碾壓混凝土重力壩施工技術(shù)和施工質(zhì)量的管控

吳慶筑

(黔南州黔源工程項(xiàng)目管理有限公司，貴州 都日 558000)

1 工程概況

高粱壩水庫位于貴定縣昌明鎮(zhèn)都六社區(qū)擺耳村，壩址位于都六社區(qū)河邊寨寨子上游側(cè)河灣地段，壩址距都六社區(qū)4 km，距昌明鎮(zhèn)10 km，距縣城18 km，水庫正常蓄水位1121 m，死水位1092 m，水庫總庫容440萬m3，正常水位以下庫容352.0萬m3，死庫容19.6萬m3，即水庫興利庫容為332.4萬m3，供水量為580.3萬m3。水庫規(guī)模為小(1)型，工程等別為Ⅳ等，主要建筑物按4級(jí)建筑物設(shè)計(jì)，洪水標(biāo)準(zhǔn)為30 a一遇設(shè)計(jì)(P=2%)，200 a一遇校核(P=0.5%)。

2 施工技術(shù)

2.1 混凝土配合比設(shè)計(jì)

碾壓混凝土配合比設(shè)計(jì)是決定碾壓式混凝土重力壩成型質(zhì)量的關(guān)鍵因素，同時(shí)也是影響大壩耐久性的關(guān)鍵因素，在該工程項(xiàng)目當(dāng)中，混凝土配合比設(shè)計(jì)重點(diǎn)從原材料以及配合比兩個(gè)方面入手，加強(qiáng)了對碾壓混凝土配合比的設(shè)計(jì)。

碾壓混凝土的主要原材料包含：水泥、摻合料、粗骨料、細(xì)骨料、外加劑等。在進(jìn)行碾壓混凝土攪拌之前根據(jù)相關(guān)規(guī)定對原材料進(jìn)行了嚴(yán)格的限定。碾壓混凝土中水泥采用普通硅酸鹽水泥，設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為42.5 MPa,同時(shí)根據(jù)《通用硅酸鹽水泥》(GB 175—2007)中相關(guān)規(guī)定加強(qiáng)材料進(jìn)場檢測[1]。摻合料采用Ⅱ級(jí)粉煤灰，粗骨料選擇周邊石料廠生產(chǎn)的卵石、礫石等，同時(shí)粗骨料的質(zhì)量還需要復(fù)合《水工混凝土砂石骨料試驗(yàn)規(guī)程》(DL/T 5151—2001)中的相關(guān)規(guī)定。細(xì)骨料采用砂子，同時(shí)砂子粒徑需要控制在0.5～5 mm以內(nèi),質(zhì)地應(yīng)堅(jiān)硬，級(jí)配也需要相對良好。外加劑的添加應(yīng)該符合初凝時(shí)間要求以及碾壓混凝土對減水率的基本要求，在該工程項(xiàng)目當(dāng)中碾壓混凝土的初凝時(shí)間需要控制在7～9 h，減水率則需要控制在18%～22%。根據(jù)碾壓混凝土標(biāo)號(hào)的不同，在該重力壩施工過程中采用不同的混凝土配合比設(shè)計(jì)，具體配合比如表1所示。

2.2 分層澆筑

由于大部分碾壓混凝土重力壩的高度都相對較高，必須要進(jìn)行分層澆筑。在進(jìn)行碾壓式重力壩施工過程中，如何劃分施工分層不僅是影響施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素，同時(shí)也是影響施工進(jìn)度的重要原因。

在分層施工中進(jìn)行上層施工之前必須要在已經(jīng)成型的混凝土表面敷設(shè)一層強(qiáng)度等級(jí)高于已成型混凝土一個(gè)等級(jí)的砂漿，同時(shí)砂漿的坍落度需要控制在10 cm左右，厚度控制在15 mm左右，在完成砂漿鋪設(shè)之后應(yīng)立即進(jìn)行砂漿上層混凝土澆筑，避免混凝土出現(xiàn)初凝或者失水現(xiàn)象，從而嚴(yán)重影響混凝土的性能。

表1 不同標(biāo)號(hào)混凝土配合比設(shè)計(jì) kg/m3

根據(jù)現(xiàn)階段已有的施工經(jīng)驗(yàn)，將本工程中重力壩的澆筑分層厚度設(shè)計(jì)為1.5 m，共計(jì)分為三個(gè)不同的澆筑倉，其中1號(hào)澆筑倉共計(jì)有19個(gè)澆筑層，2號(hào)與3號(hào)澆筑倉共計(jì)有40個(gè)澆筑層，采用濕地推土機(jī)作為平倉設(shè)備，鋪料厚度為35 cm，壓實(shí)厚度為30 cm。根據(jù)工程實(shí)際情況，采用斜層鋪筑法時(shí)，斜層坡度不應(yīng)陡于1∶15，坡腳部位應(yīng)清除薄層尖角。平倉時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制二級(jí)配及三級(jí)配碾壓混凝土的分界線[2]。

