高溫多雨環(huán)境下碾壓混凝土施工質(zhì)量的控制

武基民 劉尚珍

（中國水利水電第八工程局有限公司 長沙市 410007）

1 概 況

沐若水電站工程地處馬來西亞婆羅洲島的沙撈越州，壩址位于拉讓（Rajang）河流域源頭沐若河上，距民都魯市約200 km，距下游已投產(chǎn)發(fā)電的巴貢水電站約70 km。

碾壓混凝土大壩壩頂長440.5 m，最大壩高151 m，累計混凝土約166 萬m3，其中碾壓混凝土約144萬m3。碾壓混凝土大壩共分21個壩段，由左岸非溢流壩段、河床溢流壩段和右岸非溢流壩段組成。

沐若河流域?qū)贌釒Ъ撅L氣候，降雨呈微弱性季節(jié)性，一般旱季7～9月，最干旱的月份平均降雨量至少60 mm。月平均降雨量表明砂撈越地區(qū)降水的季節(jié)性差別不大。東北季風是雨季的主要天氣系統(tǒng)，雖然在旱季雨量較小，但西南季風也帶來降雨。季節(jié)性溫度變化不大，而相對濕度全年都比較高。雨季降雨高峰出現(xiàn)在12月～次年3月份之間。流域氣候特征值見表1。

表1 流域氣候特征值

本工程質(zhì)量控制標準主要采用中國規(guī)程規(guī)范，溫控方面局部參考了美國規(guī)范。

2 原材料的檢測和控制

本工程水泥采用馬來西亞CMS CEMENT（BINTULU）SDN BHD 公司供應的OPC，其品質(zhì)檢驗結(jié)果顯示，物理性能相當于GB 175-2007 標準P.I42.5 水泥。檢測頻率按每（200～400）t 同廠家、同品種、同強度等級的水泥為一取樣單位，如不足200 t 也作為一取樣單位。

粉煤灰為馬來西亞Mukah（木膠）和中國山東鄒縣生產(chǎn)的粉煤灰，其品質(zhì)滿足中國Ⅰ級灰標準。檢測頻率按連續(xù)供應200 t 同廠家、同品種為一批（不足200 t 按一批計）。

骨料由大壩砂石系統(tǒng)生產(chǎn)，品質(zhì)滿足沐若工程技術(shù)要求。細骨料檢測頻率按同料源每600 t 或800 t 為一批，檢測細度模數(shù)、石粉含量（人工砂）、含泥量、泥塊含量和含水率；粗骨料檢測頻率按同料源、同規(guī)格每2 000 t 為一批，檢測超徑、遜徑、針片狀、含泥量、泥塊含量等。

外加劑采用湖南江海科技發(fā)展有限公司供應的TG-2 緩凝高效減水劑與TG-1A 型引氣劑，試驗結(jié)果顯示，TG-2 緩凝高效減水劑與TG-1A 型引氣劑對工程使用的水泥、粉煤灰的適應性較好。摻量小于1%的外加劑以50 t 為一批，摻量小于0.01%的外加劑以（1～2）t 為一批，一批進場的外加劑不足一個批號數(shù)量的，視為一批進行檢驗。

本工程施工拌和用水委托地方檢測機構(gòu)進行取樣檢測，檢測結(jié)果均滿足 《水工混凝土施工規(guī)范》（DL/T 5144-2001）要求。

3 拌和物生產(chǎn)過程的檢測和質(zhì)量控制

混凝土配合比由試驗室提交至建設(shè)部審批后實施。混凝土配合比由試驗室依據(jù)設(shè)計確定的混凝土強度等級指標和設(shè)計推薦的配合比進行配置試驗，試驗成果經(jīng)建設(shè)部審核后進行混凝土生產(chǎn)。

每班開機前，拌和樓按試驗室的配料單定稱，經(jīng)試驗室質(zhì)控員校核無誤后方可開機。碾壓混凝土出機口VC 值按（3～7）s 控制，在高溫時段取低值，低溫時段取高值，每2 h 檢測1 次。

