摘 要：针对沥青混凝土心墙施工各个环节和条件，制定相应的技术、组织措施，设置施工质量控制点并严格控制管理，三峡茅坪沥青混凝土心墙施工质量优良，获得了良好的社会效益和经济效益。
关键词：土石坝心墙；沥青混凝土；施工；质量控制；三峡工程
1 概况
茅坪溪土石坝位于三峡拦河大坝右岸上游，属一等一级永久建筑物。最大坝高104m，坝顶长1840m，坝体为沥青混凝土心墙(简称心墙)。心墙厚0.5～1.2m(下设3.0m扩大段)，心墙顶轴线长880m，墙体最大高度94m，沥青混凝土工程量约5.0万m3。茅坪溪土石坝分两期施工，一期工程至142m高程，沥青混凝土工程量约2.2万m3。
2 质量职责及质量控制点的设立
2.1 项目组织机构及人员培训
根据心墙工程施工的实际情况组建项目组织机构(如图1)。各部门相互配合、统一协调。高坝沥青混凝土心墙机械化施工在国内是首次，技术要求高，施工难度大，特聘请了西安理工大学著名教授孙振天，对技术干部及工人进行了培训，还选聘了挪威顾问集团(AGN)对心墙施工进行了技术咨询，并选派了沥青混凝土拌和楼技术、操作人员到设备生产厂家进行了理论、操作培训。
2.2 沥青混凝土心墙施工质量控制点的设立
为确保沥青混凝土心墙施工质量，制定了施工质量控制点，使沥青混凝土心墙施工全过程，各环节全面受控，见表1。
表1 沥青混凝土心墙施工质量控制点设置表
--------------------------------------------------------------------------------
控制阶段 控制环节 控制要点 主要控制内容
--------------------------------------------------------------------------------
制定施工文件 施工组织设计 施工组织设计编制，上报
物资及机具准备 提出需用计划 编制、审批、报批
材料采购 质保单、数量、外观、质量检验
物资进场 材料保管 分类存放、建帐、立卡
施工准备过程 材料发放 核对名称、规格、型号、合格证、物资需用计划
人员进场 施工人员培训 聘请沥青混凝土专家讲课施工人员取得结业证
施工机具进场 机具配置进场 设备完好情况
--------------------------------------------------------------------------------
原材料检验 材料的可靠性 材料物理、化学性能特征
测量放线 高程、桩号 定出边线、轴线、标明高程
仓位验收 层面处理 干净、干燥
拌和时间 干拌15s，湿拌45～60s
称量 各组分按配合比控制
沥青混合料配制 沥青加热 沥青温度(150℃～170℃)，恒温时间小于48h
骨料温度 170℃～190℃
混合料出机口温度 165℃～180℃
施工生产过程 沥青混合料摊铺 摊铺宽度、厚度 宽度不小于设计要求 厚度：23±2cm
入仓温度 入仓温度160℃～180℃
碾压方式 贴缝碾压
沥青混合料碾压 初碾温度 初碾温度140℃～160℃
碾压遍数 静1+动8+静2
施工质量评定 单元工程 实测、实量、问题整改
--------------------------------------------------------------------------------
工程质量评定 分部、分项、单位工程 检验、验收、评定
竣工验收阶段 工程验收 验收资料整理 预验收、工程收尾审核整料准确性
竣工 办理竣工 组织工程竣工、文件、资料归档
--------------------------------------------------------------------------------
3 机械设备选型
结合本工程特点和自身的经济条件，选购了西安筑路机械厂生产的LB-1000型沥青混合料拌和楼及挪威产的沥青混凝土心墙联合摊铺机及附属设备，德国生产的宝马振动碾，并购置、安装了一套骨料破碎加工系统，见表2。
表2 茅坪沥青混凝土心墙工程主要机械设备表
