引言

碾压式沥青混凝土心墙作为土石坝的核心防渗结构，其施工质量直接关系到工程的防渗效果与耐久性。实际施工中，油石比波动、芯样取样偏差及层面结合不良等问题频发，导致心墙出现孔隙率超标、抗渗性降低等缺陷。例如，某水库大坝心墙施工后检测发现，局部区域孔隙率达8%（设计要求≤4%），引发渗漏隐患。现有研究多聚焦于材料性能优化，对施工工艺参数与心墙性能的关联性研究不足。本文从施工工序、芯样检测及层面结合三方面展开系统分析，旨在揭示施工常见问题的形成机理与控制方法。

一、不同施工工序油石比的相互关系与控制

1.1 油石比波动对心墙性能的影响

油石比是沥青混凝土的核心参数，直接影响心墙的密实性与抗渗性。施工工序中，拌合、运输、摊铺及碾压环节均可能引发油石比波动。例如，拌合不均匀导致局部沥青含量过高（油石比＞8%），形成“富沥青”区域，孔隙率降低但抗变形能力减弱；沥青含量过低（油石比＜6%）则导致骨料间粘结不足，孔隙率超标。某工程试验显示，油石比每增加1%，心墙渗透系数降低约15%，但压缩模量下降10%。

1.2 施工工序对油石比的作用机制

拌合工序中，沥青加热温度（160-180℃）与骨料含水率（≤1%）是关键控制点。温度过高导致沥青老化，粘结性下降；含水率超标则引发沥青与骨料分离。运输过程中，长时间暴露或温度过低（＜140℃）会使沥青粘度增大，摊铺时难以均匀分布。碾压工序中，压路机吨位（10-12t）与碾压遍数（4-6遍）不足，导致骨料嵌锁不紧密，形成微观孔隙。例如，某工程因碾压遍数不足，心墙顶部油石比检测值较设计值偏低0.8%，渗透系数超标2倍。

1.3 油石比控制策略

为减少油石比波动，需建立全流程控制体系：拌合阶段采用双轴强制式搅拌机，确保拌合时间≥45s；运输阶段使用保温车，覆盖帆布减少温度损失；摊铺阶段控制松铺系数（1.15-1.25），避免局部堆积；碾压阶段遵循“先静后振、先慢后快”原则，确保压实度≥98%。某工程通过引入在线油石比检测系统，实时反馈调整沥青泵送量，使油石比波动范围控制在±0.3%以内，心墙渗透系数稳定在1×10⁻⁸cm/s以下。

二、沥青混凝土芯样试验检测方法与问题解析

2.1 芯样取样偏差对检测结果的影响

芯样检测是评估心墙施工质量的核心手段，但取样位置、深度及温度控制不当易引发偏差。例如，取样位置靠近心墙边缘（距边缘＜0.5m）时，因边缘效应导致芯样密实度低于中心区域；取样深度不足（＜0.3m）时，表层沥青老化影响检测结果。某工程因取样位置偏差，检测孔隙率较实际值偏低1.5%，误判为合格，后续出现渗漏。

2.2 芯样检测指标与性能关联性

芯样检测主要包括孔隙率、渗透系数及压缩模量三项指标。孔隙率反映密实性，渗透系数表征抗渗性，压缩模量体现变形能力。三者存在关联性：孔隙率每增加1%，渗透系数上升约20%，压缩模量下降8%。例如，某工程芯样检测显示，孔隙率4.5%时，渗透系数为5×10⁻⁹cm/s，满足设计要求；但孔隙率升至6%时，渗透系数达2×10⁻⁸cm/s，超出允许范围。

2.3 芯样检测优化方法

为提高检测准确性，需规范取样流程：取样位置应随机分布，避开边缘区域；取样深度需贯穿心墙全厚（通常0.5-1.0m）；取样后立即密封保存，避免温度变化导致沥青性能改变。检测时采用“三温法”（取样温度、试验温度、养护温度均控制在20±2℃），减少温度误差。某工程通过优化取样方案，检测结果重复性提高至95%，为施工质量评估提供了可靠依据。

三、沥青混凝土层面结合处理技术与性能影响

3.1 层面结合不良的形成机理

在心墙施工过程中，层面结合是一个至关重要的环节。如果结合不良，很容易引发渗漏通道，对整个工程的质量和稳定性造成严重影响。层面结合不良的形成机理主要包括以下几个方面：

首先，当下层沥青混凝土的温度过低（低于120℃）时，上层摊铺的沥青无法充分渗透到下层，导致结合面变得薄弱。这种情况下，层间的粘结力会大大降低，从而容易引发层间滑移等问题。

其次，如果上层沥青的温度过高（高于180℃），会导致下层沥青老化，粘结力下降。这种情况下，层间的结合也会变得不牢固，容易引发层间分离等问题。

此外，如果层面间夹入了杂物（如碎石、泥土等），会形成局部缺陷，进一步削弱层间的结合力。例如，在某工程中，由于层面清理不彻底，导致结合面的抗剪强度较设计值降低了40%，引发了层间滑移的问题。

3.2 层面结合处理技术

为了确保层面结合的质量，需要采取一系列的处理技术。这些技术主要包括控制“三度”（温度、清洁度、平整度）：首先，要控制下层表面的温度，使其保持在130-150℃之间。这样可以确保上层沥青能够充分渗透到下层，形成牢固的结合面。其次，要保证层面的清洁度，达到“无浮尘、无杂物”的标准。这可以通过采用高压空气吹扫等方式来实现。最后，要控制平整度的误差，使其控制在±3mm以内。这样可以避免局部应力集中，提高层间的结合力。在处理工艺方面，可以喷洒粘层油（用量0.8-1.2kg/m²），以增强层间的粘结力。同时，可以采用热沥青砂浆填补凹坑，提高结合面的密实性。例如，在某工程中，通过实施“三度”控制，结合面的抗剪强度提升至0.8MPa，满足了设计要求（≥0.6MPa）。

3.3 层面性能评价方法

为了准确评价层面结合的质量，可以采用“三试法”进行评估。这包括冻融劈裂试验、结合面抗剪断试验和小梁弯曲试验。冻融劈裂试验可以评估层面结合的抗水损害能力。例如，经过50次冻融循环后，优质结合面的劈裂强度比（TSR）可以达到80%以上，而结合不良的面TSR只有60%左右。结合面抗剪断试验可以测定层间的粘结力。例如，在抗剪断试验中，优质结合面的剪切强度可以达到0.7MPa，而结合不良的面只有0.4MPa左右。小梁弯曲试验可以验证整体变形协调性，确保层面结合的稳定性和可靠性。通过“三试法”的综合评价，可以准确判定层面结合的质量，为工程的质量控制提供重要依据。

结语

碾压式沥青混凝土心墙施工质量受油石比控制、芯样检测及层面结合处理三方面因素共同影响。油石比波动导致心墙密实性与抗渗性失衡，需通过全流程控制减少偏差；芯样检测偏差影响质量评估准确性，需规范取样与检测流程；层面结合不良形成渗漏通道，需严格控制“三度”并采用“三试法”评价。未来研究应进一步探索智能监测技术（如物联网传感器实时反馈油石比与温度），结合数值模拟优化施工参数，推动心墙施工向精细化、标准化方向发展。唯有坚持“工艺-材料-检测”协同创新，方能实现沥青混凝土心墙的高质量建设与长期稳定运行，为水利工程安全提供坚实保障。

参考文献

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[3]向尚君,石林,廖佼,等.高海拔地区碾压式沥青混凝土心墙施工技术——以旁多水利枢纽大坝为例[J].水利水电科技进展, 2014, 34(2):5.