本發明涉及水利水電工程領域，尤其涉及一種高海拔地區砂礫石壩連續鋪設的施工方法。

背景技術：

隨著國內水利水電工程建設的快速發展，處理范圍、深度、地層結構呈現復雜化、多元化。現有技術中，在進行瀝青混凝土心墻壩施工時，常需按照水利水電施工規范進行，如規范里規定：

1、在最低氣溫大于0℃、風力小于4級、日降水量小于5mm時才能進行施工；

2、在鋪設瀝青混凝土的過程中，在先鋪設的下層瀝青混凝土層的表層溫度需在70℃以上才可以繼續在上面鋪設上瀝青混凝土層；

3、單層鋪設的瀝青混凝土層的厚度不能大于25cm；

4、在鋪設瀝青混凝土后，采用小于1.5t的小型振動碾進行碾壓，以保證將鋪設的瀝青混凝土壓實；

5、在進行瀝青混凝土心墻壩施工時，需采用堿性骨料，油石比在6.8％-7.1％之間；

6、在進行壩殼料填筑時，當最低氣溫在-10℃以下時，要停止施工。

按照上述規范，在海拔3000米以上，經常出現日最低氣溫小于0℃、風力大于4級、日降水量大于5mm的高海拔地區則不能進行瀝青混凝土心墻的施工。

但是，由于水利水電工程建設的發展，需經常在高海拔地區作業，這些地區高寒缺氧，空氣稀薄，日最低氣溫甚至小于-20℃，常年風力大于4級，時有小雨雪(日降水量有時大于10mm)，在這些地區，瀝青材料與瀝青混凝土的組成物理力學性能會受到高原環境因素的影響，所以，需要針對這些地區的實際情況研發出一種既適于當地條件，又確保施工質量與安全、提高施工效率的施工方法。

技術實現要素：

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的問題，提供一種高海拔地區砂礫石壩連續鋪設的施工方法，利用高海拔地區特定的日照條件，在已鋪設的下層壩殼料層上面直接鋪設壩殼料，以便利用在前鋪設的下層壩殼料層中熱能的熱傳導作用，使上層壩殼料層與下層壩殼料層結合密實，確保施工順利進行，提高施工效率。

為了實現本發明的上述目的，本發明的高海拔地區砂礫石壩連續鋪設的施工方法包括：

通過對高海拔地區庫區料場進行砂礫石料取料、瀝水處理，獲得含水率在4.1％-4.4％之間的用于形成砂礫石壩的壩殼料；

通過將壩殼料鋪設在待鋪筑瀝青混凝土心墻的基座兩側的壩址處，形成一對下層壩殼料層；

通過碾壓機對一對下層壩殼料層進行碾壓處理，以便將下層壩殼料層的壩殼料壓實；

以被壓實的一對下層壩殼料層為基礎，由下至上逐層鋪設壩殼料、并逐層碾壓，直至形成壩體溫度呈場分布的一對砂礫石壩；

其中，所述逐層鋪設壩殼料包括：

在夜間溫度小于0℃、白天日平均太陽輻射量在4.53×10¹¹-6.43×10¹¹兆焦耳的條件下，對下層壩殼料層的已凍結表面進行松散處理，使其已凍結的表面松散開；

將上層壩殼料鋪設在下層壩殼料層的已松散開的表面上，以便利用在前鋪設的下層壩殼料層中熱能的熱傳導作用，使上層壩殼料層與下層壩殼料層結合密實；

其中，所述高海拔地區是指海拔3000米以上的地區。

其中，對下層壩殼料層的已凍結表面進行松散處理時，使距所述下層壩殼料層的表層深度為18-20cm的壩殼料松散。

其中，每層鋪設的壩殼料的厚度為60-80cm。

其中，在逐層鋪設壩殼料時，通過一次性同時鋪設的方法，在一對壩殼料層之間逐層鋪設瀝青混凝土和過渡料。

其中，若風力大于4級時，形成用于降低風速的凹谷地帶，以便在風力小于4級的凹谷地帶內鋪筑瀝青混凝土和過渡料。

優選的，形成用于降低風速的凹谷地帶包括：

通過在待鋪筑瀝青混凝土心墻的基座兩側預鋪壩殼料，形成突出于基座表面的一對壩殼料基層，以便一對壩殼料基層與基座表面之間圍成用于減小風速的所述凹谷地帶。

其中，所述壩殼料基層的側壁與豎直方向具有大于0°的傾斜角。

優選的，所述壩殼料基層的側壁與豎直方向之間的傾斜角為30°-45°。

優選的，所述壩殼料基層相對所述基座的高度為8m-10m。

其中，逐層鋪設瀝青混凝土，采用根據已鋪設瀝青混凝土層的溫度進行瀝青混凝土鋪設的方法。

綜上所述，與現有技術相比，本發明的高海拔地區砂礫石壩連續鋪設的施工方法的有益效果體現在以下方面：

1、本發明的方法，可在已鋪設并凍結的下層壩殼料層上繼續鋪設壩殼料，以便利用在前鋪設的下層壩殼料層中熱能的熱傳導作用，使上層壩殼料層與下層壩殼料層結合密實，從而形成由下至上壩體溫度呈場分布的砂礫石壩，減少低溫環境對施工的影響，提高施工效率，且形成的砂礫石壩密實，抗滲透性好。

2、本發明的方法，針對高海拔地區經常有風且風力較大的特點，在施工時營造出可以減小風速的凹谷地帶，使瀝青混凝土和過渡料可以在風速較小的環境下進行，從而利于施工的順利進行，提高施工效率。

3、本發明的方法，對瀝青混凝土和過渡料一次性同時鋪筑，鋪筑效率高，鋪筑后采用三臺碾壓機同步碾壓，提高碾壓效率，降低攤鋪后的瀝青混凝土的熱量散失速度，當在其上面攤鋪上一層瀝青混凝土時，不需將已攤鋪的瀝青混凝土表面加熱，即可直接在其上面直接攤鋪瀝青混凝土，從而減少施工工序，極大提高施工效率；

