呼和浩特抽水蓄能电站工程
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5.3 沥青混凝土面板摊铺

上水库全库盆采用沥青混凝土面板防渗,库盆防渗结构包括沥青混凝土面板和碎石垫层两部分,沥青混凝土面板采用简式断面,由内至外的结构顺序为整平胶结层、防渗层(包括加厚层)、封闭层,整平胶结层厚度为8cm,防渗层厚度为10cm,封闭层厚度为2mm,总设计厚度18.2cm。上水库简式沥青混凝土防渗面板断面图如图5.3.1所示。沥青混凝土面板堆石坝面板后设水平宽3m的碎石排水垫层,在库盆边坡及库底设厚0.6m碎石垫层。面板局部基础变形大的地方,包括库岸与库底面板相接部位、基础断层和岩脉处理区、库盆挖填交界区,采用加厚面板处理,并在加厚层顶部铺设加筋网加强,防渗加厚层的厚度采用5cm。

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图5.3.1 上水库简式沥青混凝土防渗面板断面图

注:图中尺寸单位为mm,高程、桩号单位为m。

沥青混凝土防渗面板总面积为24.48万m2,其中库底为10.11万m2,库岸为14.37万m2(库岸面板坡度为1∶1.75)。考虑施工期库底面板的越冬防裂需要,并为方便沥青采购和施工,面板封闭层采用改性沥青玛蹄脂,防渗层(含防渗加厚层)采用改性沥青,整平胶结层采用普通石油沥青。沥青混凝土整平胶结层、防渗层和封闭层技术要求见表5.3.1。

国内已建和在建采用沥青混凝土面板防渗的工程,极端气温最低的为山西省西龙池抽水蓄能电站,其上水库区极端最低气温为-34.2℃,面板封闭层和防渗层采用改性沥青混凝土,冻断温度达到-39.4℃,满足了设计要求(-38℃)。呼和浩特抽水蓄能电站上水库区极端最低气温更低,对沥青混凝土面板的低温抗裂性能要求更高。通过前期初步试验研究,仅选出了一个厂家“高性能改性沥青”,用其生产的沥青混凝土低温冻断温度可达-45℃以下,低温冻裂性能能满足沥青混凝土防渗面板的设计要求。为了弄清高性能改性沥青国内生产供货情况,对不同厂家沥青进行试验,了解国内外改性沥青生产指标,寻求能够满足呼和浩特抽水蓄能电站上水库工程防渗面板沥青指标的多个沥青料源、价格及供货方式等。对沥青原材料生产厂家进行调研,为工程沥青料源选择提供依据。共调研普通石油沥青3个生产厂家、改性沥青3个生产厂家,并进行了两家科研单位调研。从调研情况看,改性沥青按照各厂自己设计的配方均能生产出成品,在生产技术上不存在脱节现象,各生产厂家的生产能力完全能够满足工程要求。改性沥青还需要各厂家能够进一步研究,提供性能更好的改性沥青,通过试验比选寻找到满足工程技术要求的、多厂家产品。在原材料沥青对沥青混凝土性能影响研究还不够深入的条件下,原材料沥青的选择在技术上以满足最终产品沥青混凝土实体主要指标达到设计要求为原则,对原材料沥青个别指标不满足设计要求的,以期通过沥青混凝土配合比设计试验,并严格拌制工艺、摊铺工艺来保证沥青混凝土实体质量。

表5.3.1 上水库沥青混凝土面板各结构层技术要求

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5.3.1 沥青混凝土配合比设计

沥青混凝土室内配合比试验研究主要包括沥青混凝土原材料检测试验,沥青混凝土防渗层、整平胶结层和封闭层配合比设计试验。根据试验结果提出满足上水库沥青混凝土面板设计要求的相关材料和配合比。

