沥青混凝土心墙施工解决方法.doc
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1、混凝土沥青心墙施工方案混凝土沥青心墙施工方案一、工程概况新疆乌恰县康苏水库枢纽工程大坝为沥青砼心墙砂砾石坝,其等级为 3 级建筑物。坝顶高程坝顶高程 2525.30m,防浪墙顶高程 2526.50m,坝顶长度 365.0m,坝顶宽 8.0m,最大坝高 51.30m。坝前水库正常蓄水位、设计水位 2520.20m,校核洪水位 2524.12m,死水位为 2514.00m。沥青砼心墙为非标准断面设计,与砼基座连接处水平厚为 1.5m,相对基座顶面高程以上 3m 处渐变厚度为 0.7m。2503.3 高程为心墙 0.5m 厚变换高程,如图 1-1 所示。图图 1-11-1 沥青砼心墙断面示意图沥青砼
2、心墙断面示意图三、施工准备与资源配置计划1、施工准备沥青混凝土施工前期准备阶段的主要工作是确定沥青混凝土正式施工的配合比及施工工艺参数,主要工作内容为沥青混凝土原材料的性能检测及沥青混凝土室内配合比设计,场外沥青混凝土铺筑实验和生产性实验三大部分。1.1 沥青混凝土原材料性能检测1.1.1 沥青根据招标设计要求沥青材料采用道路 70(A)当采用同一种沥青不能满足满足设计要求时,可采用两种以上不同型号的沥青在现场进行掺配,必要时加入改性剂。每批沥青出厂时必须有出厂合格证和品质检测报告,如下表所示SG70 质量技术要求项目指标备注针入度 0.1mm6180(110g,25,5S)软化点4755环球
3、法15015 延度 cm 104密度 g/cm31.025含蜡量%2.0当量脆点-8溶解度%99闪点230薄膜烘箱质量损失%0.4针入度比%6510015 延度 cm 44软化点升高31.1.2 骨料粗骨料采用下游砂石系统筛分的天然砂砾石筛分骨料,骨料最大粒径不得超过压实后的沥青混凝土铺筑厚度的 1/3 且不得大于 25mm,骨料根据其粒径大小分为 24 级,在施工过程中严格保持级配的稳定性。粗骨料的质量要求严格按照下表所示执行项目指标表观密度 kg/m32600吸水率%2.5针片状颗粒含量%10坚固性%12黏附性4 级含泥量%0.3超径5 超逊径% 逊径10其它级配良好,岩质坚硬,在加热条件
4、下不易引起性质变化。细骨料细骨料采用下游料场经筛分水洗后的河沙,细骨料的质量要求严格按照下表执行表 x-x 细骨料质量要求项目指标表观密度 kg/m32600吸水率%3坚固性%15含泥量%0.3水稳定等级6 级有机质含量浅于标准色轻物质含量%1超径%5其它岩质坚硬,在加热时不至于引起性质变化填料本工程采用粒径小于 0.075mm 碱性矿粉石灰岩粉做为填料,填料的质量要求严格按照下表所示执行表 x-x 填料质量要求项目指标表观密度 kg/m32600含水率%0.5亲水系数1其它不含泥土,有机质杂质和结块0.075100 细度(各粒径的通过率) 0.040800.020101.2 沥青混凝土室内配
5、合比设计沥青混凝土室内配合比设计是根据设计要求,对选定的原材料进行多种配合比选择试验,选出能满足 设计要求的沥青混凝土配合比参数,确定适用于现场铺筑的沥青混凝土配合比,沥青混凝土室内配合比主要的试验项目有:沥青混凝土原材料的性能试验;沥青混凝土矿料级配及最佳沥青用量的选择试验;沥青混凝土物理力学及变形性能试验;资料分析,确定适用于现场沥青混凝土标准配合比;沥青玛蹄脂试验。1.2.1 矿料级配的选择室内配合比参照表 x-x 确定表 x-x 水工沥青混凝土矿料级配和沥青用量表筛孔尺寸60352520151052.50.60.30.150.07 5级配类型总通过率沥青 用量 (按 矿料 重量 计)%
