新疆某水电站工程等别为Ⅱ等大( 二) 型，大坝为2 级建筑物，坝型为碾压沥青心墙坝，坝长439 m，最大坝高91． 1 m。工程所在位置处于山区，平均气温7． 3℃，极端最高气温37． 5℃，极端最低气温－ 29． 0℃; 年最大冻土深度136 cm; 最大积雪深度38cm。该水电站2010 年11 月中旬大坝截流，上游围堰作为坝体的一部分进行施工，上游围堰防渗体为碾压沥青混凝土心墙，围堰最大高度49． 5 m，堰顶长约350m，填筑量84 万m3，为了保证该工程在2011 年4 月底具备度汛要求，上游围堰的沥青混凝土心墙施工，在冬季必须保持0℃ ～ － 20℃的低温条件下连续进行。
1 ·沥青心墙坝在新疆地区的发展趋势
沥青混凝土心墙是土石坝的主要防渗体［1 － 2］，其施工质量关系大坝安全。同时，沥青混凝土心墙又是隐蔽工程，一旦出现渗漏很难查找确定位置，维修也更加困难。因此，在沥青混凝土心墙施工过程中应对每个环节都进行有效控制。
碾压沥青混凝土施工质量受工程所在地温度、气候等因素影响较大，在寒冷地区冬季无法采用常规施工技术，会导致工期延长、机械设备利用率低、质量不能保证、施工成本增加等一系列问题［2］。
北疆大部分水利工程所在位置为山区，冬天寒冷，夏季凉爽，最冷月平均气温多地低于－ 10℃，属于严寒地区。近年来在北疆建设了很多水库工程，如以“新疆速度、新疆效益”为名的26 座牧区水源工程中，大部分分布在北疆，在前期设计阶段的坝型比较时，从冬季可施工性、可缩短工期、投资节省等方面的优越性考虑，沥青心墙坝占了大多数。据统计，25 座牧区水源工程中有15 座是沥青心墙坝，从在建、拟建和已建的水库工程统计发现，近10 a 沥青心墙坝所占比例有增加趋势。
近年来在新疆的严寒地区先后设计建造了多个沥青混凝土心墙坝，多家单位对冬季施工都做了一些施工试验及有益的尝试，总结了一些经验。总的来说，合理确定沥青混凝土的冬季配合比，采取适合冬季施工的保温措施和施工工艺，严格控制各施工环节是保证沥青混凝土负温下施工质量的关键。
2· 冬季施工需解决的关键问题
现行施工规范并未对严寒地区沥青混凝土冬季施工提出特殊要求，且无类似工程经验和研究成果可借鉴。相关技术人员在－ 5℃以上的气温条件下，成功地探索了冶勒水电站碾压沥青混凝土心墙的施工技术，填补了我国碾压沥青混凝土负温条件下施工的空白。从新疆严寒地区的气温特性、工期要求分析得知，在新疆严寒地区建设沥青心墙坝的有效施工天数很短，按常规方法施工冬季不能保证施工质量，因此深入研究并总结－ 5℃ ～ － 20℃低温条件下碾压沥青混凝土的施工技术十分重要。
为了满足该工程施工要求，项目承建单位专门成立了科研课题组，对冬季极端气温条件下沥青混凝土配合比进行了试验室模拟及现场摊铺试验。对冬季极端气温条件下沥青混凝土的施工设备选择及采取的保温措施、现场拌和、运输摊铺施工工艺及连续快速施工等方面进行了深入的研究，全面掌握了0℃ ～ － 20℃条件下碾压沥青混凝土的施工特点、设备选型、保温措施、施工工艺和温度控制特点等。经过课题科研组的不懈努力，最终取得了可喜的技术成果，并在该水电站上游围堰碾压沥青混凝土心墙施工中得以应用，经检测混凝土施工质量完全满足设计要求。
2． 1 沥青混凝土配合比