--------------------------------------------------------------------------------
名称 型号规格 功率 设计能力 用途
--------------------------------------------------------------------------------
立式复合破碎机 PFL-1000 55kW 50t/h 骨料破碎
反击式破碎机 PF-A1010 75kW 45t/h 骨料破碎
柱磨机 ZHM400 30kW 10t/h 磨粉
分选机 GB1800B 10t/h 骨料分选
沥青保温车 EQ3141GJ 8t 水平运输
沥青混凝土搅拌楼 LB1000 180kW 60t/h 沥青混合料拌制
沥青混凝土摊铺机 DF-130C 1～3m/min 摊铺混合料
振动碾 BW120AD 2.7t 碾压毛料
振动碾 BW90AD 1.5t 沥青混合料碾压
装载机 CAT980C 2.5m3 垂直运输
反铲 EX-200 1.0m3 摊铺毛料
--------------------------------------------------------------------------------
4 原材料质量控制
心墙施工的原材料主要由沥青、粗细骨料、矿粉组成，粗骨料按粒径范围为20～10mm、10～5mm、5～2.5mm三级，细骨料粒径范围为2.5～0.074mm，由人工砂70%，天然砂30%组成，矿粉粒径为小于0.074mm的颗粒。
4.1 沥青
本工程使用的沥青为新疆克拉玛依石化总公司生产的翼龙牌优质水工沥青。生产厂家在沥青出厂时提供本批沥青全部试验指标报告和合格证；沥青运至现场，工地实验室按监理要求进行检测，沥青的外包装必须是桶装。
4.2 粗骨料
粗骨料采用王家坪的石灰岩进行破碎加工，控制进场石灰岩小于20cm，洁净无泥，无污染，进场块石堆人防雨棚。骨料采用两级破碎生产，粗碎选用PF-A1010型反击式破碎机，细碎选用PFL-1000型复合式冲击破碎机。粗骨料生产过程中每天检验其超逊径、针片状和含泥量指标一次，抽样点为筛分楼出料皮带输送机处，各级成品骨料分类堆放。
4.3 细骨料
人工砂用王家坪石灰岩进行破碎、筛分生产，河砂采用长江的天然河砂筛分制得。
4.4 矿粉
矿粉为石灰岩生产的人工砂经柱磨机磨细后分选而得，生产50～100t矿粉取样一次对设计指标进行检验，生产中每天检测矿粉细度，矿粉储存要求防雨防潮，并防止杂物混入。
5 沥青混合料摊铺试验
5.1 现场摊铺试验
现场摊铺试验目的是对室内配合比进行验证和调整，取得并确定各种有关的施工工艺参数。主要内容是：检验、调整、确定沥青混凝土的施工配合比，检验沥青混凝土拌和系统和摊铺设备运行性能，试验选定各种摊铺碾压参数。
5.2 生产性摊铺试验
现场试验完成后，转入生产性摊铺试验。再次验证和凋整沥青混凝土配合比和施工工艺参数。
6 沥青混合料配合比
本工程施工配合比误差控制为：粗骨料±2%，细骨料±2%，填充料±1%，沥青±0.3%。
沥青混凝土拌和系统设有二次筛分装置，在拌和系统料场测试的矿料级配、超逊径、含水量等不能作为计算施工配料单的依据，在经过二次筛分后的热料仓取料进行矿物级配、超逊径试验后计算施工配合比显得不现实，因此，在计算施工配料单时以前一仓位的沥青混合料的抽提试验测试成果作为依据；抽提试验的取料部位在施工现场，沥青混合料在摊铺完成后未碾压之前从不同部位取料混合，用四分法分取试样进行抽提试验计算出各组分数值，结合设计配合比进行调整。
7 沥青混合料的拌和配制
7.1 骨料初配、烘干
骨料经配料仓初配，输送至干燥加热筒干燥加热，而后经热料提升机提升至拌和楼顶进行二次筛分，并分级存于储仓备用。骨料加热应均衡，温度应达到170℃～190℃，一般不宜大于200℃。
7.2 沥青脱桶、脱水、储存
沥青溶化、脱水、加热、恒温采用JRHY-5型设备，沥青脱水温度控制在110℃～130℃，恒温储存时间不超过48h，以防止沥青老化。
7.3 沥青混合料拌制