根據(jù)工藝試驗結(jié)果，混凝土投料順序為粗骨料→膠凝材料→細骨料→水及外加劑，拌和時間為50 s，每班檢測1 次。

要求拌和用水、水泥、粉煤灰及外加劑稱量誤差控制在1%以內(nèi)，骨料稱量誤差控制在2%以內(nèi)。

本工程采用了骨料預冷以達溫控要求，設(shè)計出機口溫度不超過21℃，每2 h 檢測1 次。

碾壓混凝土拌和物質(zhì)量出現(xiàn)下列情況之一時，按廢料處置；

（1）碾壓混凝土配料單算錯、用錯或輸入配料指令錯誤，無法補救，不能滿足質(zhì)量要求的碾壓混凝土拌和物。

（2）碾壓混凝土配料時，任意一種材料計量失控或漏配的不符合質(zhì)量要求的碾壓混凝土拌和物。

（3）碾壓混凝土原材料未經(jīng)質(zhì)量驗收檢驗或?qū)嵱迷牧项悇e與施工配料單不符。

（4）出機口碾壓混凝土拌和物任一盤VC 值超過10 s。

（5）拌和不均勻，夾混生料等的碾壓混凝土拌和物。碾壓混凝土拌和物廢料不得入倉，混入倉內(nèi)的廢料必須挖除。

4 碾壓混凝土運輸管理

沐若工程碾壓混凝土主要采用自卸車運輸直接入倉。所有汽車車廂頂部增設(shè)了帆布以遮陽防雨。運輸混凝土的汽車入倉前，必須沖洗輪胎和汽車底部粘結(jié)的泥土、污物，嚴禁將水沖到車廂內(nèi)的混凝土上。沖洗汽車有專門的沖洗平臺，平臺長度不小于12 m，沖洗時間不少于30 s，汽車應在沖洗平臺上來回走動1～2 次。

5 碾壓混凝土倉面施工管理

5.1 卸料和平倉

卸料平倉方向一般與壩軸線平行。碾壓混凝土的鋪筑作業(yè)均衡連續(xù)進行，要求鋪料方向與卸料方向平行，鋪筑層應以固定方向逐條帶鋪筑。壩體迎水面（3～5）m 范圍內(nèi)，平倉方向均與壩軸線方向平行。根據(jù)工藝試驗結(jié)果，本工程平倉厚度為35cm，壓實厚度為30cm 時。

本工程主要采用斜層平推法施工，以減小最大倉面面積和方便排水，坡度一般控制在1∶10～1∶12，坡腳部位不得形成尖角和大骨料集中，施工縫面砂漿鋪設(shè)前應嚴格清除二次污染物，鋪漿后立即覆蓋碾壓混凝土。

5.2 碾壓和成縫

混凝土平倉完畢后具備碾壓條件便立即碾壓，碾壓條帶距平倉條帶最大距離控制在15 m 以內(nèi)，以確保層面泛漿效果，保證混凝土層面結(jié)合質(zhì)量。

碾壓混凝土主要采用三一重工生產(chǎn)的YZC12C型振動碾進行碾壓施工，振動碾作業(yè)的行走速度按（1.2～1.4）km/h。碾壓作業(yè)程序按：無振2 遍+有振8遍。在倉面周邊的（1～3）m 范圍內(nèi)應增加單輪有振8遍。經(jīng)壓實度檢測，不滿足的部位補碾直至合格。

每層碾壓作業(yè)開始后，倉面總指揮指派專人對局部集中的粗骨料分散到新鮮尚未碾壓的混凝土中。

碾壓作業(yè)完成后，試驗室質(zhì)控人員用核子密度儀按網(wǎng)格布點檢測，混凝土相對密實度應大于98%（外部）或97%（內(nèi)部）。低于規(guī)定指標時則補碾。

通倉方式碾壓的大壩橫縫，用切縫機形成誘導縫，采用先碾后切，在碾壓完成后進行切縫施工。采用間斷切縫，間距不大于10 cm，切縫深度為層厚的60%，縫內(nèi)填充4 層彩條布，填充物頂部距壓實面（1～2）cm，切縫完畢后用振動碾碾壓1～2 遍。

5.3 封倉口施工

傳統(tǒng)碾壓混凝土入倉口施工主要采用預制混凝土封倉的方式進行，但拆模后發(fā)現(xiàn)混凝土外觀質(zhì)量不理想。為此，對封倉施工工藝進行了創(chuàng)新，研制了多功能封倉模板，在碾壓混凝土自卸汽車入倉口處使用。

多功能封倉模板由底座、伸縮螺桿、模板面板、活動橫梁和鋼橋面組成。其面板可以水平或垂直傾斜，活動橫梁頂部可以連接鋼橋面以滿足入倉交通需求。封倉模板工作原理為，在碾壓混凝土備倉時，預先把底座安裝在入倉口處，工作時，根據(jù)碾壓混凝土的澆筑情況，安裝模板面板和鋼橋面，形成一套完整、簡單的封倉和入倉系統(tǒng)。保證了封倉口處混凝內(nèi)在和外觀質(zhì)量。