采用常规的碾压沥青混凝土配合比在冬季施工时无法满足各项质量指标要求，为此必须针对该地区的特殊气候条件，进行冬季施工的配合比研究。
该工程根据不同原材料、不同骨料级配指数、不同填料含量和油石比进行了27 种冬季配合比试验，通过基本性能( 孔隙率、变形和强度) 试验，从防渗、变形、强度、施工等性能和安全、经济考虑，结合工程实际情况，推荐编号D5 配合比为冬季碾压沥青混凝土心墙配合比，配合比参数见表1，力学性能见表2。
2． 2 冬季施工设备及保温措施
应根据施工强度选择匹配的施工设备。在冬季施工时，对沥青拌和楼的各种管路、阀件、集尘装置等易结冰部件采取保温或加温措施; 在沥青混合料保温筒出料口加设帆布筒，使热沥青混合料直接溜入运输车;对沥青混合料运输车底板、侧板加装保温隔热层，加装车厢保温隔热盖板。上述措施的目的是减少沥青混凝土在拌和、运输过程中的热量损失，确保沥青混凝土在摊铺后可满足初碾和终碾的温度要求，从而保证沥青混凝土的碾压质量。
( 1) YQLB1000 型沥青混凝土拌和系统对低温条件适应性不足，当外界气温低于－ 15℃时，在沥青混凝土拌和系统的沥青管道、所有管路、阀件、集尘装置等易结冰部件采用两层矿棉中间加电热丝的方法进行保温，计量精度可以满足设计使用要求。
( 2) 将5 t 自卸车车厢底部和四周添加保温层和保温盖进行沥青混凝土运输。在－ 15℃的外界气温条件下，运输过程为15 min; 损失温度为10℃ ～ 15℃，可满足冬季沥青混凝土现场施工温度的控制要求。
( 3) 对于XT120 沥青混凝土心墙联合摊铺机，通过增大导向轮直径可有效提高对沥青心墙摊铺轴线的控制; 同时，将该摊铺机过渡料料斗由一体式改造为拖挂式，可大大提高摊铺机对作业环境的适应性; 在过渡料斗专门设置液压泵控制过渡料后侧的活动挡板，可以使过渡料摊铺的厚度和平整度得到提高。
沥青混凝土冬季温控问题尤为突出。如果冬季不采取特殊的施工工艺保证沥青混凝土施工温度，将无法保证沥青混凝土心墙的密度、孔隙率及渗透性等主要指标，可能造成坝体渗漏。在冬季寒冷气温下施工，沥青混合料可采用8． 0% 沥青含量，沥青混合料温度取上限160℃ ～ 180℃; 拌和楼应靠近坝体布置，并对拌和楼的各种管路、阀件、集尘装置等易结冰部件采取保温或加温措施; 摊铺前，层间处理干净后，对下层沥青表面不加热，利用上层新铺沥青混合料( 160℃) 的热量，停滞约30 min 后，可将下层沥青混凝土融化50mm 深，结合面温度可达到约70℃。摊铺后的沥青混合料表面用帆布覆盖保温，并且在施工过程中缩小碾压循环，以防止表面温度损失过快，从而保证沥青混合料的碾压温度。
2． 3 冬季施工工艺
首先碾压温度采用“限低( 不低于130℃) ，适当提高碾压温度、单车碾压”的原则。缩短每一碾压单元长度，及时碾压减少温度损失，保证碾压温度。其次适当提高碾压沥青混凝土的拌和温度来保证碾压温度。同时在混合料碾压完后及时把帆布揭起，再对碾压后的沥青防渗墙表面进行保温覆盖，保证沥青混凝土有足够的返油和密实时间。