(1)沥青混凝土矿料检测。

矿料包括粗骨料、细骨料和填料。人工粗、细骨料采用呼和浩特抽水蓄能电站下水库砂石加工系统标生产的大理岩砂石骨料,粗骨料破碎后分级成16~19mm、9.5~16mm、4.75~9.5mm 3级。天然沙采用呼和浩特市区附近河道料场天然沙;填料矿粉除破碎料中成分补充外,以石灰石矿粉为主。矿料检测成果见表5.3.2~表5.3.4。

表5.3.2 粗骨料性能测试结果

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表5.3.3 细骨料性能测试结果

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表5.3.4 填料性能测试结果

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试验结果表明:粗骨料、细骨料和填料各项指标均满足设计技术要求。

粗骨料化学成分以CaO为主(34.09%),CaO+MgO+Fe2O33项碱性成分总量超50%,属碱性岩石,可作为沥青混凝土骨料。

(2)防渗层沥青原材料选择。

参考宝泉、西龙池和张河湾工程防渗层沥青混凝土配合比,初选骨料最大粒径16mm、级配指数0.15、沥青含量7.5%、填料含量12%。对所有的4家12种改性沥青均进行低温冻断试验(表5.3.5和表5.3.6)。

表5.3.5 四家厂家(代表性)改性沥青指标汇总

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表5.3.6 改性沥青低温抗裂性能比较(根据冻断温度排序)

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由于SK-2型改性沥青为实验室研制产品,并未投入规模化生产,选择水工改性沥青3号进行配合比选择及优化试验。整平胶结层采用普通沥青混凝土,普通沥青选择原则上与改性沥青同一或相近厂家,封闭层改性沥青原则上和防渗层所用改性沥青一致。

(3)沥青混凝土配合比试验及优化。

防渗面板各层沥青混凝土推荐配合比见表5.3.7。

表5.3.7 防渗面板各层沥青混凝土推荐配合比

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 矿粉和天然沙掺用量指占矿料总量的百分比;沥青含量为沥青与矿料总量的百分比。

防渗层配合比优选以改性沥青优选所用配合比为基础,主要以马歇尔试件空隙率、低温冻断温度、斜坡流淌值作为选择的依据。优选配合比的原则是:在满足空隙率及斜坡流淌值的基础上,冻断温度最低的配合比为最优配合比。防渗层沥青混凝土配合比试验优化过程见表5.3.8。

表5.3.8 防渗层沥青混凝土配合比试验优化过程

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整平胶结层沥青混凝土配合比优选和防渗层一样,采取单参数变化。整平胶结层沥青混凝土配合比的优选原则是在满足密度、空隙率的条件下,渗透系数适中,这样,在配合比有所波动的情况下,渗透系数相对容易保证。优选试验结果还表明天然沙含量对整平胶结层沥青混凝土空隙率、渗透系数影响不显著。

封闭层改性沥青玛蹄脂配合比选择初拟采用4种配合比,沥青∶填料=4.0∶6.0、3.7∶6.3、3.5∶6.5、3.3∶6.7。对每组配合比沥青玛蹄脂进行密度、软化点、柔性、斜坡热稳定性及低温抗裂等试验。并从技术经济方面综合考虑,在既满足沥青玛蹄脂各项设计技术指标,又便于涂刷的条件下,选择沥青用量少的配合比。

(4)沥青混凝土配合比复核试验。

针对工程沥青混凝土低温冻裂性能要求高的特点,进行了沥青混凝土原材料检测试验,沥青混凝土防渗层、整平胶结层和封闭层的配合比及物理力学性能试验,据此提出了沥青混凝土原材料及防渗层、整平胶结层和封闭层的配合比选择意见。在此基础上,又进行了配合比复核试验,试验结果为:当地大理岩粗骨料、呼和浩特市区附近河道料场天然沙和石灰石矿粉作为沥青混凝土矿料;水工改性沥青5号、水工改性沥青5*号和改性沥青SK-2 3种配合比的混凝土密度、空隙率、渗透系数、斜坡流淌值和水稳定系数等均满足设计要求;水工改性沥青5号和水工改性沥青5*号配合比混凝土的冻断温度能满足设计要求,改性沥青SK-2配合比混凝土的冻断温度平均为-44.5℃,未达到设计要求。防渗层沥青混凝土性能复核试验成果见表5.3.9。

