淺談蘇阿皮蒂水利樞紐碾壓混凝土施工過程中的質(zhì)量控制

金建英，童世雄，逄 亮，史偉亮

(1.四川二灘建設(shè)咨詢有限公司，四川 成都 610051；2.中國(guó)水利電力對(duì)外有限公司，北京 100120)

1 工程概況

幾內(nèi)亞蘇阿皮蒂水利樞紐項(xiàng)目被譽(yù)為西非地區(qū)的“三峽工程”，工程為Ⅰ等大(1)型，大壩建設(shè)等級(jí)為1級(jí)，發(fā)電廠房建設(shè)等級(jí)為2級(jí)。該電站裝備4臺(tái)單機(jī)容量為112.5 MW的立軸混流式水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量為450 MW。大壩工程主體為碾壓混凝土重力壩，壩頂高程215.5 m，最大壩高120.0 m，壩軸線長(zhǎng)1 164.0 m，混凝土總量約為330萬(wàn)m3，其中碾壓混凝土約300萬(wàn)m3。

2 碾壓混凝土施工現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量控制

2.1 碾壓混凝土層間結(jié)合質(zhì)量控制

層間結(jié)合分為上下倉(cāng)之間的新老混凝土施工縫面(簡(jiǎn)稱“冷升層”)的層間結(jié)合和連續(xù)上升的混凝土(簡(jiǎn)稱“熱升層”)的層間結(jié)合，層間結(jié)合的質(zhì)量好壞直接影響工程結(jié)構(gòu)層面的抗剪能力，關(guān)系到大壩建成后的質(zhì)量，因此，施工過程中混凝土層間結(jié)合是施工質(zhì)量控制的重點(diǎn)內(nèi)容[5]。

2.1.1冷升層的層間結(jié)合質(zhì)量控制

本項(xiàng)目碾壓混凝土倉(cāng)面較大，最大一倉(cāng)達(dá)到15個(gè)壩段，倉(cāng)面長(zhǎng)度達(dá)到305.0 m，倉(cāng)面面積約1.6萬(wàn)m2，為了保證層間間隔時(shí)間滿足要求，大部分采用斜層鋪筑法施工，每一倉(cāng)碾壓混凝土高度為3.0～3.6 m。在每一倉(cāng)的施工縫面上，上層施工前對(duì)倉(cāng)面進(jìn)行全面檢查，采用鑿除和高壓水沖毛等方法，清除混凝土表面的浮漿、污染物及松動(dòng)骨料，并清洗干凈，經(jīng)驗(yàn)收合格后，及時(shí)鋪設(shè)1.5～2 cm厚的水泥砂漿，然后開始澆注混凝土，以增強(qiáng)新老碾壓混凝土之間的層間結(jié)合。

2.1.2熱升層的層間結(jié)合質(zhì)量控制

為保證熱升層的層間結(jié)合良好，本項(xiàng)目要求混凝土加水拌和至碾壓完成不超過2 h且盡量提前，在下層混凝土初凝前盡早覆蓋上層并碾壓，使上下層骨料相互交錯(cuò)，膠凝材料相互滲入，從而提高層間結(jié)合效果。如果發(fā)生不可控因素，超過了直接鋪筑允許時(shí)間，出現(xiàn)了初凝現(xiàn)象，則將表面的松散物和積水清理干凈，然后攤鋪一層比當(dāng)前混凝土強(qiáng)度等級(jí)高一級(jí)的高流動(dòng)性砂漿，然后再鋪混凝土。如果超過了加墊層鋪筑允許時(shí)間，則按冷升層進(jìn)行處理。

表1 2018年7月至2019年6月大壩碾壓混凝土溫控檢測(cè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