4、本發明的方法，在瀝青混凝土和過渡料鋪筑后，采用三臺重型碾壓機以品字形布局的方式對鋪筑后的瀝青混凝土和過渡料進行同步碾壓，縮短碾壓時間，降低碾壓后瀝青混凝土的孔隙率，降低攤鋪后的瀝青混凝土的熱量散失速度，使過渡料與瀝青混凝土接合面處結合更好；

5、本發明的方法，在進行瀝青混凝土鋪設的過程中，既使已鋪設的下層瀝青混凝土層的表層溫度小于70℃，也可以將待鋪設的瀝青混凝土直接鋪設在下層瀝青混凝土層上面，無需對下層瀝青混凝土層進行預加熱，極大提高施工效率，減少施工成本，縮短施工周期。

6、本發明的方法，當已鋪設的下層瀝青混凝土層的表層溫度小于70℃時，通過已鋪設的下層瀝青混凝土層的溫度數據，確定待鋪設的瀝青混凝土的出機口溫度、攤鋪溫度等，并根據確定的溫度值對瀝青混凝土的拌合、攤鋪等過程進行調整，從而可將待鋪設的瀝青混凝土直接鋪設在下層瀝青混凝土層上面，并通過當前鋪設的瀝青混凝土融掉下層瀝青混凝土層的表層，使兩層瀝青混凝土層直接對接，兩層瀝青混凝土層之間無結合分層面，確保形成的瀝青混凝土心墻壩的各參數及強度符合甚至超過規范要求。

7、本發明的方法，在鋪設瀝青混凝土的過程中，把已鋪設的瀝青混凝土的表層和深層的溫降與外部氣候條件聯系起來，并根據溫度數據指導上層瀝青混凝土的鋪設，從而避免規范中表層溫度小于70℃時必須對下層瀝青混凝土層進行烘烤以預加熱的問題，提高施工效率。

8、本發明的方法，在瀝青混凝土心墻壩施工的過程中，將已鋪設的瀝青混凝土在不同條件下的溫度數據與待鋪設瀝青混凝土的出機口溫度、攤鋪溫度、碾壓前后溫度等融合在一起，形成瀝青混凝土心墻施工的施工數據庫，從而可為將來在高海拔地區進行瀝青混凝土心墻的施工提供有力指導與支持，對類似項目起到積極推動作用。

以下，結合各附圖對本發明實施例進行描述。

附圖說明

圖1是本發明高海拔地區砂礫石壩連續鋪設的施工方法的流程圖；

圖2是本發明的瀝青混凝土心墻壩的底部局部示意圖；

圖3是本發明的瀝青混凝土心墻的溫度場效應圖；

圖4是本發明形成的凹谷地帶的示意圖；

圖5是本發明在凹谷地帶鋪設瀝青混凝土和過渡料的流程圖；

圖6是本發明對開采的砂礫石料進行上壩試驗時的碾壓前后的砂礫石壩殼料級配曲線圖。

具體實施方式

如圖1所示，為本發明的高海拔地區砂礫石壩連續鋪設的施工方法的流程圖，由圖可知，本發明的方法包括：

通過對高海拔地區庫區料場進行砂礫石料取料、瀝水處理，獲得含水率在4.1％-4.4％之間的用于形成砂礫石壩的壩殼料；

通過將壩殼料鋪設在待鋪筑瀝青混凝土心墻的基座兩側的壩址處，形成一對下層壩殼料層；

通過碾壓機對一對下層壩殼料層進行碾壓處理，以便將下層壩殼料層的壩殼料壓實；

以被壓實的一對下層壩殼料層為基礎，由下至上逐層鋪設壩殼料、并逐層碾壓，直至形成壩體溫度呈場分布的一對砂礫石壩；

其中，所述逐層鋪設壩殼料包括：

在夜間溫度小于0℃、白天日平均太陽輻射量在4.53×10¹¹-6.43×10¹¹兆焦耳的條件下，對下層壩殼料層的已凍結表面進行松散處理，使其已凍結的表面松散開；

將上層壩殼料鋪設在下層壩殼料層的已松散開的表面上，以便利用在前鋪設的下層壩殼料層中熱能的熱傳導作用，使上層壩殼料層與下層壩殼料層結合密實；

其中，所述高海拔地區是指海拔3000米以上的地區。

具體的，在海拔3000米以上的高海拔地區，大部分地區山高谷深、地形地貌多樣、地層巖性復雜、覆蓋層深厚、交通運輸條件差。整體高海拔地區植被稀少、空氣稀薄，氣壓較低、氧氣較少，氣溫低、晝夜溫差大(溫差常大于20℃)，經常會出現日最低氣溫在0℃至-20℃之間、風力大于4級、日降水量大于5mm的情況，白天太陽輻射強烈，夜晚相對寒冷，氣象條件極為復雜，水文地質環境惡劣，屬于地質災害頻發和地震多發區。若完全按規范要求，則不能進行瀝青混凝土心墻壩的施工，因此，為了適應這種氣候條件，本發明采用如下方法進行施工。

s01、通過對高海拔地區庫區料場進行砂礫石料取料、瀝水處理，獲得含水率在4.1％-4.4％之間的用于形成砂礫石壩的壩殼料

由于高海拔地區的庫區料場主要集中在河道與道路之間，本發明采用分期剝離的方法進行，剝離料用2m3液壓挖掘機，配合162kw推土機裝25t自卸車運輸至棄渣場和表土堆放場。表土剝離后，再分區逐層向下取料，每層取料采用臺階法進行，取料厚度不超過3m。為了多區同時取料，可在沿河道一側布置一條寬6m的施工道路，施工道路修建前，先剝離道路區的表層土，然后在進行碾壓或回填平整，以便于后期道路下部料開采上壩，道路貫穿至分部的各個區域，進行同時取料。在道路修建后，為了降低砂礫料場的地下水，則對河道進行及時疏通，并將其下降2～3m，以保證河道水位順暢流出即可。

水上料開采后，河道內及河道底部還有大量的砂礫料。為此，在水上料開采時，根據地下水情況，盡量將河岸取料區降低，然后開挖深和寬均為3m的溝槽，在枯水期將上游河道改建與河岸取料溝槽連接，引入導流明渠內。

