2.16 呼和浩特抽水蓄能电站上水库沥青混凝土面板施工技术

2.16.1 工程概况

呼和浩特抽水蓄能电站位于内蒙古自治区呼和浩特市东北部的大青山区，距离呼市约20km。电站装机容量4×300MW。电站枢纽主要由上水库、水道系统、地下厂房系统、下水库组成，工程等别为一等，工程规模为大（1）型。主要建筑物按1级建筑物设计，次要建筑物按3级建筑物设计。工程总工期6年，主体施工期48个月，静态投资49.34亿元，动态总投资56.43亿元。

上水库位于料木山顶峰的东北侧，建筑物主要包括沥青混凝土堆石坝、库盆和排水系统。库区所在流域属于中温带季风亚干旱气候区，具有冬长夏短、寒暑变化急剧的特征。冬季可长达5个月，漫长而严寒。上水库年平均气温1.1℃；极端最高气温35.1℃，极端最低气温-41.8℃；全年沥青混凝土面板可施工天数约120天左右。正常蓄水位以下库容为679.72万m³，其中调节库容637.73万m³，死库容41.99万m³。上水库正常蓄水位1940.00m，库底高程为1900.00m，库顶高程为1943.00m，顶宽10.0m，库顶轴线长1818.37m。全库盆采用沥青混凝土面板防渗，面板坡度为1∶1.75，防渗总面积为24.48万m²，其中库底防渗面积为10.11万m²，库岸防渗面积为14.37万m²。

2.16.2 呼蓄电站沥青混凝土防渗方案的提出

2.16.2.1 国内已建抽蓄电站防渗面板概述

从表2-30可以看出，截至2009年底，我国已建、在建的抽水蓄能电站蓄水库有31座，上水库防渗采用钢筋混凝土面板的共13座，占42%，采用沥青混凝土面板的5座，占16%，其他电站上库防渗为混凝土坝、土工膜或利用天然湖泊（羊卓雍湖电站）。总体上看，主流防渗型式为钢筋混凝土面板；但在寒冷地区，1990—2009年间建成的4座上水库面板防渗体中，3座采用沥青混凝土面板（张河湾、西龙池、宝泉），1座钢筋混凝土面板（十三陵）。

沥青混凝土渗透系数小于1.0×10^-8cm/s，钢筋混凝土面板本身的渗透系数小于1.0×10^-9cm/s，但混凝土面板间布置有接缝止水结构，且在施工及运行过程中容易出现面板裂缝，有时要经过1～2次放空水库；对面板裂缝和止水处理后才能满足钢筋混凝土面板综合渗透系数在1.0×10^-7cm/s、日渗漏量不大于总库容1/2000的要求；而沥青混凝土面板则可以做到“滴水不漏”。张河湾抽水蓄能电站上水库于2007年8月开始蓄水，2008年9月28日蓄到正常蓄水位810m，截止到2009年底，实测最大渗漏量7.34L/s，出现在2008年12月19日，渗漏主要产生于进/出水口周边廊道（2.05L/s）和外排廊道（5.29L/s），外排廊道渗流量主要为山体渗水，沥青混凝土面板渗漏量为0。西龙池抽水蓄能电站上水库于2007年4月开始蓄水，截至2009年底，实测最大渗流量出现在2008年12月15日，当时库水位为1478.2m（正常蓄水位为1492.5m），库盆排水廊道渗流量为3.39L/s，全部发生在进出水口，沥青混凝土渗漏量为0。

沥青混凝土面板适应基础不均匀变形能力强，不存在结构缝之类的薄弱环节，自愈能力强，防渗性能好，沥青混凝土面板产生裂缝后维修简单，易于快速修补。在北方寒冷地区，因气温较低，年温差、日温差较大，寒潮频繁，再加上水库运行时频繁的水位涨落，如采用传统的钢筋混凝土面板防渗，一是施工期和运行期面板本身极易出现裂缝，二是面板的接缝止水在外界严酷环境下容易失效，影响防渗效果；而沥青混凝土面板因为无接缝止水结构，并可有效抵抗低温裂缝，因此，沥青混凝土面板逐渐成为寒冷地区库盆防渗的首选。

2.16.2.2 施工与经济比较

西龙池上库沥青混凝土面板（简式结构）施工速度平均为2.9万m²/月，西龙池下库（简式结构但弧面多，影响施工速度）和张河湾上库沥青混凝土面板（复式结构）施工速度平均约为2.4万m²/月；全库盆采用钢筋混凝土面板防渗的十三陵和宜兴抽水蓄能电站上库施工速度平均为1.3万m²/月。可见，沥青混凝土面板施工速度大约是钢筋混凝土面板的2倍。

