碾压式沥青混凝土防渗心墙施工质量控制要点

1、2009年第5期东北水利水电碾压式沥青混凝土防渗心墙施工质量控制要点马智法1，胡国兴2，郭洪娟1，叶远胜1，陈贵喜3，隋伟1摘要自从三峡茅坪溪副坝成功修建以来，碾压式沥青混凝土防渗心墙开始广泛用作土石坝工程的防渗体。本文根据尼尔基水利枢纽、广东阳江核电站水库等工程碾压式沥青混凝土质量控制经验，从原材料、混合料、施工配合比调整、施工过程控制、成墙质量检测等环节提出碾压式沥青混凝土防渗心墙施工质量的控制要点。关键词碾压式沥青混凝土；质量控制；防渗中图分类号TV543+.82文献标识码A文章编号10020624（2009）05001302（1. 中水东北勘测设计研究有限责任公司科学研究院，吉林长春1

2、30061；2. 中国水利水电第六工程局有限公司，辽宁丹东118220；3. 北京振冲工程股份有限公司，北京134200）0引言沥青混凝土防渗技术在我国水利水电工程研究应用始于上世纪70年代。虽先后建成了陕西正岔、吉林白河、辽宁碧流河等沥青混凝土防渗工程，但是施工工艺水平和质量控制水平的真正提高却得益于90年代开工建设的三峡茅坪溪沥青混凝土防渗心墙坝和天荒坪蓄能电站上库沥青混凝土面板防渗工程。中水东北勘测设计研究有限责任公司科学研究院自三峡茅坪溪工程施工质量控制开始，先后承担了尼尔基水利枢纽、广东阳江核电水库、大渡河龙头石水电站、内蒙古三座店、大石门等在建工程沥青混凝土施工配合比的科研和施工质

3、量控制的任务。已蓄水的工程均未发现渗漏，说明碾压式沥青混凝土心墙防渗体具有极佳的防渗性能，也说明了对施工过程中各环节质量控制的重要性。1原材料选择及质量控制碾压式沥青混凝土的原材料主要为粗骨料、细骨料、矿粉、沥青。粗骨料在沥青混凝土中起骨架支撑作用；细骨料的作用是填充粗骨料间的空隙；而矿粉和沥青的作用是共同形成了可将粗细骨料粘和成一个密实整体的凝胶相。根据碾压式沥青混凝土的性能要求和组成材料的作用，提出原材料选择和控制要点如下。1.1矿料选择及质量控制用于沥青混凝土用的矿料，应和沥青有良好的亲附性，一般要求选择人工碱性料。此外，还要求粗骨料质地坚硬、细骨料级配良好、矿粉细度能满足设计及规范要求

4、。碱性矿料与沥青中的沥青酸或沥青酸酐形成氢键，这种化学吸附作用使沥青很难从矿料表面剥离，而酸性矿料与沥青只能靠分子间作用力连接，即物理吸附，其结合能力较化学吸附弱得多，沥青易被水从矿料表面剥离。尼尔基水利水电工程、阳江核电水库工程均采用人工碱性骨料，但有时受工程具体条件制约，经过试验论证后也允许使用一部分天然骨料。龙头石水电站工程就是在细骨料水稳定等级试验和沥青混凝土耐水性试验均合格的基础上掺入了天然砂，占细骨料总量的30%。沥青混凝土骨料的密度、颗粒级配、含泥（粉）量、针片状、矿粉密度涉及到施工配合比的调整，而矿粉的含水量、水稳定等级和坚固性等级则对沥青混凝土的孔隙率和耐久性产生影响，因此，

5、上述指标应根据进场材料数量和批次按规范规定及时检测。需要说明的是，由洁净母岩现场轧制的人工骨料，其含泥量其实就是石粉含量，并不影响人工骨料的质量。另外，现场质量控制人员还应经常对矿料仓和料源进行视觉鉴别，勿使不合格矿料进入成品沥青混合料。1.2沥青的选择及质量控制沥青品种的选择根据工程长期运行条件、设计对碾压式沥青混凝土的性能要求和施工条件确定。从近年来的工程实例看，碾压式沥青混凝土心墙施工主要选择的沥青牌号为70号、90号。南方的广东阳江核电水库、四川龙头石水电站所选沥青均为70号，北方的尼尔基水利枢工程施工东北水利水电2009年第5期（下转第24页）纽工程则采用的是90号，正在建设的内蒙古