經河道改建后測量，新改建的河道比原河道低4m左右，而原河床下的地下水滲漏較慢，施工中根據劃分的區段，開挖橫向排水溝，將地下水分段截斷并引流到新建河道內。另外，部分區段還根據地質情況和取料情況，設置縱向排水溝與橫向排水溝連接，以便于順暢排走地下水。當取料低于新建河道時，則在取料區深挖集水坑，將地下水進行定點集中抽排到明渠內，每個點布置不少于2臺，當水量較大時，設置多點抽排。取料后主河道低于明渠高程時，則在主河道與明渠交叉部位安設4臺75kw的大量程水泵集中抽排到導流洞內。

由于水下料含水量大，含泥量較水上料大，受長期在水下浸泡的影響，砂礫石料中的含泥質顆粒與含砂質細顆粒混合與砂礫石粗顆粒料結合，較致密，滲透性差，晾曬后表面產生硬固板結，阻止了內部含水量往外的滲流，而產生表面干硬板結，內部含水率大的主要原因。為此，在庫區料場取料過程中，如何解決水下料是最大的難度問題。本發明在施工中采取如下措施進行控制：

1)根據有關工程施工經驗，水下料開采采用立采(也可根據現場實際情況開采)開挖的施工措施，開挖設備采用3m3大型挖掘機，配合現場裝載機和運輸車輛開采運輸上壩。同時根據不同取料區域，分段利用大方量液壓挖掘機將水下料開挖到固定區域集中晾曬。

2)根據水下砂礫石料開采的時間規劃及壩料填筑進度量，將砂礫石料場按縱向平均分做幾個作業區，橫向方面先開挖溝槽引排，加速現場水下料排水，分層臺階立面條帶開采。

3)在現場進行瀝水試驗，經取得試驗數據后按瀝水實驗室數據要求進行瀝水，使含水率在4.1％-4.4％之間，然后再用2m3液壓挖掘機裝自卸車運輸上壩。

4)為確保水下砂礫石料的開采質量，有利于瀝水的要求，分層臺階法立面條帶開采以每層開采厚度2m，條狀以20m寬控制取料。為了取得良好的循環施工，提高功效，裝載運料同樣從各個作業區的起點開始，以便完成第一條帶，再進行第二條帶的取料。

5)在大壩填筑料源降低含水率的同時，在壩面上也采取堆鋪、分區翻曬和填筑碾壓的措施，即將大壩填筑分為iv個區域，當一個區在堆料晾曬瀝水時，一個區在翻曬攤鋪，一個區在進行碾壓，再一個區在進行缺陷處理。

6)取料過程中，現場技術人員及實驗人員加強現場料源質量控制檢查，取樣試驗等，發現有較差的料，嚴禁開采，對可開采的料，不定期劃分區域取料。發現取料區域質量不符合要求，立即更換取料區域。確保上壩料的質量。

若庫區料場在取料中有大部分較大的孤石群，則需要進行解爆后才能進行繼續取料。為此，在施工中采用風鉆鉆孔，靜態膨脹劑爆破法解爆，破碎錘解小的措施進行破碎到30～40cm。破碎的塊石料質地堅硬，儲量大，抗壓強度滿足設計塊石料的要求，將其完整質好的料堆存，用于大壩上下游貼坡排水體的施工。而部分菱角不均勻質差的料與壩料混合填筑于大壩上。

s02、在獲得天然含水率在4.1％-4.4％之間的壩殼料后，先對開采的砂礫石料進行以不同施工參數進行相應碾壓試驗，即鋪料厚度(60cm和80cm)、碾壓遍數(6遍和8遍)及加水至(4.2％、6.2％和9.5％)，其中含水率為4.2％時為天然不加水情況。現場試驗前，先進行室內試驗，根據室內試驗成果再進行現場組合試驗，經測砂礫石料最大干密度為2.36g/cm³，最小干密度為1.95g/cm³，天然含水率為4.1％～4.4％，土石料的顆粒級配符合設計要求，鋪料分別選用進占法和倒退法，試驗組合情況見表1。

表1碾壓試驗組合情況表

試驗過程中主要進行了壓實干密度、碾壓層表面沉降、碾壓后土料顆粒級配分析等試驗。在試驗區布置沉降量測控點測量壓實沉降量值，并計算出同一試驗單元的平均沉降率。碾壓后灌水法取樣測定壓實密度，碾壓后，一個試驗單元挖取2個試坑內的填料作為填筑料樣品，測定其含水量、干容重、填料級配，用灌水法測定其干密度，計算出相對密度。按規范要求，每個試坑直徑為1.6m，深度為試坑所在試驗組填料壓實后的填土厚度，實測壓實后填筑料含水量控制誤差≤1％；一個試驗單元的壓實密度以2個所取樣品的平均值作為最終值。壩殼料碾壓試驗數據結果統計見表2。

表2碾壓試驗數據結果統計表

從上表可以看出，隨著鋪料厚度的增加，壓實干密度有所下降，總的趨勢是鋪料越薄，壓實后干密度越大，對于本次試驗而言，鋪土厚度對壓實效果的影響尚符合常理。當鋪層厚度相同時，隨著碾壓遍數的增加，壓實干密度也隨之上升。不同鋪厚時，填鋪土厚度越大，沉降量越大；相同填鋪厚度和碾壓遍數時，含水率(一定范圍內)越大，沉降量越小。

為對比碾壓前后砂礫石壩殼料級配變化情況，試驗過程中對砂礫石壩殼料進行了級配分析，從分析結果中可知，不同填厚度、不同碾壓遍數時壩料的顆粒級配曲線與料場原始級配曲線都比較接近，可以判定，在碾壓施工過程中，壩料未發生明顯破碎。這種規律與砂卵石料顆粒圓滑、堅硬、不易破碎的特點相一致，而且各級配曲線都在技術要求壩殼料顆粒級配包線范圍內，進一步核實了料場壩殼料的質量滿足設計要求。顆粒級配分析曲線見圖6。

通過生產性碾壓試驗成果分析，并綜合考慮壓實沉降量結果、碾壓遍數與干密度的變化趨勢，選擇、確定壩殼料的填筑施工工藝。在滿足技術標準要求的同時，綜合考慮施工功效，保證施工質量，本發明采用最終的施工工藝為：松鋪厚度80cm、加水0％(即天然含水率4.1％～4.4％)、碾壓8遍(靜壓2遍+振壓6遍)作為現場施工控制參數，碾壓方法為進退錯距法(碾輪寬/碾壓遍數)。