按照2008水平年价格统计，张河湾、西龙池、宜兴抽水蓄能电站上库每平方米面板（包括垫层）的综合造价，钢筋混凝土面板单位面积投资与沥青混凝土面板单位面积投资两者基本相当，这和全库盆钢筋混凝土面板防渗工程中接缝长度长、止水结构复杂、防裂措施多等有关。

钢筋混凝土面板的施工，我国已有成熟的施工技术。沥青混凝土面板的施工经历了天荒坪、张河湾和西龙池工程与国外公司的合作，通过国内科研和施工单位的努力，已具备自主设计、自主施工的能力。宝泉工程是我国第一座完全由国内企业自行设计、自行施工的大型沥青混凝土面板工程，运行良好。

2.16.2.3 上水库钢筋混凝土面板与沥青混凝土面板方案比选

呼蓄上水库综合比较了沥青混凝土面板全库防渗、钢筋混凝土面板全库防渗、库岸钢筋混凝土面板+库底土工膜综合防渗三个方案。重点比较了全库盆面板防渗方案，钢筋混凝土面板防渗总面积24.64万m²，其中库底9.02万m²，库岸15.62万m²，面板厚度30cm，面板下基础采用碎石垫层，堆石坝段碎石垫层水平宽度3.0m，岩石边坡开挖段和库底碎石垫层60cm，库底设长2552m排水检查廊道系统（城门洞型1.5m*2m现浇结构）。沥青混凝土面板防渗总面积24.48万m²，其中库底10.11万m²，库岸14.37万m²，面板厚度18.2cm，两个方案比较投资基本相当。钢筋混凝土面板冻融问题突出，沥青混凝土面板低温抗冻断问题突出，但设计认为通过沥青改性可满足上库低温条件，考虑到沥青混凝土面板适应变形能力、防渗效果、运行期检修优于钢筋混凝土面板，确定全库盆采用沥青混凝土面板防渗。

2.16.2.4 呼蓄电站上水库沥青混凝土面板结构

沥青混凝土面板面板采用简式结构，面板厚度18.2cm，从底部到面层依次为8cm厚整平胶结层、10cm厚防渗层、2mm厚的封闭层，以及根据面板结构和施工需要增加的加厚层和加筋网。整平胶结层为开级配沥青混凝土，碾压后有足够高孔隙率，铺设在防渗层和碎石垫层之间起整平和过渡作用，由最大粒径为80mm的级配良好的碎石经碾压密实而成，渗透系数不小于1×10^-2cm/s，变形模量不小于60MPa，开级配沥青混凝土是用粒径较大、含量较多的粗骨料和少量填料以及沥青制备成渗透系数较大的沥青混凝土。

防渗层铺设在整平胶结层之上，经碾压后具有高密度的、起防渗作用的密级配沥青混凝土，要求具有良好的防渗性、抗裂性、稳定性和耐久性，密级配沥青混凝土是用粒径较小的粗骨料和含量较多的细骨料、填料和沥青制备成渗透系数很小的沥青混凝土。

封闭层是涂刷或喷涂在防渗层的表面，可填满其表面孔隙，以阻隔太阳光中的紫外线，减缓防渗层沥青老化的薄层沥青玛蹄脂（沥青玛蹄脂是由沥青和填料配制而成的沥青混合物）。

加厚层其性能与防渗层沥青混凝土层相同，铺设于构造上或施工上易成为薄弱的部位，如：沥青混凝土面板与混凝土结构接缝的上部；库坡与库底面板连接弧面处及库盆开挖回填分界等基础介质弹模差异较大的部位。

加筋网布置于加厚层上部、防渗层下部，是加设于沥青混凝土中的聚酯类材料网，用以提高沥青混凝土适应变形和抗裂能力。塑性材料由沥青或橡胶和填充料配制而成，具有适应沥青混凝土高温施工和高延展能力，如：铺筑在沥青混凝土防渗面板与廊道混凝土结构接头的用以适应沥青混凝土防渗面板滑动变形；铺设在进/出水口混凝土结构接头止水槽部位的用以延长渗径。

普通石油沥青是由原油炼制各种燃料及润滑油后加工得到的一种石油产品；改性沥青是采用专用工艺，将高分子材料掺入沥青后使其性能得到改善的沥青。上水库沥青混凝土面板整平胶结层采用普通石油沥青，防渗层、加厚层和封闭层采用改性沥青。该工程改性沥青采用SBS聚合物改性沥青，SBS是苯乙烯（S）-丁二烯（B）-苯乙烯（S）嵌段共聚物的缩写。

2.16.3 防渗层沥青原材料的选定

2.16.3.1 设计技术要求

呼蓄上水库极端最低气温为-41.8℃，在国内外类似工程中气温最低，沥青混凝土的低温抗裂问题是决定项目成败的关键因素之一。根据设计技术要求，防渗层沥青混凝土的冻断温度最高值应不高于-43℃，平均值应不高于-45℃，技术要求见表2-31、表2-32。

