專利名稱：土石壩碾壓瀝青混凝土防滲心墻快速施工方法
技術領域：
本發明涉及一種土石壩碾壓瀝青混凝土防滲心墻快速施工方法，特別是涉及高寒、多雨地區土石壩碾壓瀝青混凝土心墻的快速施工方法。
背景技術：
瀝青混凝土的滲透系數小于1×10-7cm/s，適應變形能力強，具有較好的柔性，能夠適應一定的不均勻變形(沉陷)，甚至還有閉合自愈能力。土石壩的碾壓式瀝青混凝土防滲心墻結構具有工程量小，施工作業機械化，對壩體施工無干擾以及建壩過程中提前擋水功能等優點；特別是西部水電開發中的建壩條件都較差，傳統的防滲心墻材料很難找到，或其不能勝任西部地區惡劣的地質和惡劣氣候條件。目前，設計的或在建的土石壩采用碾壓瀝青混凝土作為防滲心墻材料已成為發展方向，同時，使土石壩工程在水利水電行業中得到更大的發展。我國在水電站大壩上應用碾壓瀝青混凝土作防滲心墻的時間短，施工的經驗較少、施工技術較落后，特別是瀝青混凝土的攤鋪層厚和允許鋪筑施工的環境氣溫，分別禁錮在23.0cm左右(壓實后的層厚20.0cm左右)和5℃以上；例如三峽水利樞紐工程茅坪溪防護土石壩和嫩江干流中游上的尼爾基水利樞紐工程瀝青混凝土心墻主壩的碾壓式瀝青混凝土的鋪筑施工就是如此。冶勒水電站碾壓瀝青混凝土心墻土石壩壩高124.5m，其中碾壓瀝青混凝土心墻高120.0m，為亞洲之最、世界第二；如果按現行的《土石壩碾壓式瀝青混凝土防滲墻施工規范》規定要求、采用常規施工方法(攤鋪層厚23cm)進行冶勒水電站大壩碾壓瀝青混凝土心墻施工，受降雨及冰雪氣候條件限制，冶勒水電站大壩碾壓瀝青混凝土心墻每年有效的施工天數約162天，高寒和多雨惡劣的環境氣候制約著心墻碾壓瀝青混凝土施工的進度和效率，工程施工要用3年零7個月的時間。
發明內容
本方法的目的是提供一種高效率的、并適應高寒多雨地區的土石壩碾壓瀝青混凝土防滲心墻快速施工方法。
本方法的目的是通過以下技術方案實現一種土石壩碾壓瀝青混凝土防滲心墻快速施工方法，包括以下操作步驟1、土石壩心墻基礎表面放樣，即經測量后設定防滲心墻的設計中心線和瀝青混凝土鋪筑寬度。根據測量后設定的兩條邊線架立高30cm的鋼模板，在鋼模板外側攤鋪心墻過渡料，并對心墻基礎表面進行加熱，準備進行瀝青混凝土的鋪筑；2、拌和樓出機口溫度165～175℃的瀝青混合料裝入保溫運輸車，混合料運到施工現場后卸入垂直運輸設備的保溫料斗內；垂直運輸設備把瀝青混合料直接卸入架立好的模板內，把瀝青混合料攤鋪平整；3、待攤鋪的瀝青混合料溫度降到155～165℃之間時，用1.5t的振動碾對瀝青混合料進行初次碾壓，先無振動碾壓1遍，再振動碾壓13遍；同時用2.5t的振動碾對心墻過渡料進行碾壓，振動碾行走速度25m/min，碾壓8遍即可；初碾后混凝土內(表面下1～2cm)的溫度下降到140～145℃時，用1.5t的振動碾對心墻瀝青混凝土進行終結碾壓，振動碾行走速度25m/min，碾壓4遍即可，最后再無振碾壓1遍進行心墻瀝青混凝土表面收光。
