云河水庫(kù)碾壓混凝土重力壩施工質(zhì)量控制

張啟蒙

（西安建筑科技大學(xué)華清學(xué)院，陜西西安710043）

云河水庫(kù)碾壓混凝土重力壩施工質(zhì)量控制

張啟蒙

（西安建筑科技大學(xué)華清學(xué)院，陜西西安710043）

通過(guò)云河水庫(kù)碾壓混凝土重力壩施工實(shí)踐，總結(jié)了碾壓混凝重力壩施工質(zhì)量控制的內(nèi)容、方法和控制效果，可為類似碾壓混凝土大壩施工提供參考。

碾壓混凝土壩；施工質(zhì)量；控制

云河水庫(kù)位于陜西省南鄭縣兩河鎮(zhèn)境內(nèi)，系兼防洪、發(fā)電、城市供水、養(yǎng)殖、旅游開發(fā)等綜合利用于一體的小（Ι）型碾壓混凝土重力壩。碾壓混凝土重力壩采用貧水泥、無(wú)塌落度的干硬性混凝土，與土石壩施工相同的運(yùn)輸及鋪筑設(shè)備，用振動(dòng)碾分層壓實(shí)。具有混凝土體積小、強(qiáng)度高、施工程序簡(jiǎn)單、快速、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)的新型混凝土施工技術(shù)。做好施工質(zhì)量控制是保證整體工程質(zhì)量的關(guān)鍵，本文結(jié)合工程實(shí)際就碾壓壩的質(zhì)量控制要點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)闡述。

1 碾壓混凝土配合比質(zhì)量控制

開展碾壓混凝土室內(nèi)配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)是保證碾壓混凝土壩質(zhì)量的基礎(chǔ)。碾壓混凝土配合比設(shè)計(jì)的目的和任務(wù)，主要是在確定出滿足混凝土設(shè)計(jì)要求的抗壓、抗?jié)B、抗凍、極限拉伸等指標(biāo)要求的條件下，通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)和計(jì)算，選擇符合規(guī)范要求的混凝土原材料，確定出水、水泥、粗、細(xì)骨料、摻合料、外加劑等各項(xiàng)材料的最佳配比比例，使混凝土的和易性、抗分離性、均勻性、施工性能達(dá)到最優(yōu)。

云河大壩混凝土主要有碾壓混凝土、變態(tài)混凝土、常態(tài)混凝土和抗沖耐磨混凝土四種。其中碾壓混凝土主要技術(shù)指標(biāo)要求見(jiàn)表1[1]。

表1 碾壓混凝土配合比設(shè)計(jì)指標(biāo)

依據(jù)《云河水利水電樞紐工程碾壓混凝土室內(nèi)試驗(yàn)要求》，本工程混凝土配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)委托了具有混凝土甲級(jí)檢測(cè)資質(zhì)和碾壓混凝土施工、試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)的檢測(cè)單位進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)，有效保證了配合比的質(zhì)量。

經(jīng)各項(xiàng)指標(biāo)分析計(jì)算和試驗(yàn)，推薦碾壓混凝土配合比見(jiàn)表2[2]。

2 現(xiàn)場(chǎng)碾壓工藝試驗(yàn)控制

在碾壓混凝土施工前，必須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)碾壓工藝試驗(yàn)，其目的和任務(wù)主要是：①驗(yàn)證設(shè)計(jì)配合比的合理性、可靠性及可碾性，調(diào)整出適宜施工的配合比；②驗(yàn)證拌和站系統(tǒng)的生產(chǎn)性能，確定碾壓混凝土適宜的Vc值（工作度）控制范圍；③驗(yàn)證碾壓混凝土拌和、運(yùn)輸、平倉(cāng)、碾壓等施工能力和可靠性，及時(shí)調(diào)整碾壓混凝土施工方法和工藝，最終確定出最優(yōu)施工技術(shù)參數(shù)，包括投料順序、碾壓方式、振動(dòng)碾行進(jìn)速度、振幅、頻率、入倉(cāng)、卸料、平倉(cāng)、鋪筑厚度、層面處理、變態(tài)混凝土加漿量及加漿方式等；④通過(guò)演練碾壓混凝土施工方法和工藝，對(duì)施工人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)培訓(xùn)，指導(dǎo)具體施工。