2.16.3.2 防渗层沥青原材料比选

通过对收集到的13种改性沥青进行对比试验推荐5^＃*改性沥青，该沥青是以5^＃*改性沥青为原料，通过添加改性剂，并经工地改性设备和改性工艺生产。5^＃和5^＃*改性沥青拌制的沥青混合料（混凝土）性能试验包括：室内成形试件、拌和楼出机口取料成形试件、平面摊铺后现场取芯样、斜坡摊铺后现场取芯样四个阶段，从低温冻断和力学性能两个方面进行比较，结果见表2-33、表2-34。

试验结果表明：利用5^＃*改性沥青生产的防渗层沥青混凝土，其抗冻断能力优于5^＃改性沥青，在满足设计要求及试验规程的前提下，以出机口取样试件作为沥青混凝土冻断温度评定依据，将小于等于-41.8℃作为控制红线，-43℃和-45℃作为辅助指标，改性沥青原材料采用5^＃改性沥青。

从实际施工过程检测情况来看，出机口取样试件冻断温度检测最大值为-43.1℃，最小值为-48.7℃，平均值为-44.7℃，基本与设计-45℃冻断要求相接近。表2-35给出了国内一些抽水蓄能电站工程的低温情况和低温抗裂要求。与这些工程相比，呼蓄上库冻断温度要求的安全裕度相对较低，这也是受到当前改性沥青技术水平限制的结果。

2.16.3.3 防渗层配合比试验

根据设计给出的基准配合比，按照敏感性试验要求拟定了其他4组配合比，防渗层配合比的优选原则是：在满足密度、孔隙率和斜坡流淌值的条件下，冻断温度低于-45℃。采用5^＃*改性沥青，试验结果各组配合比的孔隙率、渗透系数都满足设计要求，而斜坡流淌值偏大，为此重新拟定新的基准配合比作为6^＃配合比，并以此为基础进行配合比敏感性试验，编号6^＃～10^＃，见表2-36。

试验结果表明，6^＃配合比的孔隙率、渗透系数及斜坡流淌值能满足设计要求，在配合比参数波动时，试验结果也能满足设计要求。6^＃配合比斜坡流淌值最小，故推荐作为防渗层的室内设计配合比。并对6^＃配合比采用5^＃和5^＃*两种改性沥青进行了全项试验。结果5^＃*改性沥青的抗冻断能力较强，检测结果均合格；见表2-38。

2.16.4 主要生产、施工设备

呼蓄电站上水库沥青混凝土拌和系统由一座徐工3000型沥青拌和楼构成，额定生产能力为180～240t/h。拌和系统同时考虑生产普通和改性沥青混合料，系统可根据需要切换生产方式。但为考虑生产效率，每天宜生产一种混合料。沥青混凝土拌和时要控制好热料仓各层材料的温度、合理的投料顺序、拌制时间和出机口温度。沥青混凝土拌和系统的主要技术参数见表2-39。

平面摊铺主要使用机械为徐工集团RP951型摊铺机、上海酒井SW330型水平振动碾、运输车、小型机具等；斜坡摊铺主要使用机械为主、副绞架车、运料小车（加工）、德国ABG 326型路面摊铺机、上海酒井SW330型斜面振动碾、自卸车等；封闭层施工机械为沥青玛蹄脂摊铺车、沥青玛蹄脂加热运输车、主绞架（斜坡），具体详见表2-40。

2.16.5 施工工艺试验

当温度在90℃以上特别是大于110℃时，沥青混凝土具有良好的可塑性和良好的碾压施工性能，因此其施工一般采用自动化的沥青拌和系统，拌制出160℃以上的拌和料，然后用摊铺机摊铺成一定厚度的面板，并由摊铺机自带的振动碾进行预压。当温度降到110～130℃时，用振动碾碾压2～3遍达到设计要求的密实度，当温度进一步降低到90～100℃时对面板进行收光碾压，从而形成符合设计要求的面板结构。

现场工艺试验的目的就是验证室内配合比试验成果的合理性和各项检验指标，确定合理的施工参数，包括各层摊铺方法、厚度、碾压方式、初碾、复碾、终碾温度、接缝处理等。依据配合比试验、现场工艺性试验结果总结出的施工参数见表2-41。

通过历次摊铺试验确定的沥青混合料拌和温度及时间工艺参数按如下要求控制：①防渗层：骨料温度为170～200℃、沥青温度为150～180℃、混合料出机口温度为160～190℃；干拌时间15s，湿拌时间70s，卸料用时5s；②整平层：骨料温度为170～200℃、沥青温度为150～180℃、混合料出机口温度为160～190℃；干拌时间15s，湿拌时间45～50s，卸料用时5s。