表5.3.9 防渗层沥青混凝土性能复核试验成果

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5.3.2 沥青混合料制备

(1)沥青混合料拌和设备。

沥青混合料制备选用LQC240型沥青混凝土拌和站,为满足上水库气候条件下的生产要求,在拌和站原标准配置的基础上对其进行了一系列改造。改造包括:在该楼原标准配置的基础上增加了一个冷料仓,更换了与水工沥青混凝土骨料级配相适应的热料筛分系统,提高了沥青加热系统导热油炉的供热能力,加大了沥青供应泵的功率及沥青输送管道的管径,加厚了成品料仓及沥青管路保温设施等,改进了除尘系统。

沥青混合料搅拌设备总体结构包括冷料供给系统(初级配)、烘干加热系统、热料提升系统、拌和楼系统、粉料供给系统、成品料提升及储存系统、除尘系统、沥青导热油供给系统、燃料油供给系统和压缩气体供给系统等十大系统。这十大系统协调一致,组成一个整体,其特点是初级配的冷骨料在干燥滚筒内采用逆流加热方式烘干加热,然后经筛分计量,在搅拌器中与按质量计量的石粉和热态沥青拌成混合料。拌和站配备有6个冷料仓、5个热料仓,配料计量全自动控制。配料精度:沥青配料误差为±0.2%,矿粉配料误差为±0.3%,骨料的配料误差为±0.5%。设备改造后能够保证矿料的级配,矿料与沥青的比例精确度相当高,也易于根据需要随时变更矿料的级配与油石比,所以拌制出的沥青混合料质量好。该套系统是根据按照日均拌料强度1000t(最大日均强度1135t/d)左右进行附属设施资源配置的,拌和系统日工作小时数按10h进行设计(单班)及相关人力资源配置。额定生产率为180~240t/h,拌缸拌制沥青混凝土为3000~3250kg,称量拌和周期为45~120s。

(2)沥青混合料生产。

沥青混合料生产工艺流程为:装载机将成品骨料及天然沙送至冷料斗,经皮带机运送到干燥筒进行加热,然后利用热料提升机送至拌和楼顶部进行二次筛分,筛分后分级储存在热料仓。填料则由水泥罐车直接卸入矿粉罐,再经传送机送入搅拌机。沥青在沥青罐内加热后,由沥青泵输送至搅拌机。投料顺序为:先投入粗细骨料和填料,干拌约10~15s,然后加热沥青(普通沥青或改性沥青),再拌和约55~65s。搅拌好的沥青混合料可直接由20t保温自卸汽车运至摊铺点。当沥青混合料生产速度大于工地摊铺速度时,将生产出来的沥青混合料先送至拌和站内的成品保温料仓储存,由成品料仓向自卸汽车卸料。

1)原材料进场与储存。整平层沥青采用SG90(普通90号水工沥青),采用罐车公路运输、储存于呼和浩特市公路沥青库,使用时由公路沥青库运至工地。罐装连续运输时在沥青库的总储存量不小于沥青混凝土铺筑强度一个月的用量。沥青从沥青库运输到工地有完备的措施,确保沥青在中转运输过程中包装体不破损、不受潮、不受侵蚀和污染、不因过热而发生老化。

防渗层沥青采用水工改性沥青5号,采用桶装方式运至工地储存,桶装运输时在工地的总储存量满足沥青混凝土铺筑强度3个月的用量。改性沥青成品的储存控制符合相关规定要求,储存时间不超过保质期,不使用已经发生离析的改性沥青。

沥青到工地后,存放在阴凉、干燥、通风良好的地方,并靠近沥青混合料拌和站,有足够的通道供运输和消防急用。由于各种原因质量发生变化或受污染的沥青,试验证明质量仍然可靠后使用。

