碾壓混凝土壩施工防滲措施探討

張海東

（山西省水利建筑工程局，山西 太原 030024）

碾壓混凝土筑壩技術(shù)是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一項(xiàng)新型筑壩技術(shù)，它既充分利用了混凝土壩斷面緊湊、整體性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，又將土石壩大型施工機(jī)械化方法移植到鋪筑混凝土壩上，實(shí)現(xiàn)了快速、大倉面連續(xù)碾壓施工。與常態(tài)混凝土筑壩相比，具有節(jié)約水泥、簡化溫控、施工設(shè)備通用性強(qiáng)、施工速度快、工期短和節(jié)省工程投資等優(yōu)點(diǎn)。

1 概況

1.1 碾壓混凝土壩的特點(diǎn)

碾壓混凝土筑壩技術(shù)改變了以往柱狀澆筑的常規(guī)混凝土筑壩技術(shù)，而是用振動碾壓機(jī)在大倉面澆筑層面振動碾壓施工。碾壓混凝土筑壩材料采用超干硬性無坍落度的混凝土，為使壓實(shí)機(jī)械將振動波傳到層底，使每層上下部壓實(shí)均勻，混凝土攤鋪碾壓的層厚一般為30～35cm。碾壓混凝土主要特點(diǎn)是水泥用量少、粉煤灰含量高的干貧性混凝土，采用與土石壩相同的運(yùn)輸和鋪筑設(shè)備，薄層攤鋪，振動碾壓，逐層填筑。實(shí)質(zhì)上是把混凝土壩結(jié)構(gòu)、材料與土石壩施工方法的優(yōu)越性進(jìn)行綜合，經(jīng)過擇優(yōu)改進(jìn)而成的一種筑壩新技術(shù)。

碾壓混凝土屬干、貧混凝土，干是指材料的用水量少，是超干硬性無坍落度混凝土，貧是指材料的水泥用量少，以較大摻量粉煤灰代替水泥，單位體積混凝土水泥用量比常態(tài)混凝土少，其單位體積所散發(fā)的水化熱要比常態(tài)混凝土少，絕熱溫升也較低，具有溫控簡單的有利條件。

1.2 碾壓混凝土壩的類型

碾壓混凝土壩目前有三種主要類型：日本的RCD、美國的RCC和中國的RCCD。雖然它們有許多共同點(diǎn)，但由于類型相異，因而形成三種筑壩方法，但各法都適應(yīng)本國碾壓混凝土壩型，是各國實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，發(fā)展并形成了具有本國特色的筑壩技術(shù)。

作為一種新型的筑壩技術(shù)，其優(yōu)越性已越來越明顯。我國碾壓混凝土筑壩起步雖然較晚，但發(fā)展較快，工程實(shí)踐中積累了不少經(jīng)驗(yàn)，也創(chuàng)造了一些新技術(shù)。隨著碾壓混凝土筑壩技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)U(kuò)展到水利水電以外的其他領(lǐng)域，如道路、機(jī)場等。

2 施工存在問題

雖然碾壓混凝土筑壩技術(shù)已較成熟，但隨著碾壓混凝土壩的發(fā)展，仍然存在許多值得探討的問題。從碾壓混凝土技術(shù)角度來看，存在碾壓混凝土層面結(jié)合質(zhì)量、防滲結(jié)構(gòu)、橫縫設(shè)置與溫度控制和碾壓混凝土耐久性等問題；從碾壓混凝土施工管理角度來看，由于采用不同的施工組織方案，將直接影響工程的施工機(jī)械設(shè)備配套性和實(shí)際澆筑能力的不均衡性，導(dǎo)致施工費(fèi)用較高。在我國，對于碾壓混凝土施工設(shè)備性能的改進(jìn)、設(shè)備配套性能的提高及工程管理的科學(xué)性等方面還有較大差距：

