董箐水电站位于贵州省西部的北南盘江（茅口以下）下游，镇宁县与贞丰县交界的北盘江上。挡水建筑物为钢筋混凝土面板堆石坝，最大坝高146.5m，坝顶高程494.5m，坝顶全长678.63m，上游坝坡1：1.4，下游403.5m以上坝坡1：1.4，综合坝坡1：1.5，378m以下采用1：0.5坡比混凝土挡墙。上游垫层料坡面坡度1：1.4，砼面板面积99878m2。

 

　　为保证大坝施工期临时断面挡水度汛及防止垫层坡面受雨水冲蚀，同时为面板施工提供良好的工作基面，设计对垫层料上游侧边坡采用分期斜坡碾压及喷乳化沥青保护施工。

 

　　2乳化沥青及砂料技术性能指标和施工工艺

 

　　2.1改性乳化沥青材料制备

 

　　乳化沥青采用改性SBS乳化沥青。改性SBS乳化沥青的基质沥青为中油重交沥青、主乳化剂为G3复合乳化剂、改性剂为SBS橡胶乳（含量15％），其制备工艺为双液二次搅拌工艺。工艺流程及改性SBS乳化沥青技术指标详见下图1和表1。

 

　　2.2砂料的准备

 

　　由于喷涂乳化沥青的厚度主要由砂料构成，砂料粒径选择主要考虑以下因素：1，能与垫层料形成反滤；2，经碾压可嵌挤进垫层料中，经沥青胶结固化后与垫层料紧密黏结；3，有一定厚度并能较易获得；经比选，砂料采用砂石料场的机制细砂（灰岩）经筛选后制得。原料细砂经专门的筛砂机用2mm筛网去掉细粒，再用7mm筛网去掉粗料，留下2—7mm砂料即可堆存备用。

 

　　2.3施工工艺

 

　　乳化沥青是在常温下可冷态施工的乳液状建筑材料，通常呈深褐色，当喷洒涂布在基面后，随着所含水份的蒸发流失，其中极细微的沥青颗粒相互聚集还原成原状沥青，又重新具备沥青的工程性能。

 

　　乳化沥青是液状材料，沥青颗粒d≤5um，由于单独喷涂乳化沥青成膜很薄，不足以填充垫层料（砂、石混合料）的粗糙表面孔隙，无法形成完整封闭的柔性结构薄层，达不到设计意图。所以在乳化沥青喷涂后，在沥青表层均匀撒布一层砂料，砂料经沥青胶结固化通过碾压充填至垫层料坡面的表层空隙，形成有一定厚度的柔性结构薄层。经过实施“一油一砂一碾”施工后，虽然所撒布的砂料能挤压进垫层料坡面的空隙中，但是垫层料坡面的颗粒间孔隙相对较大，表面相对粗糙，还需进行“二油二砂二碾”施工，这样“二砂”可充填“一砂”孔隙，经碾压和沥青胶结，形成底面与垫层料连接紧密、表面相对光滑、砂料相互嵌锁具有一定强度和抗破坏能力的柔性结构薄层。

 

　　3施工准备及方法

 

　　3.1施工机具和材料的准备

 

　　1）将输送乳化沥青的装有万向滑轮的钢管(工作面转换时，人工易将多节钢管沿坝轴线平移)顺坡安装好，用钢丝绳捆绑固定在坡顶面打入垫层料的钢筋桩上；

 

　　2)装盛乳化沥青的5T工作罐用吊车吊装固定在一台5T汽车的货箱尾部；

 

　　3）将撒砂机用吊车吊放到垫层料坡面上，撒砂机由一台5T带排绳器的高速卷扬机上、下拖动，卷扬机及抗倾支撑架固定在汽车上，汽车沿坝轴线可平移以实现工作面转换；汽车加配重以抗侧倾。

 

　　5）将沥青泵入工作罐中，用专用泵将沥青泵入钢管，通过喷枪以实现喷洒。

 

　　6）将筛分好的砂料分堆在目前垫层料顶部平台上，用吊车装运至撒砂机的料斗上。

 

　　3.2施工方法

 

　　1）用泵将沥青送到管道中，沿坡面到达工作面，乳化沥青操作手手持喷枪将雾化的乳化沥青无缝喷涂在工作面上，压力调试以乳化沥青能充分雾化并能将垫层料坡面松散砂料和灰尘吹开为宜，约1.0MP，头遍乳化沥青用量约1.7kg/m2；操作手在安全绳牵引保护下，在坡面上下、左右移动，以实现在工作面上均匀、无缝洒布沥青。

 

　　2）经过专门训练的撒砂手站在撒砂机料斗上，操纵电动撒砂机构将料斗中的砂料均匀撒布到已喷洒沥青的工作面上，砂用量约0.003～0.004m3/m2；随着砂机用卷扬机上、下拖动，实现工作面无缝覆盖撒砂。

 

　　3）用砂机自带的碾轮将工作面无缝碾压一遍；以期将砂料压入垫层料表面，嵌挤密实，封闭表面孔隙；

 

　　4）在“一油一砂一碾”基面上喷洒二遍沥青，用量约1.4kg/m2，然后撒布二遍砂；用量约0.003～0.004m3/m2，最后再碾压一遍，形成“二油二砂二碾”沥青与砂料胶结、砂料相互挤紧嵌锁的柔性结构薄层，厚约5--6mm，以达到坡面保护和降低垫层和面板层间约束的工程目的。

 

　　3.3质量控制及评估

 

　　由于在垫层料坡面上喷涂乳化沥青属新技术新工艺、没有行业规范可循，根据董箐电站实际情况，在现有施工条件下，采用如下质量控制措施。

 

　　1）第一遍沥青喷涂前，必须将坡面碾压密实，表面平整，不能有轮痕；彻底清扫干净，不能有浮渣，以利于沥青与垫层料的粘结。

 

　　2）乳化沥青喷涂量适当，以临界流淌为准，喷涂量约1.7kg/m2（第一遍）和1.4kg/m2（第二遍）。

 

　　3）砂料撒布要求均匀，无缝覆盖沥青表面，撒布量约0.003～0.004m3/m2。

 

　　4）及时撒砂，一定要在沥青固化前将砂撒布。

 

　　经过表观检查，喷涂乳化沥青坡面无龟裂及消落现象，用50L/S流量、水滴散落点约10m2的集中水流（模拟暴雨）顺坡冲刷保护层3小时，沥青保护层无剥离破坏。

 

　　4小结

 

　　董箐水电站筑坝石料大部分利用溢洪道开挖的砂泥岩料，坝体沉降变形较大，垫层料上游坡面如果采用传统的水泥砂浆护面，所形成的硬性薄壳随坝体变形协调性差，将发生空鼓、开裂现象。由于变形大，垫层料坡面偏离设计较大，面板浇筑前，需要二次修整坡面，凿打、清理砂浆薄壳困难。因此，在垫层料坡面喷涂乳化沥青，形成表面相对光滑、致密，与砼面板异质的柔性隔离层，既可达到坡面保护的目的，又可减少坝体与砼面板之间的约束，还能作为临时度汛措施，通过充填垫层料坡面表面粗糙孔隙，减少渗透，防止渗透破坏的工程目的。

 

　　通过本工程应用实践证明，垫层料坡面喷涂乳化沥青施工技术在董箐水电站堆石体填筑中的应用是成功的。随着筑坝技术的发展，充分利用软岩石料筑坝将成为现实，适应变形的垫层料坡面喷涂乳化沥青防护技术，为面板堆石坝发展提供了合适的施工技术支持。