铺机的控制系统应经常检测和校正， 每次铺筑前，应根据心墙和过渡层的结构要求 和施工要求，调整或校正铺筑宽度、厚度等其 它相关参数。作好与之配套的准备工作。应连 续、均匀地进行铺筑。铺筑时先进行过渡带碾 压，最后

20、进行沥青混合料碾压。若采用平行碾 压施工方式，过渡带碾压机械应行驶在前面。 沥青混凝土铺筑按一天l2层控制。摊铺过程 中，应随时观察铺筑效果，发现不符合质量要 求，应立即停止铺筑，查明原因，校正施工参 数后才能续铺。对己铺但不符合要求的部位， 应采取措施进行处理。 严格按要求的铺筑层厚、次序、方向、铺筑温 度、碾压温度及遍数等进行分层铺筑。沥青混 合料的碾压温度为140150，一般不低于 120，若摊铺温度过高，摊铺后可静止一段 时间后进行碾压。沥青混合料的碾压机具以 1.01.5t为宜，摊铺厚度应小于25cm，压实 厚度控制在202cm，摊铺速度为13mmin， 碾压遍数按先静压2遍、再振动

21、碾压8遍，最后 再静压2遍的方式进行（在取得一定的施工经 验后，选择更为合适的施工参数）。 沥青混合料和过渡料应从最低处开始，向上逐 层铺筑。沥青混凝土心墙应全线均衡上升，尽 可能保持同一高程，减少横缝。当必须出现横 缝时，其结合坡度应缓于或等于1：3，上下层 横缝错开，错距不小于2m。横缝处应重叠碾压 3050 cm。 心墙铺筑后，在心墙两侧4m范围内禁止使用大 型机械压实坝壳料，过渡层碾重宜小于3t。当 雨季或季节性停工时，心墙和过渡层的任何断 面顶部高程都应略高于其上、下游相临的坝体 填筑料。 4.3 接缝与层面处理 与沥青混凝土相接的常态混凝土表面必须平整、粗槌， 宜采用高压风枪喷砂处

22、理，必要时加稀盐酸冲洗，将 其表面的浮浆、乳皮、废渣及粘着污物等全部清除干 净，保证混凝土表面干挣和干燥。 沥青混凝土和常态混凝土的结合面设有层厚1.5 2.Ocm的砂质沥青玛蒂脂，沥青玛蒂脂的配合比、铺设 方法和时间等，均应采用现场试验所提供的相应参数。 沥青玛蒂脂铺设前，应在己清理干净的沥青混凝土表 面均匀地涂刷12遍冷底子油，待冷底子油干涸后(一 般不少于12h)，方可铺设沥青玛蒂脂。 铺设沥青玛蒂脂和沥青混合料时，要注意对止水片的 保护和校正，不得对止水片有任何损害。铺设前，止 水片表面应干燥洁净，并涂刷两遍冷底子油。 对于连续上升、层面干净、且已压实的沥青混凝土表 面，温度大于70，即可铺筑上层沥青混合料；当下 层沥青混凝土表面温度低于70时，宜采用红外线加 热使之不低于所要求的温度，但加热时间不宜过长， 以防沥青混凝土老化。对于压实沥青混凝土面层污物， 采用高压风枪喷砂处理，如无法吹（洗）净，应利用 红外线加热器加热，使之变软，然后将变