5.4 層間結(jié)合和縫面處理

根據(jù)碾壓混凝土工藝試驗得出的結(jié)論，層間允許間歇時間一般小于等于8 h，若間歇時間超過8 h，則視間歇時間長短按溫縫和冷縫處理：

（1）層間間歇時間＞8 h 且≤12 h，按溫縫處理，將層面松散物和積水清除干凈，鋪一層（2～3）cm 厚的砂漿后，再進行下一層碾壓混凝土攤鋪、碾壓作業(yè)。

（2）層間間歇時間大于12 h，即冷縫，按施工縫處理。實際操作控制時間各壓縮2 h。施工縫及冷縫必須進行縫面處理，縫面處理可用沖毛等方法清除混凝土表面的浮漿及松動骨料。根據(jù)原位抗剪試驗得出的層面處理方式，層面處理完成并清洗干凈后，均勻鋪（1.5～2）cm 厚的砂漿，砂漿強度應比碾壓混凝土強度等級高一級，然后攤鋪碾壓混凝土，并在砂漿初凝前碾壓完畢。

5.4 異種混凝土施工

同一層面碾壓混凝土和常態(tài)混凝土（或變態(tài)混凝土）應同步均勻上升，不得碾兩層后一次澆筑常態(tài)（或變態(tài)）混凝土。常態(tài)（或變態(tài)）混凝土與碾壓混凝土結(jié)合部位，一般先行碾壓混凝土作業(yè)，后澆筑常態(tài)（或變態(tài)）混凝土，在兩種混凝土結(jié)合處振搗棒應插入到碾壓混凝土中，精心振搗，并用振動碾對結(jié)合處補充碾壓2～3 遍，使結(jié)合部位混凝土密實，以確保壩體施工質(zhì)量。

變態(tài)混凝土現(xiàn)場灰漿摻量按二級配80 L/m3和三級配70 L/m3來控制，施工時不得隨意更改灰漿摻量，本工程采用鋼筋加工成的矩形框定量加漿來控制加漿量。摻漿采用鉆孔加漿的方式?；覞{摻入碾壓混凝土內(nèi)（10～15）min 后開始振搗，加漿到振搗完畢控制在1 h 內(nèi)?；覞{采用現(xiàn)場專門設(shè)置的制漿系統(tǒng)或直接從拌和樓拌制，運輸至倉面的灰漿應盡快使用完，如不能及時使用，灰漿應保持攪拌狀態(tài)，以保證其均勻性。

6 高溫天氣下碾壓混凝土施工

在高氣溫環(huán)境下進行碾壓混凝土連續(xù)施工，其關(guān)鍵是要嚴格控制碾壓混凝土的層間間隔時間，才能保證下層混凝土在初凝以前的塑性狀態(tài)下，鋪筑上層混凝土并碾壓完畢，也才能保證上、下層面的良好結(jié)合，否則會使層面形成冷縫，成為碾壓混凝土的薄弱環(huán)節(jié)。

碾壓混凝土在高氣溫環(huán)境條件下施工，由于受到高氣溫、強烈日曬、蒸發(fā)、相對濕度、刮風等因素的影響，使施工條件惡化。尤其是沐若碾壓混凝土工程常年高溫，如果不采取相應的技術(shù)措施和組織措施，碾壓混凝土的施工質(zhì)量將受到影響。為此，確定高氣溫條件下的施工措施如下：

（1）改善和延長碾壓混凝土拌和物的初凝時間。沐若工程采用了TG-2 高效緩凝減水劑，試驗證明，摻用該高效緩凝減水劑效果顯著，根據(jù)對每倉碾壓混凝土的凝結(jié)時間進行檢測，初凝均控制在（12～14）h，終凝均控制在（22～24）h。

（2）深入研究碾壓混凝土筑壩斜層平推鋪筑法的施工原理和工藝要求。實踐表明，采用斜層平推鋪筑法可以用較小的澆筑強度覆蓋較大的壩體澆筑面積，并顯著改善混凝土之間的結(jié)合質(zhì)量。通過澆筑過程的間隔時間統(tǒng)計，95%的間隔時間均控制在6 h 以內(nèi)，超過6 h 的層面均按工藝試驗結(jié)論要求進行砂漿鋪設(shè)，倉面停澆8 h 以上的均按施工縫進行處理。

（3）本工程采用了骨料預冷工藝，以降低混凝土的澆筑溫度，設(shè)計出機口溫度不超過21℃，以使?jié)仓囟炔怀^25℃。數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，出機口溫度基本控制在（19～21）℃之間，澆筑溫度基本控制在（23～24）℃之間。