6、100801007090628155754461355019301322915485.57.51009410084957590577543652845203412238136.58.5密级配10096988492708341543040202610168.010.01007010050803670255810305204123825144.05.0开级配961008898718340503040142271428145.06.01003570015080504033.04.0沥青碎石951005570102551548043.54.5参照表 x-x 水工沥青混凝土矿料级配和沥青用量表推荐使用的
7、级配范围选择一条或几条级配曲线作为矿料标准级配,再根据标准级配曲线确定各种矿料的配合组成,使合成级配尽可能与标准级配相近。根据现场取样,对粗骨料、细骨料和矿粉进行筛分实验,参考表 x-x 水工沥青混凝土矿料级配和沥青用量表筛分结果分别给出组成材料的筛分曲线,同时测出各种组成材料的相对密度。计算组成材料的配合比,根据各种组成材料筛分实验资料,计算复合要求级配的各种组成材料的用量比例。调整级配。计算的合成级配应根据要求做必要的级配调整。矿料级配用最大粒径 Dmax、级配指数 n、填料用量 P0.075三个参数来表征,即 0.075mm 筛的总通过率。对任一孔径 di筛上的总通过率 Pi下式计算:P
8、= 0.075+(100 0.075)() (0.075)() (0.075)式中:Pi孔径为 di 筛上的总通过率;P0.075填料用量,%;n矿料级配指数;di某一筛孔尺寸,mm;Dmax矿料最大粒径;1.2.2 沥青用量的确定根据已经确定的配合比,计算各种矿质材料的用量,选择 23 种矿料级配,根据表 x-x 的沥青用量范围,估计适宜的沥青用量。以估计沥青用量为中值,以 0.3%间隔上下变化沥青用量制备马歇尔试件不少于 5 组,然后测定密度、稳定度和流值,同时计算孔隙率、饱和度和矿料间隙率。以估计填料用量为中值,以 1%间隔上下变化填料用量制备马歇尔试件不少于 5 组,然后测定密度、稳定
9、度和流值,同时计算孔隙率、饱和度和矿料间隙率。建立沥青用量、填料用量与沥青混凝土各项指标的关系曲线,根据试验成果选择合适的沥青用量。1.2.3 沥青混凝土的性能试验根据沥青混凝土沥青用量、填料用量后,进行沥青混凝土性能二次验证试验。以确定的沥青用量为中值,按照 0.3%的间隔上下变化沥青用量,进行沥青混凝土的不透水性、稳定性、柔性、蠕变、破坏变形、三轴压缩 C、k 等指标和耐久性的试验。分析试验成果,如果通过二次试验验证选定的沥青含量能满足设计要求,则将次配合比作为标准配合比进行现场铺筑实验,如不能满足设计要求,则重新进行沥青含量的选择。1.3 场外沥青混凝土铺筑实验和生产性实验1.3.1 沥
10、青混凝土铺筑实验通过沥青混凝土场外铺筑试验对沥青混凝土室内配合比进行验证,掌握沥青混凝土的材料制备、贮存、拌和、运输、铺筑(浇筑)或碾压及检测等一套试验的工艺流程,取得并确定各种有关的施工工艺参数,以指导沥青混凝土心墙的施工。原材料加热1)桶装沥青脱桶、脱水采用内燃式加热锅,内燃式加热锅采用柴油作为燃料,为了使燃料充分燃烧,施工人员严格控制好风门、油门,油料加热时必须注意点火和熄火的操作规程,油路、风路经常检查,发现漏油、漏气及时检修。2)沥青采用导热油间接加热,沥青加热时控制好加热温度,沥青加热温度根据沥青混合料出机口温度确定,一般控制在 16010。加热过程中沥青针入度的降低不宜超过 10
