旁多大坝碾压式沥青混凝土心墙配合比设计.pdf
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1、第 4 4卷 第 7期 2 0 1 3年 4 月 人 民 长 江 Ya n g t z e Ri v e r Vo 1 4 4 No 7 Ap r , 2 01 3 文章编号 : 1 0 0 1 4 1 7 9 ( 2 0 1 3 ) 0 7 0 0 2 30 3 旁多大坝碾压式沥青混凝土心墙配合比设计 向 尚 君 , 邱 炽 兴 , 赵 兴 安 ( 武警水 电第三总队, 四川 成都 6 1 0 0 3 6 ) 摘要 : 西藏旁 多水利枢纽 大坝采 用碾压 式沥青混凝土心墙 防渗 , 这是 沥青混凝 土防渗心墙 第一 次在 高海拔地 区的应 用。心墙 不但要 适应深覆 盖层、 高地震 烈度 引
2、起 的大变形 , 同时还要 考虑高海拔地 区低温 、 强辐射 和夏 季 多雨的 气候 对心墙施 工质 量的影响。经现场原材料选择 和 室 内试 验 , 初 步确定 沥青混凝 土配合 比后 。 再经 施工模拟试验调整和 生产性 试验验 证 , 最终确 定 了适 应 旁多水利枢 纽 大坝碾压 式沥青 混凝土 心墙的施 工配 合 比 。经 过 两年 的施 工验 证 和现 场取 芯 试 验 , 心 墙 的 各 项 性 能 指 标 均 符 合 设 计 要 求 。详 细 介 绍 了 配合 比 的设 计过程 , 可供 同类工程参考。 关键词 : 室 内试验 ; 生产性试验 ;配合 比;碾压式沥青混凝土 ;旁
3、 多水利枢纽 中图法分类号 : T V 4 3 文献标 志码 : A 沥青混凝土防渗心墙 以其结构简单 、 工程量小、 施 工 速度 快 、 防渗 性 能可靠 和 良好 的适应 变形 性 能 , 近 年 来已越来越多地应用于土石坝工程 中。旁多水利枢纽 大坝 碾 压式 沥青 混凝 土心 墙是 沥青 混凝 土 防渗心 墙第 一 次在高海拔地区应用。枢纽地处西藏 自治 区拉萨河 的中游 , 位于林 周县旁多乡下游 1 5 k m, 距下游拉 萨 市直线距离约 6 3 k m, 工程 以灌溉 、 发 电为主, 兼顾 防 洪和供水等综合利用功能 , 库容 1 2 3亿 m , 地震基本 烈度为度 ,
4、最大坝高 7 1 m, 坝顶宽度 1 0 m, 大坝为碾 压式沥青混凝土心墙砂砾石坝。沥青混凝土心墙顶高 程 4 0 9 9 4 0 m, 底高程 4 0 3 5 9 m, 底部 3 m高的沥青 混凝土心墙厚度 由 2 2 m渐变到 1 m, 其余心墙厚度 从 1 m变 到 0 7 m, 沥青 混凝 土共计 5 4 8 6 5 m , 心墙 两 侧设置 4 m宽的砂砾石过渡料 , 大坝剖面见图 1 。整 个枢纽坝址 区具有深覆盖层 、 高地震烈度等特点, 同时 具有低温 、 强辐射和夏季多雨的高海拔地区气候特点 。 1 原材料选择 1 1 沥 青 沥青是沥青混凝土 的有机胶结材料 , 碾压式
5、沥青 混凝土沥青品种应根据工程的类型 、 等级 , 以及气候条 件 、 工作条件和材料价格等 因素进行选择。就性能而 言 , 沥 青 品种 要保 证 沥 青 混 凝 土有 良好 的防 渗 、 耐 久 、 抗裂 、 适应变形能力 , 以满足水利工程的实际需要。根 据旁多水利枢纽大坝碾压式沥青混凝 土心墙特点, 所 用沥青选用中国石油克拉玛依石化公司生产 的水工 2 号石油沥青 , 其在国内三峡茅坪溪防护大坝、 冶勒水电 站大坝 、 龙头石水电站大坝都有成功应用 , 其品质检测 结果 如表 1 所 示 。 确 - 一 8 心墙轴线 塑 塑 塑 Q ! 业 、 、 蝴 醛 上 - 沥青心墙混凝土基座
6、 图 1 旁多水利枢纽大坝典型断面 收 稿 日期 : 2 0 1 30 22 5 作者简 介: 向 尚君 , 男, 工程 师, 主要 从事水利水 电施 工技 术及 管理 工作 。Em a i l : s h a n g j u n 1 6 3 e o m 2 4 人 民 长 江 1 2 矿 料 矿料 是沥青 混凝 土 的主 要 组 成 部分 , 对 沥青 混 凝 土 的性 质 有着 重要 影 响。矿 料 按 功 能 可 分 为粗 骨 料 、 细 骨料 和 填 料 , 其 中大 石 ( 1 02 0 m m) 、 中石 ( 51 0 m m) 、 小 石 ( 2 55 m m) 为 粗 骨 料