表2 碾壓混凝土推薦配合比表kg/m3

本工程碾壓工藝試驗(yàn)在項(xiàng)目法人、監(jiān)理、檢測(cè)及配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)等單位的共同監(jiān)督和見(jiàn)證下進(jìn)行。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)，確定出主要機(jī)具和控制參數(shù)為：拌和機(jī)具為HZS270型攪拌機(jī)，拌和時(shí)間90 s，投料順序按照（大石+中石+小石+砂）→（膠凝材料）→（水+外加劑）方式進(jìn)行；正常施工狀態(tài)下，碾壓混凝土現(xiàn)場(chǎng)Vc值控制在4 s~6 s,施工中根據(jù)氣候變化實(shí)行動(dòng)態(tài)控制；碾壓機(jī)具選用LTC212雙鋼輪震動(dòng)碾一臺(tái)、手扶式震動(dòng)碾一臺(tái)、平倉(cāng)機(jī)一臺(tái)，每倉(cāng)碾壓混凝土澆筑層厚3 m,碾壓條帶寬度4 m ~6 m,條帶間搭接寬度10 cm~20 cm,鋪筑厚度35 cm（±2cm），壓實(shí)厚度30 cm；碾壓工藝為先靜壓2遍，再低頻高振碾壓4遍，高振低頻碾壓4遍，行走速度控制在1.0 km/h~1.5 km/h，邊角部位手扶震動(dòng)碾碾壓25～28遍；層面處理根據(jù)碾壓混凝土初凝時(shí)間和施工層間間隔時(shí)間分三種情況，一種是在初凝時(shí)間以內(nèi)，層面可不做任何處理直接鋪筑下層混凝土，第二種是在初凝時(shí)間之后終凝時(shí)間之前層面鋪設(shè)一層凈漿或砂漿墊層，凈漿厚度控制在1mm~1.5mm，砂漿厚度控制在1.5cm~2cm,強(qiáng)度等級(jí)要比同部位混凝土提高一級(jí)，第三種是超過(guò)終凝時(shí)間按照施工冷縫處理，用高壓水槍沖毛后，清理干凈層面，鋪設(shè)1.5cm~2 cm砂漿墊層。碾壓混凝土層面間隔時(shí)間及處理方式見(jiàn)表3。

表3 碾壓混凝土層面間隔時(shí)間及處理方式單位：h

3 碾壓混凝土施工過(guò)程質(zhì)量控制

3.1 原材料質(zhì)量控制

原材料質(zhì)量的優(yōu)劣將直接影響碾壓混凝土的質(zhì)量，必須嚴(yán)格控制，嚴(yán)禁不合格材料用于工程項(xiàng)目施工中。

工程對(duì)進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)的原材料，由施工單位首先按照有關(guān)規(guī)范、規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行取樣檢測(cè)，監(jiān)理工程師按照監(jiān)理規(guī)范進(jìn)行平行檢測(cè)，同時(shí)，項(xiàng)目法人委托有資質(zhì)的檢測(cè)單位進(jìn)行第三方抽檢，嚴(yán)禁不合格原材料進(jìn)場(chǎng)。主要原材料質(zhì)量檢測(cè)控制項(xiàng)目和頻率如下：

（1）水泥、粉煤灰，每批次供應(yīng)數(shù)量超過(guò)200 t時(shí)，應(yīng)按每200 t檢測(cè)一次（當(dāng)一批不足200 t時(shí)，也應(yīng)檢測(cè)一次）。

（2）外加劑，外加劑廠商應(yīng)提交合格證，證明提供的外加劑滿足技術(shù)規(guī)范要求。另外，廠商每6個(gè)月應(yīng)提交一次生產(chǎn)合格證，以證明其材料特性與原來(lái)相同。外加劑若在工地存放時(shí)間超過(guò)6個(gè)月或出現(xiàn)冷凝結(jié)霜后就不能使用，除非重新試驗(yàn)證明其有效后方可使用。

（3）骨料，每500 m3檢測(cè)一次，粗細(xì)骨料的質(zhì)量要求應(yīng)符合《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》DL/T5112-2009和《水工混凝土施工規(guī)范》DL/T5144-2001的有關(guān)規(guī)定。