11、%,保温时间控制在 24h 以内。3)融化沥青时,为避免溢出锅外,施工人员一要控制好沥青量,使锅的容积留有余地,二要控制好温度,使水分气化不致过快,4)骨料的加热烘干采用内热式加热滚筒,骨料的加热控制根据季节、气温的变化进行调整,骨料加热温度控制在不高出热沥青的 20,加热温度控制在18010,为防止骨料出料快,加热温度达不到设计要求,加热滚筒倾角不宜过大,一般控制在 36。5)填料需要加热时,在油量、风量一定时,主要取决于填料在烘干筒内的停留时间,通过调整加料速度和烘干筒的倾角加以控制,烘干筒的倾角调整较为费事,一般通过调整加料速度,控制填料温度,填料的加热温度控制在7090。6)根据我单位
12、以往类似施工经验总结出:一是提高骨料温度对沥青性质有一定的影响,将使针入度、延伸度值减少,软化点提高,当骨料温度 150时即与沥青温度相近时,没有表现出明显的影响,随着骨料的温度增高,对沥青的影响加剧。二是填料对沥青混凝土的性能影响很大,为了与沥青结合良好,拌合所用的填料应干燥,不含水分,分散均匀,不成团结块。沥青混合料中的填料用量较少,一般在 10%左右,填料温度不是影响沥青混合料温度的主要因素,只要将骨料的温度略微提高就足以补偿填料升温所需要的热量。沥青混合料的配料1)试验前对拌和楼的称量误差进行检验,满足要求后,方能进行配料。场外铺筑试验采用室内配合比,场外铺筑试验根据试验室签发的室内配
13、合比进行配料,矿料以干燥状态的质量为准,沥青按照质量进行配料。配合比中各原材料的允许偏差按照表 x-x 所示。材料粗骨料细骨料填充料沥青允许偏差%5.03.01.00.3沥青混合料的拌合1)为保证拌和前几盘沥青混合料的温度满足规定要求,在拌制沥青混合料前,提前对拌和系统进行预热,预热的方式通过热骨料进入拌和系统预拌,预拌后机内温度不低于 100。2)施工人员定期对拌和设备的进行动、静态检定,沥青混合料在生产过程中称量精度严格控制在0.5%以内。3)沥青混合料拌和时,先将骨料和填料干拌 15s-25s,再加入热沥青一起拌和,拌和时间暂定 45s,具体拌和时间现场根据试验确定。沥青混合料应确保色泽
14、均匀,稀稠一致,无花白料、黄烟及其他异常现象,卸料时不产生离析。4)沥青混合料的出机口温度考虑到运输、摊铺、温度波动的影响应满足起始碾压温度的要求,并不得超过 180。不同针入度的沥青,其适宜的出机温度,参考表 x-x。表 x-x 不同针入度沥青适宜的出机温度针入度 0.1mm4060608080100125150拌和出机温度1751601651501601401551355)当搅拌机停机后,或由于机械发生故障等其他原因临时停机超过30min,应将沥青混合料及时排出,并用热矿料搅拌清理干净。6)沥青混合料采用重量配合比,骨料以干燥状态下的重量为标准,并确保计量准确,精确计量每种骨料同时做好记录