应严格控制沥青混凝土混合料的碾压遍数。在沥青混凝土负温施工的研究中，对于沥青混凝土最佳碾压方式的选择并不是以该碾压方式下沥青混凝土孔隙率最低为依据，而是在孔隙率小于3% 的前提下，选择碾压遍数最少作为最佳碾压方式。这是因为在沥青混凝土负温施工中，沥青混凝土温度下降速度很快，如果碾压遍数过多，反而会造成沥青混凝土本身的结构破坏，从而严重影响沥青混凝土的防渗效果。因此，施工环境温度越低，越应严格控制沥青混凝土混合料的碾压遍数。为避免在过渡料碾压过程中，对心墙产生挤压，造成中线偏移、心墙宽度变窄，在过渡料碾压时应距离心墙20 ～ 40 cm，这一部分先不进行碾压，待温度降到130℃时，采用静碾和2 倍动碾遍数进行碾压。
2． 4 快速高效施工技术
( 1) 在现场组织合理的情况下，采用合适的沥青混凝土施工配合比，在沥青混凝土施工过程中适当控制出机口温度，采取适当的保温措施减少运输摊铺过程中的温度损失，这一系列措施解决了因为沥青心墙冬季不能施工而制约大坝无法填筑这一矛盾。
( 2) 通过适当的防雨及照明措施可在雨天及夜间施工，从而解决夜间和雨天不能施工的局限，大大增加了沥青混凝土年施工有效天数。
( 3) 在寒冷低温条件下，采用冬季施工配合比，将出机口温度控制为规范上限温度，使铺筑热料保持在160℃，铺筑前可不进行底层沥青面加热，从而优化了沥青心墙的施工工艺，加快了心墙铺筑速度。
( 4) 沥青混凝土心墙的铺筑厚度随着碾压机具的优化及碾压参数的改变，还有进一步增大的空间。
( 5) 在常温情况下，沥青混凝土施工循环大于4 h即可实现无间歇连续铺筑。
2． 5 冬季施工质量控制
沥青混凝土心墙施工是一种热施工，对沥青混凝土的配合比和温度控制等要求较高，施工过程中的质量控制和检测尤为重要。施工过程中需严格执行“三检制”，对各工序进行全过程质量控制，按照每层为一个单元进行验收签证。实行联合开仓证制度，即由业主、监理、设计三方联合进行验仓。监理和业主对沥青混凝土心墙施工的全过程进行旁站监督，在沥青拌和站和大坝施工现场均安排专人测记沥青混凝土出机口温度、入仓温度、碾压温度等参数。
3· 结论与建议
( 1) 碾压沥青混凝土能否适应冬季寒冷气温施工条件，选择适合的配合比尤为关键。为了在极端气候施工条件下，该水电站上游围堰的沥青混凝土心墙能够正常施工，在室内－ 25℃极端气温条件下进行了沥青混凝土室内试验，对取样的马歇尔试件的密度、孔隙率、稳定度、流值及渗透性各项指标进行了检测，均符合规范要求。对马歇尔试件的结合面、非结合面力学指标进行了检测，也均满足规范要求。为了进一步验证选用的沥青混凝土配合比在大坝运行期的适应性，分别对所选的冬季沥青混凝土配合比进行了小梁弯曲、拉伸、抗压以及水稳定等性能试验。最终结论为，在低温－ 20℃条件下进行碾压沥青混凝土心墙施工是可行的，低于这一气温还有待进一步研究。
( 2) 当外界气温低于－ 2℃时，在沥青混凝土拌和系统的沥青管道、所有管路、阀件、集尘装置等易结冰部件采用两层矿棉中间加电热丝的方法进行保温设置，计量精度可以满足设计使用要求。将5 t 自卸车车厢底部和四周添加保温层和保温盖，可满足沥青混凝土运输要求。在－ 15℃的外界气温条件下，运输距离应在500 m 以内，运输过程中15 min 温度损失在10℃ ～ 15℃之间，完全可满足冬季现场施工温度控制要求。