按照《水利水电工程单元工程施工质量验收评定标准——混凝土工程》(SL 632—2012)附录E中表E.1要求:沥青现场存放超过60天应进行复检,高海拔或其他紫外线强烈的地域应30天复检1次。由于工程地处高寒高海拔地区,且工地现场紫外线强烈,因此,在施工期内,工地存放的沥青每30天复检1次。复检项目包括:针入度(25℃,5s,100g)、软化点(R和B)、延伸度、薄膜加热后质量变化、软化点升高、残留针入度比(25℃)、残留延伸度等。

人工骨料采用大西沟人工砂石加工系统生产的大理岩骨料(粒径不大于20mm),并在上水库工地进行二次加工,按粒径大小分为5级,储存于工地的成品料仓。

天然沙采用呼和浩特市附近河道料场水洗天然沙,经卡车运至工地后储存于工地的成品料仓。

堆料场位置选在便于装卸处,并靠近沥青混合料拌和站。不同粒径组的骨料分别堆存,用隔墙分开,防止混杂,并设置防雨设施,以控制骨料加热前的含水率。骨料堆存时,采取有效措施防止骨料分离。

填料采用石灰石矿粉,经罐车运至工地后储存于拌和楼的储料罐。填料的储存防雨防潮,保持干燥、洁净,防止污染与杂物混入。

2)沥青的储存与加热。SG90普通水工沥青采用沥青罐车散装运至呼和浩特市公路沥青库,在沥青库中转储存,使用前采用沥青罐车导运到工地沥青罐内。沥青在使用前需要进行加热、溶化、脱水,沥青脱水温度控制在110~130℃。用沥青泵将卸油池内的沥青送到沥青罐内储存。沥青混合料生产时,提前将沥青罐内沥青的温度加热至规定温度,普通沥青控制在150~170℃。

水工改性沥青5号采用桶装运至工地,使用前采用脱桶装置倒入卸油池内,利用沥青泵输送到沥青罐内储存备用。沥青混合料生产时,提前将沥青罐内沥青的温度加热至规定温度,改性沥青控制在160~180℃。

3)矿料的加热。冷骨料进入烘干筒以前,通过控制冷料仓卸料口开度进行初配,并连续向烘干筒加料升温。防渗层(及加厚层)的骨料加热温度按180~200℃控制。加热后的骨料提升至拌和楼顶部,并进行二次筛分,按粒径尺寸储存在热料仓内,拌和时通过计量按比例加入搅拌锅。

填料对沥青混凝土性能影响很大,为确保其与沥青的结合,填料必须干燥、不结块、分散均匀。填料掺量较小,不需加热,其加热热量由热骨料提供。

4)称量与配料。根据试验选定的配合比,结合矿料的级配,确定拌和每盘沥青混合料的各种材料用量。沥青混合料采用重量配合比,矿料以干燥状态的质量为准,沥青按质量进行配料。骨料采用分级累计计量,矿粉和沥青分别单独计量。

5)沥青混合料的拌和。沥青混合料的拌和是先将粗细骨料及填料拌和均匀,再加入沥青拌和。这种方式可使各种矿料先进行热交换,使温度较低的填料能先升温,在加入沥青前,矿料温度均匀,可防止出现局部沥青老化及局部混合料温度不够的现象,从而保证沥青混合料的质量。

5.3.3 沥青混凝土现场生产工艺性试验

(1)场外摊铺施工工艺试验。

在室内推荐沥青混凝土试验配合比的基础上,进行上水库沥青混凝土面板工程场外摊铺施工工艺性试验,包括沥青混合料生产供应、沥青混合料与沥青混凝土的试验检测、沥青混合料的运输、摊铺碾压等工作。主要进行了整平胶结层平面、斜面摊铺试验,防渗层平面、斜面摊铺试验。

