王家洲水庫碾壓混凝土大壩質(zhì)量控制要點淺析

(福建省南平市水利局，福建 南平 353000)

1 工程概況

浦城縣王家洲水庫工程地處福建省浦城縣忠信鎮(zhèn)柘溪的上游，壩址位于浦城縣忠信鎮(zhèn)王家洲村上游1.5km的河谷處。王家洲水庫大壩壩址集水面積73.6km2，水庫總庫容2093萬m3，為中型水庫，水庫正常蓄水位413.00m，王家洲水庫的主要功能為灌溉，并有灌區(qū)供水和城市防洪等功能。王家洲水庫大壩壩型為碾壓混凝土重力壩，最大壩高61.8m，壩頂長度309.97m，壩頂高程416.90m，溢流壩段位于河床中心，溢流壩段長26.50m，堰頂高程406.00m，采用挑流消能方式進行消能，溢洪道設置2個泄洪孔，泄洪孔單孔凈寬為10.0m。

王家洲水庫大壩總混凝土澆筑方量約20萬m3，其中碾壓混凝土澆筑方量17.62萬m3，常態(tài)混凝土澆筑方量2.38萬m3，碾壓混凝土澆筑比例為88%。

王家洲水庫大壩施工前，建設單位組織了施工、監(jiān)理、設計單位對碾壓混凝土大壩施工工藝、施工過程質(zhì)量控制措施和容易出現(xiàn)問題的薄弱環(huán)節(jié)進行了認真的分析和研究，制定了施工質(zhì)量控制體系和質(zhì)量管理制度，并嚴格執(zhí)行。

2 原材料質(zhì)量控制

王家洲水庫大壩使用的主要原材料有水泥、粉煤灰、細骨料、粗骨料、減水劑以及引氣劑。水泥使用42.5級普通硅酸鹽水泥，粉煤灰使用Ⅱ級粉煤灰，使用的減水劑和引氣劑型號分別為GK-4A和GK-9A，砂、小石、中石、大石全部為項目部系統(tǒng)自產(chǎn)。王家洲大壩項目部根據(jù)原材料用量和相關(guān)標準、規(guī)范要求，制定原材料檢測計劃，并按照檢測計劃嚴格進行檢測，不允許不合格料進場使用(見表1)。

表1 原材料檢測項目及頻率

3 碾壓混凝土配合比質(zhì)量控制

王家洲水庫大壩主要針對防滲層混凝土(二級配)、內(nèi)部混凝土(三級配)和外表面變態(tài)混凝土進行碾壓混凝土配合比設計，項目部委托相關(guān)公司王家洲水庫項目試驗室進行配合比試驗和設計，試驗室通過對不同級配粗骨料組合開展組合容重試驗，選擇骨料振實容重最大、空隙率最小的組合作為骨料的組成比例，根據(jù)試驗，碾壓混凝土二級配中粗骨料級配采用小石∶中石=50∶50，碾壓混凝土三級配采用小石∶中石∶大石=30∶40∶30，為滿足碾壓混凝土施工需要，配合比設計中拌和物按VC值3～5s，含氣量3.0%～5.0%控制。

4 施工過程質(zhì)量控制

4.1 碾壓混凝土澆筑分層分塊

該工程依照入倉道路的布置對碾壓混凝土進行分層分塊澆筑，共有五個區(qū)施工，Ⅰ～Ⅳ區(qū)采用自卸汽車直接運輸入倉澆筑，受施工條件限制，Ⅴ區(qū)采用倉外自卸汽車+滿管+倉內(nèi)自卸汽車轉(zhuǎn)運進行澆筑(見圖1、圖2)。

圖1 碾壓混凝土澆筑分區(qū)情況(單位：mm)

圖2 碾壓混凝土澆筑分層情況(單位：mm)

基礎(chǔ)約束區(qū)以內(nèi)按1.5m、約束區(qū)以外按3m分層控制，并按照壩體結(jié)構(gòu)特性調(diào)整分層厚度，也可薄層連續(xù)上升。

4.2 碾壓混凝土入倉

按照王家洲水庫大壩特點和快速、經(jīng)濟的原則，碾壓混凝土采用自卸汽車入倉。臨時填筑入倉道路寬不應少于6m，路面高程隨碾壓混凝土的升高而提升；路面采用清潔干凈的石渣鋪筑，施工完成后視情況挖除。自卸汽車在運輸混凝土前應清洗干凈，并在入倉前設專用洗車臺，使用高壓水槍沖洗車輪，并設長度不少于30m的碎石路面脫水，保證污染物以及雜物不進入倉內(nèi)。