( 3) 采用冬季沥青混凝土配合比，通过对沥青拌和站、运输车辆进行保温设置，使沥青混凝土拌和及运输能够在极端低温气候条件下正常运行。在施工现场设置铺盖保温并减小碾压循环长度等措施，使沥青混凝土质量得到有效控制。
( 4) 碾压沥青混凝土可以通过低温连续施工、采取适当措施雨天、夜间施工、低温下无层间加热施工、增加每层的铺筑厚度及每日多层连续铺筑等方面的施工工艺优化，实现快速高效施工。
1 ·沥青心墙坝在新疆地区的发展趋势
沥青混凝土心墙是土石坝的主要防渗体［1 － 2］，其施工质量关系大坝安全。同时，沥青混凝土心墙又是隐蔽工程，一旦出现渗漏很难查找确定位置，维修也更加困难。因此，在沥青混凝土心墙施工过程中应对每个环节都进行有效控制。
碾压沥青混凝土施工质量受工程所在地温度、气候等因素影响较大，在寒冷地区冬季无法采用常规施工技术，会导致工期延长、机械设备利用率低、质量不能保证、施工成本增加等一系列问题［2］。
北疆大部分水利工程所在位置为山区，冬天寒冷，夏季凉爽，最冷月平均气温多地低于－ 10℃，属于严寒地区。近年来在北疆建设了很多水库工程，如以“新疆速度、新疆效益”为名的26 座牧区水源工程中，大部分分布在北疆，在前期设计阶段的坝型比较时，从冬季可施工性、可缩短工期、投资节省等方面的优越性考虑，沥青心墙坝占了大多数。据统计，25 座牧区水源工程中有15 座是沥青心墙坝，从在建、拟建和已建的水库工程统计发现，近10 a 沥青心墙坝所占比例有增加趋势。
近年来在新疆的严寒地区先后设计建造了多个沥青混凝土心墙坝，多家单位对冬季施工都做了一些施工试验及有益的尝试，总结了一些经验。总的来说，合理确定沥青混凝土的冬季配合比，采取适合冬季施工的保温措施和施工工艺，严格控制各施工环节是保证沥青混凝土负温下施工质量的关键。
2· 冬季施工需解决的关键问题
现行施工规范并未对严寒地区沥青混凝土冬季施工提出特殊要求，且无类似工程经验和研究成果可借鉴。相关技术人员在－ 5℃以上的气温条件下，成功地探索了冶勒水电站碾压沥青混凝土心墙的施工技术，填补了我国碾压沥青混凝土负温条件下施工的空白。从新疆严寒地区的气温特性、工期要求分析得知，在新疆严寒地区建设沥青心墙坝的有效施工天数很短，按常规方法施工冬季不能保证施工质量，因此深入研究并总结－ 5℃ ～ － 20℃低温条件下碾压沥青混凝土的施工技术十分重要。
为了满足该工程施工要求，项目承建单位专门成立了科研课题组，对冬季极端气温条件下沥青混凝土配合比进行了试验室模拟及现场摊铺试验。对冬季极端气温条件下沥青混凝土的施工设备选择及采取的保温措施、现场拌和、运输摊铺施工工艺及连续快速施工等方面进行了深入的研究，全面掌握了0℃ ～ － 20℃条件下碾压沥青混凝土的施工特点、设备选型、保温措施、施工工艺和温度控制特点等。经过课题科研组的不懈努力，最终取得了可喜的技术成果，并在该水电站上游围堰碾压沥青混凝土心墙施工中得以应用，经检测混凝土施工质量完全满足设计要求。
2． 1 沥青混凝土配合比
采用常规的碾压沥青混凝土配合比在冬季施工时无法满足各项质量指标要求，为此必须针对该地区的特殊气候条件，进行冬季施工的配合比研究。
该工程根据不同原材料、不同骨料级配指数、不同填料含量和油石比进行了27 种冬季配合比试验，通过基本性能( 孔隙率、变形和强度) 试验，从防渗、变形、强度、施工等性能和安全、经济考虑，结合工程实际情况，推荐编号D5 配合比为冬季碾压沥青混凝土心墙配合比，配合比参数见表1，力学性能见表2。
