水工瀝青攤鋪技術(shù)及設(shè)備

1、國家國家863高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃2002AA2Z4131國家十一五重點(diǎn)課題國家十一五重點(diǎn)課題“灌區(qū)輸水技術(shù)研究與產(chǎn)品開發(fā)灌區(qū)輸水技術(shù)研究與產(chǎn)品開發(fā)”渠道水工瀝青混凝土防滲技術(shù)渠道水工瀝青混凝土防滲技術(shù) 魯一暉魯一暉中國水利水電科學(xué)研究院結(jié)構(gòu)材料研究所中國水利水電科學(xué)研究院結(jié)構(gòu)材料研究所水利部水工程建設(shè)與安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室水利部水工程建設(shè)與安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室北京中水科海利工程技術(shù)公司北京中水科海利工程技術(shù)公司1. 瀝青的環(huán)保問題 石油瀝青對水質(zhì)無污染。國外許多灌溉、飲用水工程都采用了瀝青混凝土襯砌防滲：工程名稱水庫名稱庫容壩高/面積防滲形式（年代）意大利西西里L(fēng)entini灌溉用水庫1

2、27hm316.5m面板防滲（89/90)日本山口島Miyako Island灌溉水庫12000m2面板防滲（1991)荷蘭Biesbosch飲用水水庫8.5m面板防滲（1971/73)沙特阿拉伯麥加Sharaya和Muaisim飲用水水庫600,000m3/900,000m3面板防滲（1987/88)美國加利福尼亞Etiwanda飲用水水庫550,000m3面板防滲（1990/92)1. 瀝青的環(huán)保問題 中國工程采用了瀝青混凝土襯砌防滲：抽水蓄能電站瀝青混凝土面板防滲：浙江天荒坪、河北張河灣、山西西龍池、河南寶泉等；瀝青混凝土心墻：尼爾基、冶勒等；1. 瀝青的環(huán)保問題 瀝青混凝土施工中的污染

3、問題： 瀝青中的苯丙芘含量問題 石油瀝青中的苯丙芘含量遠(yuǎn)低于煤瀝青中的苯丙芘含量； 石油瀝青中的苯丙芘含量與日常生活中常用物質(zhì)的苯丙芘含量相當(dāng)。不同瀝青的苯丙芘（C20H12）含量種類石油瀝青煤瀝青ABCDEAB苯丙芘含量ppm0.51.72.527.00.1840012500石油瀝青和其他物質(zhì)的苯丙芘含量對比物質(zhì)名稱石油瀝青地下水葵花子油萵筍元白菜烤牛排烤香腸苯丙芘含量ppm0.1275101312255085瀝青拌合站空氣中的苯丙芘含量（g/1000m3）發(fā)生源瀝青拌合站天然氣電站燃煤發(fā)電站柴油機(jī)馬達(dá)垃圾燃燒場煤爐揮發(fā)物燃煤鍋爐空氣中苯丙芘含量131003005000 11000 3500

4、01000001. 瀝青的環(huán)保問題 1987年國際癌研究機(jī)構(gòu)（IARC）提出了致癌性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，未將石油瀝青列入人體致癌物質(zhì)，而煤瀝青和煤焦油則被列入致癌物質(zhì)； 1968年國外進(jìn)行的對25個(gè)煉油廠瀝青車間的462名工人與397未接觸瀝青人進(jìn)行對比研究，證明兩組人群的健康狀況沒有差別； 國際衛(wèi)生組織（WHO）的Health Criteria系列報(bào)告認(rèn)為，石油瀝青與煤瀝青截然不同，石油瀝青對人體是沒有致癌性的。2. 瀝青混凝土的高溫流淌問題 土石壩瀝青混凝土面板和心墻設(shè)計(jì)準(zhǔn)則中規(guī)定面板不宜陡于1:1.7是出于鋪筑機(jī)械施工效果和人員安全的考慮； 國外有許多工程坡度陡于1:1.7，表明瀝青混凝土的斜坡流