1)整平胶结层场外摊铺施工工艺试验。第一次场外整平胶结层平面摊铺试验,摊铺了4个条带,根据检测结果,这4个条带的整平胶结层沥青混凝土空隙率、渗透系数偏小,超出设计要求值。在此次试验的基础上,调整了矿料级配和沥青含量,进行了第二次整平胶结层平面摊铺试验,成果见表5.3.10,摊铺了两个条带。根据检测结果,整平胶结层沥青混凝土空隙率适中(10%~15%),渗透系数适中(10-3量级),其他各项指标满足设计要求。在总结前两次试验的基础上,对平面整平胶结层进行了第三次摊铺试验,经检测,整平层沥青混凝土配合比总体满足整平层沥青混凝土技术要求,拌和楼出料配合比比较稳定。

表5.3.10 场外整平胶结层最终摊铺试验成果

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场外斜面整平胶结层的摊铺试验,第一次摊铺了3个条带,检测结果表明第二、第三条带缝上的空隙率偏大(17%),渗透系数接近上限。第三条带上的空隙率分布不均匀。第二次场外整平胶结层斜坡摊铺试验,共摊铺3个条带,检测结果表明部分条带空隙率偏小,部分接缝空隙率偏大,部分渗透系数偏大,摊铺试验结果仍不理想。第三次整平胶结层场外斜坡摊铺试验,成果见表5.3.10,配合比仍采用第二次摊铺试验所用的配合比改进碾压工艺,试验摊铺了3个条带,试验检测结果表明:出机口取料室内成型试件的检测结果均能满足设计技术要求;10个芯样空隙率检测中,除冷缝处1个芯样不满足设计要求,合格率达到90%;3个芯样的渗透系数检测中有1个偏大。

2)防渗层场外摊铺施工工艺试验。第一次场外防渗层平面摊铺试验,摊铺了3个条带,检测结果表明,试验段的各项指标基本能够满足设计要求。第二次场外平面摊铺试验,成果见表5.3.11,除存在局部压实不合格现象外,检测12个芯样的空隙率(包括4个冷缝芯样)全部合格;3个芯样的渗透系数(包括1个冷缝处芯样)也全部合格。机口冻断温度平均值为-45.2℃;芯样冻断温度平均值为-44.5℃。

第一次防渗层场外斜面摊铺试验,摊铺了3个条带,摊铺试验芯样合格率偏低。又进行了第二次场外防渗层斜坡摊铺试验,试验共摊铺了3个条带,出机口取料室内成型试件的检测结果均能满足设计技术要求,17个芯样空隙率检测值中,2个芯样空隙率为临界值,2个热接缝芯样空隙率不满足设计要求;另外3个芯样渗透系数均满足要求。第三次场外防渗层斜坡摊铺试验,成果见表5.3.11,共摊铺了2个条带,出机口取料室内成型试件的检测结果均能满足设计技术要求,16个芯样空隙率检测值中,2个接缝芯样空隙率超出临界值,3个芯样渗透系数中有两个不满足要求,均为接缝芯样。机口冻断温度平均值为-44.5℃,芯样冻断温度平均值为-43.6℃。

表5.3.11 防渗层场外摊铺施工工艺试验成果

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通过场外摊铺施工工艺试验沥青混凝土拌制情况,对室内试验推荐配合比进行了微调(表5.3.12)。

表5.3.12 防渗面板各层沥青混凝土实施配合比 %

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 矿粉和天然沙掺用量指占矿料总量的百分比;沥青含量为沥青与矿料总量的百分比。

(2)场内摊铺施工工艺试验。

1)整平胶结层场内摊铺施工工艺试验。第一次整平胶结层场内平面摊铺试验,出机口沥青混合料成型试件的检测结果均能够满足设计技术要求,钻取芯样42个,检测芯样的空隙率离散较大,最小值为7.3%,最大值为16.3%,总合格率为81%,合格率偏低。因此,又进行了一个条带的整平胶结层场内平面摊铺试验,成果见表5.3.13,摊铺后取芯所有检测指标均能够满足设计要求,且数值适中。

