下坂地水利樞紐大壩工程瀝青砼心墻施中采取的幾種缺陷處理措施

下坂地水利樞紐大壩工程瀝青砼心墻施中采取的幾種缺陷處理措施下板地水利樞紐工程通過在環(huán)境氣溫0?14°C及風力4級以下多次試驗，高原地區(qū)瀝青混凝土心墻的機械攤鋪和人工攤鋪施工工藝不僅完成了瀝青混凝土心墻的施工工藝，同時初步總結(jié)出在高原寒冷地區(qū)，在施工中存在出現(xiàn)的質(zhì)量問題及解決方法。標簽：瀝青混凝土心墻；拌合；攤鋪；碾壓1工程總體概況下坂地水利樞紐工程位于新疆塔里木河源流葉爾羌河主要支流之一的塔什康爾干河中下游。該工程是塔里木河流域近期綜合治理中唯一的山區(qū)水庫樞紐工程，主要任務是以生態(tài)補水及春旱供水為主，結(jié)合發(fā)電的綜合性II等大（2）型工程。水庫正常擋水位2960m，總庫容8.67億m3，電站總裝機150MW。樞紐建筑物由攔河壩、導流泄洪洞、引水發(fā)電洞和電站廠房組成，大壩為瀝青混凝土心墻砂礫石壩。2大壩分區(qū)簡介大壩設計總長度為410m，設計高度為76m，壩基心墻基座高位為2890m，壩頂高程為2966m。壩體由瀝青砼心墻、過渡區(qū)、灌漿廊道，砂礫石區(qū)組成的，壩體防滲體采用瀝青砼心墻下接砼防滲墻結(jié)合砂礫石帷幕灌漿的垂直防滲型式。瀝青砼心墻位于壩軸線上，心墻底部部厚度1.2m，頂部厚度0.6m，整體階梯狀上升，心墻底部坐落在砼基座上，心墻與基座接觸面上鋪設瀝青瑪蹄脂。位避免瀝青砼心墻與壩殼料兩種材料之間剛度相差比較大的突然變化，在瀝青砼心墻上下游設置過渡層，上游過渡層厚度3m，下游過渡層分（V-1區(qū)）和（V-2區(qū)），V-1區(qū)過渡層寬度3m，V-2區(qū)過渡層^2905.00高程以下寬度5.4m，V-2區(qū)過渡層▽2905.00高程以上寬度3m，過渡層外側(cè)為壩殼砂礫石料。3主要設計指標瀝青混凝土心墻設計指標為：容重大于2.35t/m3，孔隙率小于3%，滲透系數(shù)小于1x10-7cm/so4在施工過程中常見的幾種質(zhì)量問題及處理措施瀝青混凝土的攤鋪施工過程是一個復雜的系統(tǒng)工程，哪一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，如拌和設備、運輸設備、攤鋪及碾壓設備的故障，施工工藝控制過程中的各種人為的及非人為的影響因素，都會造成瀝青混凝土的質(zhì)量缺陷。工程施工中，出現(xiàn)各種質(zhì)量缺陷是不能完全避免的，也不能回避的問題，更不能掩蓋問題，要正確地對待出現(xiàn)的問題，認真分析缺陷產(chǎn)生的原因及其危害性，采取切實可行的處理措施，消除施工缺陷，不給工程留下任何的隱患，保證工程的整體安全。瀝青混凝土攤鋪施工的質(zhì)量缺陷可以分為兩大類，第一類為瀝青混凝土產(chǎn)生表面裂縫，第二類為通過檢測瀝青混凝土孔隙率、滲透系數(shù)等力學性能指標達不到設計要求。4.1瀝青混凝土表面裂縫瀝青混凝土施工過程中，表面可能形成一些橫向、縱向、混合裂紋或裂縫，也可能產(chǎn)生龜裂現(xiàn)象。其裂紋或裂縫有長有短或深或淺，長可達1?1.5m連通裂紋，短則1?2cm；深可達1?3cm，淺的約0.1?1mm。