水利水电工程沥青混凝土心墙设计及质量检测控制研究

引言：

随着我国水利水电工程建设的快速发展，高坝大库项目日益增多，对防渗结构的技术要求也愈加严格，沥青混凝土心墙作为土石坝的关键防渗体，其设计水平与施工质量直接决定工程的成败。国内外学者在沥青混凝土材料性能、配合比设计及施工工艺等方面取得了显著进展，但在实际工程中，心墙仍面临高应力、大变形、复杂水文地质条件等挑战。现有质量检测方法在精度、效率及适用性方面存在局限，难以全面保障心墙的长期性能，深入探究沥青混凝土心墙的设计优化与质量控制技术，对推动水利水电工程的高质量发展具有重要意义。

1.优化沥青混凝土配合比设计，确保心墙材料抗渗性

在水利水电工程中，沥青混凝土心墙的配合比设计是确保其抗渗性和耐久性的关键环节，沥青混凝土作为一种柔性防渗材料，其性能受沥青、骨料、填料等多种因素的综合影响。合理的配合比设计需兼顾材料的抗渗性、力学性能和施工和易性，以满足不同工程环境下的需求。沥青含量的选择尤为重要，过高可能导致高温稳定性不足，而过低则会影响其抗渗性和低温抗裂性，骨料的级配优化对提高沥青混凝土的密实度和抗渗能力至关重要，需通过科学试验确定最佳配比。

为确保沥青混凝土心墙的施工质量，配合比设计还需考虑现场施工条件及环境因素的影响，不同的气候条件、施工工艺及压实设备均可能对沥青混凝土的最终性能产生显著影响。例如在高温多雨地区，需调整沥青的软化点和黏度，以防止施工过程中出现流淌或离析现象，而在寒冷地区，则需增强沥青混凝土的低温抗裂性，避免因温度应力导致裂缝。

2.严格控制沥青混合料拌和温度，防止材料老化影响施工质量

拌和温度的控制是确保材料性能与施工质量的核心环节，沥青混合料的拌和温度直接影响沥青的黏度、骨料裹覆效果以及混合料的和易性，过高或过低的温度均会导致材料性能劣化。当温度过高时，沥青容易发生老化，其轻质组分挥发，导致黏结性能下降，进而影响心墙的长期抗渗性和耐久性，而温度过低则会导致沥青流动性不足，难以均匀裹覆骨料，造成混合料离析或压实困难。沥青混合料温度控制不仅关乎材料自身性能，更与施工工艺和最终工程质量密切相关，在实际施工中，温度管理需贯穿拌和、运输、摊铺及压实全过程，任何环节的温度失控都可能引发连锁反应[1]。例如运输过程中的保温措施不足会导致混合料温度骤降，影响摊铺时的密实效果，而摊铺后的温度损失过快则可能使压实时机延误，难以达到设计要求的孔隙率标准。温度控制还需考虑不同季节的气候特点，夏季高温时段需防止混合料过热，冬季低温环境则需加强保温措施，现代施工中，红外测温、智能温控系统等技术的应用大大提升了温度监测的精准性和调控效率，有助于实现施工全过程的可控化管理。

3.采用全自动摊铺设备施工，保证心墙厚度均匀性

采用全自动摊铺设备是确保心墙厚度均匀性和施工质量的重要技术手段，全自动摊铺设备通过激光或超声波测距系统实时监测摊铺厚度，配合自动调节装置实现精准控制，有效避免了人为因素带来的质量波动。这类设备通常配备恒速控制系统，能够保持稳定的摊铺速度，确保混合料分布均匀，其振动熨平板装置可对沥青混凝土进行初步压实，为后续碾压工序创造良好条件。全自动摊铺技术的应用不仅提高了施工效率，更重要的是通过精确控制摊铺参数，使心墙各部位的厚度偏差控制在允许范围内，从而保证防渗体的整体性和连续性，满足工程设计的防渗要求。