5、淌問題是可以解決的； 國內(nèi)丹河電廠灰壩坡度曾做到1:1.6，瀝青含量達(dá)7.5%，至今運(yùn)行完好。說明只要施工得當(dāng)，依靠國內(nèi)技術(shù)可以解決流淌問題。德國Alz渠道瀝青混凝土施工(1:1.25)3. 瀝青混凝土的低溫凍斷問題 (1) 瀝青混凝土防滲經(jīng)驗(yàn)之一 只要配合比設(shè)計(jì)、施工方法得當(dāng)，普通瀝青混凝土可以承受相當(dāng)?shù)偷臏囟炔婚_裂。3. 瀝青混凝土的低溫凍斷問題(1)瀝青混凝土防滲經(jīng)驗(yàn)之一應(yīng)盡量采用較高標(biāo)號的瀝青，如B80/100；施工現(xiàn)場設(shè)置拌合站，減小運(yùn)距，以此控制拌合溫度，防止施工中的瀝青老化；在滿足斜坡穩(wěn)定的前提下適當(dāng)采用稍高的瀝青含量，工程中瀝青含量曾做到8%左右；采用小孔隙率，提高防滲，工程中

6、曾做到2%。(1) 國外經(jīng)驗(yàn)之一(實(shí)例) 工程：冰島Sigalda瀝青面板壩 年代：1975年建成 氣溫：施工-515，9月份可達(dá)-5 瀝青：B80/100，針入度7383，軟化點(diǎn)49。 瀝青含量：防滲層7.7，整平層5.1,封閉層33。 骨料最大粒徑：22mm 施工：攤鋪機(jī)預(yù)壓密實(shí)95%，1.5和4.5t振動(dòng)碾，孔 隙率14%以下。紅外線接縫處理。(1) 國外經(jīng)驗(yàn)之一(實(shí)例) 工程：奧地利Oschenik瀝青面板壩，壩高81m 年代：19721979年施工 環(huán)境：-35以下，海拔2391m，冰層厚度1.5m 瀝青：B80/100，針入度7383，軟化點(diǎn)49。 瀝青含量：防滲層7.7，整平層5

7、.1,封閉層33。 骨料最大粒徑：22mm 施工：攤鋪機(jī)預(yù)壓密實(shí)95%，1.5和4.5t振動(dòng)碾，孔 隙率14%以下。紅外線接縫處理。3. 瀝青混凝土的低溫凍斷問題 (2)瀝青混凝土防滲經(jīng)驗(yàn)之二 采用改性瀝青來改善瀝青混凝土的抗裂性能。前蘇聯(lián)專家提出，應(yīng)設(shè)法使瀝青混凝土在運(yùn)行過程中呈粘彈塑性狀態(tài)。對于氣溫在-20以上的地區(qū)可以采用普通瀝青混凝土，其他低溫地區(qū)則應(yīng)當(dāng)采用改性瀝青混凝土。(2) 國外經(jīng)驗(yàn)之二(實(shí)例) 工程：前蘇聯(lián)米努辛熱電廠灰渣池 年代：1979年施工，防滲面積30萬m2 氣溫：最低氣溫-52，最高39。 瀝青：B90/130， SBS摻量8%。 瀝青含量：防滲層10。(2) 國外經(jīng)

8、驗(yàn)之二(實(shí)例) 工程：前蘇聯(lián)巴拉克夫化工廠廢渣池面板工程 氣溫：最低氣溫-44，最高40。 瀝青：B60/90，改性乳膠含量10% 。 瀝青含量：防滲層10.5。4. 國內(nèi)瀝青混凝土機(jī)械化施工實(shí)例 工程地點(diǎn)：河南省林州市濁漳河支流露水河 大壩壩型：土質(zhì)斜墻堆石壩（后加瀝青混凝土面板） 最大壩高：78.5m 工程內(nèi)容： （1）對面板流淌、開裂嚴(yán)重部位進(jìn)行拆除，并用新瀝青混凝土回填（3000m2）; （2）在497高程以上鋪設(shè)10cm瀝青防滲層（12000m2）; （3）在防滲層表面涂封閉層（12000m2）; （4）部分岸邊接頭重新修筑。攤鋪機(jī)攤鋪防滲層瀝青混凝土 瀝青混凝土壩頂卸料喂料車壩面卸