裂縫的出現(xiàn)雖然不是我們希望看到的，但也沒有必要害怕和緊張，只要對其產(chǎn)生的原因進行分析研究，不留工程隱患，同時采取有效措施進行預防，就可以保證瀝青混凝土攤鋪施工的整體質(zhì)量。(1)瀝青混凝土表面裂縫的分類及成因瀝青混凝土的表面裂紋，根據(jù)其成因，可分為以下幾類：質(zhì)量裂縫質(zhì)量裂縫是施工過程中由于施工質(zhì)量控制工藝偏差不能滿足要求而造成的施工缺陷。質(zhì)量裂縫產(chǎn)生主要有以下幾個方面的原因：當瀝青混凝土的配合比發(fā)生了較大的誤差，如瀝青含量遠遠小于預定值，礦粉的用量遠遠大于預定值，使瀝青混合料的內(nèi)在因素，無法使其在正常碾壓情況下達到理想的壓實度，顆粒之間的內(nèi)摩擦力較小，無法形成密實結(jié)構(gòu)，瀝青混凝土制品表面形成大量裂紋；施工過程中，由于瀝青混合料礦料加熱溫度不夠，瀝青與礦料的粘聚力變小，這樣瀝青混合料在攤鋪碾壓后，瀝青混凝土表面將產(chǎn)生很寬很深的貫穿性裂紋；另外，瀝青混合料在攤鋪碾壓后，長時間未能實施碾壓，進行碾壓施工時，瀝青混合料溫度偏低，在此情況下碾壓，同樣會形成表面裂紋。質(zhì)量裂紋一般為貫穿性裂紋，裂紋較深，可達3cm，是瀝青表面裂紋中性質(zhì)最嚴重的一類裂紋。溫度裂縫在瀝青混凝土施工過程中，瀝青混凝土的配合比及施工工藝控制正常的情況下，由于氣溫的驟降而使瀝青混凝土制品表面形成的一類裂縫可稱為溫度裂縫。從瀝青混凝土心墻施工的氣候條件、現(xiàn)場施工及檢測成果分析，此類裂縫產(chǎn)生的原因大致如下：由于天氣原因，如突降暴雨，積水浸泡心墻，心墻強度多次驟降驟升，形成溫度應力、強度應力是瀝青混凝土表面裂縫發(fā)生的主要原因。溫度裂縫一般可分為四種形式：貫穿式：基本橫向貫穿心墻。半貫穿式：以心墻中心線為界，分布在心墻兩側(cè)。密布式：于心墻一定長度范圍內(nèi)存在數(shù)條裂縫密布。既有貫穿裂縫，又有半貫穿裂縫。各種形式的裂縫寬度，長度不等，寬度一般為0.1?2mm，深度一般為0?10mm。其它裂縫一般裂縫是由于施工工藝造成的，主要是由于瀝青混凝土過碾，表面形成一層浮漿，此層泛漿是瀝青混凝土的最薄弱部位，在瀝青混凝土冷卻過程中，由于瀝青混凝土表面浮漿的表面張力小于其溫度變化形成的拉應力，它與其它原因聯(lián)合作用，是瀝青混凝土形成表面裂縫，嚴格意義上講，此類裂縫也屬溫度裂縫。(2)瀝青混凝土出現(xiàn)表面裂縫后的處理施工過程出現(xiàn)表面裂縫，應認真分析其成因，而制定其相應的處理措施。裂縫出現(xiàn)的形式不同，處理方式也應進行相應的調(diào)整。溫度裂縫和一般裂紋對瀝青混凝土的滲透性影響不大，瀝青混凝土的自愈能力較強，此類裂縫在一定條件下，如溫度升高條件下均可愈合。一般情況下，不對此類裂縫進行特殊處理，只需在進行下一層施工時，對心墻表面進行加熱施工時，裂縫就能完全愈合。由此瀝青混凝土碾壓完畢后要特別注意加強保護，減少外界因素對心墻的侵蝕，瀝青混凝土表面裂縫是完全可以減少的甚至是可以避免的。質(zhì)量裂縫由于其成因較為特殊，沒有辦法采取措施使得瀝青混凝土的表面裂縫愈合，裂縫的存在會大大降低瀝青混凝土的防滲性能，成為工程防滲的隱患，必須進行處理，通常采用貼瀝青瑪蹄脂、徹底挖除的處理方式，具體方法同4.2.2?4.2.3。4.2力學性能不滿足要求瀝青混凝土心墻的施工質(zhì)量控制，現(xiàn)場主要以無損檢測為主，輔以鉆孔取芯作為最終的確認手段。