改進(jìn)瀝青混凝土心墻壩的施工速度提高生產(chǎn)率

　　摘要：本文論述的是瀝青混凝土心墻壩技術(shù)，和近期在挪威已完成的大壩工程。側(cè)重于敘述該工程在提高生產(chǎn)率以改進(jìn)施工速度方面的經(jīng)驗。

　　關(guān)鍵詞：瀝青 混凝土 心墻壩 施工速度 生產(chǎn)率

　　瀝青混凝土技術(shù)應(yīng)用于水工建筑物的防滲心墻已有40余年的歷史，如發(fā)電工程，飲用水供水工程、防洪等等。迄今為止，約有80座已建成的瀝青混凝土心墻壩。最高的一座是Firstertal土壩（澳地利），總高度為150m，瀝青心墻為98m.挪威的Storglomvatr壩，是Svartisen 系統(tǒng)的一部分，設(shè)計混凝土心墻最大高度為125m.在國際大壩委員會會刊（1992）專題84中闡明，“瀝青心墻可以應(yīng)用于具有相當(dāng)高度的大壩”。瀝青混凝土的生產(chǎn)和鋪設(shè)是在嚴(yán)格的技術(shù)要求和規(guī)定程序中進(jìn)行熱拌合，要獲得所需的質(zhì)量要求，其合易性和韌性是達(dá)到所需防滲性能的重要參數(shù)。在現(xiàn)有的80個工程中，挪威水利科學(xué)院作為瀝青施工技術(shù)的承包人已經(jīng)涉及到其中的10個工程。

　　在一項研究報告中，做為合作伙伴的挪威土木技術(shù)學(xué)院和科洛維德科科學(xué)院，以及由挪威研究院主辦的各種與瀝青混凝土心墻壩有關(guān)的發(fā)行物已經(jīng)在過去的4年時間里進(jìn)行了研究。工作范圍推進(jìn)了研究工作，也推進(jìn)了瀝青混凝土做為防滲墻的特性文件的編制，可作為設(shè)計、施工和質(zhì)量控制的基礎(chǔ)。與其它壩型設(shè)計選擇相比，瀝青混凝土心墻壩已多次被證實是具有競爭優(yōu)勢的技術(shù)，并且符合建壩各種技術(shù)特性的要求。

　　在該研究方案中，由Kolovidekke實施了兩項實驗活動。一項是現(xiàn)場試驗，以提高生產(chǎn)率為目的，從而滿足大壩總體施工進(jìn)度的需要。文中提供了數(shù)據(jù)。另一項是瀝青混凝土自愈裂縫特性的試驗室模擬試驗。這項實驗的數(shù)據(jù)將在其它文章中提供。

1由現(xiàn)場試驗獲得的結(jié)果

　　1.1方法

　　瀝青混凝土防水層應(yīng)用于大壩心墻，與大壩的施工同步進(jìn)行，一層層鋪設(shè)。有時業(yè)主往往非常關(guān)注咨詢師和總承包人為瀝青的施工特別規(guī)定的過程，因為這有可能使大壩的總體施工進(jìn)度延遲（雖然在過去的40年中還沒有瀝青混凝土心墻結(jié)構(gòu)可使進(jìn)度延遲的記錄）。然而，如果在工程的初期階段發(fā)現(xiàn)這樣的問題，可能會影響在大壩的設(shè)計考慮中采用瀝青心墻防滲。這項研究證實了在必要的情況下，可以顯著地提高施工速率，而不增加成本，并保證達(dá)到防滲心墻所應(yīng)具備的質(zhì)量要求。

　　目前在正常情況下的技術(shù)要求是以實驗為基礎(chǔ)的控制。其中有一個規(guī)定是每20層－30層有4－5天的冷卻周期，計劃鉆取樣芯做防滲性能試驗。以試驗室試驗，或以非破壞性試驗（核設(shè)備）對基本質(zhì)量進(jìn)行控制。在該項研究中還沒有足夠的數(shù)據(jù)建議可以使用核設(shè)備來節(jié)省時間。

　　另外一個普通的技術(shù)要求為，每2層20cm使其冷卻并加固，以確保下一層的充分壓實。而機(jī)械設(shè)備、生產(chǎn)技術(shù)和運(yùn)行特性，在這幾年中已經(jīng)得到改善，所以這可能是一個適當(dāng)?shù)臅r間來考慮各種限制條件。