沥青、粗细骨料、矿粉按照施工配料单投料称量，拌制沥青混合料时，应先投骨料与填料干拌15s，再喷洒沥青湿拌45～60s，混合料出机温度根据环境温度变化而严加控制，一般在165℃～180℃，拌出的沥青混合料应均匀，无花白料、冒黄烟，卸料时不产生离析。
8 沥青混合料的铺筑
心墙采用水平分层铺筑，摊铺机摊铺，1.5t振动碾碾压密实，铺筑过程中进行温度、厚度、宽度、碾压及外观等检查。
8.1 温度控制
混合料铺筑过程，严格对摊铺温度、初碾温度、终碾温度进行控制，铺筑现场派专人检测混合料温度，掌握适宜的碾压时机。从试验可知沥青混合料在140℃～160℃最低不低于130℃可以碾压密实，冬季施工偏大值，夏季施工偏小值。当混合料温度过高，碾压时将发生难以流动，而混合料容易粘附于碾磙上，实际上将无法压实，温度太低，压实所需要的动能增加，经试验得知低于130℃后，混合料将难以压实。
8.2 厚度控制
施工中经反复检测分析沥青混合料的厚度压实系数为0.0.85～0.91之间，据此，调整摊铺厚度对碾压厚度进行控制，沥青心墙工程每层压实厚度为20±2cm，摊铺厚度为23±2cm。由于摊铺机行走履带位于沥青心墙两侧压实后的过渡料上，因此施工过程中为保证摊铺厚度的均匀性，过渡料摊铺后采用人工辅助耙平，确保底层的平整。
8.3 宽度控制
心墙断面为梯形渐变而摊铺机为自带竖直模板，施工过程中要精确计算每层的设计上、下底宽，摊铺时按设计底宽控制摊铺宽度。沥青混合料摊铺前测量定出心墙轴线，并用φ8mm钢丝固定标识，调整摊铺机模板轴线与之重合，摊铺机行走过程中激光器对准仪对准固定钢丝匀速行走，从而保证轴线上、下侧宽度一致并满足设计要求。
8.4 碾压控制
沥青混合料起始碾压时，随着碾压遍数的增加，沥青混凝土容重也随之增加，当碾压遍数达到一定程度时，容重处于一个较稳定阶段，即达到了最大压实容重。为便于混合料内部气泡排出，混合料在入仓后需静置约半小时，再进行碾压。采用不同的碾压机具碾压沥青混合料，钻取芯样，进行性能试验，沥青混凝土的容重、孔隙率、渗透系数的影响并不明显，从施工角度考虑，用1.5t振动碾较为经济，1.5t振动碾碾压的最佳遍数为静1+动8+静2。碾压时行走速度为20～25m/min，行走过程中不得突然刹车，或横跨心墙碾压。横向接缝处要重叠碾压30～50cm，碾不到的部位，用小夯机或人工夯实。
9 质量检测和缺陷的处理
心墙碾压完毕后，必须进行质量检测，检测方法主要有：现场C200核子密度仪无损检测容重，用ZC-6型渗气仪无损检测沥青混凝土的渗透系数，现场取芯样检测和室内沥青混合料抽提及马歇尔击实试验检测。检测指标包括沥青混凝土容重>2.4kg/cm3，孔隙率<3%，渗透系数<1×10-7及其他设计指标。现场检测以无损检测为主，若发现有不合格点，应立即钻取芯样进行测试，芯样测试不合格则要进行处理。
心墙施工过程中，沥青混合料经碾压后检测曾出现过几个单元层局部孔隙率超标即大于3%，事后进行了及时处理。
若检测发现孔隙率超标点较多，范围较长，即采用心墙迎水面浇筑沥青玛蹄脂处理方法，可增加心墙防渗性能。若检测不合格点仅为局部并集中分布且范围较小，采用不合格部位挖除后重新铺筑沥青混合料处理方法。挖除时用柴火烤溶并人工辅助机械挖除，对接缝处斜坡和底层要用人工小心修整，保证坡度小于1：3，并将底层松散颗粒剔除；必要时可将处理层面加热用振动碾静压几遍，再重新铺筑沥青混合料。
值得一提的是：国内外一般认为水工沥青混凝土的孔隙率小于4%时，其水稳定性是有保证的，三峡茅坪溪沥青混凝土心墙设计规定为孔隙率小于3%。几次心墙碾压后检测出现孔隙率大于3%都进行了处理，但目前存在疑问的是：在心墙迎水面铺筑几公分厚的沥青玛蹄脂在大坝蓄水后的水力作用下是否能真正起到作用，挖除后重新铺筑沥青混合料势必造成对原有结构的破坏，并导致横向接缝和底层结合面增多从而增加渗透薄弱点。因此沥青混凝土相关规范及处理措施，值得有关国内专家及同仁的进一步探讨。
10 控制成效
茅坪土石坝的沥青混凝土心墙自1997年8月正式开始铺筑，到2000年9月完成了第一标段项目任务，共完成单元工程355个，单元工程验收合格率为100%，优良率达86.7%。
作者：徐炳生，葛洲坝集团第六工程有限公司，工程师