2． 2 冬季施工设备及保温措施
应根据施工强度选择匹配的施工设备。在冬季施工时，对沥青拌和楼的各种管路、阀件、集尘装置等易结冰部件采取保温或加温措施; 在沥青混合料保温筒出料口加设帆布筒，使热沥青混合料直接溜入运输车;对沥青混合料运输车底板、侧板加装保温隔热层，加装车厢保温隔热盖板。上述措施的目的是减少沥青混凝土在拌和、运输过程中的热量损失，确保沥青混凝土在摊铺后可满足初碾和终碾的温度要求，从而保证沥青混凝土的碾压质量。
( 1) YQLB1000 型沥青混凝土拌和系统对低温条件适应性不足，当外界气温低于－ 15℃时，在沥青混凝土拌和系统的沥青管道、所有管路、阀件、集尘装置等易结冰部件采用两层矿棉中间加电热丝的方法进行保温，计量精度可以满足设计使用要求。
( 2) 将5 t 自卸车车厢底部和四周添加保温层和保温盖进行沥青混凝土运输。在－ 15℃的外界气温条件下，运输过程为15 min; 损失温度为10℃ ～ 15℃，可满足冬季沥青混凝土现场施工温度的控制要求。
( 3) 对于XT120 沥青混凝土心墙联合摊铺机，通过增大导向轮直径可有效提高对沥青心墙摊铺轴线的控制; 同时，将该摊铺机过渡料料斗由一体式改造为拖挂式，可大大提高摊铺机对作业环境的适应性; 在过渡料斗专门设置液压泵控制过渡料后侧的活动挡板，可以使过渡料摊铺的厚度和平整度得到提高。
沥青混凝土冬季温控问题尤为突出。如果冬季不采取特殊的施工工艺保证沥青混凝土施工温度，将无法保证沥青混凝土心墙的密度、孔隙率及渗透性等主要指标，可能造成坝体渗漏。在冬季寒冷气温下施工，沥青混合料可采用8． 0% 沥青含量，沥青混合料温度取上限160℃ ～ 180℃; 拌和楼应靠近坝体布置，并对拌和楼的各种管路、阀件、集尘装置等易结冰部件采取保温或加温措施; 摊铺前，层间处理干净后，对下层沥青表面不加热，利用上层新铺沥青混合料( 160℃) 的热量，停滞约30 min 后，可将下层沥青混凝土融化50mm 深，结合面温度可达到约70℃。摊铺后的沥青混合料表面用帆布覆盖保温，并且在施工过程中缩小碾压循环，以防止表面温度损失过快，从而保证沥青混合料的碾压温度。
2． 3 冬季施工工艺
首先碾压温度采用“限低( 不低于130℃) ，适当提高碾压温度、单车碾压”的原则。缩短每一碾压单元长度，及时碾压减少温度损失，保证碾压温度。其次适当提高碾压沥青混凝土的拌和温度来保证碾压温度。同时在混合料碾压完后及时把帆布揭起，再对碾压后的沥青防渗墙表面进行保温覆盖，保证沥青混凝土有足够的返油和密实时间。
应严格控制沥青混凝土混合料的碾压遍数。在沥青混凝土负温施工的研究中，对于沥青混凝土最佳碾压方式的选择并不是以该碾压方式下沥青混凝土孔隙率最低为依据，而是在孔隙率小于3% 的前提下，选择碾压遍数最少作为最佳碾压方式。这是因为在沥青混凝土负温施工中，沥青混凝土温度下降速度很快，如果碾压遍数过多，反而会造成沥青混凝土本身的结构破坏，从而严重影响沥青混凝土的防渗效果。因此，施工环境温度越低，越应严格控制沥青混凝土混合料的碾压遍数。为避免在过渡料碾压过程中，对心墙产生挤压，造成中线偏移、心墙宽度变窄，在过渡料碾压时应距离心墙20 ～ 40 cm，这一部分先不进行碾压，待温度降到130℃时，采用静碾和2 倍动碾遍数进行碾压。