　　該項研究的目的是研究增加生產(chǎn)率的途徑。由增加每日鋪設(shè)層數(shù)量或增加每層鋪設(shè)厚度來達(dá)到目的。

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　　1.2現(xiàn)場試驗

　　采用Veidekke標(biāo)準(zhǔn)ACC鋪料機(jī)設(shè)備，全尺寸試驗來完成試驗過程。應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計程序。瀝青混凝土心墻配比設(shè)計為瀝青6.7%，貫入度級配等于180，與ASTM D5（美國材料試驗學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)）相一致。骨料是碾碎的巖石，片麻巖或閃巖，符合Fullers級配曲線。填料用量為13％，細(xì)骨料拌合是粉碎的骨料（旋流粉塵）和脫水粉碎的石灰?guī)r。鋪設(shè)和壓實過程中瀝青的拌合溫度在145－160℃。過渡層采用粉碎的巖石，良好級配為0－60mm具有較高的穩(wěn)定程度，鋪設(shè)和壓實同時進(jìn)行。

　　該項研究中提倡一天鋪設(shè)4層20cm厚。與通常規(guī)定的每天2層比較具有加倍的生產(chǎn)率，這樣可以達(dá)到每天80cm.在僅幾小時之內(nèi)，實施4層的建筑量，可見施工速度提高了，這將在實際工程中加以實施。因此，在對下一層進(jìn)行壓實的時候，最不利的情況是遇到溫?zé)岵④浫醯幕A(chǔ)。

　　另一個試驗是一天鋪設(shè)3層，厚度為30cm。每天可鋪設(shè)90cm.

　　試驗在最不利的天氣條件下進(jìn)行。然而，這樣的條件與挪威施工季節(jié)的正常條件非常相似。在挪威，甚至在較差的天氣情況下進(jìn)行施工，同樣可以達(dá)到質(zhì)量要求。這相似于山區(qū)條件下的施工經(jīng)驗。第1天（試驗A），地面溫度為－4℃到4℃（空氣溫度，拌雨、雪、風(fēng)）。第二天（試驗B），約有相同的條件，地面（空氣）溫度4－5℃，不拌雨、雪、風(fēng)。

　　1.3試驗過程

　　試驗程序計劃覆蓋所有的試樣，并控制試驗過程，包括試驗后期工作，以及研究過程中有關(guān)部分的文件編制。

　　在試驗過程中對每一配比都進(jìn)行溫度的連續(xù)性控制。試樣由拌合廠和壓實后的心板獲取，作為對瀝青混凝土拌合物和易性的監(jiān)控。

　　鉆取樣芯，做密度和空氣孔隙率試驗。經(jīng)5天的冷卻周期后，沿試驗段每7.5m為一段。（以同樣型式做非破壞性試驗）樣芯由大壩的頂部鉆取，約45cm深度。試樣頂部約2cm切去，剩余部分切成5cm的段，進(jìn)行空氣孔隙率試驗。將試驗塊從大壩頂部開始編號。

　　1.4試驗結(jié)果

　　試驗結(jié)果的主要數(shù)據(jù)每層厚20cm和每層厚30cm.

　　所有的試驗結(jié)果，包括空氣孔隙率含量可以見到主要的質(zhì)量指標(biāo)，都是優(yōu)秀的，符合瀝青混凝土心墻壩要小于3％的質(zhì)量要求。因此可以看出，在層與層接縫之間的空氣孔隙率含量沒有明顯的偏差。頂部試驗塊較高的孔隙率將會降低或在下一層的鋪設(shè)時正常化。沒有指明“軟弱的基底”對于下一層的壓實是否會發(fā)生問題。在每日多層鋪設(shè)情況下，為給心墻的壓實提供合理的側(cè)向壓力，應(yīng)用高穩(wěn)定性材料支持過渡層是適宜的。

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　　參照這些年對瀝青混凝土心墻工程的記錄和經(jīng)驗，平均孔隙率試驗結(jié)果主體上較好，并且應(yīng)該注意到，在實施試驗過程中，天氣條件并非都適宜。試驗過程中全部的注意力自然要放在質(zhì)量上。然而，可以注意到，試驗B段孔隙率比試驗A段稍高。這可以解釋為鋪料機(jī)是為20cm厚度而設(shè)計，所承受的壓力超出了要滿足每層30cm厚度的幾何學(xué)要求能力。如果應(yīng)用30cm厚度層，建議重新設(shè)計瀝青層和過渡層，以更好地滿足心墻和過渡層的幾何學(xué)特性。

2結(jié)論

　　增加生產(chǎn)率的研究結(jié)果證明，在傳統(tǒng)大壩的施工中，瀝青心墻ACC大壩不應(yīng)該成為工程延期的原因，即使是在工程需要加速的情況下。用同樣的設(shè)備達(dá)到較高的生產(chǎn)率，做為可供選擇的一種壩型，將使瀝青心墻技術(shù)更加經(jīng)濟(jì)實用。采用非破壞性試驗來獲得空氣孔隙率含量，不能夠提供出滿意的結(jié)果。這就是說，采用4－5天的冷卻周期，獲得鉆取樣心，將仍然是空氣孔隙率現(xiàn)場試驗最可靠的方法。