6、大石门水电站工程也采用90号沥青。沥青质量控制主要是进场检测，对其进行软化点、针入度、延伸度、老化后各项指标的试验，试验结果依据设计指标进行评价。根据已建工程应用经验，一般生产规模较大的炼油厂因其原油储量大，生产的同批次沥青各项指标也相对稳定，且供货时多采用桶装。生产规模较小的厂家供货时多采用罐车运送，因其原油储量小，油源易变动，因此所生产出的沥青各项指标波动相对较大，更应加大检测力度。2沥青混合料质量控制及施工配料单调整2.1沥青混合料质量控制沥青混合料的质量控制属过程控制，是沥青混凝土心墙施工质量控制的关键环节。沥青含量和矿料级配不仅决定沥青混凝土的施工性、碾压后的密实程度，而且也将决定沥

7、青混凝土心墙的长期稳定性、耐久性。鉴于其重要性施工前必须委托有资质、有经验的单位采用施工用料，按规范和设计要求进行室内配合比的各项物性试验，根据试验结果提出满足设计要求的沥青混凝土配合比。尼尔基水利枢纽工程、阳江核电水库、四川龙头石水电站工程的设计配合比均根据土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则（SLJ01-88）进行沥青混合料骨料级配设计，不同之处是尼尔基粗骨料分四级，而阳江核电水库和龙头石粗骨料分三级，配合比见表1。表1沥青混凝土施工配合比进行沥青混合料控制的主要指标为：沥青恒温罐中沥青的软化点、针入度、延伸度；施工现场所取沥青混合料的抽提、最大密度、马歇尔试件孔隙率、马歇尔稳定度流值。上述

8、指标在沥青混合料的质量控制中都有其实质作用：沥青的三大指标检测主要是评价沥青经过保温后是否老化、是否能满足施工要求；沥青混合料抽提结果为沥青含量和矿料级配，可以评价混合料是否满足设计配合比要求并为下一单元施工配合比调整提供依据；最大密度及马歇尔孔隙率是评价成品沥青混合料密实程度的依据；马歇尔稳定度流值是评价成品沥青混合料力学性能的依据。在沥青混合料制备过程中，还应监测沥青、矿料和沥青混合料的温度，严格控制各工序的加热温度和沥青混合料的出机温度。对于出机沥青混合料的外观质量应注意观察，不能有花白料现象。尼尔基水利枢纽工程、阳江核电水库工程、四川龙头石水电站工程质量检测过程数据统计：恒温罐中的沥青

9、合格率100%,沥青混合料马歇尔试验指标合格率100%，沥青混合料抽提试验结果见表2。表2实际工程沥青混合料抽提试验结果2.2施工配料单调整调整施工配料单是沥青混凝土心墙施工质量控制的核心工作。施工配合比调整首先要分析沥青混凝土拌合楼构造，这是确定调整施工配合比方法的依据。国内现在所用的沥青混合料拌合系统主要有两种：一种是有骨料二次筛分系统、生产规模较大、自动化程度较高的沥青混合料拌和站；另一种就是无骨料二次筛分系统、生产规模较小、自动化程度较底的沥青混合料拌和站。阳江核电水库、龙头石水电站、尼尔基水利枢纽工程心墙均采用第一种拌和系统。这种拌和系统优点在于沥青混合料级配受原材料级配影响较小，同