根據試驗確定壩殼料的填筑施工工藝后，通過運輸車輛將天然含水率4.1％～4.4的壩殼料鋪設在待鋪筑瀝青混凝土心墻的基座兩側的壩址處，形成一對下層壩殼料層。鋪設時，采用進占法鋪料，鋪料中利用挖機將含水率大的和含水率小的壩殼料進行拌合，然后再用推土機推平。

s03、通過碾壓機對一對下層壩殼料層進行碾壓處理，以便將下層壩殼料層的壩殼料壓實；

在將天然含水率4.1％～4.4的壩殼料鋪設在壩址處并整體推平形成一對下層壩殼料層后，采用22噸的碾壓機進行碾壓，先靜壓2遍，再振壓(振動碾壓)6遍，碾壓后進行試驗和缺陷處理合格，以達到下一層壩殼料填筑的要求。

s04、以被壓實的一對下層壩殼料層為基礎，由下至上逐層鋪設壩殼料、并逐層碾壓，直至形成壩體溫度呈場分布的一對砂礫石壩。

在高海拔地區的夜間溫度小于0℃，有時白天溫度也很低，日照時間短，而由于壩殼料里含有一定的水分，在鋪設完一層后，可能第二天或幾天后才能再繼續鋪設，導致已鋪設的下層壩殼料層發生凍結，或者，由于溫度低，當天鋪設完之后就會凍結，在這種情況下，為確保施工能順利進行，本發明采用如下方法進行逐層鋪設。

每當下層壩殼料層碾壓完成后，在白天日平均太陽輻射量在4.53×10¹¹-6.43×10¹¹兆焦耳的條件下，對下層壩殼料層的已凍結表面通過碾壓機碾壓(可振碾2遍)的方法，使距已鋪設的下層壩殼料層的表層深度為18-20cm的壩殼料松散；然后，將上層壩殼料快速鋪設在下層壩殼料層的已松散開的壩殼料表面上，以便利用在前鋪設的下層壩殼料層中熱能的熱傳導作用，以及太陽能和已鋪設的瀝青混凝土向外擴散的熱量的綜合作用下，使上層壩殼料層與下層壩殼料層結合密實。

采用上述方法逐層鋪設，始終在在前鋪設的下層壩殼料層中儲存的熱能的熱傳導作用下，使下層壩殼料層及覆蓋在下層壩殼料層上的上層壩殼料層之間結合密實的方法，確保壩殼料鋪設可以在低溫情況下持續進行，解決現有技術中已鋪設的壩殼料表面凍結就只能停止施工、影響施工周期的問題。且鋪筑形成的砂礫石壩的壩體內部溫度呈場分布，即，壩體內部的溫度，由下至上溫度逐漸降低。

具體的，在采用壩殼料填筑的過程中，由于先期鋪筑的壩殼料層中儲存一定的熱能，熱能可以傳導至上層壩殼料層，隨著壩殼料層的逐層鋪設，會將熱能由下向上傳導，使填筑形成的多層壩殼料層具有一定的熱容量，使凍結的冰會在熱能的作用下消融，從而在熱傳導的作用以及太陽能和已鋪設的瀝青混凝土向外擴散的熱量的綜合作用下，使多層壩殼料層結合密實，進而使得最后鋪筑成的壩體的溫度呈現下高上低的場分布趨勢，而整個瀝青混凝土心墻壩呈現以瀝青混凝土為中心的中間高、兩邊低的趨勢。

此外，由于本發明的壩殼料具有一定含水率，因此，在將壩殼料鋪設在下層壩殼料層上時，無需采用現有技術中的必須在已鋪設的下層壩殼料層上面灑水的步驟，因此節省工序，節省施工成本。

其中，本發明在逐層鋪設壩殼料時，還通過一次性同時鋪設的方法，在一對壩殼料層之間逐層鋪設瀝青混凝土和過渡料。

而由于高海拔地區的風力通常在4級以上，若按規范不能進行瀝青混凝土心墻施工，為了避免這種情況發生，本發明在施工過程中，還采用通過壩殼料層形成可以降低風速的凹谷地帶的方法保證瀝青混凝土和過渡料等材料的鋪設進度。

具體的，若風力大于4級時，通過壩殼料層形成用于降低風速的凹谷地帶，以便在風力小于4級的凹谷地帶內鋪筑瀝青混凝土和過渡料。優選的，形成用于降低風速的凹谷地帶包括如下步驟：

a1、在待鋪筑瀝青混凝土心墻的基座兩旁較遠側先按如上所述方法預鋪壩殼料，以便形成突出于基座表面的一對下層壩殼料層，使一對下層壩殼料層與基座表面之間圍成用于減小風速的凹谷地帶。

其中，在預鋪壩殼料形成一對下層壩殼料層時，下層壩殼料層的側壁與豎直方向應具有大于0°的傾斜角，優選的，下層壩殼料層的側壁與豎直方向之間的傾斜角在30°-45°之間，且傾斜方向是由下至上朝著遠離基座的方向，預鋪下層壩殼料層時，使下層壩殼料層相對基座上表面的高度為8m-10m左右，從而可使一對下層壩殼料層與基座表面之間圍成一個凹谷地帶，該凹谷地帶內的風速小于位于下層壩殼料層上方的谷外的風速。

a2、在形成可以減小風速的凹谷地帶后，以一對下層壩殼料層及基座為基礎，在一對下層壩殼料層及基座的上方逐層同步鋪筑對應材料，以便在兩側壩殼料的遮擋下，凹谷地帶內鋪設的所有材料始終在風速較小的環境中進行，直至形成相鄰層間無結合面的瀝青混凝土心墻。

其中，同步鋪筑對應材料包括：在一對下層壩殼料層上繼續鋪設壩殼料，以形成砂礫石壩的同時，在基座上一次性鋪筑瀝青混凝土和過渡料，以便在基座上形成瀝青混凝土層和位于瀝青混凝土層兩側的一對過渡料層，與此同時，在過渡料層與對應的下層壩殼料層的側壁之間同步鋪設過渡壩殼料，以便形成過渡壩殼料層。

