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水库沥青混凝土防渗墙施工技术

来源:不详 作者:未知 时间:2018-01-15 快速评论

结合水库沥青混凝土心墙施工实践,从沥青混凝土拌和工艺及设备、运输、入仓及碾压、入仓前的两侧过渡料施工以及上下游坝体填筑料车辆过坝、冬季施工等方面进行了阐述。

 论文摘要:结合牙塘水库沥青混凝土心墙施工实践,从沥青混凝土拌和工艺及设备、运输、入仓及碾压、入仓前的两侧过渡料施工以及上下游坝体填筑料车辆过坝、冬季施工等方面进行了阐述。

 
论文关键词:沥青混凝土;防渗墙;施工技术;牙塘水库 
 
牙塘水库位于甘肃省和政县广通河上游支流牙塘河柳梅滩附近,距和政县城约25km,是东乡南阳渠灌溉工程的水源工程,由挡水大坝、泄洪输水隧洞、溢洪道和有关附属建筑物组成。最大设计坝高57.20m,总库容1920万m3,调节库容1752万m3,为不完全年调节水库。水库大坝坝型为沥青混凝土心墙砂砾石坝壳坝,坝顶高程2514.68m。2004年9月主体工程完工。
 
1拌和工艺及设备
 
最初采用沥青混凝土心墙施工时使用的是模板技术,就是向支撑好的模板中填充基本上不含水的砾石料,然后将热沥青注入,达到心墙体积的30%~40%为止。但该技术工程造价较高,而且填注空隙率难以掌握,而心墙的不透水性也难达到设计要求。俄罗斯专家对3座坝高140m的大型堆石坝的施工中,提出了另一种沥青混凝土心墙的施工方法。将高浓沥青(从10%到14%)的沥青混凝土浇注到高1m的钢模板中,当沥青刚刚凝固,将钢模板拆除,这时开始填铺心墙两侧的过滤层。这种浇注沥青混凝土方法,无需专门的施工机械。由于是分层浇注的沥青混凝土心墙,对修建在较深的地基上的填筑坝是适宜的,因为这类坝基会引起不均匀沉陷和坝体内变位。
 
牙塘水库采用HB20型拌和机,该设备是道路通用沥青混凝土拌和机,加二次强制拌和机进行矿粉的加入和拌和。实际生产能力5~7m3/h。
 
2沥青混凝土的运输
 
沥青混凝土的运输直接关系到心墙的质量。混凝土出拌和系统时的温度必须在150℃左右,不应高于175℃,否则就会造成沥青老化影响防渗质量。如果温度太低,将造成沥青入仓困难,难以碾压密实,同样影响防渗效果。拌和机易尽量建在离大坝较近的地方。如果因地型条件影响不得不建在较远的地方,必须对运输车辆进行保温。牙塘水库拌和机距离坝心墙约1km,该坝海拔高程为1513m,在夏季的混凝土运输过程中基本上不存在问题,但在冬季就需要保温,常规的办法就是在运输车辆上包一加厚层保温帐蓬布。在混凝土入仓后进行温度检验,当温度不低于130℃时即可满足设计要求。
 
3沥青混凝土的入仓及碾压
 
混凝土入仓时必须要保证坝体过渡料的土料不能进入仓内,否则会影响心墙质量。牙塘水库的做法是在过渡料的两侧入仓的位置放置足够大的铁皮,将拉运来的混凝土先倒在铁皮上,再用人工的办法进行入仓。入仓人员穿专门的鞋,一是要防止热沥青对人身体造成伤害,二是要保证入仓人员脚下不能将坝体上的土石料及脏物带到混凝土中入仓而影响混凝土浇筑质量。入仓后的混凝土面要保证达到比模板顶高出约3~5cm,经人工平仓后的混凝土达到约20m后,在上面铺一层比心墙宽度两侧各宽至少10cm的亚麻布做为防粘层,紧跟磁卡小电动平碾机压实7到8遍即可。工艺是先支高30cm的模板,然后再在两侧填筑过渡料并用小型平碾机对过渡料碾压。经检验合格并达到设计干容重后将配制好的沥青混凝土倒入模板槽内人工平仓,再在上面铺一层亚麻布做为隔离层后,用小平碾机进行如同碾压混凝土技术的压实碾压。这个既经济又可靠的方法,保证了工程质量,同时可以很方便地检查沥青混凝土心墙各处的不透水性。混凝土墙厚度从坝底的2m对坝顶的0.30m呈梯型分布。每侧过渡层宽度为2.50m,采用YS-08型手扶式振动碾进行压实。沥青选用兰炼厂生产的130#沥青。质量检验采用专用沥青混凝土心墙钻心取样机。一般在冬季,在心墙施工完成后24h内取样。夏季在48h取样,这样心墙内的温度将由浇筑时入仓温度140℃降至50℃以下,不会因粘性太大而破坏取样的质量。
 
4沥青混凝土入仓前的两侧过渡料施工
 
顾名思义过渡料就是起到过渡的作用的填料。过渡料用最大砾石径不超过8cm的砂料填筑,基含泥量不过超过6%。主要作用就是防止坝体料中大块石在大振动碾碾压过程中直接接触沥青混凝土心墙对心墙造成的挤压影响混凝土质量。基工序是先在下层沥青混凝土墙上放样,然后再支模板,模板采用厚8mm的钢板加工成长120cm高30cm,长向支模,用固定卡将两侧模板固定起来防止在过渡料施工时被挤压变形从而直接影响混凝土墙的厚度。模板支好后,开始过渡料的施工。过渡料的一次铺筑厚度与心墙高度相同,为30cm,宽度为2.50m。铺好后先用YZ2小型自行式振动碾进行碾压,约8遍左右后可达到设计要求再进行检验,验收合格后即可进行混凝土入仓的准备。这时,除了在过渡料施工时不可避免地存在过渡料进到仓内的可能外,还有在碾压过程中模板有局部的变形,一是要进行模板的校正,二是要清理仓面,打扫杂物,然后再刷一层沥青马蹄脂做为粘结剂。经过上述程序后基本上就达到了下道混凝土入仓的要求。可以准备混凝土入仓了。
 