2.2 混凝土運(yùn)輸質(zhì)量控制

蘇阿皮蒂水利樞紐項(xiàng)目設(shè)有2座拌和樓，從拌和樓到大壩倉(cāng)面的最近運(yùn)輸距離約500 m，從高線拌和樓到右岸倉(cāng)面的最遠(yuǎn)運(yùn)輸距離約3 000 m，道路較為平坦，運(yùn)輸條件較好，因此，碾壓混凝土入倉(cāng)方式主要采用自卸汽車運(yùn)輸直接入倉(cāng)。開倉(cāng)前，根據(jù)倉(cāng)面的實(shí)際情況合理安排運(yùn)輸車輛，嚴(yán)格控制混凝土的運(yùn)輸過程中的滯留時(shí)間，確?；炷翉陌韬蜆羌铀韬推鹬聊雺和戤叢怀^2 h，避免混凝土水分散失，影響混凝土的工作性能?；炷吝\(yùn)輸車輛設(shè)置了防曬、防雨棚，減少運(yùn)輸過程中的溫度回升，同時(shí)防止水分散失和雨淋。在運(yùn)輸混凝土前對(duì)運(yùn)輸車輛廂斗進(jìn)行全面檢查并清洗干凈。

2.3 碾壓混凝土入倉(cāng)卸料質(zhì)量控制

碾壓混凝土采用自卸汽車直接入倉(cāng)，入倉(cāng)口設(shè)置不小于30 m的碎石脫水路面，在碎石脫水路面的起始位置設(shè)置洗車鋼棧橋平臺(tái)，以確保自卸汽車輪胎與車身沖洗干凈后再進(jìn)入脫水路面。倉(cāng)面卸料安排專人指揮，要求將料卸在已鋪開而未碾壓的混凝土面上，要求自卸汽車在倉(cāng)面行駛不得急剎車、急轉(zhuǎn)彎等有損碾壓混凝土質(zhì)量的操作，采用梅花形退鋪布料作業(yè)方法，卸料2排形成6 m左右寬條帶，卸料高度不得大于1.5 m，避免出現(xiàn)骨料分離。自卸汽車卸料時(shí)嚴(yán)禁靠近模板，料堆邊緣與模板的距離不小于2 m，與模板接近部位輔以人工鋪料。

2.4 碾壓混凝土入倉(cāng)溫度控制

除在拌和樓采取溫度控制措施外，監(jiān)理工程師在施工現(xiàn)場(chǎng)配備電子溫度計(jì)對(duì)入倉(cāng)混凝土溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，控制混凝土入倉(cāng)溫度不大于23 ℃，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)入倉(cāng)溫度超過控23 ℃時(shí)聯(lián)系拌合樓進(jìn)行調(diào)控，直到混凝土入倉(cāng)溫度符合要求，碾壓完成后測(cè)量澆筑溫度。2018年7月至2019年6月，共完成大壩碾壓混凝土165個(gè)倉(cāng)位的2 811次入倉(cāng)溫度檢測(cè)，最高溫度為29.9 ℃，最低溫度為16.0 ℃，入倉(cāng)溫度<23 ℃測(cè)點(diǎn)占比為88.6%；同時(shí)進(jìn)行了2 811次澆筑溫度檢測(cè)，最高溫度為30.6 ℃，最低溫度為16.7 ℃，澆筑溫度<25 ℃測(cè)點(diǎn)占比95.5%。本工程碾壓混凝土入倉(cāng)溫度總體在17～23 ℃之間，澆筑溫度在17～25 ℃之間[1，2]。具體檢測(cè)結(jié)果見表1。

2.5 碾壓混凝土攤鋪質(zhì)量控制

本項(xiàng)目倉(cāng)面面積大，混凝土工程量多，最多一倉(cāng)為15個(gè)壩段，面積達(dá)到1.6萬(wàn)m2。為了加快施工進(jìn)度，減少層間間隔時(shí)間，大部分倉(cāng)面采用斜層鋪筑法。為了有效控制混凝土攤鋪厚度，開倉(cāng)前在周邊模板上標(biāo)識(shí)平倉(cāng)厚度控制線，以控制攤鋪層厚度。平倉(cāng)方向與壩軸線方向平行，平倉(cāng)后混凝土表面要求平整，鋪筑厚度均勻，鋪筑厚度控制在(35±2)cm，不能有傾向下游的斜坡?，F(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)格控制三級(jí)配和二級(jí)配碾壓混凝土的分界線，二級(jí)配碾壓混凝土的推鋪寬度不得小于設(shè)計(jì)寬度，鋪料過程中對(duì)集中的粗骨料采用人工進(jìn)行分散。

