碾壓混凝土施工工藝

于娜

（中國水利水電第八工程局有限公司 湖南長沙 410007）

我國的水壩類型已經(jīng)從傳統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)槟雺夯炷令愋?，相比于傳統(tǒng)方式而言，碾壓混凝土具有低耗能、低膠凝材料用量、能夠快速施工的優(yōu)點(diǎn)，特別是在提倡環(huán)保節(jié)能的新型建筑工程理念的大趨勢下，越來越多的工程選擇這類混凝土筑壩形式。

1 工程簡述

本工程施工對象為大型水壩，具體內(nèi)容涵蓋壩頂溢流表孔的打造、發(fā)電引水系統(tǒng)的建設(shè)及供水管道的鋪設(shè)等。其中，大壩采用的是雙曲拱壩結(jié)構(gòu)，施工工藝選用的是碾壓混凝土方式，運(yùn)用C20碾壓混凝土實(shí)現(xiàn)大壩主體的施工，以混凝土加水時(shí)開始計(jì)算，周期應(yīng)滿90d，見圖1。

基于全面提升防滲層質(zhì)量的目的，采用了兩種施工工藝，即C20變態(tài)混凝土和C20碾壓混凝土，以粗骨料粒徑為基準(zhǔn)，兩類材料達(dá)到二級配標(biāo)準(zhǔn)，對應(yīng)齡期均為90d；前者厚度為0.5m，后者介于2.0～4.5m范圍內(nèi)，以確保抗?jié)B等級達(dá)到W8水平。對于下游壩面亦采用上述兩種施工工藝，以粗骨料粒徑為基準(zhǔn)，二者達(dá)到三級配標(biāo)準(zhǔn)，對應(yīng)齡期均為90d，且厚度均為0.5m，最終確?？?jié)B等級達(dá)到W6水平。大壩基礎(chǔ)部分則采用C20常態(tài)混凝土工藝，此階段達(dá)到二級配標(biāo)準(zhǔn)，對應(yīng)齡期為90d，以確保其抗?jié)B等級達(dá)到W8水平。

圖1 大型水壩站概況圖

2 碾壓混凝土最佳遍數(shù)工藝試驗(yàn)

在碾壓混凝土大規(guī)模施工前，為了達(dá)到提升施工質(zhì)量的目的，根據(jù)試驗(yàn)方案要求組織進(jìn)行試驗(yàn)段施工，試驗(yàn)段的選擇具有較強(qiáng)靈活性，可選擇在倉面內(nèi)，也可在倉面外選擇同條件場地進(jìn)行試驗(yàn)。本次試驗(yàn)選擇在倉面外同條件場地進(jìn)行試驗(yàn)。碾壓混凝土試驗(yàn)需按正常施工工藝組織實(shí)施，根據(jù)試驗(yàn)過程不斷調(diào)整參數(shù)。如下給出了具體的施工工藝流程：

2.1 試驗(yàn)場地選擇

試驗(yàn)場地布置在后方營地模板加工場，試驗(yàn)完成后，該場地作為模板加工場使用。試驗(yàn)場地規(guī)劃為31m×10m（長×寬），場地基礎(chǔ)堅(jiān)實(shí)，下挖1.50m，邊坡按照1：2放坡，基坑開挖結(jié)束后壓實(shí)整平并澆筑一層厚約15cm的C20混凝土進(jìn)行封底找平。