若發(fā)現(xiàn)有不合格的測點，應立即鉆取芯樣進行復測。一旦使用無損檢測發(fā)現(xiàn)瀝青混凝土的物理力學指標不能滿足設計要求，要求及畤對出現(xiàn)問題的工程范圍進行確定、對質(zhì)量問題的性質(zhì)進行分析，采取相應的對策進行處理。（1） 處理范圍在發(fā)現(xiàn)瀝青混凝土施工質(zhì)量有問題的層次，須按以下步驟來確定處理區(qū)間：A、 首要的工作是增加無損檢測的頻率，對瀝青混凝土孔隙率不合格的區(qū)間進行分析，必要時可以采用每米一個測點甚至更密，確定待分析、處理的區(qū)間；B、 在無損檢測確定的、不合格的區(qū)間內(nèi)，采用鉆孔取芯的辦法，對瀝青混凝土的孔隙率、滲透系數(shù)等物理力學參數(shù)進行監(jiān)測分析；C、 以瀝青混凝土芯樣的試驗檢測成果為標準，初步劃分需要進行處理的區(qū)間；D、 在以確定的處理區(qū)間兩端向外各1米，再次取芯確認瀝青混凝土的物理力學指標是非滿足要求，如滿足要求可不擴大處理區(qū)間，否則繼續(xù)向區(qū)間兩端外各1米，重新進行取芯，直至滿足要求為止，同時也確定最終的處理區(qū)間。E、 根據(jù)質(zhì)量缺陷的性質(zhì)及范圍的大小，確定處理方式。通常情況下，如瀝青混凝土芯樣測試值合格，則認為瀝青混凝土質(zhì)量滿足要求；如瀝青混凝土芯樣測試值仍不合格，則認為必須要進行處理。（2） 處理方式無損檢測檢查出的、不能滿足要求的瀝青混凝土，通常有以下三種處理方式：A.不處理在經(jīng)核子密度儀無損檢測發(fā)現(xiàn)存在力學性能（主要指孔隙率和滲透系數(shù)）不能滿足設計要求后，在進行加密檢測確定的待處理的區(qū)間內(nèi)，鉆孔取芯樣進行檢測，取芯檢測可能會有兩種結(jié)果：對無損檢測發(fā)現(xiàn)問題的部位，無損檢測結(jié)果處于設計容許值得邊緣，補充鉆孔取芯進行檢測試驗，瀝青混凝土芯樣檢測結(jié)果滿足設計要求，經(jīng)分析論證確認，不影響瀝青混凝土心墻的正常運行，不會給工程留下隱患，對這部分心墻的瀝青混凝土可以不作處理。對無損檢測發(fā)現(xiàn)問題的部位，無損檢測結(jié)果與設計容許值得偏差較大，補充鉆孔取芯進行檢測試驗，瀝青混凝土芯樣檢測結(jié)果也不能滿足設計要求，經(jīng)分析論證確認，將會影響瀝青混凝土心墻的正常運行，給工程留下隱患。對這部分心墻的瀝青混凝土必須進行處理，處理方式可以按照4.2.2或4.2.3進行。貼瀝青瑪蹄脂對發(fā)現(xiàn)問題的部位，可以在缺陷部位的心墻上游面，貼5?10cm厚瀝青瑪蹄脂，可增強瀝青混凝土的防滲效果。瀝青瑪?shù)僦N面高度一般為三個自然澆筑層，即裂縫層、裂縫層上層、裂縫層下層。用于施工澆筑的瀝青瑪蹄脂配合必須根據(jù)試驗確定。通常情況下，瀝青：填充料（礦粉）：人工砂=1：2：4。側(cè)面澆筑瀝青瑪蹄脂的具體做法是：繼續(xù)進行下一層的瀝青混凝土施工，施工結(jié)束后將心墻上游面過渡料挖開，在側(cè)面將其表面進行處理，要求表面平整，且無過渡料鑲嵌。在對瀝青混凝土心墻迎水側(cè)表面處理完成并通過驗收后，就可以在需要幫貼瀝青瑪蹄脂的部位支立施工模板了。