2.16.6 仓面准备

仓面准备由施工员负责，工作内容为：拟摊铺部位工作面试验合格、试验孔封堵完毕、裂缝处理完毕、条带测量初始测量完成；然后对拟摊铺区域进行表面清理、接缝角度检查、接缝处灰尘处理、仓面油污处理及其他必要的工作。完成工作面检查后进行测量放线，通知质检员进行拟摊铺条幅的仓面验收，签发准铺证。具体措施为：

（1）施工员向质检员确认工作面的试验情况（垫层料或整平层、加厚层），裂缝处理验收情况，得到质检员确认答复后，安排测量放条带线并进行条带初始测量，安排洒条带线、修复试验孔，并对仓面进行清理，仓面清理由摊铺队负责。

（2）斜坡条带宽度依据测量人员放线确定；测量初始测点每摊铺条带测设一排，其中库底及斜坡直线段每10m一点，圆弧段每5m一点；初始点测量时应采用小棱镜测量。

（3）油污处理：出现油污时及时采取干净棉纱将油污擦除，然后用水清洗，必要时加入少量洗衣粉等消除油污，时间较长的油污，对污染范围松动表层凿除后，涂刷一层热沥青。

（4）已摊铺条幅接缝处理：对于接缝坡度大于45°角的部位，采取人工凿除的办法将坡度修整成小于45°角。

（5）因上水库风大，易在接缝处堆积灰尘，该处采取钢丝刷将堆积灰尘清理，然后用高压风吹干净。

（6）质检员对拟摊铺条幅进行复检，检查合格后向监理工程师申请准铺证。并将一份交工程部施工员，作为要料申请单的附件，施工员收到质保部签送到准铺证后，申报拟摊铺施工区域沥青混合料类型和方量。

2.16.7 施工顺序

呼蓄电站上水库沥青混凝土防渗面板按先库底后斜坡进行施工，基本施工顺序为：整平层→加厚层→防渗层→封闭层。

摊铺施工过程可概括为：沥青混凝土拌制→沥青混合料出机口质量检测→沥青混合料运输→沥青混合料摊铺→初碾→复碾→终碾。

呼蓄电站上水库沥青混凝土摊铺施工方案依据选用的施工设备并结合拌和站的出料能力，确定库底每个摊铺条带宽度为6.4m，斜坡摊铺条带宽度为4.25m（库坡圆弧端为上宽4.25m、下宽2.12m的梯形），全库盆（每层）共划分86个库底摊铺条带，421个斜坡摊铺条带。为保证混合料温度，受料过程中应严格控制混合料不得超过汽车箱板高度，运料车辆需进行保温覆盖，且在同一现场停放时间不得大于20min，若20min内不能进行卸料作业，卸料车司机必须联系机械队当班负责人，并调整车辆运送部位。

2.16.8 库底沥青混凝土施工

2.16.8.1 库底碾压

为更好的控制碾压温度、保持碾压效果及连续施工，碾压作业以20～30m长的摊铺条带为一个单元进行碾压。温度达到要求之后，振动碾按照划分的长度单元进行一次静碾，之后进行复碾，碾压2遍（前振后不振），保持振动碾的速度不大于6km/h。碾压从已摊铺条幅往新铺层开始碾压，轮迹重叠15cm，匀速行驶，不骤停骤起，滚筒保持湿润，质检员进行温度、碾压遍数控制。复碾对外测的边缝碾压，应距边缘10cm，并注意不要压塌45°边缘。若在碾压过程中对边缘造成损坏的，应在混合料温度下降之前及时人工修整恢复。终碾：温度达到要求之后，静碾碾压1遍或至轮迹消失，保持振动碾的速度在0～6km/h之间。

2.16.8.2 接缝碾压

接缝碾压随摊铺跟进，横缝接缝碾压时，碾压机从已铺条带伸入新铺层15cm碾压、往后渐移，直至骑缝压实，振动碾压2遍，然后静压1遍成型。纵缝接缝碾压时，冷接缝与热接缝碾压方法均为纵向、从已铺伸入新铺15cm，振动碾压2遍，然后静压1遍。纵、横缝碾压不计入碾压遍数中。

封头碾压：用封头方木支撑、边缘30cm用振动夯实，碾压至封头10cm处，拆方木支撑、人工修45°边坡。接缝开放端的碾压方法：采用（SW330）振动碾进行2遍以上的静碾，在接缝边留置约10cm 不碾压。当接缝开放端的角度大于45°时，必须用振动夯进行修整。如果在开放端部位出现碾印，将用平板夯进行处理。

2.16.8.3 接缝处理

摊铺过程中不允许出现横缝，纵缝的处理分为冷缝和热缝的处理。热缝是指混合料摊铺时，相邻条幅的混合料已经预压实到至少90%，但温度仍处于100℃以上适用于碾压情况下的接缝。防渗层，加厚层的热缝处理是对先铺层接缝处层面应用摊铺机将边坡压成45°角，然后进行相邻条幅的摊铺与碾压，接缝两边一起由碾压机压实。整平胶结层的热缝如果温度下降太快可用红外加热器加热至90℃以上即可。