3.2 拌合物質(zhì)量控制

3.2.1 稱量檢測(cè)

混凝土拌合首先要求稱量準(zhǔn)確。由于碾壓混凝土對(duì)材料配比要求較常態(tài)混凝土更嚴(yán)，因此對(duì)用于碾壓混凝土配料稱量的衡器應(yīng)每月檢驗(yàn)一次，配料稱量控制允許偏差見(jiàn)表4。

表4 配料稱量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

3.2.2 拌合時(shí)間檢測(cè)

足夠的拌合時(shí)間是碾壓混凝土質(zhì)量的基本保證，拌合時(shí)間抽檢每班應(yīng)不少于4次。

3.2.3 拌合物質(zhì)量檢測(cè)

碾壓混凝土拌和物質(zhì)量檢測(cè)，在拌合樓機(jī)口隨機(jī)取樣進(jìn)行，檢測(cè)項(xiàng)目和頻率見(jiàn)表5。

表5 碾壓混凝土的檢測(cè)項(xiàng)目和頻率

其中，單位體積用水量和Vc值對(duì)碾壓混凝土壓實(shí)質(zhì)量有顯著的影響，施工中要嚴(yán)格控制單位體積用水量和Vc值，嚴(yán)禁Vc值超標(biāo)的拌合料入倉(cāng)。

3.3 混凝土入倉(cāng)質(zhì)量控制

混凝土入倉(cāng)方式一般分為自卸汽車直接入倉(cāng)、負(fù)壓溜槽、溜管、皮帶機(jī)、門機(jī)、塔吊及纜機(jī)入倉(cāng)等方式。

本工程大壩880 m高程以下碾壓混凝土澆筑采用自卸汽車直接入倉(cāng)，880 m高程以上碾壓混凝土澆筑利用左壩肩上壩道路采用自卸汽車+負(fù)壓溜槽+裝載機(jī)入倉(cāng)，常態(tài)混凝土澆筑采用混凝土罐車+天泵或地泵方式入倉(cāng)。自卸汽車入倉(cāng)前要求汽車輪胎必須沖洗干凈并脫水后方能入倉(cāng)，汽車在倉(cāng)面內(nèi)的行駛速度一般控制在10 km/h左右并禁止在倉(cāng)面內(nèi)急轉(zhuǎn)彎和急剎車，以免擾動(dòng)碾壓密實(shí)的混凝土。

3.4 倉(cāng)面施工質(zhì)量控制

3.4.1 卸料

采用自卸汽車直接進(jìn)倉(cāng)卸料對(duì)，宜采用退鋪、多點(diǎn)式卸料法，即：先直接卸料，然后推平，層面的卸料在己攤鋪的料上，可減少大骨料分離。卸料堆旁出現(xiàn)的分離骨料，應(yīng)由人工或用其它機(jī)械將其均勻地?cái)備伒轿茨雺旱幕炷撩嫔?。各種運(yùn)輸機(jī)具在轉(zhuǎn)運(yùn)或卸料時(shí)，出料口混凝土自由落差不宜大于1.5 m，大于1.5 m時(shí)宜加設(shè)專用垂直溜管或轉(zhuǎn)料漏斗。

3.4.2 鋪料和平倉(cāng)

鋪料厚度和平整度直接影響混凝土碾壓的密實(shí)度和層間結(jié)合，應(yīng)嚴(yán)格按照現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)控制鋪料厚度，鋪筑厚度35cm，壓實(shí)厚度30cm偏差及平整度控制在±2cm以內(nèi)。平倉(cāng)作業(yè)采用平倉(cāng)機(jī)進(jìn)行，平倉(cāng)機(jī)不得直接在已壓實(shí)的碾壓混凝土表面行走，平倉(cāng)過(guò)程中要防止骨料分離，平倉(cāng)表面應(yīng)平整，無(wú)凹坑、無(wú)油污、無(wú)雜物，間歇層面可同上游傾斜5%，不允許向下游傾斜。