考慮倉面?zhèn)鋫}施工情況，在壩體下游面預留2塊懸臂大模板的空位，形成寬為6m的自卸車入倉通道。

對于倉面較高的倉面，在上一倉混凝土澆筑完成后，及時對施工道路進行填筑，使施工道路與壩體順接，保證車輛于壩外能正常通行。

4.3 卸料和攤鋪

4.3.1 卸料

低溫施工時段，控制層間覆蓋時間為6h，按30cm控制壓實厚度。高溫施工時段，按3～4h控制層間覆蓋時間，按照入倉條件、倉面面積等因素選用平層或者斜層碾壓方式進行碾壓，當入倉強度達到覆蓋強度要求時選用平層法碾壓，入倉強度不能達到要求時選用斜層法進行碾壓。

a.碾壓混凝土按條帶開展?jié)仓ぷ?，鋪料、平倉以及碾壓方向須平行于壩軸線，條帶寬度原則上控制在6m左右。自卸汽車利用退鋪法多點依次卸料來降低料堆高度，以減少骨料分離的不良情況發(fā)生。

b.汽車卸料時不得接近模板，料堆邊緣要保持與模板的距離不小于1m；靠近模板部位要使用人工輔助鋪料以保護模板。

c.汽車在倉內(nèi)轉(zhuǎn)運時，每一條帶卸料應采用梅花形進行布置，料堆中心之間間距控制在7m上下，排距控制在4m上下，卸料兩排形成6m上下寬條帶，鋪料條帶至20m長度后方可進行平倉。

d.采用一次鋪料一次碾壓的方式，控制總平倉厚度在32～36cm之間，壓實后碾壓混凝土厚度嚴格控制在30cm上下。并在預制廊道或者模板等參照物上標出分層的高度線，輔助進行控制。

e.采用一邊卸料一邊攤鋪的方式及時對卸下的碾壓混凝土料進行攤鋪。為了減少混凝土料水分的蒸發(fā)，對不能及時進行碾壓的混凝土料覆蓋塑料薄膜等材料，同時對施工過程中離散出來的粗骨料要人工分撒到未碾壓好的混凝土料面上。

f.卸料平倉過程中注意控制不同級配碾壓混凝土的分界線，二級配碾壓混凝土的推鋪寬度應滿足設計要求同時誤差不大于30cm。

4.3.2 攤鋪

依照一邊卸料、一邊攤鋪、一邊平倉的施工原則，嚴格控制卸料位于已平倉混凝土的面層之上(見圖3)。選用操作靈活和接地比壓小于0.1MPa的平倉機平倉。

圖3 鋪料平倉示意圖

4.4 碾壓

采用條帶搭接法平行壩軸線方向進行碾壓。條帶間搭接寬度10～20cm，端頭搭接寬度大于100cm。

碾壓施工技術(shù)要點如下：

a.碾壓速度。一般控制在1.0～1.5km/h范圍內(nèi)。

b.碾壓次數(shù)。剛鋪平的部位無振碾壓2遍初步平整，然后有振碾壓6～8遍，表面泛漿后無振碾壓1～2遍，使之能夠達到要求。

c.壓實度檢測。達到規(guī)定的碾壓遍數(shù)后，采用的核子密度儀(MC-S-24)對壓實后的混凝土進行容重檢測，不達標的進行補振碾壓，保證建筑物外部混凝土相對壓實度不小于98%；內(nèi)部混凝土不小于97%。當混凝土太早出現(xiàn)不正?；貜椃答仌r，立即對混凝土拌和物的泌水、分離現(xiàn)象進行檢查，及時采取相關(guān)措施調(diào)整，必要時將其挖除，重新鋪料振搗密實。

d.碾壓要求。施工時要條帶清楚地開展碾壓工作，控制走向偏差盡量在20cm之內(nèi)，條帶間盡量控制重疊在10～20cm之間，凸出帶用無振慢速碾壓1～2遍完成收平工作。

e.覆蓋時間控制。碾壓混凝土出拌和樓后2h完成碾壓；層間間隔時間應小于6h。

f.碾壓現(xiàn)場氣溫、風力等因素影響嚴重時，碾壓層面由于水分蒸發(fā)而致使VC值太大，發(fā)生久壓而不泛漿的情況時，應采取其他有效的措施補碾(預防措施是進行人工噴霧保持倉面濕潤)，使碾壓混凝土表面充分泛漿。

4.5 結(jié)構(gòu)縫成縫

根據(jù)碾壓混凝土施工特點和大壩結(jié)構(gòu)布置，采用在止水片部位縫面鋼支架固定設置止水片和瀝青杉木板的做法來成縫。碾壓混凝土使用測量放樣來確定橫峰位置，并使用切縫機連續(xù)縫隙，切縫寬度為10mm，按照施工圖紙標示的材料填縫。