2.2 碾壓組遍數(shù)確定

試驗(yàn)塊的VC值控制應(yīng)根據(jù)施工時(shí)的氣候環(huán)境及倉面的施工情況進(jìn)行動態(tài)控制。以混凝土厚度為參考，出機(jī)VC值介于4～7s范圍內(nèi)，入倉VC值介于5～8s范圍內(nèi)?；诂F(xiàn)場天氣狀況的變化，也需針對性做出調(diào)整：當(dāng)現(xiàn)場陽光照射強(qiáng)烈時(shí)，為避免倉面攤鋪后的碾壓混凝土VC值降低速度過快的現(xiàn)象，倉面應(yīng)及時(shí)采取噴霧保濕的措施。整個試驗(yàn)過程可細(xì)化為三層，對應(yīng)厚度均為35cm，對應(yīng)VC值范圍分別為：10～15s、5～10s和1～5s，分為 A、B、C 三個條帶。A、B、C 條帶第一層以 1.1km/h速度行走，以無振2遍，有振4遍、6遍、8遍，無振2遍進(jìn)行碾壓。具體順序?yàn)椋菏紫日归_2+4+2遍的碾壓，其次以2+6+2遍碾壓，最后以2+8+2遍碾壓，在每次碾壓完成后用核子密度儀進(jìn)行壓實(shí)度檢測。經(jīng)檢測2+6+2遍碾壓滿足壓實(shí)度要求后，第二層以1.3km/h速度行走，對應(yīng)的碾壓遍數(shù)與第一層保持一致，結(jié)束碾壓作業(yè)后需運(yùn)用灌砂法獲悉壓實(shí)度狀況，在試驗(yàn)過程中試坑下沉，試坑體積變小測其壓實(shí)度不準(zhǔn)確。第三層以1.3km/h速度行走，以無振2遍，有振6遍，無振2遍進(jìn)行碾壓。待碾壓作業(yè)結(jié)束，采用核子密度儀展開壓實(shí)度檢測，以此判斷施工結(jié)果是否達(dá)到工程標(biāo)準(zhǔn)。

當(dāng)碾壓混凝土對應(yīng)的壓實(shí)度符合工程標(biāo)準(zhǔn)后，一方面需要確保層間的結(jié)合質(zhì)量，從而提升表面泛漿程度，另一方面還應(yīng)滿足現(xiàn)場施工進(jìn)度的要求。當(dāng)鋪料厚度達(dá)到35cm時(shí)，應(yīng)控制振動碾的運(yùn)行速度保持在1.1km/h水平，具體的碾壓方式為：首先展開2遍無振碾壓施工，而后6遍有振碾壓施工，最后再重復(fù)第一步，即展開2遍無振碾壓施工。

3 碾壓混凝土施工工藝

3.1 碾壓混凝土施工強(qiáng)度

碾壓混凝土因其具有施工速度快的優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用。近年來，大型碾壓混凝土大壩施工中，碾壓混凝土日澆筑上萬立方已較為普遍。即使是在小型碾壓混凝土壩施工中，碾壓混凝土的日澆筑方量通常也能達(dá)到一千立方以上。一般情況下，只有混凝土拌和系統(tǒng)的生產(chǎn)能力足夠高的情況下，碾壓混凝土的施工強(qiáng)度可以是同等條件下常態(tài)混凝土施工強(qiáng)度的3倍以上。

3.2 混凝土模板工程

考慮到減少模板間的縫隙面，保證模板整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并盡量減小滲透。大壩上游背水面對應(yīng)的模板規(guī)格為3m（寬）×3.5m（高），其中每三塊模板組成一套。大壩下游的背水面對應(yīng)的模板規(guī)格則為邊長2.5m的正方形結(jié)構(gòu)，從而形成雙層翻升模板?；谔嵘０鍎偠鹊哪康?，可以在模板頂面邊緣部分增設(shè)修飾角鋼護(hù)面。

在各層混凝土的接觸面及橫縫面處設(shè)置懸臂模板，以方便安裝并保證混凝土澆筑時(shí)分層錯縫的穩(wěn)定，在溢流堰的布局上采用異型寬尾敦結(jié)構(gòu)。此外，對于排水廊道等結(jié)構(gòu)而言，應(yīng)根據(jù)其實(shí)際平面尺寸采用預(yù)制混凝土。

3.3 混凝土入倉澆筑

由于水庫碾壓混凝土澆筑量較大，因此以自卸汽車入倉方式為佳。在本項(xiàng)目中，所有的碾壓混凝土均通過自卸汽車的方式完成入倉。在入倉前，為保持澆筑面清潔，避免雜質(zhì)干擾，應(yīng)對汽車表面進(jìn)行充分的清潔，配備長達(dá)100m的脫水路段，此外還應(yīng)建有路面排水溝，防止污水流入倉內(nèi)。