7、, 砂 ( 0 0 7 52 5 mm) 为细骨 料 , 矿 粉 (0 0 7 5 m m) 为 填料 。粗 、 细 骨 料在沥青混凝土中组成骨架结构, 使沥青混凝土获得 必要的强度 以承受外力作用 , 而填料和沥青组成沥青 一 填料相 , 使沥青? 昆凝土具有一定 的弹性 、 粘性 和塑 性 。矿料 采用距 坝址 上游 2 0 k m 的乌鲁 龙 曲左岸 邦 中 村 附近灰 岩 。料场 灰岩经 人 工开采 运 至大坝 下游 人工 骨料 加工 场 , 采 用 “ 两 段 破 碎 , 一 级制 砂 ” 工 艺 进 行 加 工 , 矿粉采用磨粉机进行加工 。矿料经现场试验 , 各项 指标 均满 足
8、设 计要 求 , 骨 料 中的逊 径 计 入 相 应 下 一级 骨 料 中去 。 2 配合比设 计 水工沥青混凝土配合 比设计经过室内配合 比设计 试 验 、 现场 施工模 拟 试 验 和 生 产性 试 验 3个 阶 段 。室 内配 合 比试验 为现 场施工 模 拟试验 推荐 的沥青 混 凝土 配合 比, 经过现场施工模拟试验确定施工配合 比, 最终 由现场生产性试验进行验证 , 设计要求的碾压沥青混 凝 土心墙 的技 术指 标如 表 2所 示 。一般 水工 沥青 混凝 土的配合 比采用矿料级配和沥青用量作为配合 比设计 的两个主要参数 , 其中矿料级配用 3个参数(D 、 d 、 P )来表
9、征 , 骨料每一粒径 d 的通过率 P 均有一特定 范 围, 各粒级矿料的通过率按式 ( 1 ) 进行计算 。 P = 。 。一了 0 0 7 4 D c 。 。一 P 。 。 )( 1 一 ( ) 式 中, P 为粒径为 d 的总通过率 ; D 为骨料最大粒 径 ; P 为 0 0 7 4 m m筛 上 的总通 过率 。 各粒 级矿 料 的通 过 范 围是 根据 碾压 式水 工沥 青 昆 凝土的矿料级配特征来 确定 的, 该设计理论具有较强 的包 容性 , 能 较好 地 适 应 不 同 的骨 料 级 配 。试 验 过 程 中, 采用 3种骨 料级配 , 并分别 对其进行 沥青含量 为 6 1
10、 7 0 ( 沥 青 用 量 为 油 石 比 ) 的室 内配 合 比试 验 , 具体配合 比见表 3 , 4 。 3 沥青 混凝 土性 能试 验 3 1一般性能试验 按照设 计 配 比 , 对室 内成 型试 件 的表 观密 度 、 最 大 密度 、 孔隙率 、 马歇尔稳定性 、 水稳定性及抗渗性进行 了现 场试 验 。试验 结果 显示 : 随着 沥 青含量 的增加 , 沥 青混凝土的表现密度 、 最大密度 、 孔隙率基本呈下降趋 势 , 但是在试验过程中受骨料级配误差 、 成型温度误差 等诸多因素影响 , 亦存在个别沥青混凝土孔隙率 出现 反常的现象 ; 马歇尔稳定度呈现 随沥青含量增加而降
11、低 的趋 势 , 流值 则大 致 呈现 随沥 青 含 量 的 增 加 而 增加 的趋势 ; 水 稳 定 系 数在 0 9 4 0 9 8之 间 , 远 大 于 设计 要求的 0 9 , 说 明配制的沥青混凝土耐水性较好。对 上述各项配合比均进行 了抗渗试验 , 试验结果均为不 渗漏 , 说 明各组 试验 防渗 性 能满足 设计 要求 。 3 2力学性能试验 ( 1 )小梁 弯 曲试验 。旁 多工 程 坝址处 于 地震 高发 区 , 因此 , 对沥 青混 凝 土的 变形性 能要 求较 高 。弯 曲变 形作为沥青混凝土的一个变形指标 , 不同沥青含量弯 曲变形的现场试验显示 , 各级配配合 比的弯
12、曲应变均 满足设计要求 , 弯 曲应变大致呈现随沥青含量增 大而 增 大 的趋势 。 ( 2 )三轴试验。沥青混凝土三轴试验是验证推荐 配合 比力 学 性 能 的重 要 试 验 指 标 , 现 场 对 骨 料 级 配 P D J P 1的 3个 沥青 含 量 6 8 , 7 1 , 7 4 进 行 了三 轴试 验 , 试 验结 果 如 表 5所 示 。 经 过对 试 验 数 据 的分 析 , 模 量 数 、 内摩 擦 角 随 着 沥 青 含 量 的 增 加 呈 减 小 趋 势 , 符合理论变化规律。凝聚力的大小取决于试件密 表 1沥青性能检测结果 表 2碾压式沥青混凝土 的技术要 求 第 7期