5上下游坝体填筑料车辆过坝
 
沥青混凝土心墙将整个坝分为上下游两个坝体。在坝体填筑过程中必然存在施工车辆过坝的问题。由于过坝的车辆大多为重型车辆,稍有不慎就会对坝心墙造成损伤,为确保质量,对过坝车辆进行临时简易桥的方案。也就是在心墙两侧的过渡料上先用枕木做桥座,约40cm高时将钢桥用起重设备吊起来搁在桥座上,这样就在下面的心墙上部形成了一个悬空的桥,从而达到保护心墙混凝土的作用。当随着坝面的填高,再将桥移到其它的位置对原来桥的位置进行心墙的施工。需要注意的是,在临时桥的安放及移动过程中要特别注意保护下面心墙,防止意外损伤。
 
6质量检验及评定
 
施工质量的好坏,最终是通过质量的评定来检验的。当沥青混凝土浇注密实后的孔隙率不大于3%时,可以认为心墙是不透水的。这一点已为实践所证实。沥青混凝土的塑性、粘弹性质能适应当地的具体条件和气候,特别适用于地震区,而良好地基上的混凝土斜墙坝或者碟压混凝土坝不宜采用。沥青混凝土心墙还没有因地震或地震原因诱发而破坏的先例。通常沥青混凝土心墙的技术条件规定是在试验基础上得到的。这些规定是在每20~30cm浇注层冷却4~5d期间,取振荡试样,作不透水试验中得到的。另一些技术条件规定,要求一天只能浇注20cm厚2层,并考虑冷却和稳定,这是为使下一层密实。
 
从西安理工大学对钻心取样进行的检验结论来看,沥青混凝土心墙的所有技术特征,包括孔隙率(作为主要质量指标)都超过了技术条件规定。两层之间接触带的孔隙率与沥青混凝土层内孔隙率相比,未发现有什么不同。没有发现已浇注的前次沥青混凝土层,对要浇筑的下一层沥青混凝土的密实产生任何问题。
 
长江水利委员会长江科学院2005年9月的验收鉴定中关于沥青混凝土心墙的结论如下:①沥青混凝土心墙结构尺寸及与周边刚性建筑物的连接形式是合理的;②心墙的应力和变形分析方法和参数获得方式,符合规范规定;③有限元计算结果表明:沥青混凝土心墙没有出现应力水平大于1的情况,心墙不会发生水力破坏;④检测成果显示沥青混凝土心墙的各项指标能满足设计要求。
 
需要指出的是,从室内试验和检测成果对比来看,沥青混凝土材料试验成果的离散性较大,说明在沥青混凝土心墙施工中存在一定的不均匀性。
 
7关于冬季施工
 
在牙塘水库进入紧张时期,要求冬季施工。在海拔2500m的地区进行冬季施工,施工温度最低在零下15℃左右,要保证入仓温度达到130℃不是一件容易的事。有关文献资料上记载的沥青混凝土心墙施工基本不受温度影响的观点,其实是不准确的。单就一个入仓温度的控制问题就是比较困难的。温度的损失有两方面:一方面是在运输过程中的温度损失;一方面是在混凝土入仓到碾压时间的温度损失。如果沥青混凝土在拌和楼中的最高温度控制在160~175℃之间,要想使入仓温度控制在130℃,温度损失仅30~45℃,而且运输距离相对长,这不是一件容易的事。我们采取了以下两种措施,一是减少运输损失,在运输车辆车箱两侧及底板上加木板,在车箱上部加蓬布,并将拌和机出料口位置设保温蓬,避免装车时的温度损失和运输时的温度损失。三是在浇筑仓面架设能够保证人员及车辆正常工作的保温棚,棚中间生火炉,如同混凝土冬季施工的保温棚一般。尽量减小温度损失。实践证明,只要采取措施,冬季施工质量是能够保证的。比起普通混凝土的冬季施工相对还要简单一些。另一方面,沥青混凝土心墙坝还有一个不同于其它坝型的特点,就是随坝体施工高度的增加可以随时蓄水,做到边施工边蓄水,而且不会产生任何问题。粘土心墙或斜墙坝就不能这样。这主要就是坝体内部的应力值所决定的。这点已经过有限元法计算和用有沥青混凝土适用条件的模型试验证明。另一个显著特点就是沥青混凝土心墙坝具有很大的承受坝斟不均匀沉陷的特点。文献显示最大的沥青混凝土心墙坝的沉降量达到2.20m,相当于坝高28m的7%,这点是很了不起的。所以说沥青混凝土坝有广泛的发展前景。
 
当然,在施工方面也有缺点,比如在雨季施工就比较困难。牙塘水库采取的是在下雨时或者有可能在浇筑沥青混凝土时下雨时停止浇筑的方法,以利保证混凝土的质量。而且在下过雨后,对上一仓混凝土的顶面的积水及潮湿的表层用喷灯进行哄干的方法。所以说在雨季比较多的南方地区,施工相对受限制,影响工期,增加工程成本

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