基于防滲技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用

林春偉，劉萬英

(樺川縣澇區(qū)管理站，黑龍江樺川154400)

0 引言

近年來，瀝青混凝土防滲心墻越來越多的被應(yīng)用到水利樞紐工程建設(shè)中，其主要具有施工簡單、防滲性能較好、施工速度快、工程量小等優(yōu)點。新疆某水利樞紐的上、下游圍堰工程在冬季施工，計劃采用澆筑式的瀝青混凝土防滲心墻砌筑圍堰。根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)定，結(jié)合工程實際，本文對工藝流程的選取、配合比的確定以及施工的各個環(huán)節(jié)均進行了科學(xué)的分析和對比，并對施工中的關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用進行了研究，為保證防滲心墻的施工質(zhì)量提供了科學(xué)依據(jù)。

1 工程概況

新疆某水利樞紐工程位于歐亞大陸腹地，地理位置緯度較高，冬季多嚴(yán)寒。其工程規(guī)模為大(1)型，工程等別為I等工程。主要建筑物有防水底孔、泄洪中孔、溢流表孔、碾壓混凝土重力壩、電站廠房、副壩以及發(fā)電引水洞等。水庫總庫容為24.19億m3，正常蓄水位為▽739 m，死水位為▽680 m，水庫電站總裝機容量為140MW(4×35MW)，保證出力為120 MW，年度平均發(fā)電量為5.19億kW·h。

水利樞紐上、下游圍堰均采用澆筑式瀝青防滲心墻砌筑，堰體采用壩基開挖料和砂礫料填筑，上游圍堰堰頂標(biāo)高為672.0 m，寬10 m，最大堰高為31 m。下游圍堰堰頂標(biāo)高為650.0 m，寬10 m，最大堰高為13 m。上、下游圍堰迎水邊坡和背水邊坡分別采用1∶2.25和1∶1.5的坡度。

2 防滲心墻施工關(guān)鍵技術(shù)

對于澆筑式防滲心墻的施工首先要選擇與工程實際相符合的瀝青混凝土加熱拌和系統(tǒng);其次是分析如何保持瀝青混合料在裝車、運輸和入倉的過程中的溫度、控制混合料的離析以便卸料;最后，要確定防滲心墻的施工工序及工藝流程以便澆筑立模和鋪填兩側(cè)過渡料，在確保施工質(zhì)量的同時，實現(xiàn)瀝青混合料的連續(xù)、快速澆筑。

2.1 瀝青混凝土加熱拌和系統(tǒng)的選用

傳統(tǒng)的瀝青混凝土攪拌系統(tǒng)，其表層和底部的瀝青混合料不能充分?jǐn)嚢杈鶆?，?dǎo)致溫差很大，當(dāng)表層混合料溫度依然很低時底部的溫度可高達180℃左右，而且拌和過程中瀝青混合料由于與空氣接觸，容易老化。

針對以上問題，同時為避免由人工炒拌造成的混合料溫度忽高忽低、瀝青被燒焦老化、拌制料出現(xiàn)花白料、拌和不均勻等現(xiàn)象的發(fā)生，本項目與水利樞紐的上下游圍堰工程相結(jié)合，研發(fā)出了一套與中小型瀝青混凝土防滲體施工相適用的瀝青混凝土加熱攪拌系統(tǒng)，確保在拌和時將溫度控制在有效范圍內(nèi)、骨料加熱均勻、使瀝青混凝土能夠充分拌和均勻，該系統(tǒng)主要由骨料加熱系統(tǒng)、瀝青加熱系統(tǒng)、混合料拌制系統(tǒng)以及計量系統(tǒng)組成。

2.2 澆筑式瀝青混凝土防滲心墻的施工工藝分析

在正式進行施工前，設(shè)計了兩套施工方案，并進行了平行試驗研究。其中第一套施工方案采用車載特制保溫儲存罐運輸瀝青混合料，運送過程中在儲存罐的底部生火保溫，運送至施工現(xiàn)場后由吊車起吊，將儲存罐移至倉面后再由人工打開卸料口進行卸料。過渡料的鋪填與瀝青混合料澆筑的施工工藝流程為:

而第二套施工方案則以裝載機作為運輸設(shè)備，在調(diào)運過程中不對瀝青混合料加溫，由人工指揮入倉。其施工步驟為:

經(jīng)過實施效果分析，第二套施工方案的實施效果明顯優(yōu)于第一套施工方案。第一套施工方案的澆筑作業(yè)無法連續(xù)進行?；旌狭蠞仓?，瀝青混凝土的溫度下降緩慢，初凝時間長，無法進行快速拆模。而在混凝土凝固后，模板又拆除困難。這些問題造成整個施工無法連續(xù)進行。在使用特制保溫儲存罐運輸混合料的過程中，混合料離析嚴(yán)重，且吊車起吊卸料慢、效率低，儲存罐的清理也比較困難。

第二套施工方案的實施效果較為理想?；旌狭喜捎醚b載機運輸，在運輸途中無需加熱保溫，裝載機料斗呈敞口狀，入倉卸料方便、均勻、準(zhǔn)確，并且便于人工輔助卸料，移動靈活方便，入倉卸料效果好、速度快。通過實驗發(fā)現(xiàn)，攪拌系統(tǒng)距離施工點的最遠距離為700～800 m，調(diào)運時間在4～6 min左右時，瀝青拌合料的溫度損失較小，當(dāng)氣溫在－5℃時拌合料溫度約下降4℃左右，當(dāng)氣溫在10℃以上時拌合料溫度約下降2℃左右。采用第二套施工工藝的工序流程，能夠有效避免拆模與溫度之間的矛盾，方便各個施工環(huán)節(jié)實現(xiàn)流水化作業(yè)，快速、連續(xù)的施工，可以滿足工程總體施工進度和強度的要求。并且，施工工序簡便易行，施工成本相對較低。

3 澆筑式瀝青混凝土的施工配合比設(shè)計及試驗

根據(jù)設(shè)計規(guī)定，瀝青混凝土在室內(nèi)試驗的孔隙率應(yīng)＜3%，而施工配合比則不得大于4%。在確定施工配合比之前，應(yīng)先進行配合比對比試驗，對照試驗結(jié)果，選出最適合的施工配合比。對比結(jié)果見下表1和表2，由下表可看出試驗結(jié)果均能達到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，該工程確定的最終施工配合比見下表3所示。

4 施工關(guān)鍵技術(shù)在上下游圍堰工程中的應(yīng)用

4.1 施工工藝流程

本工程根據(jù)試驗結(jié)果分析和施工現(xiàn)場實際情況，制定了最適合該工程的一套施工工藝流程，見圖1。

4.2 瀝青混凝土施工過程

表1 瀝青混合料材料含量 %

表2 試驗結(jié)果對比

表3 瀝青混凝土拌合料的施工配合比 kg/t

4.2.1 接合面處理

4.2.1.1 瀝青混凝土結(jié)合面的處理

瀝青混凝土結(jié)合面和混凝土基礎(chǔ)面的控制是整個工程的關(guān)鍵。在回填過渡料之前應(yīng)使用槽型薄鋼板將瀝青混凝土心墻倉面覆蓋好，保持瀝青混凝土心墻表面清潔干凈，以防填筑料污染心墻表面。待過渡料碾壓合格后方可去掉表面覆蓋物，同時清理心墻倉面，去除雜物，確保接合面的清潔，且應(yīng)保持表面干燥。若因停歇時間過長、結(jié)合面過臟，可用噴燈加熱使其變軟，再將污物連同變軟后的瀝青混凝土表面一起鏟除。

4.2.1.2 混凝土基礎(chǔ)面的處理

混凝土防滲心墻與瀝青混凝土相結(jié)合的一側(cè)，應(yīng)采用高壓風(fēng)槍、風(fēng)砂槍將表面含游離石灰的水泥膜等全部清除，保持混凝土表面的干燥清潔，并要進行人工鑿毛處理，形成有利于層間相結(jié)合的麻面。表面清潔完成后應(yīng)均勻涂抹兩遍冷底子油，待其表面冷底子油晾干后，再涂抹1～2 cm厚的瀝青瑪蹄脂，涂抹時瀝青瑪蹄脂的溫度應(yīng)控制在180～200℃。若瀝青瑪蹄脂的用量很大，可采用拌和站拌制，反之則采用人工拌制。

