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沥青混凝土!碾压式沥青混凝土心墙的质量缺陷处理措施

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(葛洲坝集团第六工程有限公司,湖北 宜昌 443002)

摘 要:碾压式沥青混凝土心墙是一种新型防渗技术,国内的施工研究和实践起步较晚.文章结合新疆下坂地、三峡茅坪溪及四川冶勒沥青心墙工程的施工经验,总结了碾压式沥青混凝土心墙的主要质量缺陷、成因及处理措施,对类似工程施工有一定的指导意义.

关键词:沥青混凝土心墙;质量裂缝;碾压式;孔隙率;防渗技术

中图分类号:TV543     文献标识码:A  文章编号:1009-2374(2012)04-0105-02

沥青混凝土的施工过程是一个复杂的系统工程,施工环节众多、工艺复杂和技术标准高,哪一个环节出现问题,如拌和设备、运输设备、摊铺及碾压设备的故障,施工过程中的各种人为的及非人为的影响因素,都会造成沥青混凝土的质量缺陷.

根据新疆下坂地、三峡茅坪溪及四川冶勒沥青心墙工程的施工实践,可以将沥青混凝土的主要质量缺陷分为四类,第一类为表面质量裂缝,第二类为孔隙率、渗透系数等力学性能指标达不到设计要求,第三类为心墙有效宽度达不到设计要求,第四类为心墙表面“返油”.

一、质量缺陷产生的原因

(一)质量裂缝产生的原因

质量裂缝是施工过程中由于施工工艺偏差不能满足要求而造成的施工缺陷.质量裂缝产生主要有以下几个方面的原因:

当沥青混凝土的配合比发生了较大的误差,主要是沥青含量远远小于预定值,砂或矿粉用量有较大偏差时,颗粒之间的内摩擦力较小,使沥青混合料无法形成紧密的内部结构,无法在正常的碾压情况下达到理想的压实度,沥青混凝土表面形成大量裂纹.其次,如果矿料加热温度不够,沥青与矿料的粘聚力变小,沥青混凝土在摊铺碾压后,表面也将产生很宽很深的贯穿性裂纹.另外,沥青混合料在摊铺后,碾压不及时,碾压时沥青混合料温度偏低,同样会形成表面裂纹.

质量裂纹一般为贯穿性裂纹,裂纹较深,可达3cm,是沥青表面裂纹中性质最严重的一类裂纹.

另外,在施工过程中沥青混凝土的配合比及施工工艺控制正常的情况下,由于气温的骤降而使沥青混凝土制品表面形成的一类裂缝可称为温度裂缝.温度裂缝的宽度,长度不等,宽度一般为0.1~2mm,深度一般为0~10mm.温度裂缝对沥青混凝土的渗透性影响不大,沥青混凝土的自愈能力较强,此类裂缝在一定条件下,如温度升高条件下均可愈合.一般情况下,不对此类裂缝进行特殊处理.在下一层施工时,对心墙表面进行加热,裂缝就能完全愈合.沥青心墙碾压完毕后要特别注意加强保护,减少外界因素对心墙的侵蚀,沥青混凝土表面裂缝是完全可以减少甚至避免的.

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质量裂缝由于其成因较为特殊,没有办法采取措施使得沥青混凝土的表面裂缝愈合,裂缝的存在会大大降低沥青混凝土的防渗性能,成为工程防渗的隐患,必须进行处理,通常采用贴沥青玛蹄脂、彻底挖除的处理方式.

(二)孔隙率、渗透系数达不到设计要求的原因

孔隙率、渗透系数达不到设计要求,主要是因为沥青混凝土的配合比发生了较大的偏差,如沥青含量小于预定值,矿粉或砂的用量有较大偏差,无法通过碾压达到理想的压实度,颗粒之间的内摩擦力较小,无法形成密实结构.

(三)心墙有效宽度达不到设计要求的原因

过渡料摊铺厚度过大,碾压沥青混合料时采用骑缝碾压,因过渡料对振动碾的架撑作用,将降低振动碾对沥青混合料的压实功能;心墙与两侧过渡料动碾时未呈“品”字形行进或者静碾沥青混合料之前,碾压过渡料时振动碾离心墙边缘过近,采用贴缝碾压,易将心墙两侧过渡料挤入心墙断面,致使心墙厚度不足;摊铺机行走速度过快,沥青混合料发生“漏铺”或“薄铺”现象,也可致使心墙厚度不足.

(四)沥青混凝土表面“返油”的原因

施工过程中刻意追求表面效果而加大碾压力度,形成明显的“返油”现象,将直接影响沥青混凝土心墙的使用性能.这类“返油”主要是沥青胶浆,厚度可达0.5~1cm,将其称为“过碾返油”.当沥青混凝土碾压遍数过多、碾压温度偏高或者沥青用量远高于设计值时,往往就会造成过碾返油现象.