10、时二次筛分使得热料仓内的骨料级配较稳定。在沥青拌和站无重大设备故障情况下，可依据前一施工单元沥青混合料的抽提结果调整施工配料单。正在建设的内蒙古大石门、三座店水电站采用第二种拌和系统。该拌和系统沥青混合料级配直接受原材料级配影响，因此需要要根据当日矿料筛分结果和前一单元沥青混合料抽提结果进行施工配料单调整。现行施工规范要求提出施工配料单前要进行热料仓矿料筛分试验，而热料仓取料直接影响正常生产，所以尼尔基、阳江核电水库、四川龙头石水电站施工过程进行热料仓筛分试验较少。但从表2可以看出其生产沥青混合料矿料级配合格率基本高于90%，说明在沥青混合料拌和站二次筛分系统稳定的情况下，根据抽提试验提出的施

11、工配料单能够生产出满足工程要求的合格的沥青混合料。3沥青混凝土碾压过程控制沥青混凝土碾压过程控制主要是施工过程中的参数控制。每个工程施工前都应进行碾压试验确定各项施工参数。尼尔基、阳江核电水库、四川龙头石3个工程分别经过现场碾压试验确定的施工参数见表3。工程名称粗骨料各级/mm细骨料(2.50.074mm 矿粉(0.074mm 沥青含量2015151010552.5尼尔基水利枢纽111523.619.917.226.912.46.5工程名称粗骨料各级mm 细骨料(2.50.074mm 矿粉(0.074mm 沥青含量20151510105100.0技术要求合格率阳江核电技术要求合格率龙头石技术要

12、求合格率%工程施工东北水利水电2009年第5期（上接第14页）收稿日期2008-11-24作者简介马智法（1980-），男，吉林伊通人，工程师，从事水泥混凝土、沥青混凝土性能和施工质量控制研究工作。在施工过程中应严格控制碾压温度和碾压方式，同时还要注意静碾收光的时机。一般在动碾碾压过后，沥青混凝土存在一个排气密实过程，静碾收光正应在排气密实过程结束之后进行。表3实际工程碾压参数碾压过程中的质量控制，还包括沥青混凝土层间缝、沥青混凝土与水泥混凝土基座间的结合缝、心墙施工缝等有关层面处理的问题；此外在多层连续施工时也应对碾压过程进行控制。沥青混凝土层间结合缝以控制层面清洁程度及层面温度为主；沥青混

13、凝土与基座混凝土的结合缝应严格控制基座的凿毛质量、冷底子油喷涂和玛蹄脂涂抹的匀质性；碾压过程中产生的施工缝应对预留施工缝的坡度比进行控制，其他方面控制和沥青混凝土层间接缝控制相同。多层连续施工的主要问题在于，下层的沥青混凝土未能完全降温而使得上层沥青混凝土施工时产生软基碾压，影响上层沥青混凝土的密实度。现场施工解决此问题的主要措施为洒水降温、尽量拉大两层连续施工的间歇时间，控制碾压遍数等。尼尔基、阳江核电水库、四川龙头石工程均有日碾压三层的施工记录，检测结果证明沥青混凝土心墙密实度满足设计要求。4施工后的质量检验沥青混凝土心墙施工后的质量检验方法主要有无损检测和芯样检测两种。在沥青混凝土摊铺施

14、工的每一个施工单元，均应采用无损检测的方法对沥青混凝土密度、孔隙率进行检测，这也是沥青混凝土心墙单元评价的一项主要内容。沥青混凝土心墙每上升24m 应钻取芯样进行密度、孔隙率检测和设计要求的其他各项指标检测。尼尔基、阳江核电水库、四川龙头石的无损检测和芯样检测结果孔隙率的合格率均为100%，工程蓄水后沥青混凝土心墙均无渗水现象。5结语沥青心墙的质量控制效果与质控人员的经验密切相关。文中列举的掺用天然骨料问题、施工配合比调整方法、缝面处理注意事项、连续施工的控制等等，不仅要求质控人员有清晰的技术思路，还要熟悉拌合设备、了解原材料性能，并且对现场情况进行综合分析才能有效控制施工质量。沥青混凝土心墙