9、料振動(dòng)碾碾壓瀝青混凝土反光保護(hù)層涂料涂刷竣工后的南谷洞大壩5. 渠道改性瀝青預(yù)制板襯砌技術(shù) 襯砌板預(yù)制場： 配筋改性瀝青混凝土，振動(dòng)碾壓實(shí)，并貯存 預(yù)制板運(yùn)輸： 特制吊裝架吊裝，汽車運(yùn)輸 預(yù)制板安裝： 現(xiàn)場吊裝，對接 預(yù)制板接縫處理： 嵌縫材料接縫密封處理：墊層石5cm瀝青混凝土圖2 瀝青混凝土襯砌渠道橫斷面示意圖單位：cm圖1 某工程渠道梯形斷面圖 1-(1)制板槽平面mm角鋼起撬槽防粘紙mmmm兩端鋼擋板(厚10、高20）1-(2)-剖面圖板材制備-（制板槽施工）板材制備-（制板槽施工）防粘紙5050角鋼角鋼起撬槽1-(3)-剖面圖板材制備-第一層瀝青混凝土攤鋪防粘紙2-(1)攤鋪第一層混

10、合物1-(2)-剖面(壓實(shí)后)板材制備-鋪設(shè)聚脂網(wǎng)格防粘紙2-(2)第一層混凝土碾壓后平面鋼擋板聚酯網(wǎng)格3-(1)第一層混壓實(shí)后布筋平面圖板材制備-第二層瀝青混凝土攤鋪4-(1)攤鋪的二層混合物4-(3)-剖面圖板材制備-第二層瀝青混凝土攤鋪4-(2)第二層壓實(shí)后板材制備-冷卻后拆除兩側(cè)角鋼5-(1)拆除側(cè)面角鋼運(yùn)輸-滾筒卷起板材運(yùn)往堆料場6-(1)從成型槽卷起平板滾筒網(wǎng)格夾具7-(1)拆卸平板(滾到堆放場地后)運(yùn)輸-滾筒卷起板材運(yùn)往堆料場6-(2)-剖面7-(2)-剖面圖堆放的平板運(yùn)輸-成型渠道型板8-(1)在平板堆放場成型渠道型板8-(2)渠道型板成型結(jié)束渠道斷面型模網(wǎng)格夾具網(wǎng)格固定梢起吊

11、環(huán)絞盤絞盤運(yùn)輸-型板吊裝在運(yùn)輸車上18-(3)渠道型板吊裝在平板車上型板固定架運(yùn)輸-運(yùn)往現(xiàn)場9-(1)型板運(yùn)往吊裝地點(diǎn)型板固定架網(wǎng)格夾具平板車施工-從運(yùn)輸車移至起吊行車10-(2)將渠道型板從運(yùn)輸平板車移至起吊行車絞盤起吊行車起吊架渠道岸邊降蓋孔起吊繩索斜跳板運(yùn)輸平板型板架施工-起吊行車鋪裝型板絞盤降蓋孔渠道岸邊起吊行車渠道型板拼裝用型模起吊架10-(3)起吊行車準(zhǔn)備放下渠道型板施工-起吊行車鋪裝型板10-(4)吊裝在渠道內(nèi)拼裝（渠道縱剖面圖）拼裝用斷面型模渠道型板已拼裝渠道渠道中心高程控制樁推廣示范工程簡介推廣示范工程簡介 2009年3月4月間，在河北省邢臺地區(qū)世界灌區(qū)灌溉農(nóng)渠上選取了約15