2.16.8.4 冷缝施工

冷缝表面应涂冷沥青，在冷沥青中的汽油完全挥发掉之后方可进行摊铺。

纵向冷缝施工：前一条幅摊铺时，先利用振动压板压到收工前最后条幅的边界，包括边缘与层面呈45°角斜面，再用后续的振动碾压实到离接缝10cm处。对已冷却的上一个铺筑好的条幅进行下一条幅铺筑时，应用装在摊铺机旁的红外线接缝加热器对接缝加热，以使接缝整合平滑，加热温度应控制在100～130℃之间。使用加热器加热施工接缝，应必须保证加热深度，不小于7cm。并应严格控制温度和加热时间，防止因温度过高而使沥青老化。摊铺机因故停止工作时，应及时关闭加热器。对冷缝45°角斜面进行加热时，其加热方向应与斜面基本平行，并尽量靠近加热面。与冷缝相接新条幅摊铺施工如图2-29所示。

开始新条幅初碾前，先对已摊铺条幅用SW330振动碾进行碾压，在对新铺条幅进行初碾时，如图2-30所示，振动碾边缘应伸入已完工条幅至少10cm范围进行碾压，确保搭接位置接缝质量，碾压至少2遍，前振后静。

横向冷缝的施工：横向冷缝施工类似于纵向冷缝施工。摊铺部分碾压完毕后，用平板夯或（HS66ST）振动碾沿横向冷缝方向充分碾压并用振动碾把冷缝开放端修整成45°然后涂上冷沥青。开始接在冷缝摊铺新部分前，用加热器加热已摊铺部分边缘（横缝）部位，并保证至少10mm 深度处的温度高于100℃。用平板夯、振动夯或（HS66St）振动碾对已摊铺和新摊铺部分进行碾压，并保证至少10cm 的覆盖宽度。保证接缝表面以下7cm处的温度高于60℃；当开始新摊铺条幅初碾的同时对已摊铺条幅进行碾压。

施工缝是沥青混凝土的质量薄弱环节，在施工过程中，应对冷接缝施工条带做好记录，冷缝在施工完毕后，应及时对接缝按照规范和技术要求对接缝施工质量进行检测，若发现接缝处施工孔隙率偏低，则组织作业队对裂缝进行后处理。处理方法为：用红外加热器对接缝处进行加热，然后用夯具夯实。

2.16.9 斜坡沥青混凝土施工

2.16.9.1 斜坡碾压

斜坡摊铺及碾压施工人员及设备组织如图2-31所示。库坡摊铺碾压配置2台SW330型振动碾：一台负责起弧段的平碾，一台由副绞架牵引，负责库坡碾压。碾压的基本要求是保证摊铺层达到规定的压实度和表面平整度，开放端的碾压方法与库底一致。

斜坡碾压要求及方法同库底一致，所不同的是斜坡碾压需要牵引，利用副绞车牵引斜坡碾压机械完成斜坡碾压。在摊铺过程中因施工布置问题，碾压滞后摊铺一定距离，施工过程中易出现接缝碾压温度偏低、初碾温度偏低等问题，施工过程中具体控制要求为：①为能及时进行碾压，碾压单元以15～20m一个单元进行碾压作业，以保持施工的连续性；②接缝碾压因靠近副绞车侧，须尽早进行碾压，初碾在确保安全的前提下，应斜向开始；③在无法进行初碾部位，温度下降过快时，应对摊铺部位进行保温覆盖；④严格控制碾压振动方式，确保前进振动、后退静止的碾压方式。

2.16.9.2 防渗层接缝处理

库坡的接缝要求与库底基本一致，由于坡面施工时，碾压不能及时跟进，在施工时，除增加加热器数量，减慢摊铺速度（由1.2～1.5m/min控制在0.8～1.2m/min）增加加热持续时间外，在接缝处设置一台小型振动夯，跟进摊铺机对接缝进行夯实。同时质检员应通过机械队负责人让斜坡碾尽早跟进对接缝进行碾压。

对于斜坡接缝部位，另外安排专人跟进趁热对接缝表层加热，用夯具夯实。具体要求接缝加热表面温度大于100℃，夯具10cm×15cm，重量不小于5kg，同一部位夯击次数不小于10次。

在接缝处利用红外加热器加热时，应在加热范围的接缝下方设置铁片，隔绝加热器对加筋网的直接烧烤，防止烧损加筋网。在摊铺机下放进入加筋网范围内时，严禁转向，以避免带动加筋网。若带动加筋网时，需移开摊铺机，恢复加筋网。