4.6 碾壓混凝土壩體防滲層施工

王家洲水庫防滲層分布在大壩迎水面3.5m范圍，是大壩抗?jié)B的重要位置。施工時優(yōu)化配合比，使各類指標都能達到設計要求，施工防滲層時，在碾壓完一層到碾壓上一層之間先鋪5mm厚的水泥、粉煤灰漿，水泥、粉煤灰漿要比相同位置碾壓混凝土水膠比小。

4.7 施工縫處理

王家洲水庫大壩碾壓混凝土水平施工縫包括工作縫、冷縫兩種類型。處理采用以下方式：

a.嚴格控制連續(xù)鋪筑碾壓混凝土層間間隔時間在允許范圍內(nèi)。

b.施工縫和冷縫的層面，采用人工打毛輔助以高壓水槍沖毛清理混凝土表面的松動骨料以及浮漿，然后鋪1.5～2cm厚的水泥砂漿。

c.高壓水沖毛時間及壓力應通過試驗確定，不得提前沖毛。

d.因天氣等原因施工中斷的，立即完成已鋪設的混凝土碾壓。停止鋪筑位置的混凝土面碾壓成緩于1∶4的坡面，同時清除坡角、尖角的松散體。采用可行的措施進行層縫面處理后才能復工。

4.8 層間結(jié)合的處理

控制碾壓混凝土拌和物2h內(nèi)碾壓完成，并盡力減少時間；混凝土制備時優(yōu)化配合比，并按照外界條件動態(tài)控制，確保實際施工配合比最優(yōu)；施工時減少碾壓混凝土上下層面覆蓋間隔時間；倉面用噴霧保濕，加強迎水面防滲層碾壓混凝土的保濕，利用噴霧降低周邊氣溫，增強上下層混凝土之間的結(jié)合效果。

4.9 碾壓混凝土的養(yǎng)護和處理

4.9.1 碾壓混凝土的養(yǎng)護

結(jié)束碾壓12～18h后開展灑水養(yǎng)護工作，永久暴露面流水養(yǎng)護至設計要求的齡期180天。

4.9.2 碾壓混凝土表面保護

當日平均氣溫低于3℃以及遇到日平均氣溫在2～3天內(nèi)連續(xù)下降6℃以上時，為減少碾壓混凝土的表面裂縫，壩面和倉面覆蓋保溫毯，同時恰當延長模板的拆模時間，孔、洞和廊道等出入口采用保溫材料進行封堵。

高溫氣候采用噴霧的方式開展碾壓混凝土倉面保濕工作，并使用覆蓋彩條布等保濕方式加強效果。

4.10 特殊氣象條件下的施工

4.10.1 雨天施工

a.在每小時小于3mm的降雨強度下，可以采用下面的措施繼續(xù)施工：?報監(jiān)理工程師同意后，適當調(diào)整加大拌和樓機口拌和物的VC值，適當調(diào)整減小水灰比；?卸料后立即平倉、碾壓或覆蓋，未碾壓的拌和料暴露在雨中時受雨時間不宜超過10min；?設置排水，以免積水浸入碾壓混凝土中。

b.在每小時不小于3mm降雨強度下，馬上暫停施工，暫停施工后，相關(guān)施工人員堅守各自崗位，同時立即做好倉面相關(guān)處理工作，準備隨時復工。已入倉的拌和料迅速平倉、碾壓；如遇大雨或暴雨，來不及平倉碾壓時，應用防雨布迅速全倉面覆蓋。

c.大雨過后，當每小時降雨量小于3mm并持續(xù)半小時以上，倉面已覆蓋未碾壓的混凝土尚未初凝時，經(jīng)現(xiàn)場施工負責人確認報請監(jiān)理工程師批準同意后可復工。雨后恢復施工，應做好如下工作：?露天運送混凝土的汽車車箱內(nèi)的積水必須清除干凈；?新拌混凝土的VC值恢復正常值，但取其上限控制；?清理倉面，排除積水。

d.復工前，應對已損失灰漿的碾壓混凝土進行必要的處理，并按有關(guān)規(guī)范、規(guī)程和規(guī)定要求對層、縫面進行必要的處置。

4.10.2 碾壓混凝土溫度控制要求

a.當月平均氣溫高于允許澆筑溫度時，采取適當?shù)慕禍卮胧⒃诨炷吝\輸過程中避免倒灌。

b.當日平均氣溫低于3℃以及遇到日平均氣溫在2～3天內(nèi)連續(xù)下降6℃以上時，壩面及倉面覆蓋保溫毯，同時恰當延長模板拆模時間。

c.倉面可用噴霧來進行養(yǎng)護和降溫，不宜用流水降溫。

4.10.3 混凝土溫控防裂綜合措施

在施工過程中，采用以下綜合溫控措施，使混凝土最高內(nèi)部溫度和內(nèi)外溫差達到設計和碾壓混凝土施工技術(shù)要求，預防混凝土溫度裂縫產(chǎn)生。