表5.3.13 整平胶结层场内摊铺施工工艺试验成果

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整平胶结层场内斜面摊铺试验成果见表5.3.13,出机口混合料室内成型试件的空隙率、渗透系数、斜坡流淌值、水稳定系数及热稳定系数都能够满足设计要求,钻取12个芯样的空隙率全满足设计要求,钻取3个芯样的渗透系数,全部满足设计要求。

2)防渗层场内摊铺施工工艺试验。防渗层场内平面摊铺试验成果见表5.3.14,出机口混合料室内成型试件的空隙率、渗透系数、弯曲应变、拉伸应变和柔性试验都能满足设计要求,冻断温度平均值为-44.8℃;钻取7个芯样的空隙率全部满足设计要求,钻取3个芯样的渗透系数,全部满足设计要求,冻断温度平均值为-43.8℃。

防渗层场内斜面摊铺试验成果见表5.3.14,出机口混合料室内成型试件的空隙率、渗透系数、弯曲应变、拉伸应变和柔性试验都能满足设计要求,冻断温度平均值为-45.8℃;钻取25个芯样的空隙率全部满足设计要求,钻取9个芯样的渗透系数全部满足设计要求,冻断温度平均值为-44.4℃。

表5.3.14 防渗层场内摊铺施工工艺试验成果

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5.3.4 沥青混凝土面板摊铺施工

(1)施工工艺及参数。

1)摊铺厚度。沥青混凝土面板各结构层的摊铺厚度及碾压完成后的厚度控制见表5.3.15。

表5.3.15 各结构层的摊铺厚度及碾压完成后的厚度控制 单位:cm

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2)沥青混凝土面板施工温度要求。沥青混凝土面板各结构层施工温度控制要求见表5.3.16。

表5.3.16 沥青混凝土面板各结构层施工温度控制要求 单位:℃

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3)碾压遍数和碾压重叠宽度要求。沥青混凝土面板施工碾压要求见表5.3.17。

表5.3.17 沥青混凝土面板碾压遍数和碾压重叠宽度控制

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(2)主要施工工艺。

一般沥青混凝土面板各结构层的施工顺序为:整平胶结层→防渗层(含加强防渗层)→封闭层;设有加强网格区域的施工顺序为:整平胶结层→加厚层→乳化沥青→加强网格→乳化沥青→防渗层→封闭层。

(3)主要施工方法。

沥青混凝土由LQC240型沥青混凝土拌和站提供,由经改装后的自卸车运输至现场,采用SW330型水平振动碾碾压。

1)库底整平胶结层和防渗层施工。库底沥青混凝土每条摊铺条带宽度一般为6.4m。在施工放线、场地清理、机械检查等准备工作完成后,摊铺机开至要摊铺的条带一端,就位前用加热器加热熨平板约10~15min(如果有横缝时,同时对横缝加热,加热后横缝温度不低于100℃)。在要摊铺的条带开头及结束端线上各放置一条厚度与摊铺厚度相同的方木。运料车将混合料倒入摊铺机受料斗后由摊铺机进行摊铺,然后进行碾压(分初碾、复碾和终碾)。要求在摊铺条带开头端和结束端修成小于45°角的斜坡,然后进行相邻条带的摊铺与碾压,接缝两边重叠碾压10cm。对于出现碾印的部位,用(PC40)平板夯进行处理。

2)斜坡整平胶结层和防渗层施工。使用的主要机械有主、副绞架车(新加工设施)、运料小车(新加工设施)、TITAN 326-2 VDT型路面摊铺机(旧设备改造)、SW330型斜面振动碾和自卸车(旧设备改造)等。摊铺机和运料小车由主绞架牵引进行工作,振动碾由副绞架牵引进行工作。

斜坡每条摊铺条带宽度一般为4.25m。斜坡沥青混凝土摊铺前的准备工作同库底;沥青混合料运至坝顶后,通过运料小车将沥青混合料从坡顶送至斜面摊铺机料斗中供摊铺机进行摊铺;碾压施工同库底。