不同工程对心墙厚度和宽度的要求各异，设备参数需要根据具体设计要求进行针对性设置，如熨平板宽度、振动频率等都需要经过严格调试，在复杂地形或特殊区段施工时，还需配合GPS 定位系统或 BIM 技术进行三维路径规划，确保摊铺轨迹的准确性，操作人员的专业培训也至关重要，需要熟悉设备性能并掌握应急处理能力，以应对施工过程中可能出现的突发情况。

4.实施分层碾压工艺控制，确保心墙各层间结合质量

由于沥青混凝土心墙通常需要分层摊铺和压实，各层之间的结合质量直接影响防渗体的整体性能和长期耐久性，合理的分层碾压工艺首先需要科学确定每层的摊铺厚度，过厚会导致压实不足，过薄则会影响施工效率。在碾压过程中，应遵循"先静压后振压、先轻后重"的原则，通过不同吨位的压路机组合使用，使沥青混凝土获得最佳的密实效果。要严格控制层间间隔时间，确保下层尚未完全冷却时及时摊铺上层，利用上层材料的余热促进层间融合，每层碾压完成后都需进行质量检测，包括压实度、平整度和渗透系数等指标，确保达到设计要求后才能进行下一道工序。实施分层碾压工艺时，还需充分考虑环境条件和材料特性对施工质量的影响，在高温季节施工时，要适当加快施工节奏，防止下层材料过快冷却影响层间结合，而在低温环境下，则需采取保温措施，必要时可对下层表面进行预热处理，碾压设备的选型也至关重要，应根据工程规模和施工条件选择合适的压路机型号和数量，确保碾压作业的连续性和均匀性。

5.开展现场钻孔取芯检测，验证心墙实际渗透系数

现场钻孔取芯检测是最直接有效的质量控制手段，能够真实反映心墙的实际渗透性能，该检测方法通过在已完工的心墙防渗体上钻取芯样，获取完整的沥青混凝土结构样本，然后通过实验室渗透试验测定其渗透系数。与无损检测方法相比，钻孔取芯虽然属于破坏性检测，但能够直观评估材料的均匀性、密实度以及层间结合状况，为工程质量评价提供最可靠的依据[2]。取样位置的选择尤为关键，应覆盖心墙的不同高程和典型断面，要关注施工接缝、转折部位等质量薄弱区域。取样过程需严格控制钻机的转速和冷却水流量，避免对芯样造成二次损伤，取得的芯样不仅要进行渗透试验，还需观察其外观质量，检查是否存在裂缝、孔洞或分层等缺陷，从而全面评估心墙的实际防渗性能。

现场钻孔取芯检测的实施需要科学规划检测频率和评价标准，既要保证检测结果的代表性，又要尽量减少对心墙结构的损伤，根据工程规模和质量控制要求，通常按照一定比例或间隔距离布置取样点，重要部位应适当增加取样密度。检测过程中获取的渗透系数数据需与设计指标进行对比分析，当发现异常值时，应及时扩大检测范围，查明原因并采取补救措施。

结语：

沥青混凝土心墙的设计与质量检测控制是确保水利水电工程安全运行的重要环节，通过系统分析心墙的结构设计方法及质量检测技术，为提升防渗体系的可靠性与耐久性提供了理论依据与实践参考。随着新材料、新工艺及智能检测技术的发展，沥青混凝土心墙的应用潜力将进一步释放，该方向的研究不仅有助于解决当前工程中的技术难题，也为后续相关研究提供了方向，对推动行业技术进步具有积极的现实意义。

参考文献：

[1]刘琳,宋志强,王飞,等. 近断层地震动作用下沥青混凝土心墙坝易损性分析 [J]. 振动工程学报, 2025, 38 (05): 1106-1119.

[2]燕静博. 水利水电工程沥青混凝土心墙设计及质量检测控制分析[J]. 黑龙江水利科技, 2024, 52 (06): 28-31+36