15、。每批沥青混凝土的物理均安级配配制,并且总量相符。测温设备对热储仓中的沥青、称量前的沥青,干燥筒出口的骨料、热料藏中的骨料及拌和楼出口出的混合料温度进行检查记录,所有称量、指示、记录及控制设备均有防尘措施,避免受高温影响。沥青混合料的运输沥青混合料的运输要求:1)不离析。因水工沥青混合料的含沥青量大,应确保运输路面平整防止沥青混合料离析。2)热量损失小。要使沥青混合料铺面充分压实,必须碾压时保持适当的温度,沥青混合料的出机口温度是根据碾压温度要求、运输、摊铺过程的热量损失确定的,因此减少热量损失至关重要。沥青混合料运输时间参考表 x-x 执行,当气温低于 15运时大于 20min 对运输车辆采
16、取保温措施,确保沥青混合料满足施工要求。气温2520251520允许运输时间 min8030203)沥青混合料从保温罐内下料到运输车辆,运输车辆卸料到摊铺设备或摊铺仓面,出口沥青混合料的自由落差应小于 1.5m,以防止沥青混合料离析。运输车辆下料时,下料速度应均匀,每卸一部分沥青混合料,挪动一下运输车辆的位置。试验场地的布设1)碾压式沥青混凝土试验场地铺筑长度为 50m,用 C20 混凝土浇筑成总宽1.5m 的基座,并在一段设置 1:1.5 的混凝土坡度,高度 50cm,并进行混凝土表面冲毛处理,喷洒冷底子油,铺筑沥青玛蹄脂。2)试验项目及程序见表 x-x 表 x-x 碾压式土石坝沥青混凝土心
17、墙场外试验项目及程序。层 次铺 筑 方 式铺筑长 度 (m)施工参数试验项目备注第 一 层人 工25摊铺厚度 25cm,宽度为 2.4m。1.5t 振 动碾碾压,碾 压温度为(1)核子高温测值的率定; (2)沥青混凝土容重与碾压遍数的关 系; (3)容重及渗透系数无损检测; (4)钻取芯样 8 组,进行容重、孔隙根据第 一层及 第二层 的试验 成果,140150。率测试; (5)斜坡处取芯检测。第 二 层机 械25摊铺厚度 25cm,宽度为 1.2m。1.5t 振 动碾碾压,碾 压温度为 140150。(1)核子高温测值的率定; (2)沥青混凝土容重与碾压遍数的关 系; (3)容重及渗透系数无
18、损检测; (4)钻取芯样 8 组,进行容重、孔隙 率测试; (5)斜坡处取芯检测。确定相 应的铺 筑方式。4)过渡料填筑碾压式沥青混凝土过渡料与沥青混凝土同步摊铺,先碾压过渡料,后碾压沥青混合料,并进行过渡料碾压质量检测。5)心墙与过渡料的连接选取心墙两侧各两处,挖开过渡料,观测心墙与过渡料的结合情况。6)试验成果报告试验报告内容包括:现场试验概况;现场试验方案、施工方法及处理措施;试验成果,包括出机口温度、摊铺温度、碾压温度之间的关系。碾压温度与碾压遍数、碾压遍数与沥青混凝土容重、孔隙率、渗透系数的关系;碾压宽度对沥青混凝土性能的影响;碾压厚度对沥青混凝土性能的影响;连续铺筑与间断铺筑对沥青
19、混凝土性能的影响等。通过现场试验而确定的沥青混凝土施工配合比及施工工艺参数。1.3.2 生产性试验试验目的沥青混凝土上坝试生产、验证施工配合比及相应的施工工艺和质量检测与 控制过程。试验内容1)拌和工艺验证试验包括:原材料加工与质量检测,拌和及配料参数,出机口沥青混合料质量检测。2)沥青混合料运输包括:运输过程中的温度损失,沥青混合料的离析情况检测。3)层面处理。4)沥青混合料摊铺及碾压工艺控制5)沥青混凝土质量检测包括:容重、孔隙率无损检测,取芯样检测。检测项目检测项目见表 x-x表 x-x 沥青混凝土生产性试验检测项目表序 号工艺试验项目1沥青混合料制备沥青三大指标,矿料物理力学性能 机口
