改進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，和近期在挪威已完成的大壩工程。側重于敘述該工程在提高生產(chǎn)率以改進施工速度方面的經(jīng)驗。

　　關鍵詞：瀝青 混凝土 心墻壩 施工速度 生產(chǎn)率

　　瀝青混凝土技術應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，“瀝青心墻可以應用于具有相當高度的大壩”。瀝青混凝土的生產(chǎn)和鋪設是在嚴格的技術要求和規(guī)定程序中進行熱拌合，要獲得所需的質量要求，其合易性和韌性是達到所需防滲性能的重要參數(shù)。在現(xiàn)有的80個工程中，挪威水利科學院作為瀝青施工技術的承包人已經(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學院和科洛維德科科學院，以及由挪威研究院主辦的各種與瀝青混凝土心墻壩有關的發(fā)行物已經(jīng)在過去的4年時間里進行了研究。工作范圍推進了研究工作，也推進了瀝青混凝土做為防滲墻的特性文件的編制，可作為設計、施工和質量控制的基礎。與其它壩型設計選擇相比，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，并且符合建壩各種技術特性的要求。

　　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)場試驗獲得的結果

　　1.1方法

　　瀝青混凝土防水層應用于大壩心墻，與大壩的施工同步進行，一層層鋪設。有時業(yè)主往往非常關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度延遲（雖然在過去的40年中還沒有瀝青混凝土心墻結構可使進度延遲的記錄）。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，并保證達到防滲心墻所應具備的質量要求。

　　目前在正常情況下的技術要求是以實驗為基礎的控制。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（核設備）對基本質量進行控制。在該項研究中還沒有足夠的數(shù)據(jù)建議可以使用核設備來節(jié)省時間。

　　另外一個普通的技術要求為，每2層20cm使其冷卻并加固，以確保下一層的充分壓實。而機械設備、生產(chǎn)技術和運行特性，在這幾年中已經(jīng)得到改善，所以這可能是一個適當?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。由增加每日鋪設層數(shù)量或增加每層鋪設厚度來達到目的。

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　　1.2現(xiàn)場試驗

　　采用Veidekke標準ACC鋪料機設備，全尺寸試驗來完成試驗過程。應用標準設計程序。瀝青混凝土心墻配比設計為瀝青6.7%，貫入度級配等于180，與ASTM D5（美國材料試驗學會標準）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，鋪設和壓實同時進行。

　　該項研究中提倡一天鋪設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，在對下一層進行壓實的時候，最不利的情況是遇到溫熱并軟弱的基礎。

　　另一個試驗是一天鋪設3層，厚度為30cm。每天可鋪設90cm.

　　試驗在最不利的天氣條件下進行。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行施工，同樣可以達到質量要求。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）。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。

　　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部分的文件編制。

　　在試驗過程中對每一配比都進行溫度的連續(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試驗結果

　　試驗結果的主要數(shù)據(jù)每層厚20cm和每層厚30cm.

　　所有的試驗結果，包括空氣孔隙率含量可以見到主要的質量指標，都是優(yōu)秀的，符合瀝青混凝土心墻壩要小于3％的質量要求。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時正?；]有指明“軟弱的基底”對于下一層的壓實是否會發(fā)生問題。在每日多層鋪設情況下，為給心墻的壓實提供合理的側向壓力，應用高穩(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，平均孔隙率試驗結果主體上較好，并且應該注意到，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是為20cm厚度而設計，所承受的壓力超出了要滿足每層30cm厚度的幾何學要求能力。如果應用30cm厚度層，建議重新設計瀝青層和過渡層，以更好地滿足心墻和過渡層的幾何學特性。

2結論

　　增加生產(chǎn)率的研究結果證明，在傳統(tǒng)大壩的施工中，瀝青心墻ACC大壩不應該成為工程延期的原因，即使是在工程需要加速的情況下。用同樣的設備達到較高的生產(chǎn)率，做為可供選擇的一種壩型，將使瀝青心墻技術更加經(jīng)濟實用。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。