（4）碾壓混凝土拌和物在攤鋪后，由于外界環(huán)境條件的影響，表層混凝土拌和物由于失水而使得其VC 值增大，初凝時間縮短，以致難以碾壓密實。因此，適當增加拌和用水量，降低出機口的VC 值，為倉面VC 值的增長留有余地，從而保證碾壓混凝土的施工質(zhì)量。VC 值出機口控制要求為（3～7）s，高溫時段取低值。

（5）本工程規(guī)定從上午9 點到下午5 點之間，所有自卸汽車遮陽棚應遮蓋到位，遮陽棚的設(shè)置減少了水分的損失和入倉溫度的上升。

（6）倉面噴霧是高氣溫環(huán)境條件下，碾壓混凝土壩連續(xù)施工的主要措施之一。采用噴霧的方法，可以形成適宜的人工小氣候，起到降溫保濕、減小VC值的增長、降低混凝土的澆筑溫度以及防曬的作用。

實踐表明，采用高壓水沖毛槍進行倉面噴霧，使環(huán)境真正做到了霧化，按每500 m2一把沖毛槍配置，在碾壓層面上方（3～5）m 高度噴霧，對碾壓混凝土表面失水進行補償，可使混凝土表層溫度保持比外界氣溫低（3～5）℃，增大了散熱的效果，保持了倉面濕潤，可延緩混凝土凝結(jié)時間（0.5～1）h，從而保證混凝土的良好可碾性，提高了碾壓混凝土的層間結(jié)合質(zhì)量。

（7）混凝土碾壓完后進行適當噴霧并對倉面進行覆蓋，不僅可以起到保濕的作用，還可延緩碾壓混凝土的初凝時間，減小VC 值的增加。

7 多雨天氣下碾壓混凝土施工

降雨對碾壓混凝土拌和物的施工碾壓性質(zhì)以及硬化后的碾壓混凝土物理力學性能，都將產(chǎn)生很大的影響。沐若工程規(guī)模大、施工期長，壩址區(qū)域降雨量大，降雨環(huán)境下施工難以避免，如何在多雨天氣下進行碾壓混凝土施工值得深思，沐若工程采取了如下措施：

（1）平層澆筑倉面面積大且不利排水，雨天對碾壓混凝土影響較大。采用斜層平推鋪筑法施工，既可減少受影響的倉面范圍，又方便排水。因此，沐若工程基本采用了斜層平推法鋪筑，在臨近基礎(chǔ)部位，倉面順流向較長則采用自下流往上游斜層平推法施工；河床壩段在EL.449 m 以上則采用了左右斜層平推法施工。

（2）對毛毛雨或降雨量小于3 mm/h 時，碾壓混凝土可繼續(xù)施工，但必須采取如下措施：

①拌和樓生產(chǎn)混凝土拌和物的VC 值應適當增大，一般可采用上限值，如持續(xù)時間較長，應把水灰比縮小0.03 左右，由試驗室值班負責人根據(jù)現(xiàn)場情況和質(zhì)檢、倉面總指揮商定，由倉內(nèi)質(zhì)控人員及時通知拌和樓質(zhì)控人員。

②卸料后，應立即平倉和碾壓，未碾壓的拌和料暴露在雨中的時間不得超過30 min，否則當作廢料予以挖除。

（3）當1 h 內(nèi)降雨量達到或超過3 mm 時暫停施工。暫停施工令發(fā)布后必須對倉面迅速做如下處理：

①已入倉的混凝土拌和料，迅速完成平倉和碾壓，對碾壓混凝土斜層坡腳先行覆蓋，再由低至高覆蓋，保證防雨帆布有（20～30）cm 的搭接，最后沿模板對變態(tài)混凝土進行覆蓋，保證50 cm 的搭接，保證雨水沿著斜面流走，以減少對混凝土的影響。

②如遇大雨或暴雨，來不及平倉碾壓時，應啟動雨布覆蓋應急小組，用防雨帆布迅速將倉內(nèi)的混凝土條帶全部覆蓋，待雨過后再做處理。

③裝有混凝土拌和物的車輛增加防雨帆布覆蓋，待雨過后視時間長短，再定是否入倉。

（4）因雨暫停施工后，當降雨量每小時小于3 mm，并持續(xù)30 min 以上，且倉面未碾壓的混凝土尚未初凝時，應恢復施工。雨后恢復施工應做好如下工作：

①立即組織人員有序排除倉面內(nèi)積水，首先排除防雨帆布上部積水，再掀開防雨帆布，其次排除卸料平倉范圍內(nèi)的積水，再排除倉內(nèi)其他范圍內(nèi)積水。視積水的程度，分別采用潛水泵排水、海綿和水瓢排水。

