碾压式中小型沥青混凝土心墙坝施工设备与施工技术研究

水利工程施工中使用沥青混凝土心墙，具有柔性防渗的特性，适合在变形大的坝基坝体工程中应用，并能抵御地震作用，即便心墙形成裂缝也能够自愈，从而在业内得到推广。目前我国水利工程使用此坝型的时间较短，最具代表性的便是三峡工程中的茅坪溪副坝。纵观国内已经建成的沥青混凝土心墙坝，大体上分为两种类型，一种是碾压式，另一种是浇筑式，本文主要以碾压式中小型沥青混凝土心墙坝为对象，分析施工设备与施工技术的应用要点，提高水利工程坝体施工质量。

1 工程概况

某水库的拦河坝施工中选用碾压式沥青混凝土心墙堆石坝，该坝体结构的参数整理为表1。施工人员在心墙上、下游分别设置过渡层，过渡层厚度依次是 3^-2.5m 、 4^-3.5m ，对于拦河坝沥青混凝土心墙而言，充当着持力层、保护层的作用。

表1 碾压式沥青混凝土心墙堆石坝基本参数

2 施工设备选择

2.1 制备沥青混凝土设备

拦河坝施工制备沥青混凝土，需要精准称量原材料、加热沥青和骨料、搅拌混合料等。中小型水利工程的传统方法是使用铁盘、铁锅等设备，以烧煤的方式达到骨料、沥青加热的目的，但是传统方法多以人工为主，不仅很难保证拌和均匀性，而且锅底在加热时还会出现烧焦老化的情况 。为解决以上问题，该项目采用沥青混凝土制备设备，其中加热沥青这一部分使用导热油，达到间接加热的效果，其间还能控制温度；加热骨料采用燃油式烘干筒，拌和混合料则应用卧式双轴搅拌设备，该设备在配置、搅拌水工沥青混凝土时能保证所有配料的精度，烘干与搅拌作业的生产率能达到 30-50t/ h。

2.2 沥青混凝土摊铺机

此次拦河项目对碾压式沥青混凝土心墙坝的施工，采用连续铺压的形式，沿着坝轴线分层作业，在沥青混凝土心墙体与心墙的两侧位置铺洒过渡料，这对沥青混凝土心墙坝具有支撑作用。此施工方法需用到摊铺机进行摊铺、初压作业[2]。

按照施工需求，沥青混凝土摊铺机主要具备如下功能：（1）连续摊铺沥青混凝土，直至厚度达到墙体要求后进行初步压实 。摊铺心墙坝体可以同时铺筑过渡层；（2）当坝体不断升高，心墙坝宽度相继减小，此时对心墙坝体的摊铺宽度有一定要求，即必须控制在一定的范围内；（3）摊铺机连接结合处理层面的设备，加强铺筑心墙坝上层与下层的整体性；（4）精准控制摊铺机行进方向，确保铺筑心墙坝轴线合规。

因为本文所述拦河坝为中小工程，为满足坝体施工需求，并控制施工设备造价，施工现场采用牵引式摊铺机，并设置设备技术参数如表2。

表2 牵引式摊铺机技术参数

3 施工技术应用要点

3.1 沥青混凝土配合比

沥青混凝土的配合比是保证施工质量的重要指标，本文所述项目确定沥青混凝土配合比采用室内配合比试验的方法，即在热料仓中取样进行级配筛分试验，按照规定标准级配、不同级别热料级配，施工人员拟合生产级配曲线，保证筛孔通过率达标[4]。按照相关水利工程的施工经验，项目施工人员设置油石比如下：（1）6.4% ；（2）6.7% ；（3）7.0%。在此基础上展开室内密度与马歇尔试验，结合试验曲线分析结果，得到最佳油石比是 6.6%。沥青混凝土生产配合比见表3。

表3 沥青混凝土生产配合比

3.2 施工质控和检测

3.2.1 沥青混合料摊铺前的准备工作

（1）施工人员调试拌和机，待设备完成试运行，确定设备性能正常，便可以在正式施工前的3 d 点火，开启沥青罐车和接料车，注意接料车的车厢需要提前刷油。

（2）沥青混凝土心墙坝的准备工作中，施工人员先对基座部位的混凝土进行凿毛验收，并在此阶段准备后续施工需要的冷底子油，原料为汽油（45 kg) ）、沥青（ (15kg) ）；准备沥青砂浆的相关材料，包括沥青（720 kg）、矿粉（1440 kg）、砂子（1440 kg）。喷涂冷底子油一般需要在12 h 之后，施工人员涂刷一层沥青砂浆。