13、 向尚君 , 等: 旁多大坝碾压 式沥青混凝土心墙 配合 比设 计 2 5 表 3沥青 混凝 土骨料级配设计 表 4不 同沥青含量 与骨料级配组合 实程度和矿料间的咬合作用 , 试验各组凝聚力均满足 设计要求。 4 配合比验证 4 1室 内试 验推荐配合 比 通过室 内配合 比设计及性能试验 , 各项性能指标 均能满足设计要求 , 同时根据旁多水利枢纽深覆盖层 、 高地震烈度以及高海拔地 区气候特点 , 结合类似工程 经验 , 推荐 P D J P 17 1的组合为旁多水利枢纽碾压 式沥 青混 凝 土配 合 比 , 即表 6所 示 。 表 6碾压式 沥青混凝土推荐配合 比 4 2施工配合 比的
14、确定及 验证 按照室内试验推荐的配合 比, 经现场施工模拟试 验确定沥青混凝土心墙施工参数 的同时 , 对室 内试验 推荐的配 比进行 了调整。调整后的配比需在生产性试 验中进行验证 , 施工模拟试验和生产性试验 的各项结 果如表 7所示 , 从表中可以看出, 室 内推荐的配合 比经 施 工模 拟试 验 调整 , 各项 性 能指标 符 合设计 要 求 , 且 与 室 内试验基本接近 , 经过调整 和验证 的最终配合 比如 表 8所 示 。 表 7 施 3 2 模 拟试 验和生产 性试 验结果 黻 c m - , ) ( 糖 cm 触 s - b $ 靛 黼 c k P 力 a 稳 O O c
15、m ) - 5结 语 旁多水利枢纽大坝碾压式沥青混凝土心墙是碾压 式沥青混凝土心墙第一次在高海拔地区应用 。因西藏 高海拔地区存在深覆盖层 、 高地震烈度 , 会造成心墙产 生较大变形 ; 同时低温、 强辐射和夏季多雨的气候对心 墙施工质量也将产生较大影响。综合这些不利因素的 影响 , 在进行碾压式沥青混凝土心墙配合 比设计时, 与 国内其他地 区类似工程相 比, 要适 当提高沥青混合料 的沥青含量 。旁多水利枢纽大坝碾压式沥青混凝土心 墙 经过 室 内配合 比试 验 推 荐 , 施 工 模 拟 试验 调 整 和 现 场 生产 性试 验 的验证 , 最 终确定 采 用沥青 含量 为7 1 (
16、油石比) 的沥青混凝土配合 比。施工过程 中沥青称 量误 差 按照 0 3 进 行 控 制 , 经 过两 年 来 施 工 验证 , 按照试验推荐、 调整和验证 的沥青混合 料配合 比进行 了施 工 , 经施 工 检验 , 各项 质量 控制 指标 均能 满足设 计 要求 , 尤其是现场取芯的与变形有关的小梁弯 曲和三 轴试验数据 , 均能满足设计要求 。但施 工过程 中骨料 的级配可能随环境改变而发生变化 , 在具体控制过程 中应 进行 动态 控制 , 定期 对 混凝 土骨 料级配 进行 检测 , 根据检测结果对施 工配合 比进行调整 以满足设计 要 求 。 参考 文 献 : 1 王德库 , 金
17、正 浩 土 石坝 沥青混凝 土防渗 心墙施 工技 术 M 北 京 : 中国水利水 电出版社 , 2 0 0 6 2 张怀 生 水工沥青混凝土 M 北京: 中国水利 水电出版社 , 2 0 0 4 ( 编辑: 徐诗银 ) ( 下转第 3 6页) 3 6 人 民 长 江 2 O l 3年 6 7 8 级研 究 D 成都 : 成都理 工大学, 2 0 0 9 李 勇, 聂德新 , 任 光 明 西南 某水 电站 左坝肩 岩体 卸荷 分带研 究 J 地质灾害与环境保 护, 2 0 0 3, 1 4 ( 2 ) : 58 任光 明, 巨广宏 , 聂德新 , 等 斜坡岩体 卸荷分 带量化研 究 J 成 都理
18、 工大学学报 : 自然科学版 , 2 0 0 3 , ( 4 ): 91 1 万宗礼 , 聂德新 , 杨天俊 , 等 高拱坝建基岩体研 究与实践 M 北 京: 中国水利水 电出版社 , 2 0 0 9 9 聂德新 溪洛渡水 电站坝基岩体建基条件工程地质研 究科 研报告 R 成都 : 成都理 工大学, 2 0 0 1 1 0 李雪峰 , 韩 文峰 , 谌 文 武 大柳树 坝 址松 动岩 体 波速 特征 研 究 J 岩石 力学与工程 学报 , 2 0 0 6, 2 5 ( 3 ) : 1 8 2 2 ( 编辑 : 赵凤超 ) App l i c a t i o n r e s e a r c h
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