20、取样、马歇尔试样容重、密度、孔隙率、渗透系数、抗 压及三轴试验 出机口沥青混合料外观,温度检测及抽提试验2沥青混合料运输温度损失 抽提试验3沥青混合料摊铺现场取样,马歇尔试样容重、密度、孔隙率、渗透系数、抗 压及三轴试验 抽提试验4沥青混凝土碾压沥青混凝土容重、孔隙率、渗透系数无损检测 钻取芯样,进行沥青混凝土容重、密度、孔隙率、渗透系数 及三轴等项目试验沥青混凝土生产试验设备投入投入沥青混凝土试验的仪器和设备分别见表 x-x表 x-x 沥青混凝土试验仪器设备投入表序号设备名称数量单位说明1电子天平1台JA310022针入度仪1台自动3软化点仪1台/4延度仪1台/5马歇尔击实仪1台/6马歇尔试
21、验仪1台/7沥青混合料拌和机1台自动8自动脱膜机1台/9摇筛机1台28S92A10薄膜老化烘箱1台82 型11恒温水浴2台CF-B序号设备名称数量单位说明12核子密度仪1台C20013混凝土取芯机1台86-C30014离心式抽提仪1台自动15温度计10台/16分样筛2套20017电热干燥箱2台/18压力机1台NYL-30619渗透仪1台/20渗气仪1台ZC-621各类试模20套/四、施工方法及工艺要求1、沥青混凝土施工工艺流程1.1 工艺流程图骨料的加工与贮存骨料的初配及干燥加热骨料二次筛分沥青混合料的拌制填充料储存过渡料储存沥青溶化、脱水、加热、恒温燃油储存与运输沥青混合料、过渡料运输沥青混
22、合料、过渡料铺筑沥青混凝土施工质量控制及检测验收测 量放线图图 x-xx-x 沥青混凝土心墙施工工艺流程图沥青混凝土心墙施工工艺流程图1.2 施工方法1.2.1 沥青混凝土矿料加工与贮存矿料加工:矿料由大坝下游沥青混凝土骨料加工系统加工制备。矿料贮存:矿料贮存约 5 天用量,堆场架设防雨棚,场地设混凝土垫层,场地平整并高出周围地面 30cm,防止雨水倒灌,不同粒径的矿料堆存用隔墙分开,防止混杂。1.2.2 燃油储存与运输矿料干燥加热、沥青熔化脱水加热、混合料保温所用燃油均采用柴油。在系统内设置 1 个 25m3柴油集中储罐。柴油从中转油库用柴油运输车运至系统储油罐贮存,用油采用油泵向各用油工段
23、供油。1.2.3 骨料初配、沥青熔化、脱水、加热与恒温、输送及干燥加热骨料初配:堆存于净料堆场的骨料,用胶带机输送至各级配料仓备用。各级骨料分别采用电振给料器进行初配,用胶带机混合输送至干燥加热筒。骨料干燥加热:冷骨料均匀连续地进入干燥加热筒加热,加热温度控制为 170190。经过干燥加热的混合骨料,用热料提升机提升至拌和楼顶进行二次筛分。热料经过筛分分级,按粒径尺寸储存在热料斗内,供配料使用。1.2.4 沥青熔化、脱水、加热与恒温、输送沥青溶化、脱水、加热:沥青拆包后,通过液压自动翻转装置送进 DT3型沥青熔化,脱水,加热联合装置,以导热油为介质来加热熔化,确保加热均匀,防止沥青老化。沥青脱
24、水温度控制在 110130,配有打泡和脱水装置,使水分气化溢出,防止热沥青溢沸。经脱水后,沥青含水率低于 2。沥青熔化、脱水一定时间后,继续加热,储存待用的沥青,加热温度控制在 140以内,沥青在使用前再加热至 150170,加热时间应小于 6h。沥青恒温:沥青恒温温度必须控制在 140以内,加热上限温度要严格控制。沥青加热至规定温度后,输送至恒温罐储存待用,恒温时间不宜超过72h,以防止沥青老化。沥青输送:沥青从恒温罐至拌和楼采用外部保温的双层管道输送,内管与外管间通导热油,避免沥青在输送过程中凝固堵塞管道。1.2.5 沥青混合料的拌制配料:沥青混合料采用重量配合比,矿料以干燥状态为标准,其
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