3)库底封闭层施工。封闭层涂刷前,将防渗层表面清理干净,并保持干燥,被污染而清理不净的部位,喷洒冷沥青。库底沥青玛蹄脂施工采用玛蹄脂加热车运至卸料平台,通过滑槽卸入玛蹄脂摊铺机中进行摊铺作业。摊铺采用玛蹄脂摊铺车刮刷的方法,摊铺厚度为2mm,要求均匀的填满防渗层表面孔隙。涂刷好的封闭层表面禁止人、机行走。

4)斜坡封闭层施工。准备工作同库底封闭层施工。斜坡沥青玛蹄脂施工采用玛蹄脂加热运输车运至主绞车架料斗处,卸至料斗中,通过主绞车架的吊机吊至沥青玛蹄脂摊铺机上方,卸料至沥青玛蹄脂摊铺机中,由坝顶上的绞车牵引进行摊铺。

5)沥青混凝土与混凝土的连接部位施工。先将混凝土表面的水泥浆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,烘干表面,接着在混凝土表面喷刷或涂刷一层冷沥青材料,待其干燥后再铺设塑性过渡材料,然后进行铺沥青砂浆或沥青混凝土和防渗层等施工。

混凝土表面的冷沥青涂料、塑性过渡料和塑性填料施工完成2~3天之后,才能进行该部位的沥青混凝土摊铺施工。在水泥混凝土的边缘用0.7t振动碾和小型平板夯碾压。沥青砂浆采用人工卸料摊铺,每层最大厚度控制在20cm以内,然后在其上铺上木板,用平板夯压实。防渗层每层摊铺厚度为5cm,采用0.7t振动碾和平板夯压实。

6)沥青混凝土接缝处理。

a.热接缝施工。热接缝是指混合料摊铺时,相邻条带的混合料预压实度达到90%以上,但温度仍处于100℃以上适用于碾压情况下的接缝。防渗层、加厚层的热接缝处理是对先铺层接缝处层面用摊铺机将边坡压成45°角,然后进行相邻条带的摊铺与碾压,接缝两边一起由碾压机压实。整平胶结层的热接缝如果温度下降太快可用LPG加热器加热至90℃以上即可。

b.冷接缝施工。冷接缝是指在工作结束后所形成的接缝或接缝处温度低于90℃的缝,或是某些区域的边缘进行摊铺所形成的缝。冷接缝清理干净后,在接缝表面涂冷沥青,在冷沥青中的汽油完全挥发掉之后,方进行摊铺。在沥青混凝土摊铺之前,先利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,加热温度控制在100~120℃之间,并保证加热深度不小于7cm,同时控制好温度和加热时间,防止因温度过高而使沥青老化。冷接缝加热达到要求后即开始新条带摊铺,在新条带初碾前,先对已摊铺条带用SW330振动碾进行碾压,在新条带边缘至少覆盖10cm,并保证接缝表面以下7cm处的温度高于60℃,碾压至少两遍,前振后静(前振动轮振动,后振动轮不振动)。

整平胶结层、防渗层压实度核子密度检测成果见表5.3.18,上水库库盆沥青混凝土机口抽检成果见表5.3.19。

表5.3.18 整平胶结层、防渗层压实度核子密度检测成果统计

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表5.3.19 上水库库盆沥青混凝土机口抽检成果

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5.3.5 沥青混凝土施工缺陷处理

(1)缺陷检查。

上水库沥青混凝土防渗面板摊铺分两个年度完成,整平胶结层面积24.48万m2,第一年摊铺完成了18.8万m2;防渗层面积24.48万m2,第一年摊铺完成了6.46万m2。在第二年对第一年摊铺完成部分越冬情况进行了检查。