4、當日鋪筑的第一層心墻瀝青混凝土內(表面下1～2cm)溫度下降到70～90℃時，進行當日連續鋪筑的第二層瀝青混凝土鋪筑施工，重復上述步驟1、2進行攤鋪施工；5、待攤鋪的瀝青混合料溫度降到155～165℃之間時，用1.5t的振動碾對瀝青混合料進行初次碾壓，先無振動碾壓1遍，再振動碾壓16遍，同時用2.5t的振動碾對心墻過渡料進行碾壓，碾壓10遍即可，振動碾行走速度25m/min；初碾后的瀝青混凝土內(表面下1～2cm)溫度下降到140～145℃時，用1.5t的振動碾對心墻瀝青混凝土進行終結碾壓，振動碾行走速度25m/min，碾壓8遍即可，最后再無振碾壓1遍進行心墻瀝青混凝土表面收光。
上述土石壩碾壓瀝青混凝土防滲心墻快速施工方法，攤鋪施工可以采用人工攤鋪，根據測量后設定的兩條邊線架立高30cm的鋼模板，在鋼模板外側攤鋪心墻過渡料，并對心墻基礎表面進行加熱，拌和樓出機口溫度165～175℃的瀝青混合料裝入保溫運輸車，混合料運到施工現場后卸入垂直運輸設備的保溫料斗內，垂直運輸設備把瀝青混合料直接卸入架立好的模板內，用人工把瀝青混合料攤鋪平整，之后拆除鋼模板。
上述土石壩碾壓瀝青混凝土防滲心墻快速施工方法，攤鋪施工可以采用機械攤鋪，根據心墻設計寬度調整攤鋪機30cm高的框模，開動攤鋪機主機，并點燃攤鋪機前端的紅外線加熱，拌和樓出機口溫度165～175℃的瀝青混合料裝入保溫運輸車，混合料運到施工現場后卸入垂直運輸設備的保溫斗內；垂直運輸設備把瀝青混合料裝載到攤鋪機前部的瀝青混合料保溫防雨料斗內，液壓挖掘機把心墻過渡料裝入攤鋪機后部的過渡料分料斗車內；攤鋪機放下前端的紅外線加熱器，對基礎表面進行加熱，開動攤鋪機的瀝青混合料輸送器，攤鋪機的行走部分啟動，開始攤鋪瀝青混合料和心墻過渡料，攤鋪時行走速度保持在2～3m/min。
采用上述方法后，在環境極限低溫-5℃、小雨雪氣候降雨量小于2mm/h條件下，實現土石壩碾壓瀝青混凝土心墻攤鋪層厚30cm、日連續鋪筑2層碾壓瀝青混凝土的施工方法，突破了《土石壩碾壓式瀝青混凝土防滲墻施工規范》(SD 220-87)施工規范允許的氣溫5℃以上、日降雨量小于0.5mm施工條件；有效增加了全年適合碾壓瀝青混凝土心墻的有效施工天數，解決了高海拔、寒冷、多雨雪地區全年適宜土石壩碾壓瀝青混凝土心墻有效施工天數少的重大難題，從而大大的加快了土石壩碾壓瀝青混凝土心墻鋪筑施工的進度。當日連續鋪筑2層，把高寒多雨地區適應土石壩碾壓瀝青混凝土防滲心墻施工的天數擴大了1倍；-5℃施工環境溫度條件下的碾壓式瀝青混凝土心墻施工新方法，不僅突破了心墻碾壓瀝青混凝土施工的環境溫度的禁區，使得冬季低溫期仍能進行土石壩碾壓瀝青混凝土防滲心墻施工作業；碾壓瀝青混凝土心墻的瀝青混合料攤鋪層厚提高到30cm，經過碾壓密實后的厚度在25.7cm左右；每層碾壓瀝青混凝土心墻鋪筑施工的厚度較常規施工方法增加了5.7cm左右，單層鋪筑施工效率比常規施工方法提高28.5％左右。應用本發明，兩年的時間完成了120m高的冶勒水電站土石壩防滲心墻3.1萬立方米碾壓瀝青混凝土的鋪筑施工，土石壩碾壓瀝青混凝土心墻最大上升速度10.0m/月，在國際施工史上從未有過。