12、0m長的農(nóng)渠，進(jìn)行瀝青混凝土預(yù)制板鋪裝施工，取得了滿意效果。 試驗(yàn)段工程位于河北省寧晉縣南梁莊。屬于寧晉灌溉渠系西干渠閆莊支渠轄控。試驗(yàn)段全長150m，U型斷面，渠口寬120cm，渠深63cm，坡比1:1500。采用柔性瀝青混凝土預(yù)制板襯砌。 試驗(yàn)工程所用瀝青為中水科海利工程技術(shù)有限公司研制生產(chǎn)的SK-1型SBS改性瀝青。瀝青混凝土預(yù)制板板材尺寸根據(jù)渠道全斷面長度及施工能力確定：長181cm，寬135cm，厚3cm。單塊重量180kg。板材運(yùn)輸板材鋪裝板間縫板材自行沉降變形接頭處理鋪裝就位的預(yù)制板板間縫灌注板間縫取水口取水口取水口做防水渠道頂部散水施工放水預(yù)沉降縫腔清理灌注縫腔竣工放水試運(yùn)行測

13、試水流6 瀝青混凝土機(jī)械化施工技術(shù)瀝青混凝土機(jī)械化施工技術(shù)瀝青混凝土襯砌方案的優(yōu)點(diǎn)：瀝青混凝土襯砌方案的優(yōu)點(diǎn)：工程背景工程背景 尼勒克一級水電站發(fā)電引水渠要求全年運(yùn)行。由尼勒克一級水電站發(fā)電引水渠要求全年運(yùn)行。由于該工程地處嚴(yán)寒地區(qū)，為保證渠道冬季運(yùn)行安于該工程地處嚴(yán)寒地區(qū)，為保證渠道冬季運(yùn)行安全，需進(jìn)行瀝青混凝土襯砌攤鋪試驗(yàn)研究。全，需進(jìn)行瀝青混凝土襯砌攤鋪試驗(yàn)研究。6.1瀝青混凝土襯砌方案的優(yōu)點(diǎn)瀝青混凝土襯砌方案的優(yōu)點(diǎn) 抗凍性較優(yōu)，可緩解冰層堆積抗凍性較優(yōu)，可緩解冰層堆積 孔隙率：孔隙率：3 滲透性：滲透性： 110-8 cm/s，遠(yuǎn)小于混凝土，導(dǎo)致外水，遠(yuǎn)小于混凝土，導(dǎo)致外水很難進(jìn)入很難

14、進(jìn)入 保溫性：瀝青導(dǎo)熱系數(shù)為混凝土的保溫性：瀝青導(dǎo)熱系數(shù)為混凝土的1/ 13 瀝青呈黑色，吸收熱輻射能力較大瀝青呈黑色，吸收熱輻射能力較大 冰凍剝蝕：柔性封閉層表面基本無孔隙，且比較光滑，冰凍剝蝕：柔性封閉層表面基本無孔隙，且比較光滑，且瀝青憎水，可緩解或抵抗冰凍剝蝕且瀝青憎水，可緩解或抵抗冰凍剝蝕6.1 瀝青混凝土襯砌方案的優(yōu)點(diǎn)瀝青混凝土襯砌方案的優(yōu)點(diǎn)專業(yè)設(shè)備機(jī)械化施工，施工質(zhì)量易于保證：專業(yè)設(shè)備機(jī)械化施工，施工質(zhì)量易于保證： 拌和站：瀝青混合料配料精度高拌和站：瀝青混合料配料精度高 攤鋪機(jī)：自身具有預(yù)壓實(shí)功能，預(yù)壓實(shí)度攤鋪機(jī)：自身具有預(yù)壓實(shí)功能，預(yù)壓實(shí)度90 振動(dòng)碾：采用振動(dòng)壓實(shí)，靜碾收光