立模完成后，采用同瀝青混凝土與混凝土結(jié)合部瀝青瑪蹄脂加熱、拌和相同的工藝，按照試驗確定的瀝青瑪蹄脂的配合比，現(xiàn)場拌和生產(chǎn)瀝青瑪蹄脂，并在迎水側(cè)的瀝青混凝土心墻表面，澆筑一層厚5?10cm的瀝青瑪?shù)僦，數(shù)僦N面的處理方式也可以使一部分質(zhì)量缺陷問題徹底解決，它也不是萬能的，它的施工程序太麻煩，有時必須采用別的辦法如挖除的辦法進行徹底的處理。挖除對發(fā)現(xiàn)問題的部位，補充鉆孔取芯，對瀝青混凝土的力學性能（主要指孔隙率、滲透系數(shù)）進行檢測，瀝青混凝土芯樣的檢測結(jié)果不能滿足設計要求，可以采用將質(zhì)量缺陷段徹底挖除并重新鋪筑瀝青混凝土的處理辦法。挖出處理方法是在缺陷段用紅外線加熱罩等加熱方法加熱瀝青混凝土，人工用鐵揪等工具鏟除已加熱的瀝青混凝土，直至把該層全部清除，并重新鋪筑瀝青混凝土，并使之達到合格要求。當缺陷的處理范圍較小時，采用這種辦法進行處理;如缺陷的處理范圍很大，采用幫貼瀝青瑪蹄脂的辦法可以從根本上解決質(zhì)量問題時，應盡量采用幫貼瀝青瑪蹄脂的處理方法，當然，如缺陷的處理范圍很大，但采用幫貼瀝青瑪蹄脂的辦法不能從根本上解決質(zhì)量問題時，也必須采用挖出的方法，徹底處理，不給工程留下任何隱患。4.3瀝青混凝土表面“返油”施工過程中刻意追求表面效果而加大碾壓力度，形成明顯的“返油”現(xiàn)象，將直接影響瀝青混凝土心墻的使用性能。這類“返油”主要是瀝青膠漿，厚度可達0.5?1cm，將其稱為“過碾返油”。過碾返油現(xiàn)象形成的原因有很多，歸納起來有以下幾個方面：瀝青混凝土的過碾。一定程度地增加碾壓遍數(shù)，對瀝青混凝土的孔隙率無明顯影響，如果碾壓遍數(shù)過多，則形成瀝青混凝土過碾返油現(xiàn)象。瀝青混合料的碾壓溫度偏高，如果不改變相應的施工碾壓參數(shù)，同樣會形成過碾返油現(xiàn)象。一般地，瀝青混合料的碾壓溫度控制為140?160°C，溫度較高時進行碾壓，骨料顆粒間的內(nèi)摩擦力較小，重顆粒下沉，輕物資上浮的速度提高，形成表面返油，對瀝青混凝土結(jié)構(gòu)形成不利。瀝青混合料配合比偏差較大，特別是瀝青用量遠高于設計值，同樣在正常碾壓工藝情況下造成過碾返油現(xiàn)象。在設計瀝青混合料時，通常采用馬歇爾試驗的方法，作為水工瀝青混凝土，與公路瀝青混合料設計的區(qū)別在于選用了更大的填充料用量和更高的瀝青用量。由于心墻瀝青混凝土現(xiàn)場碾壓效果較室內(nèi)馬歇爾擊實效果差，現(xiàn)場瀝青混凝土施工配合比選用了較馬歇爾擊實試驗所確定的最佳瀝青用量稍大的瀝青用量，而根據(jù)《土石壩碾壓式瀝青混凝土防滲墻施工規(guī)范》(SD220—87)要求，現(xiàn)場施工瀝青含量允許一定程度的波動。當瀝青含量較大時，如果不相應地改變施工碾壓參數(shù)，必然造成瀝青混凝土心墻過碾返油現(xiàn)象。過碾返油將對瀝青混凝土的力學和變形性能造成很大的影響，過碾返油澆筑層是瀝青混凝土心墻施工存在的一個薄弱環(huán)節(jié)。從抽取的芯樣，層間形成明顯的瀝青膠漿層，沒有因上一層的鋪筑而消失。同時，過碾返油層的中下部芯樣的孔隙率較大，影響瀝青混凝土的抗?jié)B性能。在瀝青混凝土心墻施工過程，應嚴格控制瀝青混合料配合比及施工工藝參數(shù)，