2.16.9.3 斜坡封闭层施工

涂刷封闭层前，将防渗层表面清理干净、干燥。被污染而清理不净的部分，应喷洒冷沥青。还要对接缝不平处（包括横缝与纵缝）进行处理，采用手持式加热枪将接缝加热，使混合料松软，然后用方锹铲平，最后人工夯实。玛蹄脂运输车至拌和楼接料后匀速行驶，进行库底作业时运输车应掉头至卸料平台，进行库坡作业时卸料至吊罐后转运卸料。

2.16.10 沥青玛蹄脂及特殊部位施工

2.16.10.1 沥青玛蹄脂施工

玛蹄脂洒布车就位接料之后，洒布车加热保温，待温度达到要求之后玛蹄脂洒布车放刮板调整洒布厚度1mm，开启卸料阀门。进行涂刷时洒布车应匀速行驶，速度保持在4～10m/min，库坡作业时牵引台车助力行驶作业，作业时应对厚度进行检查（3点/条，由作业人员自检、质检员复检），施工接头重叠10cm左右。沥青玛蹄脂的涂刷温度控制在170～180℃，在防渗层摊铺完毕后应及时进行，对沥青表面进行清洗，验收合格后，进行沥青玛蹄脂摊铺，沥青玛蹄脂摊铺分两层施工，上下层之间骑缝1.5m；原则上当天刮布第一层的，在冷却后立即完成第二层刮布，以保证层间黏结。根据工艺试验，第一层刮布完成后，待玛蹄脂表面不黏鞋时即可进行第二层刮布。

2.16.10.2 库底摊铺圆弧段施工

库坡进行沥青混凝土摊铺时，反弧段摊铺完成进行斜坡直线摊铺时，摊铺机应重新调整摊铺厚度（可在摊铺机的熨平板下放置与松铺厚度一致的方木，以达到控制的目的），以避免出现摊铺厚度达不到设计要求的现象。

2.16.10.3 库坡圆弧段施工

沥青混凝土面板的库坡圆弧段施工条幅为梯形，上部宽度4.25m，下部宽度1.95～2.4m不等。施工采用机械摊铺，施工方法为：条带宽度1.95～2.8m范围内的条带，在条带边缘设置方木，方木厚度同摊铺条幅松铺厚度，摊铺机单侧进料、送料摊铺。与相邻条带接缝段红外加热器改为可调式，调整幅度大于60cm，在摊铺机摊铺行进过程中，安排一名操作人员负责调整控制加热器与加热面的距离。当摊铺宽度大于2.8m时，摊铺机改为正常进料，仍设置方木控制边线，人工调整加热器位置。当摊铺宽度大于3.5m时改为摊铺机控制摊铺边线，人工控制加热器。在摊铺过程中，对方木边线应进行修边和夯实处理。

2.16.11 人工摊铺区施工

（1）人工摊铺区施工前，先对细部结构混凝土表面进行检查，对缺陷进行修补。

（2）沥青混凝土面板与混凝土刚性建筑物的连接面不允许有锚栓、支杆等构件穿过面板。沥青混凝土与混凝土的连接，先将混凝土表面的水泥浆硬壳用钢丝刷或凿毛机凿毛，清出完好的混凝土，用压缩空气清除所有附着物。后在混凝土表面喷刷GB填料专用胶，待其成丝状时再铺设塑性过渡材料，然后铺沥青砂浆。混凝土表面在涂刷冷沥青前应烘干。

（3）对廊道混凝土上的止水槽用塑性填料嵌填。在止水槽嵌填之前，应将混凝土表面及止水片（带）表面清除干净，涂GB专用胶水，最后嵌填塑性填料。

（4）沥青砂浆施工方法如图2-32所示。人工卸下沥青砂浆然后摊开，分为两层施工：底层为32cm，上层为30cm。每层最大厚度控制在35cm以内。然后在其上铺上木板，用平板夯压实，加厚层5cm由人工摊铺完成，采用小振动碾或平板夯压实，防渗层10cm由摊铺机摊铺，其施工方法如图2-33所示。

2.16.12 质量控制

2.16.12.1 碾压参数控制

现场整平层和防渗层摊铺厚度控制由水平尺配合钢尺检查控制摊铺厚度，并作为评定依据；同时由布设在碾压条带上的测点计算测量结果作为复核检测数据备查；碾压完毕后由水平尺配合钢尺复核检查开放端厚度作为下一层摊铺时接缝边的厚度控制依据；水平尺气泡居中视为水平，然后采用钢尺垂直摊铺面的测量值视为摊铺厚度。条幅中间厚度测量采用原位测量，根据摊铺时布设的测点计算摊铺厚度，来评价摊铺厚度，如有异常，应及时查明原因。测点布设按照摊铺条幅，直线段每10m一点，圆弧段每5m一点。封闭层设计厚度为2mm，分两层涂刷，每层涂刷厚度为1mm，由专用仪器测量涂刷厚度。整平胶结层、加厚层、防渗层松铺厚度依次为9.2cm、6cm、11cm，碾压完成后应大于等于设计值8cm、5cm、10cm，整平胶结层、防渗层、封闭层容许误差分别为-4～+40mm、0～+10mm、-0.5～+0.5mm。摊铺完成后各层铺筑面应平整，不允许突变，在3m直尺范围内的不平整度不超过10mm，其检测次数为每一条幅每10m侧1点。