3.3.2 制备与摊铺沥青混合料

施工现场所有人员以班组为单位，每隔 2 个小时安排 1 次检测，保持沥青温度始终在150- 160℃之间，加热骨料温度区间是160-180℃，而出机口温度则要控制在150-175℃之间。待沥青混凝土通过了验收，且所有准备工作完成，便可开始制备冷底子油，沥青和汽油的比例为 3:7 。加热沥青到液态，且检测温度需小于 150℃，此时可以将沥青和汽油混合搅拌，并且使用喷雾器将搅拌均匀的冷底子油喷涂于凿毛表面，喷涂不粘手为合格，代表可以开始摊铺沥青砂浆。

沥青砂浆的摊铺厚度宜控制在1-2 cm 左右，沥青、填料、砂子原材料的比例为 1:2:2 。施工人员需要使用铁锅预热，加热沥青、填料砂子，控制沥青砂浆的温度在 140℃左右，可以开始涂刷，涂刷厚度为 1-2 cm。施工人员等待沥青砂浆的温度下降到 70-90℃，此时可以进行第一层的人工铺筑，此阶段无需用到模板，也不需要施工人员铺筑过渡料，待人工摊铺结束后进行振动夯实。第二层心墙同样采用人工摊铺的形式，按照立模板、铺填过渡料的顺序进行作业，铺料为 30 cm，随后正式铺筑沥青混合料。根据此顺序，施工人员继续铺筑后其他区域的过渡料、沥青混合料，铺筑过程中需使用专用振动碾进行碾压，直至达到设计标准。当沥青混合料的初碾温度达到140- 160℃，终碾温度在120℃以上，证明沥青混合料摊铺作业达到标准。

3.2.3 心墙碾压

进入心墙碾压环节，施工人员需要使用机械摊铺，设置摊铺机的行进速度在 1-3km/h 。施工现场用专用装载机装载沥青混合料，并使用挖掘机装载过渡料，随即便可开始铺筑施工现场的过渡料。注意此环节需要以专用挖机铺筑，再以人工的形式整平。初碾沥青混合料的温度标准是140-160℃，到终碾时检测温度则要大于 120^∘C 。

3.2.4 心墙检验

完成上述沥青混凝土心墙的碾压作业后，施工人员检查碾压温度，通常心墙的初次碾压温度以 140-160℃为宜，终碾温度则要大于 120℃。待碾压作业结束后，采用无损检测技术检查混凝土密度，每隔 150-250m2 设置一个检测点，接缝处需要间隔 30-50 m 布设检测点，如果局部有重点检查部位，还可额外增加检测点，要求点位的密度大于 2.4g/m3 ，检测点的孔隙率则要在 3% 以上。心墙高度提高 2^-4m ，施工人员需钻取 1 组 3 个芯样，检测密度、孔隙率以及层间结合效果等。如果心墙高度升高了 10^-12m ，需钻取 1 组 6 个芯样，按照设计要求检测相关参数，例如芯样的密度、孔隙率、小梁弯曲性能、层间结合效果以及水稳定性等，具体检测的芯样长度宜控制在30-40 cm 之间。

4 结论

综上所述，碾压式中小型沥青混凝土心墙坝施工对施工设备、施工技术有比较高的要求，本文选择某水库拦河坝项目，分别介绍施工设备和施工技术的应用，一方面明确认识到碾压式中小型沥青混凝土心墙坝与其他坝体相比的优势，另一方面则为今后水利工程相关项目的施工积累了经验，切实提高坝体稳固性。

参考文献：

[1] 林建华, 黄娟, 邹安琪, 等. 深厚覆盖层上沥青混凝土心墙坝防渗体系连接型式研究 [J]. 小水电 ,2025,(02):18-23.

[2] 梅华 , 何建新 , 刘亮 . 沥青混凝土心墙坝渗流监测分析及处理研究 [J]. 水利建设与管理 ,2025,45(03):49-57.

[3] 李建勋 . 水利工程沥青混凝土心墙坝温度控制对沥青混凝土施工质量的影响 [J].大众标准化 ,2023,(15):34-36.

[4] 闫飞 , 王波雷 , 刘锁 , 等 . 国庆水库沥青混凝土心墙坝三维有限元分析 [J]. 西北水电 ,2020,(04):98-101.