本發明與常規施工方法不同之處瀝青混合料攤鋪層厚30cm(比常規施工方法厚7cm)的日連續鋪筑兩層(每天比常規施工方法多施工一層)(1)攤鋪層厚的不同常規施工方法對攤鋪23cm厚的瀝青混合料振動碾壓6～8遍，可達到設計要求的瀝青混凝土容重2.500g/cm3、孔隙率3％，碾壓遍數與碾壓瀝青混凝土容重的關系見圖2；而攤鋪30cm厚的瀝青混合料振動碾壓10遍，瀝青混凝土容重仍小于2.495g/cm3、孔隙率大于3％不符合設計要求，振動碾壓13遍，碾壓瀝青混凝土容重才達到設計要求。
表1 攤鋪層厚30cm的芯樣試驗成果
(2)日連續鋪筑中第二層施工方法的不同攤鋪23cm厚的芯樣試驗成果見表2，從試驗成果來看，第一層芯樣孔隙率滿足要求，第二層碾壓遍數為12遍的芯樣孔隙率不滿足要求，碾壓遍數為14遍的芯樣孔隙率不完全滿足要求且孔隙率偏大。
表2 攤鋪層厚23cm日連續鋪筑二層的碾壓瀝青混凝土芯樣試驗成果
在硬基上攤鋪30cm厚瀝青混合料，碾壓遍數為13遍芯樣孔隙率滿足設計要求，當日攤鋪的第二層在70℃或90℃瀝青混凝土軟基上施工碾壓遍數為16遍芯樣孔隙率滿足要求，碾壓遍數與碾壓瀝青混凝土容重的關系見圖3。
表3 攤鋪層厚30cm日連續鋪筑碾壓瀝青混凝土芯樣試驗成果
下面結合附圖和實施例對本發明做進一步說明。
圖1是本發明土石壩防滲心墻剖面示意圖。
圖2是本發明攤鋪層厚23cm的碾壓次數與容重關系示意圖。
圖3是本發明攤鋪層厚30cm的碾壓次數與容重關系示意圖。
圖1中，1為防滲心墻，2為心墻過渡料區，3為壩體堆石區。
具體實施例方式
一種土石壩碾壓瀝青混凝土防滲心墻快速施工方法，包括以下操作步驟1、土石壩心墻基礎表面放樣，即經測量后設定防滲心墻的設計中心線和瀝青混凝土鋪筑寬度。根據測量后設定的兩條邊線架立高30cm的鋼模板，在鋼模板外側攤鋪心墻過渡料，并對心墻基礎表面進行加熱，準備進行瀝青混凝土的鋪筑；2、拌和樓出機口溫度165～175℃的瀝青混合料裝入保溫運輸車，混合料運到施工現場后卸入垂直運輸設備的保溫料斗內；垂直運輸設備把瀝青混合料直接卸入架立好的模板內，把瀝青混合料攤鋪平整；
3、待攤鋪的瀝青混合料溫度降到155～165℃之間時，用1.5t的振動碾對瀝青混合料進行初次碾壓，先無振動碾壓1遍，再振動碾壓13遍；同時用2.5t的振動碾對心墻過渡料進行碾壓，振動碾行走速度25m/min，碾壓8遍即可；初碾后混凝土內(表面下1～2cm)的溫度下降到140～145℃時，用1.5t的振動碾對心墻瀝青混凝土進行終結碾壓，振動碾行走速度25m/min，碾壓4遍即可，最后再無振碾壓1遍進行心墻瀝青混凝土表面收光。
4、當日鋪筑的第一層心墻瀝青混凝土內(表面下1～2cm)溫度下降到70～90℃時，進行當日連續鋪筑的第二層瀝青混凝土鋪筑施工，重復上述步驟1、2進行攤鋪施工；5、待攤鋪的瀝青混合料溫度降到155～165℃之間時，用1.5t的振動碾對瀝青混合料進行初次碾壓，先無振動碾壓1遍，再振動碾壓16遍，同時用2.5t的振動碾對心墻過渡料進行碾壓，碾壓10遍即可，振動碾行走速度25m/min；初碾后的瀝青混凝土內(表面下1～2cm)溫度下降到140～145℃時，用1.5t的振動碾對心墻瀝青混凝土進行終結碾壓，振動碾行走速度25m/min，碾壓8遍即可，最后再無振碾壓1遍進行心墻瀝青混凝土表面收光。