4.2.2 模板的架立

清理完結(jié)合面并粘貼牛皮紙后再安裝鋼模作為脫模時的隔離層。相鄰的兩塊模板其搭接長度≥5 cm，在每層立模前應(yīng)先進行測量放線，確保模板的安裝尺寸準(zhǔn)確，將模板中心線的偏差值控制在±5 mm以內(nèi)，鋼模定位后距離心墻中心線的偏差值不得大于±5mm。單塊模板125 cm長，50 cm高，采用4 mm厚的鋼板制作，瀝青混凝土的模板支撐以及心墻的寬度控制均采用∠40mm×40mm×40mm的角鋼做成的卡件支撐兩側(cè)的鋼模頂部。由于兩側(cè)鋼模要預(yù)先鋪填過渡料，所以模板底部可使用40mm×40mm的木撐進行內(nèi)撐，以防在回填壓實兩側(cè)過渡料時模板發(fā)生變形和位移，保證瀝青混凝土防滲心墻的設(shè)計寬度。

4.2.3 過渡料的鋪筑及壓實

過渡料的每層壓實厚度為40 cm，采用自重2.8 t的自行式振動碾碾壓8遍。堰體回填料與過渡料的接縫部位應(yīng)使用16 t的振動碾騎縫碾壓，且搭接寬度不得小于20 cm。過渡料的鋪填應(yīng)待模板安裝完成并驗收合格后方可進行，外側(cè)2 m范圍內(nèi)使用裝載機配合人工鋪填過渡料，與模板相鄰的部位應(yīng)使用人工回填過渡料以免產(chǎn)生礫石集中，同時應(yīng)對礫石集中部位進行人工整理，兩側(cè)平起填筑。

4.2.4 瀝青混凝土的入倉澆筑

瀝青拌合料運送至施工現(xiàn)場后，應(yīng)先測定其溫度，一般應(yīng)控制在130～150℃。瀝青拌合料采用裝載機運送時，在料斗表面應(yīng)涂抹一層防粘劑。瀝青混凝土心墻在施工時應(yīng)與過渡料平起，保持全線均衡上升，流水化施工，并要盡量減少或者避免出現(xiàn)施工橫縫。根據(jù)心墻的模板高度可采用分層澆筑，從最低層開始依次往上澆筑，每層澆筑厚度為0.4 m。

4.2.5 脫 模

心墻的脫模處理應(yīng)待瀝青混合料入倉澆筑完成后，并且溫度降到110℃左右時進行，由人工將模板移除，降溫一般需等待30 min。兩邊模板移除時應(yīng)同步提升并保持垂直，提升時應(yīng)將附著在模板上的瀝青混凝土清除。

6 結(jié)語

本文詳細介紹了瀝青混凝土防滲心墻的關(guān)鍵施工技術(shù)，通過結(jié)合工程實例，進行了配合比的對比試驗和不同施工工藝實施效果的對比，對如何選取最合適的配合比和施工工藝流程提供了科學(xué)的依據(jù)。

［1］韓林安.寒冷地區(qū)澆筑式瀝青混凝土防滲心墻施工關(guān)鍵技術(shù)研究［D］.西安:西安理工大學(xué)，2008.

［2］趙玉璽.澆筑式瀝青混凝土心墻防滲技術(shù)的試驗研究［D］.大連:大連理工大學(xué)，2010.

［3］李霞羅昕.澆筑式瀝青混凝土防滲心墻施工關(guān)鍵技術(shù)［J］.陜西水利2009(zL):79－80.

［4］王葉林秦邊疆任建江.澆筑式瀝青混凝土心墻施工技術(shù)的創(chuàng)新及其在圍堰工程的應(yīng)用［J］.水利水電技術(shù)，2006(11):40－42.

圖1 施工作業(yè)程序圖