淺談碾壓混凝土重力壩施工技術(shù)在莽山水庫的應(yīng)用

劉 斌

（湖南省水利工程協(xié)會(huì)，湖南 長沙 410007）

1 工程概述

莽山水庫是一個(gè)以防洪、灌溉為主，兼顧城鎮(zhèn)供水與發(fā)電等綜合效益的Ⅱ等大（Ⅱ）型水利樞紐工程。碾壓混凝土重力壩施工因工藝簡單，節(jié)省水泥用量，溫控措施相對(duì)于常規(guī)混凝土壩簡單、可通倉澆筑，施工進(jìn)度較快，能有效節(jié)約成本，初設(shè)考慮采用碾壓混凝土重力壩。

莽山水庫碾壓混凝土重力壩壩頂高程399.8 m，壩頂寬6 m，建基面高程298.5 m，最大壩高101.3 m，壩頂全長354.8 m。大壩由左、右岸非溢流壩段及溢流壩段組成。壩體除基礎(chǔ)墊層和廊道周邊、溢流面、閘墩及壩頂細(xì)部結(jié)構(gòu)外，其余均采用碾壓混凝土。大壩主要工程量：土石方開挖65.61 萬m3，碾壓混凝土55.04 萬m3，常態(tài)混凝土15.98 萬m3，固結(jié)灌漿1.06 萬m3，帷幕灌漿1.55 萬m3。

2 前期施工準(zhǔn)備

2.1 原材料控制

由現(xiàn)場試驗(yàn)室根據(jù)碾壓試驗(yàn)的要求對(duì)工程所選原材料按規(guī)定取樣檢測，嚴(yán)格按照規(guī)范、規(guī)程要求，不足取樣數(shù)量和取樣時(shí)間的至少取一次樣進(jìn)行檢測。本工程采用的原材料為：吉港康達(dá)（湖南）水泥有限公司生產(chǎn)的“吉一牌”P·O42.5 水泥；華潤電力湖南有限公司生產(chǎn)的Ⅱ級(jí)粉煤灰；采用老鼠坳石料場生產(chǎn)的人工砂和碎石；山西格瑞特建筑科技有限公司生產(chǎn)的FDN-Ⅱ緩凝高效減水劑、GRT-AE 型引氣劑、GR-U 型膨脹劑、GRT-S 型速凝劑。經(jīng)取樣檢測，各項(xiàng)性能指標(biāo)均能到達(dá)到相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求。

2.2 配合比試驗(yàn)

大壩使用的碾壓混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度值為90 d 齡期強(qiáng)度。根據(jù)對(duì)原材料的試驗(yàn)結(jié)果及參考已建工程的經(jīng)驗(yàn)，在確定粗骨料級(jí)配比例[三級(jí)配∶（40～80 mm）∶（20～40 mm）∶（5～20 mm）=30∶40∶30、二級(jí)配∶（20～40 mm）∶（5～20 mm）=50∶50]、最優(yōu)砂率（三級(jí)配為32%、二級(jí)配為36%）、外加劑摻量和單位用水量的基礎(chǔ)上，對(duì)擬定水灰比和固定粉煤灰摻量（參考已建工程的經(jīng)驗(yàn)成果按50%）進(jìn)行試驗(yàn)，通過試驗(yàn)得出碾壓混凝土工作性能（VC 值、容重和凝結(jié)時(shí)間）、硬化混凝土的力學(xué)性能（劈裂抗拉強(qiáng)度、彈性模量、極限拉伸）及混凝土的耐久性能（抗?jié)B等級(jí)、抗凍性）的結(jié)果，推薦混凝土施工配合比，以供施工使用。具體的混凝土施工配合比見表1。

表1 碾壓混凝土配合比

3 大壩碾壓施工關(guān)鍵技術(shù)

1）混凝土攤鋪與碾壓

根據(jù)現(xiàn)場布置條件，壩體碾壓混凝土大部分采用15 t 自卸汽車直接進(jìn)倉退鋪卸料，每層填筑厚度為35 cm，邊緣死角選擇人工攤鋪方式。碾壓混凝土的鋪筑作業(yè)根據(jù)倉面特征，采用全斷面斜層平鋪碾壓技術(shù)，可做到快速平倉、快速碾壓。采用斜層碾壓工藝，充分利用澆筑過程進(jìn)行倉面準(zhǔn)備工作，較好地解決了混凝土待凝與模板拆安、倉面沖洗等影響[1]。當(dāng)完成本倉后，下一倉的準(zhǔn)備工作基本結(jié)束，可以做到連續(xù)施工，有利于防止停歇期混凝土溫度“倒灌”，做到加快對(duì)下一層混凝土面的快速覆蓋。