重復上述同步鋪筑對應材料的步驟，逐層向上鋪設瀝青混凝土、過渡料、過渡壩殼料、及壩殼料后，最終形成如圖4所示的中間為瀝青混凝土、瀝青混凝土兩側為過渡料、過渡料外側為過渡壩殼料、過渡壩殼料外側為壩殼料的瀝青混凝土心墻，且該瀝青混凝土心墻由下至上的各相鄰層間無結合面，結合密實。

下面，對在本發明營造的局部氣候中進行瀝青混凝土和過渡料的施工的方法進行描述，施工的流程圖如圖5所示。

b1、原材料的準備

制備以高海拔地區的當地砂礫石為骨料的瀝青混凝土和過渡料。

現有技術中，土石壩心墻瀝青混凝土通常要求堿性骨料，如石灰巖和白云巖。因瀝青呈酸性，這樣在瀝青混凝土熱拌和過程中，瀝青與堿性骨料的結合不僅是表面物理結合，而且結合面會發生化學反應，可增強瀝青和骨料的黏附力。然而在一些高海拔地區的壩址區，由于其地理、氣候等特點，在合理的經濟運輸距離范圍內，不能找到堿性巖石料源，當地只有天然的砂礫石料或酸性巖石，如花崗巖和石英巖。而為確保施工工程的順利開展，需考慮采用當地砂礫石作為骨料的情況。

本發明正是基于上述原因，采用當地料場具有的砂礫石作為原料，將砂礫石進行破碎處理得到所需的瀝青混凝土的骨料。其中，本發明的瀝青混凝土中包括粗骨料、細骨料、填料和瀝青。

在對當地砂礫石料破碎篩分后，得到19～16、16～13.2、13.2～9.5、9.5～4.75和4.75～2.36mm、2.36mm～0.075mm粒徑6級礦料，其中，粗骨料選用粒徑為19～16、16～13.2、13.2～9.5、9.5～4.75顆粒的五級配比，細骨料選用粒徑為4.75～2.36mm的顆粒，填料采用石灰巖礦粉，瀝青采用克拉瑪依70號a級瀝青。

通過對粗骨料進行密度及吸水率試驗、與瀝青的黏附性試驗、堅固性試驗、抗熱性試驗以及壓碎率試驗，鑒定表明，砂礫石料總體呈堿性，其質地堅硬，在加熱過程中未出現開裂、分解等現象，破碎砂礫石料和天然砂礫石料總體與瀝青黏附力強，堅固性好，質量基本滿足sl501《土石壩瀝青混凝土面板和心墻設計規范》規定的瀝青混凝土粗骨料的技術要求，因此，當地砂礫石可作為瀝青混凝土心墻的粗骨料。

通過對細骨料進行表觀密度、吸水率、水穩定等級、堅固性、<0.075mm顆粒含量以及含泥量測定，表明細骨料各項指標均滿足規范要求，可作為凝土心墻的細骨料。

而本發明的粗骨料、細骨料、填料的質量百分比范圍為：53:30:17-55:32:13，油石比為6.7％-7.3％。優選的，粗骨料、細骨料、填料的質量百分比為：54.6:31.4:14，油石比為6.8％。

制備以當地砂礫石為原料的過渡料，過渡料的顆粒粒徑不大于8cm。

其中，在制備瀝青混凝土過程中，現有相關規范規定的瀝青混凝土的拌和溫度見下表3。

表3瀝青混凝土的加熱溫度(℃)

而本發明的瀝青混凝土的拌合溫度需要根據當地鋪筑情況進行實時調整，在拌制瀝青混凝土時，先將骨料和填料干拌15s，再加入熱瀝青拌和。瀝青混凝土的拌和時間應不少于45s。瀝青混凝土應色澤均勻，不離析，無花白料。

其中，過渡壩殼料層與下層壩殼料層上面鋪設的壩殼料層最終形成砂礫石壩，即，過渡壩殼料與壩殼料采用同樣的材料，均是以當地砂礫石為原料，顆粒的最大粒徑不超過40cm。壩殼料每次鋪設厚度為60-80cm。

b2、在營造的凹谷地帶中，同步鋪設瀝青混凝土、過渡料、過渡壩殼料，與此同時，在下層壩殼料層上同步鋪設壩殼料。

其中，本發明心墻壩的底部局部示意圖如圖2所示，包括：位于底部的混凝土防滲墻6，設置在混凝土防滲墻6上部兩側的混凝土底板5，設置在混凝土底板5上方的瀝青混凝土基座4，鋪攤在瀝青混凝土基座4上方的上窄下寬的瀝青混凝土心墻1，其中，在瀝青混凝土基座4的上表面和下表面分別攤鋪有砂質瀝青瑪蹄脂3。

其中，在按圖2所示的結構鋪攤完瀝青混凝土基座4后，需對瀝青混凝土基座4的用于與瀝青混凝土心墻1連接的連接面進行處理，具體如下：

1、對連接面進行除塵處理，使連接面干凈、干燥，無灰皮。

2、在連接面上噴涂涂底材料，要求噴涂均勻，如涂刷瀝青涂料，用量約0.15～0.20kg/m²。瀝青涂料可以是熱瀝青或稀釋瀝青或陽離子乳化瀝青；或者噴稀釋瀝青，稀釋瀝青可用汽油或煤油或柴油與瀝青溶化、攪勻而成。

3、待噴涂表面干燥后，在噴涂表面攤鋪2cm厚的砂質瀝青瑪蹄脂3。

在對瀝青混凝土基座4的連接面處理完畢之后，進行量放線操作并固定定位金屬絲，然后采用具有三個料斗的攤鋪機進行鋪筑。

本發明采用的攤鋪機具有位于中間的用于攤鋪瀝青混凝土的混合料斗，在混合料斗的兩側分別設置一對用于鋪筑過渡料的過渡料斗，在瀝青混凝土制備好之后，將瀝青混凝土、過渡料分別裝卸在對應的料斗內后，攤鋪機行走，一次性地將瀝青混凝土和過渡料同時鋪筑在瀝青混凝土的基座上方，從而在基座上方形成瀝青混凝土層和位于瀝青混凝土層兩側的一對過渡料層，該層瀝青混凝土層和一對過渡料層分別為瀝青混凝土心墻壩的最底層。

