淺談碾壓式瀝青混凝土心墻土石壩施工質量檢測

姜國新,易 蓉

(四川省水利科學研究院,成都 610072)

碾壓式瀝青混凝土心墻土石壩是近年來應用較多的筑壩壩型,尤其在西南三省的推廣應用較密集。與粘土心墻土石壩成熟穩定的筑壩技術相比,碾壓式瀝青混凝土心墻土石壩的施工質量檢測比較特殊。本文結合多年工程檢測經驗,淺談對碾壓式瀝青混凝土心墻土石壩的施工質量檢測經驗。

1 檢測方案的制定

制定檢測方案前應詳細了解工程的基本信息,包括:設計文件、技術標準、合同文件和產品說明書等。

1.1 檢測內容

檢測內容要全面反映工程質量的技術參數,主要包括瀝青混凝土心墻、反濾(過渡)料、壩殼料等。

瀝青混凝土心墻重點檢測心墻中心線、幾何尺寸、碾壓層厚、鋪筑面平整度、瀝青混凝土氣密性、層面外觀檢查及鉆取芯樣進行瀝青混凝土密度、孔隙率、瀝青含量、礦料級配、滲透系數、小梁彎曲、三軸等物理力學性能檢驗;與剛性混凝土基座的連接重點檢測基面處理和止水施工質量等,同時,鉆取芯樣查看瀝青混凝土與剛性混凝土的連接質量。

反濾(過渡)料和壩殼料重點檢測顆粒級配、相對密度、孔隙率、鋪料厚度、結合部鋪填、填筑斷面幾何尺寸和壓實質量等。

1.2 檢測頻次

碾壓式瀝青混凝土心墻土石壩主要按照驗收單元和填筑方量來確定檢測頻次。通常,心墻和反濾(過渡)料每驗收單元要進行實體質量的檢測,心墻每升高2～4 m取一組芯樣進行密度、孔隙率、瀝青含量、礦料級配等驗證性檢驗,心墻每升高10～12 m取芯樣進行三軸、小梁彎曲等力學性能檢驗[1];反濾(過渡)料每200～400 m3檢測1次壓實質量,每個取樣斷面每層所取的樣品不應少于1組[2]。

壩殼料按照驗收單元和填筑方量來確定檢測頻次,每填筑層單元要進行鋪料厚度等檢測,每5 000～50 000 m3進行一次壓實質量檢測[2]。

1.3 檢測對象

碾壓式瀝青混凝土心墻土石壩施工質量檢測包括原材料和實體質量檢測。原材料檢測主要采用取樣室內檢測;實體質量檢測采用現場檢測為主、室內檢測為輔,盡可能采用無損檢測或微破損檢測,且微破損檢測的部位要能夠及時修復和處理。

1.4 檢測的時間節點

原材料檢測選在的材料進場時或填筑工序之前,檢測合格的原材料才能用于工程。實體質量的檢測應按照檢測頻次確定的檢測單元來布置,當檢測工作影響到施工進度時,可以適當合理調整檢測的高程和位置?？傮w的檢測數量和頻次不能少于制定的應檢計劃。

2 現場實體質量檢測

現場實體質量檢測包括瀝青混凝土心墻、反濾(過渡)料、壩殼料等,每個區域的檢測分為工序檢測和實體質量檢測。

2.1 瀝青混凝土心墻

2.1.1 工序檢測

基座結合面處理及瀝青混凝土結合層面處理的檢測,包括:所用原材料符合國家相應標準;基座結合面是否干凈、干燥、平整,有無乳皮、浮渣和積水等;瀝青混凝土結合層面是否干凈、平整,有無雜物、水珠,泛油是否均勻等。

模板制作及安裝質量的檢測,包括:模板的穩定性、剛度和強度符合設計要求;模板安裝牢固、不變形、拼接嚴密,結構物變形與設計邊線符合設計要求等。

瀝青混凝土鋪筑質量的檢測,包括:鋪筑寬度符合設計要求,表面光潔、無污物;壓實系數符合碾壓試驗和設計確認后的標準要求;表面平整度在2 m范圍內起伏高差小于10 mm等。

2.1.2 實體質量檢測

通常,瀝青混凝土心墻和兩側的反濾(過渡)料是同時鋪料和碾壓的,未冷卻的瀝青混凝土形變較大,心墻中心線和上下游的厚度容易產生偏移。

檢測心墻中心線的偏移,判斷瀝青混凝土心墻的豎向投影是否重合,減小心墻偏心給瀝青混凝土帶來的拉應力。

檢測心墻上下游的厚度,特別是每層豎向中部位置的厚度,可以得到心墻每層的最小有效厚度,判斷瀝青混凝土心墻水平滲徑是否符合設計要求,防止施工過程中兩側的反濾(過渡)料過分擠壓心墻,使瀝青混凝土心墻產生“瘦腰”的現象。

