碾壓混凝土斜層鋪筑質(zhì)量控制關(guān)鍵措施淺析

(中國水利水電第六工程局有限公司二分局，遼寧 丹東 118001)

1 工程概況

朱昌河水庫大壩采用碾壓混凝土重力壩，共分10個(gè)壩段，最大壩高100.9m，壩頂長264.9m、寬8.2m，壩底最大寬度約90m。壩體采用全斷面碾壓混凝土澆筑，并按照全壩段通倉連續(xù)澆筑的方案施工。由于現(xiàn)場條件所限，實(shí)際入倉最大強(qiáng)度約為150m3/h，按照6h單層鋪筑時(shí)間控制，其最大鋪層面以控制在不超過3000m2(單層壓實(shí)厚度30cm)為宜。然而，在全壩段通倉連續(xù)澆筑時(shí)采用常規(guī)平層鋪筑法，其大部分倉號(hào)的單層鋪筑面積均超出了擬定的控制面積要求。為此，經(jīng)與參建各方協(xié)商，并借鑒以往工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，最終擬定采用斜層鋪筑法，以滿足控制倉面鋪層面積的要求。采用斜層鋪筑法澆筑碾壓混凝土后，有效縮減了倉面鋪層面積和單層鋪筑時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了層間快速覆蓋，保證了層間結(jié)合質(zhì)量；同時(shí)，隨著鋪層面積的減少，便于噴霧保濕等人工氣候措施和排水、覆蓋等防雨措施的實(shí)施，有利于保證碾壓混凝土澆筑質(zhì)量。

2 碾壓混凝土斜層鋪筑法工藝原理

碾壓混凝土斜層鋪筑法是按照起始端以平段起始、中間以不陡于1∶10的斜面逐層向前平推鋪筑、至末端以平層收倉的層面結(jié)構(gòu)進(jìn)行鋪筑作業(yè)(起始和末端平段長度應(yīng)以不小于10m的寬度控制，以滿足機(jī)械作業(yè)要求)；同時(shí)，通過以斜層平推鋪筑的方式逐段進(jìn)占進(jìn)行基面二次沖洗、鋪設(shè)砂漿、攤鋪碾壓、冷卻水管鋪設(shè)等工序作業(yè)，從而完成碾壓混凝土的鋪筑；單次進(jìn)占新增鋪筑寬度以鋪筑層坡腳前鋪延展寬度控制，并按鋪料和澆筑方向逐條帶進(jìn)行卸料攤鋪(需沿澆筑方向逐條帶進(jìn)行卸料攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，并按照鋪料方向控制條帶攤鋪的先后順序)、按照澆筑方向進(jìn)行逐條帶碾壓(條帶及碾壓方向平行于澆筑方向)；斜層鋪筑方式及工藝控制原理見圖1～圖3。

圖1 斜層鋪筑法平面展示圖

圖2 斜層鋪筑法剖面展示圖

圖3 砂漿鋪設(shè)平面展示圖

斜層鋪筑平推方向應(yīng)沿長度方向(以短邊寬度作為斜層鋪筑面的固定邊長)，但不能形成傾向下游的斜面。斜層鋪筑以盡可能陡的斜面(但坡度不應(yīng)陡于1∶10)替代平面，以斜面作為攤鋪碾壓面進(jìn)行鋪筑作業(yè)。通過控制斜面坡度，從而保證鋪料厚度均勻和碾壓質(zhì)量，其要求斜面坡度應(yīng)以保證攤鋪碾壓機(jī)械能正常作業(yè)為標(biāo)準(zhǔn)，尤其是要保證振動(dòng)碾能在斜面上緩慢勻速行駛(一般不大于1.5km/h)。為有效控制鋪層面積，需要控制單倉升程的高度，通常為3.0m左右(約束區(qū)有要求的，應(yīng)執(zhí)行設(shè)計(jì)規(guī)定)，基本與單塊模板支立的高度一致。相較平鋪法來說，采用斜層鋪筑工藝，其攤鋪碾壓的具體工藝并沒有改變，均參照平鋪法執(zhí)行，如仍按照分條帶鋪料、碾壓，鋪層厚度也參照平鋪法進(jìn)行控制，通常壓實(shí)厚度約為30cm、虛鋪厚度約為35cm?；炷羶?nèi)溫控冷卻水管則沿斜面鋪設(shè)，并按照圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的管間距及每層間隔高度進(jìn)行水管鋪設(shè)(鋪設(shè)時(shí)，每層間隔高度可以變相換作以斜層垂直厚度進(jìn)行控制，厚度數(shù)值與間隔高度數(shù)值一致)。