其中，本發明在鋪設瀝青混凝土層和一對過渡料層時，每次鋪設的厚度可大于37cm、小于或等于40cm(以便碾壓后的厚度大于30cm、小于或等于34cm)，超出現有規范的最大不超過25cm的厚度，因此可以極大提高鋪設速度，也利于鋪設后的下瀝青混凝土層的保溫。

在最底層的下層瀝青混凝土層和下過渡料層鋪設攤平后，采用超出現有規范標準的碾重大于2噸的三臺碾壓機以品字形分布對瀝青混凝土層和一對過渡料層進行同步碾壓，以使終碾后的瀝青混凝土的平均孔隙率小于2％。與此同時，采用22噸的碾壓機對過渡壩殼料和壩殼料進行碾壓。

其中，品字形同步碾壓是通過使碾壓下層瀝青混凝土層的碾壓機在前、用于碾壓一對下過渡料層的一對碾壓機在后，三臺碾壓機同時向前行走碾壓的方法實現。

現有規范里規定瀝青混凝土攤鋪后只能采用1.5噸以下的輕型碾壓機進行碾壓，但由于本發明采用的瀝青混凝土的油石比為6.8％，且采用五級連續配，因此，在瀝青混凝土攤鋪后，本發明可使用超過2噸以上的碾壓機進行碾壓，且在碾壓過程中不會出現陷碾、粘碾現象，極大提高碾壓速度，降低瀝青混凝土鋪設后熱量的散失速度。

優選的，本發明可采用三臺2.2噸的碾壓機對下層瀝青混凝土層和下過渡料層進行同時品字形碾壓，也可以采用中間為2.2噸、兩側為2.6噸的三臺碾壓機進行品字形碾壓。

在碾壓過程中，瀝青混凝土初碾溫度控制在130℃～160℃，終碾溫度不低于110℃，若攤鋪溫度過高，攤鋪后可靜止一定時間后方可進行碾壓。振動碾行走速度控制在20m/min～30m/min。與岸坡結合部位及振動碾碾壓不到的邊角或斜坡部位，采用小型人工夯夯實。夯實標準是以瀝青混凝土表面“返油”為止，同時防止因夯實方法不當導致骨料破碎。

碾壓瀝青混凝土時，碾壓機械不得突然剎車，或橫跨心墻碾壓。采用錯位碾壓方式，每次錯位半碾寬，從左到右或從右到左的順序依次碾壓。

瀝青混凝土心墻的鋪筑，瀝青混凝土和過渡料從最低處開始向上層逐層鋪筑，與此同時，過渡壩殼料填筑也與瀝青混凝土和過渡料平起平壓均衡施工，整體心墻全線均衡上升，使全線盡可能保持同一高程，盡量減少橫向接縫。而壩殼料在下層壩殼料層的基礎上同步向上鋪筑，使得兩側的一對壩殼料層始終會與瀝青混凝土和過渡料、過渡壩殼料的上表面之間圍成凹谷地帶，即，使得瀝青混凝土和過渡料、過渡壩殼料的鋪設一直在風速低于外界風速的環境中進行，而收尾鋪平的工作可以在風力小的天氣進行，或者在壩殼料鋪設的高度接近心墻要求時，降低壩殼料鋪設速度，以便最后瀝青混凝土、過渡料、過渡壩殼料、壩殼料基本維持同一高程。

當整體心墻在鋪筑過程中出現橫向接縫時，接合坡度一般做成1：3的坡，上下層橫縫錯開2m以上。振動碾壓實時，橫向接縫處重疊碾壓30～50cm。在心墻兩側2m范圍內，不得使用10t(10噸)以上的大型機械作業，避免心墻局部受震畸變或破壞，如果不得不使用，需確定心墻鋪筑后多長時間才能碾壓，碾子激振力大小等，以防心墻局部受震畸變或破壞，各種機械不得直接跨越心墻。振動碾上的粘附物應及時清理。

本發明采用三臺碾壓機呈品字形分布的方式同時對鋪設好的瀝青混凝土層和過渡料層進行碾壓，避免現有技術中瀝青混凝土層和過渡料層非同時碾壓時，出現碾壓過渡料層時使瀝青混凝土層發生位移或畸變的情況，使得碾壓后的瀝青混凝土層和過渡料層的交接處交接良好，過渡料層可以為瀝青混凝土層提供支撐作用，減少瀝青混凝土在碾壓中的損耗。本發明對鋪設好的瀝青混凝土層和一對過渡料層進行品字形碾壓時，可以采用振碾的方法先碾壓6-8遍，再靜碾2遍；也可以采用先靜碾2遍，再振碾6-8遍，再靜碾2遍的方法，碾壓的方法與次數根據每次攤鋪的瀝青混凝土的攤鋪溫度確定，但無論采用哪種碾壓方法，終碾后的瀝青混凝土的平均孔隙率均可小于2％。而對過渡壩殼料和壩殼料采用振碾的方法先碾壓6-8遍，再靜碾2遍，確保壩面碾壓到位，不漏碾。

其中，本發明逐層鋪設瀝青混凝土，采用根據已鋪設瀝青混凝土層的溫度進行瀝青混凝土鋪設的方法，具體的，在每層的對應材料鋪設完并碾壓之后，還采用溫度控制的方法，定時檢測已鋪設的下層瀝青混凝土層的溫度，并根據該溫度指導在上面攤鋪的上層瀝青混凝土的攤鋪過程，具體如下。

步驟1、在下層瀝青混凝土層鋪設完之后，檢測下層瀝青混凝土層的溫度以獲得溫度數據

在將下層瀝青混凝土層鋪設完、每次碾壓之后，定時對下層瀝青混凝土層的表層和表層以下的各間隔層進行溫度檢測，以便獲得下層瀝青混凝土層的表層和各間隔層在鋪設后的定時溫度數據。