1)沥青混凝土裂缝。防渗层未发现裂缝,整平胶结层共发现裂缝369条,其中环库方向裂缝290条,垂直于环库方向裂缝79条。随天气转暖部分裂缝的自愈和试验段(条带024~030号)和东侧库坡开挖回填分界区(条带172~179号、条带092号、条带140号、条带224号、条带344号)整平胶结层的挖除(裂缝也挖除了)。现场检查统计,整平层胶结层还剩裂缝193条,其中长度在0~5m的裂缝110条,5~10m的裂缝53条,长度在10~20m的裂缝27条,大于20m的裂缝3条。193条裂缝中,横缝115条,纵缝60条(其中施工接缝处纵缝45条),斜缝18条(与水平或竖直方向倾斜角度大于15°)。深度0~2cm的裂缝共63条,深度2~4cm的裂缝88条;4~6cm的裂缝28条,大于6cm的裂缝14条。裂缝主要分布在库坡试验段、东侧库坡开挖回填分界区、堆石坝区和环库路开口区域(人工摊铺区)4个区域的混凝土整平胶结层部位。

2)沥青混凝土鼓包。经检查,发现在北侧直线段、圆弧段上方10~20m范围内共计35处鼓包现象,其鼓包半径为0.08~1m。

3)其他。通过现场施工检测成果分析,沥青混凝土摊铺施工还存在部分厚度不够、空隙率偏大、摊铺温度和碾压温度超标现象;垫层存在干密度标准差偏大和级配不良的问题。

(2)沥青混凝土缺陷处理方案。

1)垫层和面板缺陷处理的原则。对单元工程质量等级评定不合格部位的垫层、整平胶结层和防渗层,全部进行返工处理。

2)整平胶结层的场内斜坡摊铺试验段(摊铺条带24~30共7个条带),以及东侧圆弧段人工摊铺区(摊铺条带170~180共10个条带),裂缝十分密集,缝宽较大,深度贯穿整平胶结层,局部塌陷,结构的整体性受到严重破坏,挖除整平胶结层和垫层重新铺筑。

整平胶结层挖除时,由上至下进行,采用切割机将沥青混凝土切割成50cm×50cm或人工能搬出的块体,人工搬出,减少对下部垫层的扰动,确保后续检查和施工不受影响。

3)对于出现裂缝和鼓包部位的整平胶结层,如果单元质量等级评定合格,按照整平胶结层裂缝、鼓包、厚度处理措施进行局部处理。

(3)沥青混凝土缺陷处理。

1)沥青混凝土裂缝处理。缝宽小于5mm的环库方向裂缝,采用缝内灌入改性沥青砂浆或改性热沥青,压实处理。

宽度大于5mm的环库方向裂缝,缝两侧挖除宽度不小于50cm,形成一个条带,重新铺筑碾压,并做好冷缝的处理。

垂直于环库方向的裂缝,宽度较小时按施工冷缝的处理原则进行红外加热重新处理;宽度较大时采用灌入改性沥青砂浆或改性热沥青进行处理。

填缝的合适时机:平均气温5~15℃。

2)沥青混凝土鼓包处理。鼓包部位,垫层料检查合格,鼓包直径小于20cm,在环境温度大于5℃的条件下,采用红外加热,使鼓包部位温度升高至70℃以上后,使用碾压夯实工具进行压实,使其恢复到平整状态。

鼓包部位,如垫层料检查合格,鼓包直径大于20cm,在环境温度大于5℃的条件下,对鼓包进行挖除,挖除范围为鼓包边缘向外30cm,然后按照《沥青混凝土施工技术要求》规定的芯样修补方法,进行重新铺筑碾压。

3)整平胶结层铺筑厚度不够处理。对于库底、库坡整平胶结层,施工条件满足设计要求,除厚度外,其他指标合格,全条带重新铺筑整平胶结层,原整平胶结层厚度大于5cm小于7.6cm的,新铺筑整平胶结层厚度为5cm;原整平胶结层厚度小于5cm的,新铺筑整平胶结层厚度为8cm。

对通过施工过程资料分析及现场检查能明确整平胶结层厚度不够的边界范围,采用局部挖除,重现铺筑一层整平胶结层,并按照《上水库沥青混凝土面板施工技术要求》的相关规定做好接缝的处理。