2.3 溫度控制仿真模擬

在碾壓式混凝土重力壩施工當(dāng)中由于總體工程量相對較大，在澆筑過程當(dāng)中因?yàn)榛炷馏w積澆筑過大，很容易導(dǎo)致水泥產(chǎn)生大量的水化熱，混凝土無法完成初凝，甚至?xí)苯邮??；诖朔N情況，在工程當(dāng)中除了按照已有施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分層施工之外，同時(shí)還采用了溫度控制仿真模擬方法來對施工過程中壩體的溫度進(jìn)行仿真模擬。

在該工程項(xiàng)目當(dāng)中采用ansys軟件作為溫度仿真軟件，建基面高程以下基巖厚度取1.6倍壩高，離散壩體及壩基巖體采用空間8節(jié)點(diǎn)等參實(shí)體單元，根據(jù)ansys軟件的計(jì)算結(jié)果，該大壩共計(jì)被分為78個(gè)溫度控制單元。在進(jìn)行溫度仿真計(jì)算之前，按照既定的施工順序，將施工方案輸入到軟件當(dāng)中構(gòu)建溫度仿真計(jì)算模型，并以第三類邊界條件作為仿真計(jì)算的基礎(chǔ)條件[3]。

對模型進(jìn)行溫度模擬計(jì)算，所得到的溫度包絡(luò)圖如圖1所示。在該大壩施工方案中底部位置施工開始于秋季，中部施工在冬季完成，而上部結(jié)構(gòu)則在春季完成，從圖中的計(jì)算數(shù)據(jù)也可以發(fā)現(xiàn)中部施工水化溫度相對較低，同時(shí)在該施工方案當(dāng)中底部與上部水化熱溫度也可以滿足混凝土初凝條件，從而進(jìn)一步滿足碾壓混凝土施工要求。

圖1 水化溫度包絡(luò)圖(單位：℃)

3 施工質(zhì)量管控措施

碾壓混凝土重力壩對施工質(zhì)量具有較高的要求，而導(dǎo)致施工質(zhì)量不滿足條件的原因不僅是技術(shù)條件，同時(shí)管理措施的不到位也是導(dǎo)致施工質(zhì)量無法滿足要求的重要原因?；诖朔N情況，還需要從質(zhì)量管控方面入手，加強(qiáng)對施工質(zhì)量的管理。

3.1 雨季施工管理

在該工程項(xiàng)目當(dāng)中雨季施工管理主要從以下幾個(gè)方面入手：

(1)針對天氣預(yù)報(bào)加強(qiáng)對天氣變化的觀察。在進(jìn)行施工生產(chǎn)安排之前根據(jù)天氣預(yù)報(bào)對生產(chǎn)內(nèi)容進(jìn)行必要的調(diào)整，避免雨天施工。

(2)定期檢查排水設(shè)施。在暴雨之后需要利用排水設(shè)施將雨水排出，做好排水設(shè)施管理有利于雨水的及時(shí)排除，避免對已澆筑的混凝土造成影響[4]。

(3)加強(qiáng)斜層平鋪法的施工應(yīng)用。斜層更有利于雨水的排出，可以有效避免結(jié)合層碾壓混凝土失效。

3.2 碾壓混凝土防抗裂管理

后期開裂是碾壓混凝土重力壩常見的質(zhì)量通病，導(dǎo)致碾壓混凝土重力壩開裂的原因是多方面的，其中后期開裂管理不到位也是較為關(guān)鍵的因素之一。在該工程項(xiàng)目當(dāng)中針對后期防開裂管理主要采取了以下2種措施：

(1)加強(qiáng)對預(yù)埋降溫水管的管理，確保降溫水管內(nèi)部水流正常流通，確保內(nèi)部溫度能夠及時(shí)降低。

(2)加強(qiáng)對表面混凝土養(yǎng)護(hù)，在混凝土表面成型之后，需要根據(jù)具體環(huán)境條件及時(shí)澆水、保溫[5]。

3.3 整改措施

由于在該工程項(xiàng)目當(dāng)中采用分層施工方法，分層結(jié)合處就成為影響施工質(zhì)量的關(guān)鍵所在，同時(shí)不同分層的結(jié)合處也很容易出現(xiàn)各種質(zhì)量問題。在該工程項(xiàng)目當(dāng)中為了避免結(jié)合處施工質(zhì)量不滿足條件而對整體重力壩質(zhì)量造成影響，我單位結(jié)合監(jiān)理部門成立了質(zhì)量檢查小組，重點(diǎn)對分層結(jié)合處施工質(zhì)量進(jìn)行檢查，一旦發(fā)生問題就必須要在完成上層施工之前進(jìn)行整改，同時(shí)也會(huì)對整改情況進(jìn)行監(jiān)督與管理。

4 結(jié) 語

碾壓混凝土重力壩對施工技術(shù)與施工管控措施都具有較高的要求，在碾壓混凝土重力壩施工過程當(dāng)中需要從這兩個(gè)方面入手加強(qiáng)管理。本文以高粱壩水庫碾壓混凝土重力壩為例，對碾壓混凝土重力壩對施工技術(shù)與施工管控措施進(jìn)行了研究與分析，希望能對廣大從業(yè)人員有所啟發(fā)。