施工過程中，對(duì)混凝土攤鋪厚度進(jìn)行嚴(yán)格控制，層厚檢查采用全站儀測(cè)量和鋼卷尺測(cè)量相結(jié)合，在拌和料攤鋪完成后選取代表性部位抽查，攤鋪厚度超出規(guī)定值時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)削減層厚后重新檢查直到滿足要求。2018年3月至2019 年6月，共完成大壩碾壓混凝土212個(gè)倉(cāng)位的2 479次攤鋪厚度檢查，抽查攤鋪厚度最大值43 cm，最小值24 cm，平均值 33.5 cm。具體檢測(cè)結(jié)果見表2。

表2 2018年3月至2019年6月大壩碾壓混凝土攤鋪厚度檢測(cè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

2.6 碾壓施工質(zhì)量控制

攤鋪完成的混凝土采用BW 202 AD- 4雙鋼輪振動(dòng)碾及時(shí)進(jìn)行碾壓，禁止混凝土長(zhǎng)時(shí)間暴露，防止水分散失以免影響碾壓效果。碾壓作業(yè)程序按“無(wú)振2遍+有振6遍+無(wú)振2遍”執(zhí)行，振動(dòng)碾作業(yè)行走速度為1～1.5 km/h，嚴(yán)格控制上游防滲區(qū)碾壓行走方向平行于壩軸線，其他部位一般情況下不得順?biāo)鞣较蚰雺盒羞M(jìn)。碾壓條帶搭接寬度不小于20 cm，端頭部位搭接寬度不小于1.0 m。碾壓過程中質(zhì)檢人員和監(jiān)理人員對(duì)碾壓效果進(jìn)行檢查，查看表面是否有一層薄層絨漿出現(xiàn)，碾輪過后混凝土有彈性(塑性回彈)，混凝土表面濕潤(rùn)，有亮感，無(wú)明顯的骨料集中現(xiàn)象。碾壓完成后使用核子密度儀測(cè)定壓實(shí)度，當(dāng)壓實(shí)度未滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)(大壩防滲區(qū)混凝土相對(duì)壓實(shí)度不得小于98%，其他部位相對(duì)壓實(shí)度不得小于97%)時(shí)，通過補(bǔ)碾或挖除重新攤鋪處理。本工程還使用了數(shù)字監(jiān)控設(shè)備控制振動(dòng)碾的行駛速度和碾壓遍數(shù)。旱季施工時(shí)，倉(cāng)面配足大功率噴霧機(jī)和噴霧槍，降低倉(cāng)面局部氣溫，保持倉(cāng)面濕度。雨季施工時(shí)，倉(cāng)面配備彩條布及排水設(shè)備，及時(shí)覆蓋倉(cāng)面，雨停時(shí)對(duì)倉(cāng)面積水及時(shí)清理，對(duì)坡腳浸水部位的混凝土需清理后重新攤鋪碾壓。