摊铺及碾压温度用手持温度计进行测量，探针从摊铺厚度1/2处水平插入，待温度稳定后视为摊铺温度，并记录温度数据。由于特殊原因，现场碾压温度难以达到控制标准时，应采取保温措施或停止施工。

2.16.12.2 质量检测

（1）在摊铺碾压后及时安排进行无损检测，边施工边检测，每50m²范围内，在条幅表面和接缝面上各选一测点，并在坝面温度与气温接近的条件下用密度仪进行孔隙率检测，对铺筑质量可疑的部位增加测点。

（2）每条带铺筑完成后，应及时进行钻孔取芯检测，每500～1000m²至少取样1组，对沥青混凝土的孔隙率、渗透系数、铺设厚度和力学性能进行检验。并将试验数据及时提交施工现场质控人员，及时分析原因或调整现场控制方式。

2.16.12.3 加筋网质量控制

加强网格的铺设，要求搭接长度大于25cm；铺设前先涂刷乳化沥青，然后铺设加筋网，完毕后尽快涂刷乳化沥青，待乳化沥青干燥后及时安排下一步摊铺作业。

2.16.12.4 沥青混凝土缺陷处理

1.整平层缺陷分布及产生原因

在2013年3月初对沥青混凝土面板复工前检查中发现库岸已摊铺辗压完成，但未覆盖防渗层的库岸整平胶结层出现裂缝、局部鼓包现象，主要分布在库坡试验段、东侧库坡开挖回填分界区、堆石坝区、环库路开口区域（人工摊铺区）处，共计发现369条不同规格及形状的裂缝。对部分裂缝较集中的条带采取挖除后重新摊铺整平层的处理措施，挖除后剩余裂缝数量193条，最大长度超过20m，最大深度达6cm以上；鼓包主要分布在北侧直线段库底圆弧段上方10～20m范围内，共计35处，半径为0.4～1m。

造成整平层裂缝的原因主要是：

（1）温度应力的影响。上水库冬季环境温度较低，实测最低温度可达-39℃，而整平层室内试验结果表明整平层沥青混凝土冻断温度约为-21℃，整平层直接暴露在低温环境下近4个月。

（2）进入2月以来，上水库自然环境温度昼夜温差较大。3月安全监测单位提供的温度监测数据显示整平层内部和表面昼夜温差可达25℃左右，因此，温度应力及基础约束的作用是造成开裂的主要原因。

（3）根据裂缝规模分析，场内斜坡试验段及北侧岩坡区域裂缝开度较大，且两侧形成较大错台的部位底部垫层料铺筑后沉降期太短，垫层料产生不均匀沉降。其次是库岸顶部约3.0m范围垫层料采用反铲夯实，压实效果不及振动碾碾压效果。

（4）纵向裂缝全部位于条带间施工缝位置，说明施工阶段冷缝加热及碾压工艺存在不足。

（5）斜坡垫层料整体平整度较差，摊铺过程中没有及时调整摊铺厚度。

造成鼓包的原因主要是：

（1）整平层上部及环库路上的积雪溶化后，渗入该部位垫层料中，使垫层料中含水较高，经过昼夜反复冻融后，造成局部面板鼓包。

（2）从前期开挖后所揭露的地质情况来看岩石岸坡存在着地下出水点，其所排出的水受到昼夜反复冻融。

（3）整平层层厚未达到设计要求，抗拉性能有一定减弱。

（4）初春后天气较暖整平层内外温差较大、且温差随日照、时间有一定变化，产生较大的温度应力，也是一个因素。

2.整平层缺陷处理措施

裂缝处理：裂缝宽度较小，裂缝两侧无明显错台，直接采用沥青砂浆或热沥青灌缝，压实处理；条带间纵向裂缝当裂缝宽度较小时按照设计要求的整平层施工冷缝处理的原则进行红外线加热重新处理。当缝宽度较大时，采用灌注沥青砂浆或热沥青处理；裂缝密集部位挖除重新摊铺；所有裂缝在进行防渗层摊铺前骑缝铺设50cm宽的防裂土工布。

鼓包处理：将鼓包区域切开后挖除，并对底部垫层各项指标进行检测，不合格的，必须将垫层料挖除后重新人工铺筑压实，然后重新摊铺整平层。鼓包处理完毕后，对鼓包区域进行加厚处理，加厚厚度5cm（整平层）。