15、振動(dòng)碾：采用振動(dòng)壓實(shí)，靜碾收光 防滲層厚度：防滲層厚度：5 cm，已在南谷洞成功實(shí)施，已在南谷洞成功實(shí)施 國內(nèi)天荒坪已成功運(yùn)行國內(nèi)天荒坪已成功運(yùn)行10年，目前滴水不漏。其他如年，目前滴水不漏。其他如張河灣、西龍池上庫也無滲漏。張河灣、西龍池上庫也無滲漏。6.1 瀝青混凝土襯砌方案的優(yōu)點(diǎn)瀝青混凝土襯砌方案的優(yōu)點(diǎn)適應(yīng)基礎(chǔ)變形能力優(yōu)于混凝土：適應(yīng)基礎(chǔ)變形能力優(yōu)于混凝土： 渠道的基礎(chǔ)變形：由于渠線長，沿線地質(zhì)變動(dòng)較渠道的基礎(chǔ)變形：由于渠線長，沿線地質(zhì)變動(dòng)較大，發(fā)生基礎(chǔ)不均勻變形的可能性較大大，發(fā)生基礎(chǔ)不均勻變形的可能性較大 瀝青混凝土：瀝青混凝土：25時(shí)可承受時(shí)可承受0.08的彎拉應(yīng)變不漏的彎拉應(yīng)變不

16、漏水，水，2時(shí)可承受時(shí)可承受0.02的彎拉應(yīng)變不漏水。其適應(yīng)的彎拉應(yīng)變不漏水。其適應(yīng)基礎(chǔ)不均勻沉陷變形能力遠(yuǎn)高于水泥混凝土?；A(chǔ)不均勻沉陷變形能力遠(yuǎn)高于水泥混凝土。6.1 瀝青混凝土襯砌方案的優(yōu)點(diǎn)瀝青混凝土襯砌方案的優(yōu)點(diǎn)瀝青混凝土襯砌糙率較小，可減小渠道開挖瀝青混凝土襯砌糙率較小，可減小渠道開挖斷面和水力坡降：斷面和水力坡降： 混凝土：混凝土： 0.012 0.018 瀝青混凝土：瀝青混凝土：0.012 0.0146.1 瀝青混凝土襯砌方案的優(yōu)點(diǎn)瀝青混凝土襯砌方案的優(yōu)點(diǎn)瀝青混凝土抗侵蝕性和耐久性較好：瀝青混凝土抗侵蝕性和耐久性較好： 尼勒克：砂礫石骨料存在堿活性，黃土地尼勒克：砂礫石骨料存在堿

17、活性，黃土地段存在硫酸鹽侵蝕段存在硫酸鹽侵蝕 瀝青混凝土：抗化學(xué)侵蝕能力強(qiáng)，國外有瀝青混凝土：抗化學(xué)侵蝕能力強(qiáng)，國外有很多用于垃圾場、工業(yè)和生活污水池襯砌很多用于垃圾場、工業(yè)和生活污水池襯砌的成功實(shí)例。的成功實(shí)例。尼勒克瀝青混凝土抗沖磨試驗(yàn)結(jié)果：尼勒克瀝青混凝土抗沖磨試驗(yàn)結(jié)果：在7含沙率、 20m/s流速的含沙水流中，瀝青混凝土襯砌的抗沖磨性能優(yōu)于C40水泥混凝土，其磨損率僅為水泥混凝土磨損率的1/5.7。6.1 瀝青混凝土襯砌方案的優(yōu)點(diǎn)瀝青混凝土襯砌方案的優(yōu)點(diǎn)瀝青混凝土優(yōu)點(diǎn)：瀝青混凝土優(yōu)點(diǎn)：瀝青混凝土可減少砂礫石用量，減小征瀝青混凝土可減少砂礫石用量，減小征地：地： 尼勒克尼勒克23.5 k