其中，對下層瀝青混凝土層的表層和表層以下的各間隔層進行溫度檢測包括：

沿著下層瀝青混凝土層的深度方向將下層瀝青混凝土層劃分為多個間隔層；

沿著每個間隔層的徑向設置多排檢測點，每排檢測點包括沿該間隔層軸向排布的多個檢測點；

在每次對下層瀝青混凝土層進行碾壓后，對多個檢測點分別進行溫度檢測。

對每個間隔層的多排檢測點進行溫度檢測之后，獲得下層瀝青混凝土層的表層和表層以下的各間隔層在鋪設后的定時溫度數據。

其中，本發明的各間隔層之間的間距可以為4-6cm，優選的，各間隔層之間的間距為5cm，即，每隔5cm設置一個間隔層，并在該間隔層上設置多個檢測點。

獲得下層瀝青混凝土層的表層和各間隔層的定時溫度數據后，對表層和各間隔層的多排檢測點的溫度數據分別進行先求和、再平均取值的處理，以便獲得關于下層瀝青混凝土層鋪設后的表層和各間隔層在不同位置及不同時刻的溫度數據。

在檢測下層瀝青混凝土層的溫度并獲得溫度數據之后，還在對下層瀝青混凝土層進行碾壓的過程中，實時檢測當地氣溫、風力及降水量，以便獲得實時天氣數據，并將獲得的實時天氣數據與下層瀝青混凝土層的溫度數據進行集合處理，以便獲得用于指導高海拔地區瀝青混凝土心墻施工的施工數據庫。

步驟2、在獲得下層瀝青混凝土層的溫度數據后，根據溫度數據，若數據表明下層瀝青混凝土層的表層溫度小于70℃，則確定將在下層瀝青混凝土層上面鋪設的待鋪設瀝青混凝土的出機口溫度及攤鋪溫度。

在獲得下層瀝青混凝土層的溫度數據后，若數據表明下層瀝青混凝土層的表層溫度大于或等于70℃，則直接按照鋪設下層瀝青混凝土層時的溫度將待鋪設的瀝青混凝土鋪設在下層瀝青混凝土層上。

需要說明的是，由于高海拔地區的海拔高、溫度低，因此，在攤鋪下一層瀝青混凝土層后，瀝青混凝土層的溫降很快，通常攤鋪碾壓完之后，已攤鋪的下層瀝青混凝土層的表層溫度都會很快低于70℃，在此情況下，若按照規范規定，必須對下層瀝青混凝土層進行烘烤加熱處理，但由于地理、氣候等條件的限制，這樣會無法完成施工，因此，本申請的發明人在長期研究工作中提出本發明的如下方法，即在下層瀝青混凝土層的表層溫度小于70℃時，采用下述方法繼續攤鋪瀝青混凝土：

首先，根據獲得的下層瀝青混凝土層的表層及各間隔層的溫度數據后，獲取下層瀝青混凝土層的表層、間隔層的溫降變化；

然后，根據溫降變化，確定將在下層瀝青混凝土層上面鋪設的待鋪設瀝青混凝土的出機口溫度及攤鋪溫度。

其中，本發明的中間層是指距表層8-12cm之間的間隔層，優選的，當相鄰間隔層的間距為5cm時，中間層采用距表層10cm處的間隔層。

優選的，根據溫降變化，確定將在下層瀝青混凝土層上面鋪設的待鋪設瀝青混凝土的出機口溫度及攤鋪溫度包括如下步驟：

若下層瀝青混凝土層的表層溫度在40℃-70℃之間、表層與中間層的溫降小于或等于30℃，即，當表層溫度大于或等于40℃，中間層溫度大于或等于70℃時(即距表層10cm處的間隔層與表層之間的溫降小于或等于30℃時)，則確定出將在下層瀝青混凝土層上面鋪設的待鋪設瀝青混凝土的出機口溫度為150℃-170℃，攤鋪溫度為140℃-150℃；

若下層瀝青混凝土層的表層溫度小于40℃、表層與中間層的溫降小于或等于30℃，即，當表層溫度小于40℃，中間層溫度小于70℃，但表層與中間層(即距表層10cm處的間隔層)的溫降小于或等于30℃時，則確定出將在下層瀝青混凝土層上面鋪設的待鋪設瀝青混凝土的出機口溫度為160℃-185℃，攤鋪溫度為150℃-165℃；

若下層瀝青混凝土層的表層溫度小于40℃，且其表層與距表層5cm-6cm處的間隔層(優選的，本發明采用距表層5cm處的第一個間隔層)之間的溫降大于30℃，則對下層瀝青混凝土層進行預加熱處理，以提高下層瀝青混凝土層的表面溫度，然后在下層瀝青混凝土層上面鋪設瀝青混凝土。

進一步的，在根據溫降變化確定出待鋪設瀝青混凝土的出機口溫度和攤鋪溫度之后，還可以根據溫降變化，相應確定出在下層瀝青混凝土層上面鋪設的瀝青混凝土層的碾壓前的溫度(即初碾溫度，不小于130℃)，以便在瀝青混凝土層溫度大于碾壓前溫度時，對其進行碾壓。

步驟3、當采用上述步驟確定出待鋪設瀝青混凝土的出機口溫度之后，對待鋪設的瀝青混凝土的拌合溫度進行調節，以便從拌合樓的出機口處輸出的瀝青混凝土的溫度達到出機口溫度。

步驟4、在從拌合樓的出機口處輸出的瀝青混凝土的溫度達到出機口溫度后，將從拌合樓里輸出的待鋪設瀝青混凝土運送至下層瀝青混凝土層處，并將待鋪設瀝青混凝土以上述步驟中確定出的攤鋪溫度直接鋪設在下層瀝青混凝土層上面，以便通過當前鋪設的瀝青混凝土覆蓋并加熱下層瀝青混凝土層、將下層瀝青混凝土層的表層融掉，從而形成與下層瀝青混凝土層對接的結合處無分層面的上瀝青混凝土層(鋪設瀝青混凝土時，同時一次性鋪設過渡料)。