3 碾壓混凝土斜層鋪筑法質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)分析

碾壓混凝土的材料質(zhì)量和配比控制仍是關(guān)鍵，拌制的碾壓混凝土具有較好的可碾性是保證鋪筑質(zhì)量的關(guān)鍵所在；但由于材料質(zhì)量不佳、配比參數(shù)選擇不佳及拌和摻量控制不準(zhǔn)等原因，造成碾壓混凝土料骨料裹漿差、分離嚴(yán)重，導(dǎo)致碾壓泛漿效果差、碾壓層干硬缺乏彈性，從而無法保證層面結(jié)合質(zhì)量。

碾壓工藝參數(shù)同樣直接決定了碾壓混凝土的鋪筑質(zhì)量，壓實(shí)機(jī)具、層厚、壓實(shí)遍數(shù)、碾壓行駛速度等參數(shù)如未按碾壓試驗(yàn)確定相應(yīng)參數(shù)控制，將導(dǎo)致鋪筑的碾壓混凝土不密實(shí)，不僅影響了實(shí)體混凝土強(qiáng)度，也會(huì)導(dǎo)致滲水問題發(fā)生。

采用斜層鋪筑法時(shí)，斜層坡腳形成薄層尖角，粗骨料易被壓碎、新舊混凝土結(jié)合不好，且初凝速度快易被碾碎，直接影響坡腳處混凝土鋪筑質(zhì)量；同時(shí)，坡腳在碾壓過程中會(huì)因擠壓向前延展，易超出砂漿攤鋪區(qū)域，造成層間結(jié)合不良。

采用斜層鋪筑法時(shí)，其斜面鋪層是由一端逐層向前平推進(jìn)占，未鋪筑段混凝土基面在機(jī)械車輛行走過程中易形成二次污染物；同時(shí)，因振動(dòng)碾黏料帶入未鋪筑段，與污染物摻雜，并在振動(dòng)碾碾壓作用下會(huì)附著于混凝土基面上形成薄殼；以上情況如未及時(shí)進(jìn)行清洗處理，而直接在該基面上鋪筑混凝土，將直接影響新老混凝土面的層間結(jié)合質(zhì)量，容易形成滲漏通道。

斜面坡度過陡，振動(dòng)碾等壓實(shí)機(jī)械易打滑，尤其是在噴霧或降雨情況下，碾壓面光滑且較濕，振動(dòng)碾很容易打滑而無法正常行駛進(jìn)行碾壓作業(yè)，必然影響碾壓層的壓實(shí)質(zhì)量，從而影響實(shí)體混凝土強(qiáng)度和抗?jié)B等性能指標(biāo)。

初凝時(shí)間控制也是影響碾壓混凝土鋪筑質(zhì)量的關(guān)鍵，由于碾壓混凝土單層鋪筑時(shí)間長，初凝時(shí)間過短無法滿足單倉碾壓混凝土最大層面在下層混凝土初凝前完成鋪筑，將嚴(yán)重影響層間結(jié)合質(zhì)量，易形成層間滲漏面。

不良天氣也將影響混凝土鋪筑質(zhì)量，晴熱的高溫天氣、雨天和低溫天氣都不利于碾壓混凝土澆筑：氣溫過高致使混凝土水分散失快、初凝時(shí)間大幅縮短，易出現(xiàn)下層混凝土已初凝但上層混凝土卻尚未鋪筑完成的質(zhì)量問題，以及因溫度過高造成入倉澆筑溫度超標(biāo)而不利于溫控防裂；雨天雨水沖刷和滲透，易造成漿液流失和摻水加大水灰比等問題，從而影響層間結(jié)合質(zhì)量和混凝土本身的強(qiáng)度、抗?jié)B等性能指標(biāo)；低溫，尤其是環(huán)境氣溫低于0℃時(shí)，極易形成凝凍天氣，易造成攤鋪的混凝土料發(fā)生凍融而影響混凝土澆筑質(zhì)量。