一是施工設(shè)備的配套性。目前，碾壓混凝土施工系統(tǒng)普遍存在各生產(chǎn)環(huán)節(jié)不匹配的現(xiàn)象，一方面造成過多的資源投入，另一方面因系統(tǒng)綜合生產(chǎn)能力偏低，造成資源浪費(fèi)，又使設(shè)備閑置的成本增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明，我國坑口壩的實(shí)際機(jī)械綜合利用率在34%以下，設(shè)備閑置的費(fèi)用大約增加26%。隨著碾壓混凝土壩的發(fā)展，施工機(jī)械設(shè)備費(fèi)用在整個壩體費(fèi)用的所占比例會逐漸增大。在施工管理中，如何科學(xué)、合理地使用好現(xiàn)有設(shè)備，并讓其發(fā)揮更大的效益，使施工設(shè)備使用費(fèi)用最低，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

二是澆筑計(jì)劃和實(shí)際生產(chǎn)的不均衡性。這一因素是造成施工成本增加的關(guān)鍵因素之一。由于碾壓混凝土壩澆筑強(qiáng)度的不均衡性，使施工單位的機(jī)械設(shè)備和人員配置不均衡，導(dǎo)致施工設(shè)備的巨大浪費(fèi)。同時，由于澆筑計(jì)劃和實(shí)際生產(chǎn)的不均衡性，設(shè)備利用率普遍較低，使施工設(shè)備閑置費(fèi)用增加。

3 碾壓混凝土壩的防滲措施

隨著碾壓混凝土筑壩技術(shù)的發(fā)展，其防滲問題越來越受到重視?；炷翂坞m然施工慢，溫控難度大，其優(yōu)點(diǎn)是一般不需設(shè)專門的防滲結(jié)構(gòu)。近年來，混凝土壩逐漸趨向于碾壓混凝土壩，由于碾壓混凝土壩是由薄層干貧混凝土碾壓而成的，上下層混凝土在施工過程中存在一定的時間間隔，因此層面結(jié)合部位成為碾壓混凝土壩的一個薄弱環(huán)節(jié)。如何采取有效的防滲措施來提高碾壓混凝土壩抗?jié)B能力，成為碾壓混凝土筑壩技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。

3.1 碾壓混凝土壩常見的幾種防滲形式

常見的防滲形式有：二級配碾壓混凝土防滲、常態(tài)混凝土防滲、富膠結(jié)材料碾壓混凝土防滲、高分子材料防滲、瀝青混合料防滲及混凝土預(yù)制板防滲等。

3.2 各防滲方法優(yōu)缺點(diǎn)分析

二級配碾壓混凝土防滲結(jié)構(gòu)簡單，便于施工，可實(shí)現(xiàn)碾壓混凝土壩通倉及快速施工，以保證防滲層與壩體內(nèi)部碾壓混凝土間的結(jié)合質(zhì)量，同時可減少上游壩面混凝土的水泥用量，減小溫度應(yīng)力。但由于變態(tài)混凝土水泥用量較多，施工時加漿量不易控制，且大壩上游面溫度梯度較大，易產(chǎn)生裂縫，故二級配碾壓混凝土防滲層上游表面變態(tài)混凝土不宜過厚。

常態(tài)混凝土防滲效果較好，提高了混凝土的抗凍性，但需設(shè)混凝土的分縫和止水系統(tǒng)，且結(jié)構(gòu)縫之間常態(tài)混凝土較薄，易產(chǎn)生裂縫。常態(tài)混凝土防滲施工干擾因素較多，對施工進(jìn)度影響較大，限制了碾壓混凝土通倉快速施工的優(yōu)越性。

富膠結(jié)材料碾壓混凝土防滲方法施工簡便，便于機(jī)械化流水作業(yè)，能充分發(fā)揮碾壓混凝土快速施工的優(yōu)勢，但由于其單位膠凝材料用量大，易產(chǎn)生裂縫，防滲效果較差。

高分子合成材料防滲是指通過在碾壓混凝土上游面噴涂高分子聚合物防水材料來防滲。目前，該法應(yīng)用主要作為輔助性防滲措施。

瀝青混合料防滲是指在碾壓混凝土壩上游面與模板之間澆筑瀝青砂漿或?yàn)r青混凝土作為防滲層，防滲性能好、延伸性強(qiáng)、施工速度快、干擾少，但施工方法復(fù)雜。

預(yù)制混凝土塊防滲方法是在上游面采用混凝土預(yù)制塊，通過砂漿深勾縫防滲，但存在與碾壓混凝土結(jié)合不好等問題。