由于碾壓施工直接影響壩體強(qiáng)度與穩(wěn)定性，需要加強(qiáng)對(duì)碾壓質(zhì)量的控制，結(jié)合現(xiàn)場試驗(yàn)將碾壓次數(shù)確定下來。工程中先進(jìn)行2 次靜壓，再震動(dòng)碾壓8 次和靜壓2 次。在碾壓過程中對(duì)振動(dòng)碾行走速度控制在1.0～1.5 km/h 范圍內(nèi)，碾壓帶搭接寬度10～20 cm，走偏誤差控制在10 cm 范圍內(nèi)， 端頭部位的搭接寬度為100 cm左右，并保證碾壓混凝土、富膠碾壓混凝土防滲面板高度提升保持一致。

2）層面結(jié)合及縫面處理

在壩體碾壓混凝土鋪筑期間，當(dāng)層間間歇時(shí)間小于初凝時(shí)間（按6 h 控制），可不鋪砂漿或水泥凈漿，連續(xù)上升；壩體上游面二級(jí)配R90200W8F50 富膠碾壓混凝土層間結(jié)合，每層鋪料前均需鋪一層水泥凈漿；連續(xù)上升鋪筑的碾壓混凝土，層間允許間隔時(shí)間（下層混凝土拌合物加水拌時(shí)起，至上層混凝土碾壓完畢）控制在混凝土初凝時(shí)間內(nèi)，且混凝土拌合物從拌合到碾壓完畢的歷時(shí)不大于2 h；超過初凝時(shí)間的，必須在層面上鋪水泥凈漿，再鋪筑上一層碾壓混凝土；超過終凝時(shí)間（按9 h 控制），按施工縫、冷縫處理方式，由人工鑿毛或沖毛機(jī)沖毛（以小石微露為標(biāo)準(zhǔn)），之后攤鋪高于碾壓混凝土強(qiáng)度一個(gè)等級(jí)的、1～1.5 cm 厚水泥砂漿，砂漿攤鋪前結(jié)合面積水必須排凈，而后才能繼續(xù)進(jìn)行下道工序施工。

3）施工溫控和養(yǎng)護(hù)措施

在碾壓混凝土重力壩施工過程中，還需要加強(qiáng)對(duì)施工溫度的控制，這有利于提升整個(gè)壩體的防滲能力[2]。根據(jù)設(shè)計(jì)院提供的技術(shù)要求，在基礎(chǔ)強(qiáng)約束區(qū)混凝土容許溫差應(yīng)控制在14℃以內(nèi)、基礎(chǔ)弱約束區(qū)混凝土容許溫差應(yīng)控制在17℃以內(nèi)。為降低混凝土澆筑溫度，在壩體埋設(shè)冷卻通水管路系統(tǒng)，根據(jù)不同時(shí)段和要求采用河水進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，以降低內(nèi)部混凝土溫度。高溫季節(jié)施工過程中，還應(yīng)在施工倉面上采取噴霧降溫方式，噴霧雨量強(qiáng)度每6 min 小于0.3 mm。

壩體碾壓混凝土在施工間歇期間，碾壓混凝土終凝后，必須進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，保持混凝土面濕潤，以利水泥正常水化，防止混凝土開裂。在低溫（3℃以下）環(huán)境下的養(yǎng)護(hù)，主要是保溫，一般在混凝土面鋪保溫材料，在高溫干燥天氣，采用噴水、噴霧保持濕潤，養(yǎng)護(hù)應(yīng)持續(xù)至上一層碾壓混凝土開始鋪筑為止；對(duì)永久暴露面，應(yīng)養(yǎng)護(hù)28 天以上，有溫控要求的碾壓混凝土，應(yīng)根據(jù)溫控設(shè)計(jì)采取相應(yīng)的防護(hù)措施。

4 結(jié) 語

碾壓混凝土重力壩相較于常態(tài)混凝土壩具有施工速度較快、質(zhì)量控制簡單、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)，在以后的水利工程建設(shè)中必然會(huì)受到更加廣泛的應(yīng)用。在施工過程中各參建單位針對(duì)本工程特性做了大量工作。經(jīng)過建設(shè)者科學(xué)管理，大膽創(chuàng)新，提前規(guī)劃，精心組織，2019 年3 月工程實(shí)現(xiàn)下閘蓄水目標(biāo)，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足要求，壩體防滲良好，在快速施工的同時(shí)保證了較高的質(zhì)量水平。