CN102493402A - 土石坝沥青混凝土心墙插入式振碾施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种土石坝沥青混凝土心墙插入式振碾施工方法，属于土石坝沥青混凝土防渗心墙的施工方法。包括沥青混合料及过渡料铺筑、沥青混合料振捣密实、过渡料与沥青混合料碾压、保温养护。该施工方法充分发挥了振捣式施工所具有的高温快速密实特点，同时兼顾了碾压式施工所具有的大规模、机械化程度高的优点。

Description

土石坝沥青混凝土心墙插入式振碾施工方法

技术领域

本发明属于土石坝沥青混凝土防渗心墙的施工方法

背景技术

土石坝沥青混凝土心墙施工方法主要包括碾压式施工、浇筑式施工两种。大型水利工程大多采用碾压施工方法，主要是施工机械化程度高，工程质量容易保证，但也存在施工配套设备多，设备投入一次性成本较高，施工环境温度和沥青混凝土配合比需要严格控制，需要有经验的施工队伍严格控制质量，且摊铺后需要放置一段时间冷却到适宜的碾压温度后才能利用振动碾碾压，没有充分利用热拌沥青混凝土的高温可塑性，沥青混凝土心墙关键连接部位施工质量不宜保证。中小型水利工程因为投资有限而多采用浇筑方法施工沥青混凝土防渗心墙，其施工机械化程度较低、施工速度慢且施工质量不易控制。近年来，中水东北勘测设计研究有限责任公司在试验研究基础上发明了一种《土石坝振捣式沥青混凝土防渗心墙的施工方法》200510119042.8，并已经在多个工程中得到成功应用，虽然大幅降低了浇筑式沥青混凝土的沥青含量，但比碾压式沥青混凝土仍高1.5％左右，施工机械化尚需提高。

发明内容

本发明提供一种土石坝沥青混凝土心墙插入式振碾施工方法，以解决目前施工慢、振动碾碾压次数多、沥青用量高的问题。

本发明采取的技术方案是，包括下列步骤：

a.沥青混合料及过渡料铺筑：

利用碾压式沥青混凝土心墙施工所用的摊铺机同时铺筑沥青混合料及心墙两侧过渡料，具体如下：

沥青混凝土骨料及矿粉含量总量为100％，该骨料及矿粉性能应满足《土石坝沥青混凝土面板和心墙设计规范(SL501-2010)》要求，其中骨料：83％～90％，最大粒径15～35mm，其余为矿粉；

沥青：沥青采用满足重交通道路石油沥青或水工沥青或普通道路石油沥青或改性沥青或掺配沥青，沥青含量：6.5％～7.7％；

沥青混合料进入模板仓内的温度在160℃～165℃；

b.沥青混合料振捣密实：

在沥青混凝土摊铺机尾部悬挂刀式振捣器，振捣器随着沥青混凝土摊铺机行进对沥青混合料加以振捣，振捣器与摊铺机的连接采用螺杆、弹簧连接；

刀板式振捣器主要由4排刀板、2个2kW振动电机组成；

c.过渡料与沥青混合料碾压：

采用振动碾碾压过渡料和沥青混合料完成施工过程，振动碾2～4遍，沥青混合料碾压温度在140℃～150℃；

d.保温养护：

当施工环境温度低于-25℃～-15℃或风速为2级～5级时应对沥青混凝土采取保温措施：用保温罩对沥青混凝土防渗心墙表面进行保温覆盖，或同时加保温棉被，保温罩采用矩形角钢框架包铁皮的拱型罩。

本方法的设计依据主要是充分利用沥青混凝土的自身粘弹特性和温度敏感特性，即：高温时具有可塑性和较好的施工和易性，适宜振捣施工，通过刀式振捣器插入沥青混合料内部振捣迫使内部空气上浮排除形成密实体，且振捣时沥青混合料自有的粘弹性不会使其产生离析分散；随着温度的降低，沥青混凝土和易性降低、粘弹性增强，此时最佳的密实方式应为外力碾压，因此发明了先振后碾的施工工艺。该施工方法充分发挥了振捣式施工所具有的高温快速密实特点，同时兼顾了碾压式施工所具有的大规模、机械化程度高的优点。在不增加施工工序的前提下(振捣器附在摊铺机后随摊铺机行进)减少了碾压施工遍数，缩短了施工时间，保证了沥青混凝土的匀质性和密实性。