3.5 碾壓質(zhì)量控制

3.5.1 碾壓

碾壓要嚴(yán)格按照現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)確定的碾壓機(jī)具和工藝遍數(shù)進(jìn)行，壩體迎水面3 m范圍內(nèi)，碾壓方向應(yīng)垂直于水流方向（與壩軸線平行），其余部位，也宜為垂直水流方向，避免形成滲漏通道。碾壓作業(yè)采用搭按法，碾壓條帶間的搭接寬度10 cm~20 cm，端頭部位的搭接寬度為100 cm左右。每層碾壓混凝土加水拌和至碾壓完畢時(shí)間控制在2 h以內(nèi)，兩個(gè)碾壓層間允許間隔時(shí)間控制在底層混凝土初凝時(shí)間以內(nèi)（宜≤6 h），每倉(cāng)碾壓混凝土層間間歇期控制在7 d左右，層間沖毛在混凝土終凝后24 h以后進(jìn)行，以利于層間結(jié)合。

3.5.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

倉(cāng)面混凝土碾壓完成后，采用核子密度儀檢測(cè)壓實(shí)容重。每鋪筑100 m2~200 m2碾壓混凝土至少應(yīng)有一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，每一鋪筑層倉(cāng)面內(nèi)應(yīng)有3個(gè)以上檢測(cè)點(diǎn)。壓實(shí)容重以碾壓完畢lOmin后核子密度儀測(cè)試結(jié)果為準(zhǔn)。壩體內(nèi)部混凝土相對(duì)密度不小于97%，外部混凝土相對(duì)密度不小于98%，對(duì)未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的部位要重新檢測(cè)，查明原因并進(jìn)行補(bǔ)碾，補(bǔ)碾仍未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)予以挖除并補(bǔ)料重新碾壓，直至達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.6 溫度控制

碾壓混凝土壩為大體積混凝土，溫控防裂是碾壓混凝土質(zhì)量控制的重點(diǎn)。根據(jù)云河施工區(qū)域氣溫逐漸升高的實(shí)際，本工程溫度控制主要采取優(yōu)化施工配合比，在骨料存儲(chǔ)、混凝土拌和、運(yùn)輸、澆筑等環(huán)節(jié)采取系列措施降低原材料、混凝土和澆筑溫度，有效保證了大壩碾壓混凝土的質(zhì)量。

（1）在混凝土配比環(huán)節(jié)，開展現(xiàn)場(chǎng)碾壓工藝試驗(yàn)，在保證混凝土強(qiáng)度的前提下，優(yōu)化設(shè)計(jì)配合比，降低每方混凝土水泥用量，并采用“雙摻”技術(shù)，在混凝土中摻加一定量的粉煤灰和高效減水劑，以改善混凝土性能，降低水化熱溫升。

（2）在骨料存儲(chǔ)環(huán)節(jié)，提高骨料堆高度，盡量將其高度堆高到6 m以上，使其溫度接近月平均氣溫，并在料堆頂部搭設(shè)涼棚，輔助開展低溫水噴霧降溫。

（3）在混凝土拌和環(huán)節(jié)，引用河道低溫水拌和，在骨料運(yùn)輸廊道進(jìn)風(fēng)口安裝噴霧裝置，降低皮帶表面溫度，并在皮帶機(jī)上搭設(shè)遮陽(yáng)棚，避免陽(yáng)光直射使骨料溫升。

（4）在混凝土運(yùn)輸環(huán)節(jié)，采取搭設(shè)遮陽(yáng)棚、涼水冷卻車廂等措施，盡量減少混凝土溫度回升。

（5）在混凝土澆筑環(huán)節(jié)，加快混凝土入倉(cāng)覆蓋速度和入倉(cāng)強(qiáng)度，縮短混凝土暴露時(shí)間和層間間隔時(shí)間，盡可能利用早、晚或夜間低溫時(shí)段進(jìn)行澆筑，避開上午10點(diǎn)至下午4點(diǎn)之間陽(yáng)光輻射強(qiáng)烈的時(shí)段澆筑混凝土，在澆筑過(guò)程中，采用低溫水和高壓風(fēng)混合形成低溫霧氣，進(jìn)行倉(cāng)面噴霧，以反射陽(yáng)光，改變倉(cāng)面小環(huán)境，降低倉(cāng)面溫度，增加倉(cāng)內(nèi)濕度，減少Vc值損失。