18、m襯砌，如果采用瀝襯砌，如果采用瀝青混凝土，可減小砂礫石骨料用量青混凝土，可減小砂礫石骨料用量29萬萬m3，利于工程移民、征地和環(huán)保。，利于工程移民、征地和環(huán)保。6.1 瀝青混凝土襯砌方案的優(yōu)點(diǎn)瀝青混凝土襯砌方案的優(yōu)點(diǎn)6.2 瀝青混凝土襯砌現(xiàn)場試驗(yàn)瀝青混凝土襯砌現(xiàn)場試驗(yàn)試驗(yàn)?zāi)康模涸囼?yàn)?zāi)康模?研究瀝青混凝土襯砌方案的施工技術(shù)可行性；研究瀝青混凝土襯砌方案的施工技術(shù)可行性； 研究瀝青混凝土襯砌方案對現(xiàn)場渠基的適應(yīng)性；研究瀝青混凝土襯砌方案對現(xiàn)場渠基的適應(yīng)性； 研究試驗(yàn)瀝青混凝土襯砌方案的跨冬季運(yùn)行性能；研究試驗(yàn)瀝青混凝土襯砌方案的跨冬季運(yùn)行性能； 提出瀝青混凝土襯砌方案機(jī)械化施工的可行性論證提出瀝

19、青混凝土襯砌方案機(jī)械化施工的可行性論證; 總結(jié)形成瀝青混凝土襯砌機(jī)械化施工技術(shù)要求和質(zhì)量控制標(biāo)總結(jié)形成瀝青混凝土襯砌機(jī)械化施工技術(shù)要求和質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)；準(zhǔn)；6.2 瀝青混凝土襯砌現(xiàn)場試驗(yàn)瀝青混凝土襯砌現(xiàn)場試驗(yàn)試驗(yàn)地點(diǎn)及施工試驗(yàn)地點(diǎn)及施工JK1：尼勒克一級電站尼勒克一級電站10+583.8m10+656.8m引水渠段，長引水渠段，長73m，面積，面積2500m2試驗(yàn)段屬于黃土渠段試驗(yàn)段屬于黃土渠段試驗(yàn)段緊鄰試驗(yàn)段緊鄰315省道，交通便利省道，交通便利現(xiàn)場有高壓線路，供電容易解決現(xiàn)場有高壓線路，供電容易解決現(xiàn)場有一條引水農(nóng)渠橫穿試驗(yàn)渠段，可提供渠段蓄水現(xiàn)場有一條引水農(nóng)渠橫穿試驗(yàn)渠段，可提供渠段蓄水施

20、工時(shí)間：施工時(shí)間：2008.10.232008.11.07，日平均氣溫：，日平均氣溫：6.04.5本試驗(yàn)中的本試驗(yàn)中的LB-1300型瀝青混凝土拌和站型瀝青混凝土拌和站 渠道開挖渠道開挖人工修坡、整平人工修坡、整平貼坡碾壓貼坡碾壓貼坡碾壓貼坡碾壓噴灑乳化瀝青噴灑乳化瀝青埋設(shè)變形觀測點(diǎn)埋設(shè)變形觀測點(diǎn)整平膠結(jié)層攤鋪整平膠結(jié)層攤鋪整平膠結(jié)層人工平整整平膠結(jié)層人工平整整平膠結(jié)層攤鋪整平膠結(jié)層攤鋪伸縮縫預(yù)留伸縮縫預(yù)留伸縮縫預(yù)留伸縮縫預(yù)留伸縮縫觀測點(diǎn)預(yù)留伸縮縫觀測點(diǎn)預(yù)留伸縮縫預(yù)留伸縮縫預(yù)留防滲層攤鋪防滲層攤鋪JK1試驗(yàn)段完工面貌試驗(yàn)段完工面貌 JK2試驗(yàn)段完工面貌試驗(yàn)段完工面貌 尼勒克現(xiàn)場滲漏觀測結(jié)果：尼勒克現(xiàn)場滲漏觀