3.4 混凝土平倉碾壓

本項(xiàng)目使用的混凝土平倉推土機(jī)有兩類，分別為D31p-18A和D65P-8，二者均產(chǎn)自日本；所使用的倉面碾壓設(shè)備有三類，包括BW200、BW202AD和BW75S，三者均產(chǎn)自德國。檢測設(shè)備有DN-40中子儀和TS-600VC值測量儀。

為保證壓實(shí)度，混凝土碾壓采用平推碾壓，施工中自卸汽車倒退直接入倉，下料應(yīng)從遠(yuǎn)端開始，在完成三層薄層均勻攤鋪?zhàn)鳂I(yè)后，將81cm的厚度碾壓為75cm。以條塊攤鋪方向?yàn)榛鶞?zhǔn)，使用型號為BW200的設(shè)備進(jìn)行碾壓，此過程應(yīng)遵循先2遍無振、后8遍有振，最后再次2遍無振的順序，碾壓速度不大于1.1km/h，最后再用BW75型手扶震動碾找平，使表面平整。在高溫天氣下作業(yè)時(shí)，碾壓過程中要根據(jù)氣溫與蒸發(fā)量適當(dāng)進(jìn)行補(bǔ)水處理。

每完成一層混凝土碾壓作業(yè)后，需要隨即展開質(zhì)量檢測工作。在檢測點(diǎn)的選取上，應(yīng)遵循橫向間距30m、豎向間距取20m的原則。將檢測結(jié)果與目標(biāo)值進(jìn)行對比，對達(dá)不到目標(biāo)值的區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)碾。此外，若某層混凝土密實(shí)度合格率低于95%，應(yīng)對該層混凝土進(jìn)行重碾處理。

3.5 混凝土層間結(jié)合處理

在混凝土澆筑前，進(jìn)行碾壓混凝土現(xiàn)場工藝試驗(yàn)以及剪切試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果制定出如下混凝土層間結(jié)合處理措施：①將混凝土拌合完成作為起點(diǎn)，以碾壓結(jié)束作為終點(diǎn)，整個過程不可超過2h。②混凝土各層之間的間隔時(shí)間應(yīng)控制在8h以內(nèi)，當(dāng)此段時(shí)間介于6～8h范圍內(nèi)時(shí)，首先應(yīng)進(jìn)行水泥粉煤灰凈漿噴灑作業(yè)，而后方可展開下層鋪筑作業(yè)。通過此方法，可提升層間的分子結(jié)合力，確保結(jié)構(gòu)的完整性。③受環(huán)境等因素的影響，當(dāng)混凝土層間間隔時(shí)間大于8h時(shí)，應(yīng)按照施工縫進(jìn)行處理。

3.6 縫面處理

在混凝土終凝后，為保證混凝土表面的整潔性與光滑度，需對混凝土縫面做沖毛處理，該道工序采用的儀器為國內(nèi)常用的HVW-MI型，該臺機(jī)器能保證足夠的平整光滑度與工作效率，此外機(jī)器購置費(fèi)用較低，使用能耗較小，兼具效率與經(jīng)濟(jì)的特性，非常適合本工程的應(yīng)用。

3.7 碾壓混凝土的溫控

碾壓混凝土澆筑過程中的溫度控制同樣是防比溫度裂縫的關(guān)鍵。溫度控制措施有控制溫升、采用低熱水泥、增加活性摻合料用量、采取保溫措施、在適宜的氣候下澆筑、埋設(shè)冷卻水管以及預(yù)冷卻等方法。因碾壓混凝土澆筑倉面大，受周圍氣候的影響大，預(yù)冷卻法的效果不明顯，所以預(yù)冷卻法已經(jīng)基本不用。一般來說，碾壓混凝土施工氣溫在3～25℃較為合適。

4 結(jié)束語

本文以大型水壩為分析案例，探討了碾壓混凝土施工工藝，并指出了其施工工程中的要點(diǎn)，旨在為相關(guān)研究提供可具參考的價(jià)值。