②由倉面總指揮、質(zhì)檢員和試驗室值班人員對倉面進行認真檢查，當發(fā)現(xiàn)漏碾尚未初凝的，應立即補碾；漏碾已初凝而無法恢復碾壓的，以及有被雨水嚴重浸入的，予以清除。

③當倉面檢查合格后，即可恢復澆筑。新生產(chǎn)的混凝土VC 值恢復正常值，但取其上限控制。

④雨后當倉面積水處理合格后，可先用大碾有振碾壓將表層漿體提起后，方可卸料，進行下一層的施工。對受雨水沖刷混凝土面裸露骨料嚴重部位，應鋪水泥煤灰凈漿或砂漿進行處理。

8 倉面施工質(zhì)量檢測和控制

碾壓混凝土倉面每班均配置倉面質(zhì)檢員和試驗室質(zhì)控人員，依據(jù)倉面設(shè)計和碾壓混凝土施工規(guī)范及工法對施工全過程進行質(zhì)量監(jiān)控。

9 倉面混凝土澆筑質(zhì)量控制

開倉前，首先由倉面質(zhì)檢員依據(jù)倉面設(shè)計對不同品種的混凝土分區(qū)標識、平倉攤鋪厚度標識及收倉線標識進行檢查。確保倉面各種品種的混凝土區(qū)域劃分準確，做到倉面施工有序、平倉攤鋪厚度嚴格按工法執(zhí)行，碾壓后的收倉面保持平整。

倉面開倉前，施工調(diào)度負責人負責對碾壓混凝土一條龍的拌和樓各種原材料的儲備情況、混凝土拌和設(shè)備的完好情況、混凝土運輸設(shè)備、倉面平倉、碾壓、噴霧設(shè)備、覆蓋材料和各種作業(yè)人員的資源配置及入倉道路情況進行全面檢查，保證資源配置滿足施工強度要求。同時做好應急方案，保證對碾壓混凝土施工過程中出現(xiàn)的突發(fā)事件能夠在最短的時間內(nèi)處理完成而不影響碾壓混凝土施工質(zhì)量。

10 碾壓澆筑倉面的檢測控制

由倉面質(zhì)檢員及試驗質(zhì)控人員對RCC 施工的各項參數(shù)、指標和施工各環(huán)節(jié)進行監(jiān)測，并認真記錄；對不達標的，及時反饋給倉面總指揮安排處理，由倉面質(zhì)檢員督促落實。本工程倉面檢測項目及控制標準見表2。

11 養(yǎng)護和保護

本工程所在區(qū)域白天氣溫通常在30℃左右，混凝土初凝后必須立即進行灑水養(yǎng)護，對水平施工縫（廊道周邊常態(tài)混凝土采用濕麻袋覆蓋養(yǎng)護）灑水養(yǎng)護持續(xù)到上一層碾壓混凝土開始鋪筑為止，壩上下游及長期暴露的混凝土面養(yǎng)護至少28 天。對于溢流面、導墻等有抗沖耐磨要求的部位，采用花管流水長期養(yǎng)護，直至整個施工期。

表2 倉面檢測項目及控制標準表

碾壓混凝土收倉后，表面尚未固化，倉面嚴禁各種機械在其上面行走，造成擾動破壞，使已碾壓密實的混凝土變成松散體，對混凝土的強度和整體穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響并造成縫面破壞。要求備倉工作必須在混凝土達到2.5 MPa 后進行，本工程要求為3 天。

12 結(jié)語

本工程通過采取上述全面質(zhì)量管控措施，大壩碾壓混凝土質(zhì)量在高溫多雨等惡劣氣候條件下取得了良好的效果，壩體外觀質(zhì)量好，體型結(jié)構(gòu)尺寸滿足設(shè)計要求，混凝土的密實度、強度、抗?jié)B以及層間抗剪等物理力學指標均滿足規(guī)范及本工程設(shè)計技術(shù)指標要求。取出的碾壓混凝土芯樣最長為20.98 m，芯樣中骨料分布均勻，表面光滑致密，層間結(jié)合質(zhì)量良好，各項物理力學指標滿足或高于設(shè)計要求。本工程于2013年9月21日下閘蓄水，并經(jīng)受了大壩高水位泄洪過流的考驗，壩體廊道內(nèi)滲水量很小，大壩運行情況良好，己順利移交給馬來西亞業(yè)主公司。