2.2 反濾(過渡)料

反濾(過渡)料可以很好過渡心墻和壩殼區兩種不同剛度結構間的應力與變形。

2.2.1 工序檢測

鋪料工序的檢測,包括:鋪料層厚度均勻,不超厚,表面平整,邊線整齊;鋪填位置準確,攤鋪邊線整齊;縱橫向符合設計要求,岸坡接合處的填筑料無分離、架空等。

壓實工序的檢測,包括:碾壓參數符合碾壓試驗確定的值;相對密實度不小于設計要求等。

2.2.2 實體檢測

有滲透系數要求的反濾(過渡)料要檢測滲透系數,不得低于設計要求。反濾(過渡)層斷面尺寸檢測上下游厚度,其厚度可以大于設計值,但不大于設計厚度的10%。

2.3 壩殼料

壩殼料是壩體填筑重要的部分,壩殼料的壓實性與母巖性能和級配有關系,且壩殼料具有一定的滲透性,水平滲透系數和垂直滲透系數有一定的差異。

2.3.1 工序檢測

鋪料工序的檢測,包括:鋪料厚度應符合設計確定的碾壓參數厚度,且只能為負偏差;縱橫向接合部收坡采用的臺階寬度應符合設計要求,接合部位的填筑料無分離、架空等。

壓實工序的檢測,包括:碾壓參數符合碾壓試驗確定的值等。

2.3.2 實體檢測

壩殼料實體壓實質量檢測根據土石料的性質而定,砂礫料壓實質量標準是相對密度且不低于設計要求,堆石料壓實質量標準是孔隙率且不大于設計要求。滲透系數不得低于設計要求。水平斷面尺寸要注意兩個位置應符合設計要求,第一是下游坡鋪填邊線與壩軸線的距離,第二是反濾料和壩殼料分界線與壩軸線的距離。

3 原材料及芯樣室內檢測

3.1 原材料檢測

原材料檢測主要有:瀝青、細骨料、粗骨料、填料、反濾(過渡)料、壩殼料。

瀝青重點檢測針入度、軟化點和延度等。

細骨料重點檢測級配、含泥量、超徑率和水穩定等級,同時檢測表觀密度、吸水率、堅固性、有機質含量等。

粗骨料重點檢測級配、超遜徑、針片狀顆粒含量、含泥量、與瀝青的黏附性,同時檢測表觀密度、吸水率、壓碎率、堅固性等。

填料重點檢測細度和親水系數,同時檢測密度、含水率等。

反濾(過渡)料重點檢測級配、相對密度和滲透系數等。

壩殼料重點檢測級配、相對密度、含水率和滲透系數等。

3.2 芯樣檢測

在心墻兩層施工的間歇期按照驗收單元高程的要求對心墻進行必要的鉆芯取樣檢測,取芯位置最好均勻布置在心墻中心線下游一方。

先對芯樣先進行外觀描述,確定心墻的壓實層厚、密實程度、骨料的分布和氣孔的分布。再對芯樣進行其它檢測試驗,包括密度、孔隙率、滲透系數、單軸壓縮、水穩定系數、拉伸、小梁彎曲、靜三軸、抽提、馬歇爾穩定度及流值等試驗,根據檢測結果判定心墻施工質量。

3.3 特殊檢測

對鉆取芯樣的孔洞可進行兩種直觀性檢測,一種是在孔洞內注入清水,觀察清水液面的變化,簡單快速判斷心墻的滲透性;另一種是在孔洞上采用密閉性檢測儀對其進行密閉性檢測,精準地判斷心墻層內和層間結合部位的滲透性。

4 常見問題與處理建議

4.1 瀝青混凝土心墻

4.1.1 瀝青混凝土混合料

瀝青混凝土混合料常見問題有:油石比超出允許范圍,瀝青混合料的溫度受熱不均。要做好拌和樓的計量和溫控工作,加強設備操作人員的培訓,及時完成抽提檢驗和性能指標的判定。

4.1.2 瀝青混凝土心墻實體

瀝青混凝土心墻常見問題主要有:心墻中心線和幾何尺寸偏差超出規范要求,疊加層的層間結合不好,瀝青混凝土與剛性建筑物的結合不好,銅止水出現變形和破損。心墻厚度局部不足、軸線輕微的偏差和孔隙率略大(滲透系數合格)等問題,可以通過去除反濾(過渡)料后在心墻一側貼補瀝青瑪蹄脂處理。心墻滲透系數不合格、疊加層的層間結合不好、與剛性建筑物的結合不好等問題,應及時采用小型設備對其進行鑿除,重新鋪設瀝青混凝土。銅止水出現變形和破損要及時調整和修復。

4.2 反濾(過渡)料

反濾(過渡)料的顆粒級配、相對密度和滲透系數容易出現波動偏差,滲透系數與顆粒級配不均勻系數存在正相關性[3],相對密度與顆粒級配及碾壓施工有密切關系。反濾(過渡)料出現顆粒級配、相對密度和滲透系數波動,要系統分析,綜合處理,必要時采取換填。

4.3 壩殼料

壩殼料檢測中常見問題有:鋪料層厚度偏大、粗骨料集中和含泥量重,以及與反濾(過渡)料邊界不明確。鋪料層厚度偏大,碾壓機具對底層填筑料做功不足,底層壓實度受到影響;粗骨料集中,容易產生架空現象;含泥量重,容易填充粗細骨料間的間隙,影響壩殼料的滲透系數。壩殼料出現上述問題要及時削減鋪料層厚度,調整填筑料的顆粒級配,調整鋪料邊線,必要時采取換填。

5 結語

碾壓式瀝青混凝土心墻土石壩實體質量的好壞與諸多因素密不可分,通過對碾壓式瀝青混凝土心墻土石壩施工質量進行檢測,可以發現原材料、工序和實體中不合格的項目,從而啟動相關的處理程序,對不合格項目進行整改,保證工程施工質量。