a.優(yōu)化混凝土配合比設計，提高混凝土抗裂能力。在主體工程混凝土開始碾壓澆筑之前，要有足夠的時間進行混凝土施工配合比試驗和優(yōu)化工作。

b.合理安排混凝土施工進度及施工程序，防止貫穿性裂縫和表面裂縫出現(xiàn)。

c.采用有力溫控措施，降低混凝土出機以及澆筑溫度。在較高溫時段進行混凝土碾壓時，應強化倉面噴霧，有效降低倉面溫度。

d.混凝土澆筑過程中溫度控制要點如下：?高溫條件下混凝土入倉后要及時開展平倉、碾壓及振搗等工作，減少入倉料暴露在空氣中的時間。?第二，高溫施工時混凝土開倉時間控制在下午16∶00時至第二日上午10∶00這個時間段，盡量避開高溫時段。?倉面噴霧降溫，高溫施工時，為防止氣溫倒灌和過早初凝，使用噴霧機噴霧降溫，噴量控制在2.0mm/h之內(nèi)。利用支架支撐噴霧機，噴霧機高度控制在1.5～2.5m之間，同時控制噴霧方向盡量與風向一致。并按照倉面大小和氣溫條件選擇噴霧機數(shù)量和布置位置，確保噴霧降溫效果良好。各碾壓混凝土施工倉面除配置足夠數(shù)量的移動式噴霧機外，還要配置一定數(shù)量的沖毛槍進行補充噴霧。?混凝土養(yǎng)護，高溫施工混凝土碾壓完成后，使用自動噴水器不間斷灑水進行養(yǎng)護，同時覆蓋保溫材料，保持倉面潮濕環(huán)境，加強混凝土散熱。在養(yǎng)護過程中，養(yǎng)護隊伍專人專職，責任到人，同時強化養(yǎng)護過程檢查。?混凝土澆筑分層及層間間歇期控制?；炷翝仓謱樱翰捎眠B續(xù)上升方式澆筑，控制澆筑層厚在3.0m上下，間歇3～7天，要求10天之內(nèi)碾壓完一層?；炷翆娱g間歇期控制：通過合理論證，該工程層間間歇時間盡量控制在3天之內(nèi)，特殊情況下，不得大于10天。?混凝土表面保護。大壩混凝土施工過程中，隨時做好天氣預報資料收集工作，特別是做好應對氣溫驟降的準備工作。

5 結(jié) 語

福建省水利水電工程質(zhì)量監(jiān)督站于2018年11月對王家洲水庫進行了抽樣檢測，進行壩體壓水試驗9段，壩體芯樣檢測1組，檢測結(jié)果全部合格；南平市水利水電工程質(zhì)量監(jiān)督站于2018年10月進行了3組壩體芯樣檢測，檢測結(jié)果全部合格。

水庫建設單位委托有相應資質(zhì)的第三方檢測機構(gòu)鉆取檢查孔1孔，檢查孔鉆進深度29m，檢查孔壩體芯樣總體較為連續(xù)、完整，芯樣大多基本光滑，表面略粗糙，骨料分布基本均勻，檢查孔大壩芯樣獲得率為98%，滿足要求。完成大壩壩體壓水試驗共6段，透水率范圍為0.15～0.76Lu，滿足設計透水率不大于1Lu的要求。利用鉆取的壩體碾壓混凝土膠結(jié)料芯樣共抽取制作混凝土抗壓強度代表性試樣6組(18個)，混凝土抗壓強度換算值范圍為19.8～45.2MPa，滿足設計強度C18015要求。利用鉆取的壩體碾壓混凝土膠結(jié)料芯樣共抽取制作混凝土抗?jié)B等級代表性試樣2組(12個)，混凝土抗?jié)B等級滿足W6的設計要求。利用鉆取的壩體碾壓混凝土膠結(jié)料芯樣共抽取制作混凝土抗凍等級代表性試樣2組(6個)，混凝土抗凍等級滿足F50的設計要求。

從以上檢測結(jié)果可以看出，通過原材料、配合比、施工全過程全方位的質(zhì)量控制，王家洲水庫大壩施工效果良好，碾壓混凝土施工質(zhì)量能夠達到設計要求。