2． 4 快速高效施工技术
( 1) 在现场组织合理的情况下，采用合适的沥青混凝土施工配合比，在沥青混凝土施工过程中适当控制出机口温度，采取适当的保温措施减少运输摊铺过程中的温度损失，这一系列措施解决了因为沥青心墙冬季不能施工而制约大坝无法填筑这一矛盾。
( 2) 通过适当的防雨及照明措施可在雨天及夜间施工，从而解决夜间和雨天不能施工的局限，大大增加了沥青混凝土年施工有效天数。
( 3) 在寒冷低温条件下，采用冬季施工配合比，将出机口温度控制为规范上限温度，使铺筑热料保持在160℃，铺筑前可不进行底层沥青面加热，从而优化了沥青心墙的施工工艺，加快了心墙铺筑速度。
( 4) 沥青混凝土心墙的铺筑厚度随着碾压机具的优化及碾压参数的改变，还有进一步增大的空间。
( 5) 在常温情况下，沥青混凝土施工循环大于4 h即可实现无间歇连续铺筑。
2． 5 冬季施工质量控制
沥青混凝土心墙施工是一种热施工，对沥青混凝土的配合比和温度控制等要求较高，施工过程中的质量控制和检测尤为重要。施工过程中需严格执行“三检制”，对各工序进行全过程质量控制，按照每层为一个单元进行验收签证。实行联合开仓证制度，即由业主、监理、设计三方联合进行验仓。监理和业主对沥青混凝土心墙施工的全过程进行旁站监督，在沥青拌和站和大坝施工现场均安排专人测记沥青混凝土出机口温度、入仓温度、碾压温度等参数。
3· 结论与建议
( 1) 碾压沥青混凝土能否适应冬季寒冷气温施工条件，选择适合的配合比尤为关键。为了在极端气候施工条件下，该水电站上游围堰的沥青混凝土心墙能够正常施工，在室内－ 25℃极端气温条件下进行了沥青混凝土室内试验，对取样的马歇尔试件的密度、孔隙率、稳定度、流值及渗透性各项指标进行了检测，均符合规范要求。对马歇尔试件的结合面、非结合面力学指标进行了检测，也均满足规范要求。为了进一步验证选用的沥青混凝土配合比在大坝运行期的适应性，分别对所选的冬季沥青混凝土配合比进行了小梁弯曲、拉伸、抗压以及水稳定等性能试验。最终结论为，在低温－ 20℃条件下进行碾压沥青混凝土心墙施工是可行的，低于这一气温还有待进一步研究。
( 2) 当外界气温低于－ 2℃时，在沥青混凝土拌和系统的沥青管道、所有管路、阀件、集尘装置等易结冰部件采用两层矿棉中间加电热丝的方法进行保温设置，计量精度可以满足设计使用要求。将5 t 自卸车车厢底部和四周添加保温层和保温盖，可满足沥青混凝土运输要求。在－ 15℃的外界气温条件下，运输距离应在500 m 以内，运输过程中15 min 温度损失在10℃ ～ 15℃之间，完全可满足冬季现场施工温度控制要求。
( 3) 采用冬季沥青混凝土配合比，通过对沥青拌和站、运输车辆进行保温设置，使沥青混凝土拌和及运输能够在极端低温气候条件下正常运行。在施工现场设置铺盖保温并减小碾压循环长度等措施，使沥青混凝土质量得到有效控制。
( 4) 碾压沥青混凝土可以通过低温连续施工、采取适当措施雨天、夜间施工、低温下无层间加热施工、增加每层的铺筑厚度及每日多层连续铺筑等方面的施工工艺优化，实现快速高效施工。