本发明的优点及效益：采用符合现行规范要求的普通碾压式沥青混凝土配合比，在沥青混凝土混合料摊铺过程中及时进行振捣，充分利用了沥青混凝土混合料高温时具有可塑性和较好的施工和易性，适宜振捣施工，通过刀式振捣器插入沥青混合料内部振捣迫使内部空气上浮排除形成密实体，且振捣时沥青混合料自有的粘弹性不会使其产生离析分散；随着沥青混凝土混合料温度降低，和易性降低、粘弹性增强，需要采用振动碾碾压使之最终达到最佳密实效果，即先振后碾的施工工艺，简称为土石坝沥青混凝土心墙插入式振碾施工方法。该施工方法充分发挥了振捣式施工所具有的高温快速密实特点，同时兼顾了碾压式施工所具有的大规模、机械化程度高的优点。在不增加施工工序的前提下(振捣器悬挂在摊铺机后随摊铺机行进)减少了碾压施工遍数，缩短了施工时间，保证了沥青混凝土的匀质性和密实性。施工过程基本上不受环境温度条件制约，在较低环境温度的条件下也可施工。

普通碾压式沥青混凝土经过振捣和简化的碾压工艺，即可获得孔隙率合格的沥青混凝土，满足心墙防渗要求，同时简化碾压工艺可以避免沥青混凝土由于过度碾压而产生离析分层现象。

该施工方法在大型沥青混凝土摊铺机尾部悬挂刀式振捣器，结构简单、易制，易于推广应用。

具体实施方式

实施例1

包括下列步骤：

a.沥青混合料及过渡料铺筑：

利用碾压式沥青混凝土心墙施工所用的摊铺机同时铺筑沥青混合料及心墙两侧过渡料，具体如下：

沥青混凝土骨料及矿粉含量总量为100％，该骨料及矿粉性能应满足《土石坝沥青混凝土面板和心墙设计规范(SL501-2010)》要求，其中骨料：83％，最大粒径15mm，其余为矿粉；

沥青：沥青采用满足重交通道路石油沥青，沥青含量：6.5％；

沥青混合料进入模板仓内的温度在160℃；

b.沥青混合料振捣密实：

在沥青混凝土摊铺机尾部悬挂刀式振捣器，振捣器随着沥青混凝土摊铺机行进对沥青混合料加以振捣，振捣器与摊铺机的连接采用螺杆、弹簧连接；

刀板式振捣器主要由4排刀板、2个2kW振动电机组成；

c.过渡料与沥青混合料碾压：

采用振动碾碾压过渡料和沥青混合料完成施工过程，振动碾2遍，沥青混合料碾压温度在140℃；

d.保温养护：

当施工环境温度低于-25℃～-15℃或风速为2级～5级时应对沥青混凝土采取保温措施：用保温罩对沥青混凝土防渗心墙表面进行保温覆盖，或同时加保温棉被，保温罩采用矩形角钢框架包铁皮的拱型罩。

实施例2

包括下列步骤：

a.沥青混合料及过渡料铺筑：

利用碾压式沥青混凝土心墙施工所用的摊铺机同时铺筑沥青混合料及心墙两侧过渡料，具体如下：

沥青混凝土骨料及矿粉含量总量为100％，该骨料及矿粉性能应满足《土石坝沥青混凝土面板和心墙设计规范(SL501-2010)》要求，其中骨料：86％，最大粒径25mm，其余为矿粉；

沥青：沥青采用水工沥青，沥青含量：7.1％；

沥青混合料进入模板仓内的温度在162℃；

b.沥青混合料振捣密实：

在沥青混凝土摊铺机尾部悬挂刀式振捣器，振捣器随着沥青混凝土摊铺机行进对沥青混合料加以振捣，振捣器与摊铺机的连接采用螺杆、弹簧连接；

刀板式振捣器主要由4排刀板、2个2kW振动电机组成；

c.过渡料与沥青混合料碾压：

采用振动碾碾压过渡料和沥青混合料完成施工过程，振动碾3遍，沥青混合料碾压温度在145℃；

d.保温养护：

当施工环境温度低于-25℃～-15℃或风速为2级～5级时应对沥青混凝土采取保温措施：用保温罩对沥青混凝土防渗心墙表面进行保温覆盖，或同时加保温棉被，保温罩采用矩形角钢框架包铁皮的拱型罩。

