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关山水库大坝沥青混凝土斜墙工程的修复施工

日期：2016-3-25 13:56:45　来源：转载　浏览数：
　

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1 ·工程概况
    山西省昔阳县关山水库大坝为兴建于上世纪70年代的土石坝，其防渗结构为沥青混凝土防渗斜墙。因沥青混凝土防渗斜墙出现大面积流淌且多处防渗层脱落以及一条长约300 m 的横向裂缝给大坝造成安全隐患需要及时修复处理是本次工程的重点内容。
    沥青混凝土防渗斜墙出现病害原因分析：由于历史的原因，在工程进行到一半时停工，防渗斜墙只完成一部分。时隔十年，才对遗留工程做了续建，并于1987 年底防渗斜墙彻底竣工。为了节省投资本次续建使用了原露天库存的100 乙沥青，由于多年的雨水渗入沥青池内侵蚀沥青及自然老化，致使沥青软化点降低，延伸度减小，针入度增大，这种特殊的情况给工程质量留下了隐患。从现场流淌位置及形状看，原因大致为：1）原库存沥青未脱尽水分致使沥青软化点低。2）降温措施未及时跟上，坝面气温达到了流淌条件。3）在正常蓄水位以下，沥青混凝土斜墙有部分波纹状但并未流淌，可能是防渗上下两层施工间隔时间长，层间接触面未处理干净，没有粘接好，层间面有渗水进入导致两层分离。4）300 m 长的横向裂缝可能是因大坝沉降引起。
    2· 施工机械设备及用途
    1）砂石料烘干机：烘干机用于砂石料的加热烘干，根据工程量及日施工强度，采用Ф80 cm，L3.5 m的内燃式烘干机，燃料为煤，烘干筒的倾角为3.7°，出料温度控制为170~190℃。
    2）沥青混凝土搅拌机：搅拌机采用双轴强制式，双轴相向转动，沥青混合料自两轴中间向上翻拌，直到无花白料为止，一般为1.5~2 min。
    3）沥青锅：沥青锅为一组，由高到低三级组成，锅尺寸为1.1 m×1.1 m×1.2 m，每口锅侧面上部距顶高15 cm 处设一Ф5 cm 溢流圆孔，以防溢锅，侧面下部设向下倾斜孔并安装闸阀及管道组成沥青出口，每口锅下面为一燃煤灶，施工时加热沥青到需要温度，打开闸阀自流而出。
    4）小型振动机：主要用在振动碾达不到的位置，如坝头及坝顶部位。
    5）振动碾：振动碾型号为Y2X-1.6，滚筒直径为950 mm，滚筒宽度为1 100 mm，自重1.6 t，单位宽度静碾重为14.8 kg/m，碾压时由置于坝顶的卷扬机牵引上下行走，人工控制振动开关及小位置移动。
    6）卷扬机：有牵引振动碾的5 t 卷扬机一台和牵引送料车的1 t 卷扬机一台。
    7）汽油喷灯：主要用于喷烤加热施工旧缝及底板以使新旧沥青混凝土粘接牢固。
    8）小平车及小斗车：小平车用于运输沥青混合料。从搅拌机出口处装料，直运至工作面。小斗车用于砂，石等原料运输，每车一种料，过磅后直接送入烘干筒。
    9）填料加热坑：用于填料加热，尺寸为1 m×2 m×0.4 m，由一铁板及砖边墙组成，下面两边砌两小燃煤灶，用量大时两火一齐开，用量小时开一个，人工翻动。
    10）铁锹及橡胶板，铁锹用于上料及摊铺沥青混合料，橡胶刮板用于封闭层涂料。
    11）磅秤：主要用于原材料计量称重。
    3· 施工场地布置
    根据现有的地形条件，拌和场布置在大坝右端，靠近公路的平地放置原材料碎石、砂子等，依地形高低由高到低设置三口沥青加热锅，最高处沥青加热锅与料场齐平，最低沥青加热锅出口处与搅拌机进料处基本持平。烘干筒进口与料场齐平，出口高于搅拌机进料处，用溜槽下料。搅拌机出料口比运料道路高1 m，以便于两轮小平车装料运输。附近设填料加热坑。熟料运输路利用大坝坝顶，坝顶上设有5 t 卷扬机以牵引振动碾，1 t 卷扬机牵引运料车。
    4 ·施工工艺
    1）坝面流淌部分清刨
    沥青混凝土防渗斜墙由四层组成，即整平层，胶结层和防渗上下层。从现场情况看，流淌仅位于防渗上层，经过对类似情况的分析、试验、研究，决定施工方法如下：①将流淌部分用红漆或粉笔划出边线，形状为平行或垂直于坝轴线的方形，沿边线刨除损坏防渗层并清洗干净。②边缝斜面坡度，参考国内外对施工缝施工的有关规定及粘接效果，采用1：1 的斜坡。③底板：凿成毛面并清洗干净，以利于防渗上层与其粘接。
    2）沥青混合料制备流程
    由于施工强度要求不高，为更好地控制施工配合比，采用间歇式出料流程，工艺流程如图1所示。