上述土石壩碾壓瀝青混凝土防滲心墻快速施工方法，攤鋪施工可以采用人工攤鋪，拌和樓出機口溫度165～175℃的瀝青混合料裝入保溫運輸車，混合料運到施工現場后卸入垂直運輸設備的保溫料斗內，垂直運輸設備把瀝青混合料直接卸入架立好的模板內，用人工把瀝青混合料攤鋪平整，之后拆除鋼模板。
上述土石壩碾壓瀝青混凝土防滲心墻快速施工方法，攤鋪施工可以采用機械攤鋪，根據心墻設計寬度調整攤鋪機30cm高的框模，開動攤鋪機主機，并點燃攤鋪機前端的紅外線加熱，拌和樓出機口溫度165～175℃的瀝青混合料裝入保溫運輸車，混合料運到施工現場后卸入垂直運輸設備的保溫斗內；垂直運輸設備把瀝青混合料裝載到攤鋪機前部的瀝青混合料保溫防雨料斗內，液壓挖掘機把心墻過渡料裝入攤鋪機后部的過渡料分料斗車內；攤鋪機放下前端的紅外線加熱器，對基礎表面進行加熱，開動攤鋪機的瀝青混合料輸送器，攤鋪機的行走部分啟動，開始攤鋪瀝青混合料和心墻過渡料，攤鋪時行走速度保持在2～3m/min。
在碾壓瀝青混凝土心墻鋪筑施工過程中遇雨時，降雨量較小的情況下，采取相應的避雨和相應的措施，是能夠進行心墻碾壓瀝青混凝土施工的作業。
下雨時，運輸瀝青混合料的汽車、垂直運輸設備的料斗、攤鋪機瀝青混合料料斗均采取防雨措施；攤鋪機前面未攤鋪瀝青混合料的基礎用防雨棚車遮擋雨水，攤鋪的瀝青混合料用耐熱帆布遮擋雨水，防止雨水進入瀝青混合料內；及時對攤鋪的瀝青混合料進行初碾，防止雨水侵入。
環境氣溫0～-5℃，瀝青混合料出機口溫度175℃左右，入倉溫度控制在165～175℃，初碾溫度控制在160～165℃，由于氣溫低，初碾溫度宜按上限控制，終碾溫度不得低于135℃；環境氣溫0～-5℃、小雪和小雨天施工，采取綜合的保溫、防雨方法，以保證施工的質量。
從成品料倉卸料、運輸、水平和垂直運輸之間的授料到攤鋪的每個環節，都做好保溫和防水工作。
權利要求
1.一種土石壩碾壓瀝青混凝土防滲心墻快速施工方法，其特征在于包括以下操作步驟a、土石壩心墻基礎表面放樣，即經測量后設定防滲心墻的設計中心線和瀝青混凝土鋪筑寬度，根據測量后設定的兩條邊線架立高30cm的鋼模板，在鋼模板外側攤鋪心墻過渡料，并對心墻基礎表面進行加熱，準備進行瀝青混凝土的鋪筑；b、拌和樓出機口溫度165～175℃的瀝青混合料裝入保溫運輸車，混合料運到施工現場后卸入垂直運輸設備的保溫料斗內；垂直運輸設備把瀝青混合料直接卸入架立好的模板內，把瀝青混合料攤鋪平整；c、待攤鋪的瀝青混合料溫度降到155～165℃之間時，用1.5t的振動碾對瀝青混合料進行初次碾壓，先無振動碾壓1遍，再振動碾壓13遍；同時用2.5t的振動碾對心墻過渡料進行碾壓，振動碾行走速度25m/min，碾壓8遍；初碾后混凝土內(表面下1～2cm)的溫度下降到140～145℃時，用1.5t的振動碾對心墻瀝青混凝土進行終結碾壓，振動碾行走速度25m/min，碾壓4遍，最后再無振碾壓1遍進行心墻瀝青混凝土表面收光。