采用本發明方法最終形成的由多層瀝青混凝土層構成的、每相鄰兩層之間無結合分層面的瀝青混凝土心墻，其溫度由下至上呈場效應變化，溫度場效應變化可結合圖3所示說明。

圖3中所示，為瀝青混凝土心墻壩的第n層瀝青混凝土和過渡料、在第n層上面攤鋪的第n+1層的瀝青混凝土和過渡料的縱截面示意圖，其中，a1-am分別為第n+1層瀝青混凝土層的表層及各間隔層的位于軸線上的各點，b1-bm，c1-cm分別為第n+1層的瀝青混凝土層與其兩側的過渡料層的交接處的各點，an、bn、cn分別為第n層的瀝青混凝土層的軸線上的點和位于瀝青混凝土層兩側的過渡料層上與其交接的點。

采用本發明的方法進行瀝青混凝土的施工時，施工后會發現，相鄰兩層瀝青混凝土攤鋪后形成的部分心墻的溫度并非均勻變化，而是呈現出場效應：在第n+1層的瀝青混凝土的中間層的軸線上的a2點的溫降最高，以a2點為中心，垂直方向的溫降高于沿水平方向(即寬度方向)的溫降(第n+1層表層以上為空氣，第n層為較冷基面)，但每層厚度有限，厚度約為30-34cm，而寬度可達0.6-2m以上。由此可以知道，在攤鋪瀝青混凝土過程中，已攤鋪的瀝青混凝土的表層溫降要快于深層溫降，所以可以采用本發明的方法，當已攤鋪的下瀝青混凝土的表層溫度較低時，可在已攤鋪的下層瀝青混凝土層上面直接攤鋪溫度較高的瀝青混凝土，即通過溫度高的瀝青混凝土直接將下層瀝青混凝土層的表層融掉并與其對接即可，使先后攤鋪的兩層瀝青混凝土層的結合面處無分層，且形成的瀝青混凝土心墻的各項參數均可達到規范要求。

其中，采用本發明的方法，每次攤鋪的瀝青混凝土的厚度可大于37cm、小于或等于40cm(碾壓后的厚度大于30cm、小于或等于34cm)，攤鋪厚度超出規范，結合快速碾壓，使得已攤鋪的瀝青混凝土的溫降減慢、保溫效果更好，極大提高攤鋪速度，在對已攤鋪的瀝青混凝土表面溫度掌握合理的情況下，可實現一次性攤鋪，即無需對已攤鋪的瀝青混凝土表面進行預加熱烘干處理，即可直接在其上面攤鋪上一層瀝青混凝土。

綜上所述，與現有技術相比，本發明的高海拔地區砂礫石壩連續鋪設的施工方法的有益效果體現在以下方面：

1、本發明的方法，可在已鋪設并凍結的下層壩殼料層上繼續鋪設壩殼料，以便利用在前鋪設的下層壩殼料層中熱能的熱傳導作用，使上層壩殼料層與下層壩殼料層結合密實，從而形成由下至上壩體溫度呈場分布的砂礫石壩，減少低溫環境對施工的影響，提高施工效率，且形成的砂礫石壩密實，抗滲透性好。

2、本發明的方法，針對高海拔地區經常有風且風力較大的特點，在施工時營造出可以減小風速的凹谷地帶，使瀝青混凝土和過渡料可以在風速較小的環境下進行，從而利于施工的順利進行，提高施工效率。

3、本發明的方法，對瀝青混凝土和過渡料一次性同時鋪筑，鋪筑效率高，鋪筑后采用三臺碾壓機同時碾壓，提高碾壓效率，降低攤鋪后的瀝青混凝土的熱量散失速度，當在其上面攤鋪上一層瀝青混凝土時，不需將已攤鋪的瀝青混凝土表面加熱，即可直接在其上面直接攤鋪瀝青混凝土，從而減少施工工序，極大提高施工效率；

4、本發明的方法，在瀝青混凝土和過渡料鋪筑后，采用三臺重型碾壓機以品字形布局的方式對鋪筑后的瀝青混凝土和過渡料進行碾壓，縮短碾壓時間，降低碾壓后瀝青混凝土的孔隙率，降低攤鋪后的瀝青混凝土的熱量散失速度，使過渡料與瀝青混凝土接合面處結合更好；

5、本發明的方法，在進行瀝青混凝土鋪設的過程中，既使已鋪設的下層瀝青混凝土層的表層溫度小于70℃，也可以將待鋪設的瀝青混凝土直接鋪設在下層瀝青混凝土層上面，無需對下層瀝青混凝土層進行預加熱，極大提高施工效率，減少施工成本，縮短施工周期。

6、本發明的方法，當已鋪設的下層瀝青混凝土層的表層溫度小于70℃時，通過已鋪設的下層瀝青混凝土層的溫度數據，確定待鋪設的瀝青混凝土的出機口溫度、攤鋪溫度等，并根據確定的溫度值對瀝青混凝土的拌合、攤鋪等過程進行調整，從而可將待鋪設的瀝青混凝土直接鋪設在下層瀝青混凝土層上面，并通過當前鋪設的瀝青混凝土融掉下層瀝青混凝土層的表層，使兩層瀝青混凝土層直接對接，兩層瀝青混凝土層之間無結合分層面，確保形成的瀝青混凝土心墻壩的各參數及強度符合甚至超過規范要求。

7、本發明的方法，在鋪設瀝青混凝土的過程中，把已鋪設的瀝青混凝土的表層和深層的溫降與外部氣候條件聯系起來，并根據溫度數據指導上層瀝青混凝土的鋪設，從而避免規范中表層溫度小于70℃時必須對下層瀝青混凝土層進行烘烤以預加熱的問題，提高施工效率。

8、本發明的方法，在瀝青混凝土心墻壩施工的過程中，將已鋪設的瀝青混凝土在不同條件下的溫度數據與待鋪設瀝青混凝土的出機口溫度、攤鋪溫度、碾壓前后溫度等融合在一起，形成瀝青混凝土心墻施工的施工數據庫，從而可為將來在高海拔地區進行瀝青混凝土心墻的施工提供有力指導與支持，對類似項目起到積極推動作用。

盡管上述對本發明做了詳細說明，但本發明不限于此，本技術領域的技術人員可以根據本發明的原理進行修改，因此，凡按照本發明的原理進行的各種修改都應當理解為落入本發明的保護范圍。