    碎石、砂子等骨料各用一辆斗车运输，按先细后粗的顺序进入烘干机加热，加热2 min 后进入搅拌机与预热的填料搅拌均匀后加入沥青，搅拌1.5~2 min无花白料时打开搅拌机底部出料口, 将混合料倒入置于下部的平车上及时运送至工作面。
    3）碾压施工工艺流程
    工作面上首先对旧沥青混凝土边缝用汽油喷灯烤热至90~110℃，底板也烤至表层软化有一定的粘性。混合料运至距工作面最近的坝顶由1 t 卷扬机牵引，人工掌握方向运到工作面，人工摊铺均匀，厚度达到设计要求，温度控制在100~130℃时，开始碾压，碾压遍数通过试验确定为：先静压两次，再向上行走时振动向下行走时不振各三次，最后静压两次。碾压时随时测温，如温度高于130℃或低于85℃，则等待降温或加热升温。碾压幅宽1.1 m，碾压搭接宽度10 cm。
    4）封闭层
    封闭层涂刷采用自制的橡胶刮板人工涂刷，由于大部分坝面已有封闭层，坝坡上比较滑，如果采用常规的热沥青胶施工不安全，故采用能常温施工的，在土建工程中已广泛应用的氯丁橡胶沥青防水涂料，其主要特性如下：①在-10℃下绕Ф10 cm 圆棒一圈无裂纹，其柔韧性好；②80℃下5 h 不流淌，无滑动；③抗拉强度0.31 MPa，粘结性满足要求；④不透水性：30 min，0.1 MPa 压力下不透水；⑤抗冻性：冻融20 次（最低温度-25℃）无开裂，完全符合对封闭层的要求。
    5）大裂缝处理
    在高程983.5 m 处，有一条几乎贯穿大坝的横向裂缝，已裂至防渗斜墙的最底层，经分析可能是由大坝的沉降引起。施工时，顺裂缝刨至斜墙底层，成上宽20 cm 下宽10 cm 的梯形槽，采用沥青砂浆填筑封堵。沥青砂浆为自填式沥青混凝土，无需碾压即可密实。填筑前，将缝内清理干净，用汽油喷灯对边缝加热至90℃填入沥青砂浆，沥青砂浆分两次填筑，第一次填至与下边缝顶高齐平，第二次填筑剩下的三角形体，第二次填筑时，用砖做模板，砂袋压重待降温后再取掉，并用喷灯铁锹等工具整平。为了加强封堵效果，外缝上部用玻璃纤维布和氯丁橡胶沥青防水涂料一布两涂的方式封住。经试验沥青砂浆配合比为：沥青：水泥：砂子=17：20：63，为了提高软化点，沥青选用100甲和10# 建筑沥青掺配而成，配比为100 甲：10#=3：1，沥青软化点可提高到62℃。
    5· 质量控制及试验成果整理
    沥青混凝土施工工序复杂，检测项目多，一一说明如下：
    1）原材料：原材料包括10~15 mm、5~10 mm 碎石、石屑、砂子填料、沥青等，施工前对原材料作了物理性能试验。
    2）施工配合比：配合比有标准配合比、试验室配合比及施工配合比。标准配合比由山西省水科所提供。根据标准配合比及原材料的级配分析得出试验室配合比。根据对材料的含水率检测得出施工配合比。施工时对原材料的级配情况及时检查，一有变化及时调整，调整时采用图解法与试算法结合进行骨料级配情况调整。
    3）测温：在沥青混凝土施工过程中，为保证工程质量，对沥青填料加热、拌合、摊铺、碾压各工序都设有专人测温，一旦不符合质量控制要求，立即采用相应措施，并详细记录温度测量数据及时整理存档。
    4）沥青三大指标测试：施工中，每日从保温锅内取样，做一次软化点、延伸度、针入度指标检测。
    5）抽提试验：为了检查混合料的级配情况，每天从机口取样，采用天津建筑仪器仪表厂生产的抽提仪做抽提试验。从试验结果可以看出，施工级配误差与规范规定的粗、细骨料±2%、填料±1.0%做比较，超出部分比较多，查阅大量的相关资料表明，其它工程也很难将误差控制在这个范围内。
    6）沥青混凝土容重，铺筑厚度，渗透系数检测：采用现场隔套取样法取样，并进行容重，厚度、渗透系数的检测。
    7）流淌值检测：为了检测沥青混凝土抗热性，采用斜坡流淌试验检测，试件为机口取样，成型压力100 kg/cm2，试件坡度与坝坡相同为1：2，红外线灯炮加热，根据当地最高气温，表面温度控制70℃保持48 h，测得流淌值即为试验结果。
    6· 结束语
    沥青混凝土防渗斜墙，施工工艺复杂，检测项目繁多，各工序质量控制都很重要，由于采取了相应的控制措施，使得工程质量得以保证并按期顺利完成了沥青混凝土斜墙病害修复。