（6）在壩體澆筑高程837 m~864.5 m之間，每澆筑層厚3 m內(nèi)，按1.5 m×1.5 m的間排距鋪設(shè)一層冷卻水管，在上層混凝土覆蓋后即進(jìn)行通水冷卻，管中水的流速控制在0.6 m/s(對(duì)應(yīng)流量1.2 m3/h)左右，通水時(shí)間為20 d，每24 h更換進(jìn)水方向一次。每4 h測(cè)量一次壩體冷卻水的溫度,通水水溫不大于14℃,冷卻水與混凝土最高溫度的溫差不大于20℃，混凝土每天降溫不超過(guò)1℃。

（7）加強(qiáng)溫度檢測(cè)，在混凝土施工過(guò)程中，每2 h~4 h測(cè)量一次混凝土原材料溫度、出機(jī)口溫度、澆筑溫度及氣溫。澆筑溫度測(cè)量每100 m2倉(cāng)面不少于1個(gè)測(cè)點(diǎn)，每一澆筑層不少于3個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)均勻分布在倉(cāng)面上澆筑層面上。同時(shí)，在大壩兩個(gè)斷面（壩0+077.8 m與壩0+103.1 m）8個(gè)高程埋設(shè)64支電阻式溫度計(jì)，由專人負(fù)責(zé)，進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)。

經(jīng)采取以上綜合措施，結(jié)合壩內(nèi)溫度監(jiān)測(cè)，碾壓混凝土內(nèi)部最高溫度基本控制在設(shè)計(jì)允許范圍以內(nèi)。

4 碾壓混凝土檢測(cè)和質(zhì)量控制效果

質(zhì)量檢測(cè)是評(píng)價(jià)碾壓混凝土質(zhì)量控制效果的重要依據(jù)。云河大壩在實(shí)施過(guò)程中，施工單位和項(xiàng)目法人委托的第三方檢測(cè)單位均設(shè)立了工地試驗(yàn)室進(jìn)行質(zhì)量自檢和抽檢，監(jiān)理單位按監(jiān)理規(guī)范進(jìn)行跟蹤和平行檢測(cè)，建立了完整的質(zhì)量檢測(cè)體系，做到了及時(shí)檢測(cè)、及時(shí)提供檢測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)告。目前共檢測(cè)[3]：水泥：273組，砂135組，石子213組，粉煤灰78組，外加劑15組，Vc值700組，碾壓混凝土壓實(shí)度10440組，28天齡期抗壓強(qiáng)度369組，90天（設(shè)計(jì)齡期）抗壓強(qiáng)度118組，壓水試驗(yàn)46孔，682 m。經(jīng)檢測(cè)數(shù)據(jù)分析表明，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求。

5 結(jié)語(yǔ)

云河水庫(kù)碾壓混凝土重力壩施工，經(jīng)過(guò)前期科學(xué)的室內(nèi)配合比設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)，確定了合理施工配合比。施工過(guò)程中，通過(guò)嚴(yán)把原材料質(zhì)量，加強(qiáng)施工過(guò)程質(zhì)量控制，注重質(zhì)量檢測(cè)，及時(shí)進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)。質(zhì)量控制達(dá)到了預(yù)期效果，形成了合格的碾壓混凝土壩產(chǎn)品，可供類似工程借鑒。

[1]南鄭縣云河水利水電樞紐工程大壩混凝土施工技術(shù)要求[R].漢中市水利水電建筑勘測(cè)設(shè)計(jì)院,2016年3月.

[2]南鄭縣云河水利水電樞紐工程碾壓混凝土重力壩混凝土配合比試驗(yàn)研究成果報(bào)告[R].中國(guó)水電建設(shè)集團(tuán)十五工程局有限公司測(cè)試中心,2015年8月.

[3]南鄭縣云河水利水電樞紐工程碾壓混凝土試驗(yàn)總結(jié)[R].漢中市山河工程檢測(cè)有限公司,2016年3月.

TV544.921

B

1673-9000（2017）03-0044-03

2017-03-15

張啟蒙（1996-），男，陜西西安人，主要從事工程管理工作。