表面返油将对沥青混凝土的力学和变形性能造成很大的影响,返油层是沥青混凝土心墙施工存在的一个薄弱环节.从抽取的芯样看,层间形成明显的沥青胶浆层,没有因上一层的铺筑而消失.同时,返油层的中下部芯样的孔隙率较大,影响沥青混凝土的抗渗性能.如果施工中出现“过碾返油”现象,首先要检查沥青混凝土的孔隙率是否满足设计要求,如果沥青混凝土心墙过碾返油层中下部沥青混凝土满足设计要求,则可将过碾返油浇筑层表面清除,否则,需要将过碾返油层全部挖除.

二、处理方式

处理方式的确定以不给工程留隐患为原则.对发现问题的部位,补充钻孔取芯,对沥青混凝土的性能指标(主要指孔隙率、渗透系数)进行检测,若沥青混凝土芯样的检测结果仍然不能满足设计要求,通常采用补贴沥青玛蹄脂和将质量缺陷段彻底挖除的两种办法进行处理.

(一)贴沥青玛蹄脂

对发现问题的部位,可以在缺陷部位的心墙上游面贴5~10cm厚沥青玛蹄脂,以增强沥青混凝土的防渗效果,贴面范围以将缺陷部位全部包裹为准.

沥青玛蹄脂配合比必须根据试验确定.通常情况下,沥青﹕填充料(矿粉)﹕人工砂等于1﹕2﹕2或1﹕2﹕4.具体做法是:继续进行下一层的沥青混凝土施工,施工结束后将心墙上游面过渡料挖开,在侧面将其表面进行处理,要求表面平整,且无过渡料镶嵌.在对心墙迎水侧表面处理完成并通过验收后,就可以在缺陷部位支立模板了.模板要求平整、稳定,能够满足设计要求,并确保沥青玛蹄脂的最小厚度满足处理要求.立模完成后,采用同沥青混凝土与混凝土结合部沥青玛蹄脂加热、拌和相同的工艺,按照试验确定的沥青玛蹄脂的配合比,在迎水侧的沥青混凝土心墙表面,浇筑一层厚5~10cm的沥青玛蒂脂.

玛蒂脂贴面的处理方式可以使一部分质量缺陷问题彻底解决,但不是万能的,有时必须采用别的办法(如挖除的办法)进行彻底的处理.

通常情况下,当缺陷部位的区间长度较长且经分析采用沥青玛蒂脂贴面处理完全可以解决,不会给工程留下质量隐患时,才能采用沥青玛蒂脂贴面的处理方法.

(二)挖除

挖出处理的方法首先需要人工配合反铲挖开缺陷心墙两侧过渡料,保证足够深度和宽度.然后将木材放在沥青混凝土心墙表面,浇上柴油,点火灼烧,对沥青混凝土加热升温,待沥青混凝土软化后,人工配合反铲挖除心墙上不合格的沥青混凝土.废弃的沥青混合料和燃烧后的木材残渣用装载机运到大坝范围之外.用钢丝刷剔除心墙表面的松散颗粒,人工清扫配合高压风将心墙层面处理干净.再用振动碾碾压,边角部分用电动夯夯实,保证心墙表面不平整度不超过10mm,必要时在层面上均匀喷涂一层沥青玛蹄脂.心墙层面处理完成后,按正常工艺补填沥青混合料及过渡料,按监理批复的现场试验成果报告进行碾压,特别注意控制心墙层面结合质量.

挖除处理是一种最彻底的处理方式,采用此种处理方式将不会给工程留下隐患.但挖除处理也有其局限性,当需要进行处理的范围过大时,处理难度大,费时费力,同时在处理过程中,不可避免地会对下层沥青混凝土造成影响,尽管这种影响可能很小.

通常情况下,当缺陷的处理范围较小时,采用这种办法进行处理;如缺陷的处理范围很大,采用帮贴沥青玛蹄脂的办法可以从根本上解决质量问题时,应尽量采用帮贴沥青玛蹄脂的处理方法,当然,如果采用帮贴沥青玛蹄脂的办法不能从根本上解决质量问题时,必须采用挖除的方法彻底处理,不给工程留下任何隐患.

三、结论

经过新疆下坂地、三峡茅坪溪及四川冶勒沥青混凝土心墙工程的施工实践证明,采用补贴沥青玛蹄脂和彻底挖除的两种办法进行质量缺陷处理,是行之有效的办法,完全可以满足设计防渗要求、保证大坝安全运行.

作者简介:李金元,男,湖北宜昌人,葛洲坝集团第六工程有限公司助理工程师,研究方向:水利工程.

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(责任编辑:赵秀娟)

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