孔隙率偏大部位处理：大面积部位挖除重新摊铺；局部区域采取对其表面加热碾压的方式进行处理。

厚度偏薄部位的处理：将厚度偏薄区域加厚以弥补该区域厚度不足。

2.16.13 沥青混凝土的低温抗裂问题

国内已建的寒冷或严寒地区沥青混凝土面板防渗工程中，山西西龙池抽水蓄能电站上水库极端最低气温-34.5℃，工程采用改性沥青混凝土面板防渗，其冻断温度小于-38℃，工程运行正常。

抽水蓄能电站的上水库水位每昼夜一个以上涨落循环，这种运行条件是各类水工建筑物中最苛刻的。呼蓄上库气候条件严酷，冬季寒冷，极端最低气温可达到-41.8℃，比西龙池上水库的-34.5℃还低7.3℃。在这一温度下修建抽水蓄能电站采用沥青混凝土面板，在2009年前国内外均无先例。如何避免水库防渗面板的低温开裂，是确保水库正常运行的关键。从这一角度，呼蓄工程取得的经验，必将为我国北方寒冷地区抽水蓄能电站的建设所借鉴，而工程的这一特殊性也必将受到国内外同行的关注。是否能够找到合适的材料修建防渗面板，如何评价面板的低温应力状态和发生开裂的可能性，是工程建设和运行管理中无法回避的两个关键问题。

研究成果表明：冻断温度是评价沥青混凝土低温抗裂能力的关键技术参数；而沥青品种是影响冻断温度的最重要因素，其他配合比参数对冻断温度的影响则很小。因此，改性沥青的选用就成了追求冻断温度的关键技术问题，选用的技术标准就是沥青混凝土的冻断温度。

本工程在科研论证阶段曾先后对不同厂家的13种改性沥青进行了试验，在冻断温度方面的研究从一开始中油辽河公司3^＃改性沥青的-45.0℃，到后来中国水科院SK—2改性沥青的-45.7℃，再到最终中国水科院5^＃*改性沥青的-47.5℃，其间历尽艰辛。在这一工作的支撑下，呼蓄上水库的沥青混凝土防渗方案得以推进，并最终提出了防渗层沥青混凝土的冻断温度技术要求。

2.16.14 冬季沥青混凝土面板除冰防护方案

上水库工程于2013年8月8日开始蓄水，冬季库盆内水面已结冰形成冰盖，冰盖平均厚已超过60cm，为避免在冰层膨胀作用下，使沥青混凝土面板开裂或失稳破坏，需采取措施破除冰盖与沥青混凝土面板结合部位冰层，顺利越冬。除冰施工的主要程序为：周边冰盖切缝→破冰凿除→安装扰水设施→扰水化冰。

2.16.14.1 冰盖切缝

为防止冰盖与沥青混凝土面板接触而破坏沥青混凝土面板，按照最大结冰厚度1m左右计算，需要切除冰盖边缘约2m范围的冰层，为方便人工破除转运，每次切除冰层宽度不超过40cm，分5～6次完成。切割使用油动切割机沿冰盖边缘线内40cm切缝，切割机刀片切缝深度不少于20cm。施工时先将切割机从库坡下放至冰盖上，注意对切割机外壳尖锐部分用橡胶带或棉布外包，以免刮伤破坏沥青混凝土面板。待切割机运至切缝部位后，根据该部位的冰层厚度，挑选适当的刀片，沿一个方向逐渐切缝，凿冰滞后切缝30m。

2.16.14.2 破冰凿除

冰盖切缝完成后，安排人工用铁钎、铁锤等工具破开准备凿除的冰层，以人工方便搬运为准，破开冰层后，将凿出的冰块转运至冰盖上。

2.16.14.3 安装扰水设施

扰水设施主要包括1台3kW水泵和一套喷水管，水泵贴库坡安装，花管位于冰盖下50cm左右，详见图2-34。在冰盖与库盆四周接触边缘各预留一处3～4m宽冰不化，用作冰盖固定。

在封冻高程1907m冰盖边缘长1433.5m，共计需安装约50套扰水设施，由三条电缆线路控制，每条线路间隔200m安装一个配电箱，每个配电箱控制6套扰水设施。线路布置如图2-35所示。2014年开春化冰后，安排人员拆除水下扰水设施和控制线路。

2.16.14.4 运行效果

2014年冬季最低气温约-32℃，其冰冻平均厚度75cm，通过一个冬天进行扰水破冰，库盆周边始终保持60～300cm未冰冻区域，达到预期目的。由于无前期类似工程经验，本工程破冰工作实施较晚，已形成冰冻后方进行破冰施工，局部有沥青玛蹄脂被冰压产生破坏现象，故建议应在冰冻前完成扰水设施。