4 質(zhì)量控制關(guān)鍵措施

4.1 材料質(zhì)量和配比控制

原材料質(zhì)量和配比控制仍是碾壓混凝土澆筑質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是保證各項(xiàng)性能指標(biāo)的前提條件。

a.原材料質(zhì)量控制。原材料規(guī)格及質(zhì)量必須符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求：砂料細(xì)度、砂料石粉含量、粗骨料超遜徑及砂石料級(jí)配等關(guān)鍵指標(biāo)符合要求。宜使用低水化熱水泥及高效緩凝減水劑，粉煤灰等其他材料符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，均是保證拌制合格碾壓混凝土料的前提保證。

b.配比控制。要保證混凝土性能指標(biāo)和施工可碾性，需要通過適宜的配比控制來實(shí)現(xiàn)。碾壓混凝土澆筑正式開始前，必須根據(jù)初步選定的原材料和現(xiàn)場條件進(jìn)行配比試驗(yàn)，確定合理的配料參數(shù)。通過配比試驗(yàn)，以盡可能低的水泥摻量、適宜的砂率和粗骨料比例(三級(jí)配料大石∶中石∶小石為30∶40∶30，二級(jí)配料中石∶小石為55∶45)，獲得具有較好施工性能和符合設(shè)計(jì)各項(xiàng)指標(biāo)要求的混凝土料。

澆筑過程中，尚需根據(jù)原材料質(zhì)量檢測情況進(jìn)行施工配比調(diào)整，重點(diǎn)以控制VC值(倉面一般控制在3～5s為宜)來確保碾壓混凝土的可碾性，主要通過控制砂料石粉含量(宜為16%～20%，不足時(shí)可臨時(shí)采取適量粉煤灰替代砂料的方案解決)、砂率(宜為32%～36%)、減水劑含量(宜為0.8%～1.5%)、配比微調(diào)(可適當(dāng)增加單位用水量，但不應(yīng)過多，以保持水膠比相對穩(wěn)定)等方式對VC值進(jìn)行調(diào)整。

4.2 碾壓工藝參數(shù)控制

在完成碾壓混凝土配比試驗(yàn)后，應(yīng)按照現(xiàn)場施工條件進(jìn)行碾壓工藝試驗(yàn)，以確定合理的工藝控制參數(shù)，包括壓實(shí)機(jī)具、鋪層厚度、壓實(shí)遍數(shù)、碾壓行駛速度、適宜的VC值控制標(biāo)準(zhǔn)等。實(shí)際施工中，需要做好過程監(jiān)督控制，澆筑時(shí)段技術(shù)質(zhì)檢、試驗(yàn)檢測實(shí)行24小時(shí)跟班控制，澆筑過程中嚴(yán)格按照經(jīng)報(bào)批的工藝試驗(yàn)成果確定的工藝參數(shù)進(jìn)行施工。工藝參數(shù)控制需要現(xiàn)場管理人員和技術(shù)工人共同協(xié)作來實(shí)現(xiàn)，為此，在碾壓混凝土正式施工前，必須做好施工技術(shù)交底，讓其熟知和理解這些工藝參數(shù)，切實(shí)嚴(yán)格執(zhí)行。

4.3 坡腳處理

斜層鋪筑法的特點(diǎn)決定了其坡腳部位必然會(huì)形成薄層尖角，而這嚴(yán)重影響碾壓混凝土鋪筑質(zhì)量。由于振動(dòng)碾碾壓作業(yè)時(shí)，坡腳攤鋪的混凝土在擠壓過程中會(huì)向前延展，因此在攤鋪?zhàn)鳂I(yè)時(shí)，其先前鋪設(shè)的砂漿必須保證超出混凝土攤鋪范圍0.3～0.5m，以保證坡腳碾壓過程中不因擠壓延展造成層間砂漿漏鋪。同時(shí)，砂漿鋪設(shè)范圍還應(yīng)跨過坡腳向斜面延展10～15cm，以包裹較為薄弱的坡腳，增強(qiáng)結(jié)合質(zhì)量。對于坡腳形成的薄層尖角，應(yīng)在砂漿鋪設(shè)前對坡腳進(jìn)行適當(dāng)切除(切除高度以10～15cm為宜)；如局部切出的混凝土底部無砂漿時(shí)，應(yīng)該繼續(xù)往后切，直至切出的混凝土底部出現(xiàn)砂漿。

4.4 倉面二次沖洗

為保證層間結(jié)合質(zhì)量，在斜層向前平推進(jìn)占過程中，必須在每個(gè)斜層鋪料前對鋪料范圍的混凝土基面進(jìn)行沖洗，清除污染物和薄殼體。在沖洗過程中，易采用高壓水槍先行進(jìn)行沖洗，以有效清除黏附于表面的薄殼體；然后采用水管跟進(jìn)洗面，最后排干積水。二次沖洗后，應(yīng)進(jìn)行基面檢查，確認(rèn)潔凈、濕潤且無積水后方可進(jìn)行砂漿鋪設(shè)。