2.7 變態(tài)混凝土施工質(zhì)量控制

變態(tài)混凝土主要用于模板周邊、止水埋設(shè)處、廊道周邊與其他孔口周邊以及振動(dòng)碾碾壓不到的部位。本工程的碾壓混凝土為低VC值的可振可碾混凝土，一般情況下，如果混凝土攤鋪完成后20 min內(nèi)完成振搗可不加灰漿，且振搗后效果好，無(wú)泌水、無(wú)浮漿、密實(shí)度高，節(jié)約人工和材料，降低成本。但由于受條件限制有時(shí)候未及時(shí)完成振搗，混凝土工作性變差則只能采用挖坑槽加漿振搗以保證質(zhì)量，即用鐵鍬挖15 cm深度的坑槽，坑槽間距50 cm，梅花形布置，灰漿使用混凝土罐車運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)后臨時(shí)儲(chǔ)存在現(xiàn)場(chǎng)鐵桶內(nèi)，用手提小皮桶的方式加漿，灰漿全部滲入混凝土后，采用Φ100 mm手持振搗棒進(jìn)行振搗，振搗棒盡量垂直插入混凝土中，振搗完慢慢拔出，振搗上層混凝土?xí)r，振搗棒頭插入下層混凝土5～10 cm，振搗時(shí)間以混凝土粗骨料不再顯著下沉，并開始泛漿為準(zhǔn)，避免欠振或過振。碾壓混凝土與變態(tài)混凝土搭接部位，用振搗器從變態(tài)混凝土向碾壓混凝土方向振搗完成后，用振動(dòng)碾對(duì)結(jié)合處補(bǔ)充碾壓，使兩者相互融混密實(shí)，保證倉(cāng)面平整。

灰漿質(zhì)量的好壞對(duì)變態(tài)混凝土的質(zhì)量影響至關(guān)重要，因此，現(xiàn)場(chǎng)配備婆梅氏比重計(jì)進(jìn)行灰漿密度檢測(cè)，控制灰漿密度不小于1.6 g/cm3。2018年5月至2019年6月，完成大壩碾壓混凝土192個(gè)倉(cāng)位的1 510次灰漿密度檢測(cè)，最大值2.0 g/cm3，最小值1.30 g/cm3，合格率為88.62%，不合格漿液運(yùn)回制漿站處理合格后方可使用，具體檢測(cè)結(jié)果見表3。

表3 2018年5月至2019年6月大壩變態(tài)混凝土灰漿密度檢測(cè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

2.8 碾壓混凝土養(yǎng)護(hù)質(zhì)量控制

本項(xiàng)目安排專人進(jìn)行混凝土養(yǎng)護(hù)管理，混凝土終凝后用高壓水槍進(jìn)行倉(cāng)面沖毛處理，沖毛完成后立即布置灑水管進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，其中水平施工縫灑水養(yǎng)護(hù)持續(xù)至上一層碾壓混凝土開始鋪筑為止，對(duì)于永久暴露面，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于28 d。在此期間保證混凝土表面始終保持濕潤(rùn)狀態(tài)。

3 質(zhì)量檢查

碾壓混凝土施工完成90 d后，在16號(hào)至22號(hào)壩段143高程的廊道內(nèi)進(jìn)行了鉆孔取樣和壓水試驗(yàn)，芯樣獲得率為98.2%。壓水檢查吸水率為0.03～0.88 Lu，具體試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表4，經(jīng)檢測(cè)，混凝土吸水率小于規(guī)范[3- 6]規(guī)定的1 Lu；測(cè)定芯樣抗壓強(qiáng)度和層面抗剪指標(biāo)均勻滿足設(shè)計(jì)要求；芯樣外觀表面較光滑，稍有孔，骨料分布均勻，檢驗(yàn)結(jié)果滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，達(dá)到了優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié) 語(yǔ)

蘇阿皮蒂水利樞紐碾壓混凝土施工過程中，除了對(duì)原材料、配合比及拌和物進(jìn)行質(zhì)量控制外，還對(duì)混凝土的層間結(jié)合面處理、運(yùn)輸、入倉(cāng)溫度、入倉(cāng)卸料、攤鋪、碾壓、變態(tài)混凝土振搗及灰漿、養(yǎng)護(hù)等各道工序進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制，這些質(zhì)量控制措施保證了碾壓混凝土的施工質(zhì)量和工程的整體施工進(jìn)度，工程建設(shè)得以順利開展。

表4 16號(hào)～22號(hào)壩段壩體混凝土壓水試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果