15、是土石坝的主要防渗体，其施工质量关系大坝安安全。同时，沥青混凝土心墙又是隐蔽工程，一旦出现渗漏，很难查找确定位置，维修也就更加困难。因此，在沥青混凝土心墙施工过程中对每个环节都应进行有效控制。工程名称摊铺方式碾压温度/碾压方式尼尔基人工摊铺140145BW120AD-3振动碾静碾2遍、动碾6遍；VALO70碾子动碾3遍、静碾2遍收光。尼尔基机械摊铺140145BW120AD-3振动碾动碾5遍；WALO70碾子动碾2遍、静碾2遍收光。阳江核电水库机械摊铺人工摊铺140150BW120-3振动碾静碾2遍，动碾8遍，戴纳派克LP6500振动碾动碾2遍，静碾2遍。四川龙头石机械摊铺人工摊铺140150

16、BW120AD-3振动碾静碾2遍，动碾6遍，WALO70振动碾动碾2遍，静碾2遍。收稿日期2009-01-05作者简介宋榜科（1958-），男，高级工程师，从事水文预报调度工作。5实际运用中的优选上述3种方法所推求的预蓄水量极限允许值，由于其各自的约束条件不同，数值有所差异：考虑设计标准与校核标准之差，2780万m 3；蒙特卡罗法，2900万m 3；预泄能力约束法，3028万m 3。在实际运用中，根据柴河水库实际情况，次预蓄水量的极限值为2780万m 3。6结语由上述分析计算可知，在确定预蓄水量的极限值时，要尽量采用多种方法，求出相应于水库不同运行情况下的极限允许值。实际运用时的采用值要视水库

17、当时的运行状态而定。但无论如何选取，必须遵守安全第一的原则。参考文献1大连理工大学，国家防汛抗旱总指挥办公室. 水库防洪预报调度方法及应用M . 北京：中国水利水电出版社，1996.2王本德，周惠成，程春田，王永峰，贾宝清，等可利用丰满气象台短期降雨预报时效分析J 水利管理技术，1994，（2）：41-46.3王本德，周惠成，程春田，等. 水库预蓄效益与风险控制模型J . 水文，2000，(1：14-17.4王本德我国北方水库汛限水位控制方法及应用模型研究(水利技术开发基金SJ9120号资助项目 M 1995. 5大连理工大学水资源教研室. 大连市碧流河水库汛限水位动态控制研究(一期 报告R

18、.!防洪与工管No.52009(TotalNo.298 Water Resources &Hydropower of Northeast 71Anti-seepage wall in dam foundation of Liugou reservoirQIN Ming-junAbstract Based on the geological exploration data, combining with existing serious problems of seepage insta bility in dam foundation of Liugou reservoir , in con

19、struction of strengthening and eliminating dangers, through the calculation of seepage stability of the dam body and foundation, the multi -head and diminutive diameter mixing pile cut-off wall is used to anti-seepage treatment for the dam foundation which could enhance the seep age stability of the

20、 dam foundation and ensure the safety of the reservoir. Key words dam foundation ；seepage stability ；multi-head and diminutive diameter ；cut-off wall ；LiugouApplication of finite element plastic limit analysisin stability calculation on high slopeWANG Tao, ZHANG Xian-cai, PEI Hai-fengAbstract The pa

21、per analyzes and compares the calculation methods of slope stability, and then computes and an alyzes the stability of the slope by strength reduction FEM. The method based on the real stress field could seek out the minimum safety factor and its corresponding slip surface automatically. Key words s

22、trength reduction FEM ；high slope stability ；safety factorGetermination of groundwater critical depth in Daanirrigation canals area for Songnen plainBI Shu-xia, JIA Zhi-guo,WANG Jun-hai, SUN Guang-youAbstract The scholars have different understanding for the groundwater critical depth of soil salini

23、zation in Songnen plain. It has always been a focus scientific problem and also a difficult problem in practice. For the de sign of Daan irrigation area, the paper analyzes this problem and the differences between various conceptions of critical depth. The reasonable groundwater critical depth and the drainage waterlogging value are defined and ap plied to the design. The good results are obtained. Key words Daan irrigation area ；groundwater critical depth ；Songnen plainMain points of constru