实施例3

包括下列步骤：

a.沥青混合料及过渡料铺筑：

利用碾压式沥青混凝土心墙施工所用的摊铺机同时铺筑沥青混合料及心墙两侧过渡料，具体如下：

沥青混凝土骨料及矿粉含量总量为100％，该骨料及矿粉性能应满足《土石坝沥青混凝土面板和心墙设计规范(SL501-2010)》要求，其中骨料：90％，最大粒径35mm，其余为矿粉；

沥青：沥青采用普通道路石油沥青，沥青含量：7.7％；

沥青混合料进入模板仓内的温度在165℃；

b.沥青混合料振捣密实：

在沥青混凝土摊铺机尾部悬挂刀式振捣器，振捣器随着沥青混凝土摊铺机行进对沥青混合料加以振捣，振捣器与摊铺机的连接采用螺杆、弹簧连接；

刀板式振捣器主要由4排刀板、2个2kW振动电机组成；

c.过渡料与沥青混合料碾压：

采用振动碾碾压过渡料和沥青混合料完成施工过程，振动碾4遍，沥青混合料碾压温度在150℃；

d.保温养护：

当施工环境温度低于-25℃～-15℃或风速为2级～5级时应对沥青混凝土采取保温措施：用保温罩对沥青混凝土防渗心墙表面进行保温覆盖，或同时加保温棉被，保温罩采用矩形角钢框架包铁皮的拱型罩。

在实施例2中，

沥青采用改性沥青或掺配沥青。

各实施例中刀板式振捣器是本行业常规技术。

实验例：本发明方法与传统碾压沥青混凝土施工方法、振捣式沥青混凝土性能检测比较

表1施工试验沥青混凝土配合比表

施工后沥青混凝土心墙所取芯样孔隙率性能检测

沥青混凝土性能检测结果见表2。

孔隙率试验方法是通过水中称重法按式(1)计算出沥青混凝土的视密度(水的密度视为1)，再根据沥青混凝土混和料的理论密度通过式(2)计算出沥青混凝土的孔隙率。

${\mathrm{\ρ}}_s=\frac{W}{W-W_2}---\left(1\right)$

V_v——孔隙率；

W——试件在空气中重；

W₂——试件在水中重；

ρ_t——理论密度；

根据以往的工程经验，当沥青混凝土的孔隙率小于3％时，沥青混凝土的渗透系数是小于10^-7cm/s的，可以认为是不透水的。

表2沥青混凝土物理性能试验结果

从表2中得出：①插入式振碾施工方法较普通碾压式施工方法相近孔隙率可以节约振动碾碾压6遍，相同振动碾碾压次数可降低孔隙率1.01％～1.26％，②插入式振碾施工方法较近年发明的振捣式沥青混凝土施工工艺获得相近孔隙率节约沥青含量大于1％。

Claims (1)

1.一种土石坝沥青混凝土心墙插入式振碾施工方法，其特征在于包括下列步骤：

a.沥青混合料及过渡料铺筑：

利用碾压式沥青混凝土心墙施工所用的摊铺机同时铺筑沥青混合料及心墙两侧过渡料，具体如下：

沥青混凝土骨料及矿粉含量总量为100%，该骨料及矿粉性能应满足《土石坝沥青混凝土面板和心墙设计规范（SL501-2010）》要求，其中骨料：83%～90％，最大粒径15～35mm，其余为矿粉；

沥青：沥青采用满足重交通道路石油沥青或水工沥青或普通道路石油沥青或改性沥青或掺配沥青，沥青含量：6.5%～7.7%；

沥青混合料进入模板仓内的温度在160℃~165℃；

b.沥青混合料振捣密实：

在沥青混凝土摊铺机尾部悬挂刀式振捣器，振捣器随着沥青混凝土摊铺机行进对沥青混合料加以振捣，振捣器与摊铺机的连接采用螺杆、弹簧连接；

刀板式振捣器主要由4排刀板、2个2kW振动电机组成；

c.过渡料与沥青混合料碾压：

    采用振动碾碾压过渡料和沥青混合料完成施工过程，振动碾2～4遍，沥青混合料碾压温度在140℃~150℃；

d.保温养护：

当施工环境温度低于-25℃～-15℃或风速为2级～5级时应对沥青混凝土采取保温措施：用保温罩对沥青混凝土防渗心墙表面进行保温覆盖，或同时加保温棉被，保温罩采用矩形角钢框架包铁皮的拱型罩。