d、當日鋪筑的第一層心墻瀝青混凝土內(表面下1～2cm)溫度下降到70～90℃時，進行當日連續鋪筑的第二層瀝青混凝土鋪筑施工，重復上述步驟a、b進行攤鋪施工；e、待攤鋪的瀝青混合料溫度降到155～165℃之間時，用1.5t的振動碾對瀝青混合料進行初次碾壓，先無振動碾壓1遍，再振動碾壓16遍，同時用2.5t的振動碾對心墻過渡料進行碾壓，碾壓10遍，振動碾行走速度25m/min；初碾后的瀝青混凝土內(表面下1～2cm)溫度下降到140～145℃時，用1.5t的振動碾對心墻瀝青混凝土進行終結碾壓，振動碾行走速度25m/min，碾壓8遍，最后再無振碾壓1遍進行心墻瀝青混凝土表面收光。
2.根據權利要求1所述的土石壩碾壓瀝青混凝土防滲心墻快速施工方法，其特征在于攤鋪施工可以采用人工攤鋪，根據測量后設定的兩條邊線架立高30cm的鋼模板，在鋼模板外側攤鋪心墻過渡料，并對心墻基礎表面進行加熱，拌和樓出機口溫度165～175℃的瀝青混合料裝入保溫運輸車，混合料運到施工現場后卸入垂直運輸設備的保溫料斗內，垂直運輸設備把瀝青混合料直接卸入架立好的模板內，用人工把瀝青混合料攤鋪平整，之后拆除鋼模板。
3.根據權利要求1所述的土石壩碾壓瀝青混凝土防滲心墻快速施工方法，其特征在于攤鋪施工可以采用機械攤鋪，根據心墻設計寬度調整攤鋪機30cm高的框模，開動攤鋪機主機，并點燃攤鋪機前端的紅外線加熱，拌和樓出機口溫度165～175℃的瀝青混合料裝入保溫運輸車，混合料運到施工現場后卸入垂直運輸設備的保溫斗內；垂直運輸設備把瀝青混合料裝載到攤鋪機前部的瀝青混合料保溫防雨料斗內，液壓挖掘機把心墻過渡料裝入攤鋪機后部的過渡料分料斗車內；攤鋪機放下前端的紅外線加熱器，對基礎表面進行加熱，開動攤鋪機的瀝青混合料輸送器，攤鋪機的行走部分啟動，開始攤鋪瀝青混合料和心墻過渡料，攤鋪時行走速度保持在2～3m/min。
全文摘要
本發明公開了一種土石壩碾壓瀝青混凝土防滲心墻快速施工方法，特別涉及環境極限低溫－5℃、小雨雪氣候降雨量小于2mm/h條件下，實現土石壩碾壓瀝青混凝土心墻攤鋪層厚30cm、日連續鋪筑2層碾壓瀝青混凝土的施工方法，突破了《土石壩碾壓式瀝青混凝土防滲墻施工規范》(SD 220－87)施工規范允許的氣溫5℃以上、日降雨量小于0.5mm施工條件；有效增加了全年適合碾壓瀝青混凝土心墻的有效施工天數，解決了高海拔、寒冷、多雨雪地區全年適宜土石壩碾壓瀝青混凝土心墻有效施工天數少的重大難題，從而大大的加快了土石壩碾壓瀝青混凝土心墻鋪筑施工的進度，為西部地區的土石壩使用碾壓瀝青混凝土作防滲心墻創造了有利條件。
文檔編號E02B7/06GK1908315SQ20061002001
公開日2007年2月7日 申請日期2006年8月17日 優先權日2006年8月17日
發明者向永忠, 馬家燕, 朱志堅, 劉顯斌, 季維鋼, 李守建, 李強, 孫澤高 申請人:中國葛洲壩水利水電工程集團有限公司