4.5 坡度控制

為保證機(jī)械有效作業(yè)，必須合理控制斜面坡度，按照規(guī)范要求應(yīng)不陡于1∶10，常規(guī)應(yīng)控制在1∶10～1∶20，具體應(yīng)根據(jù)入倉澆筑強(qiáng)度、氣溫條件等因素合理確定，以滿足倉面鋪層面積控制需要和保證層間及時(shí)覆蓋為標(biāo)準(zhǔn)。為此，開倉前應(yīng)在模板面采用噴漆標(biāo)識(shí)起始端平段寬度，并標(biāo)識(shí)每層前鋪的寬度；鋪筑期間，由質(zhì)檢人員和倉面指揮人員嚴(yán)格控制鋪料范圍，以保證斜面成形坡度符合要求。

4.6 初凝時(shí)間控制

首先應(yīng)根據(jù)入倉澆筑強(qiáng)度和鋪層面積合理確定所需的初凝時(shí)間，之后通過控制高效緩凝減水劑摻量、調(diào)整VC值及倉面噴霧保濕等措施來獲得所需的初凝時(shí)間，但具體還應(yīng)根據(jù)不同季節(jié)時(shí)段的天氣溫度情況合理選用，并通過試驗(yàn)驗(yàn)證。通過降低VC值、保持水膠比不變下提高高效緩凝減水劑摻量、倉面噴霧保濕等措施均可達(dá)到不同程度延長初凝時(shí)間的效果，其中以調(diào)整高效緩凝減水劑摻量最有效，延長的初凝時(shí)間最長。在調(diào)整時(shí)，應(yīng)以保持配比水膠比不變?yōu)樵瓌t，涉及配比調(diào)整的幅度不應(yīng)過大。

4.7 不良天氣質(zhì)量管控措施

a.晴熱高溫天氣澆筑措施。主要是通過保持施工所需的初凝時(shí)間、控制入倉澆筑溫度、倉面噴霧及防曬等措施來降低晴熱高溫天氣對碾壓混凝土澆筑的影響，保證混凝土料可碾性和層間結(jié)合質(zhì)量。同時(shí)，注重和加強(qiáng)澆筑后的碾壓混凝土保濕養(yǎng)護(hù)和通水冷卻管理，避免和減少因養(yǎng)護(hù)不到位而造成溫的度裂縫等質(zhì)量問題。

b.雨天澆筑措施。降雨量不大于3mm/h時(shí)，可在采取防雨措施后正常澆筑；降雨量大于3mm/h時(shí)，不得開倉澆筑，已開倉澆筑的應(yīng)安排停倉遮蓋防雨，對已攤鋪未碾壓的應(yīng)盡快完成碾壓，已卸料未攤鋪的應(yīng)進(jìn)行遮蓋防淋。雨天澆筑應(yīng)適當(dāng)提高VC值，以保證倉面鋪筑時(shí)獲得適宜的VC值，并保持倉面混凝土配比實(shí)際的水膠比穩(wěn)定。同時(shí)，可采取邊遮蓋、邊攤鋪、邊碾壓的方式，分區(qū)域交替流水作業(yè)，并加強(qiáng)坡腳附近區(qū)域和碾壓完的混凝土面上的積水排出工作。

c.低溫時(shí)段澆筑措施。日平均氣溫低于3℃時(shí)或最低氣溫低于-3℃時(shí)，應(yīng)采取低溫施工措施，主要采取提高混凝土出機(jī)口溫度，運(yùn)輸澆筑過程中做好覆蓋保溫和增加機(jī)械設(shè)備提高單層鋪筑速度等措施。但對于南方濕度大的區(qū)域，低溫易形成凝凍天氣，在遇有凝凍天氣時(shí)，仍應(yīng)暫?；炷翝仓ぷ?。

5 結(jié) 語

由于碾壓混凝土斜層鋪筑法可縮減鋪層面積和層間覆蓋時(shí)間，便于噴霧保濕等人工氣候措施和排水、覆蓋等防雨措施的實(shí)施，使得斜層鋪筑法具有極大的施工優(yōu)勢，已被越來越多的水電工程所采用。因此，如何掌握和做好碾壓混凝土斜層鋪筑施工質(zhì)量控制，顯得尤為重要。通過對朱昌河水庫大壩碾壓混凝土斜層鋪筑法的工藝特點(diǎn)和質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)分析，并借鑒以往工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，確定并實(shí)施了關(guān)鍵質(zhì)量控制措施，保證了朱昌河水庫大壩碾壓混凝土的澆筑質(zhì)量，可為類似工程提供借鑒。