蓮花臺水電站碾壓混凝土壓實度施工工藝及實施效果

張波　王金輝　汪世民

摘 要： 碾壓混凝土壩工程中碾壓混凝土壓實度是質(zhì)量控制的重要工作之一。利用無核密度儀進行碾壓混凝土壓實度的檢測及控制，在蓮花臺水電站大壩得以很好應(yīng)用，取得顯著效果。

關(guān)鍵詞： 碾壓混凝土;無核密度儀;碾壓工藝;壓實度控制

【中圖分類號】TV523 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-3733（2020）08-0166-02

1 前言

碾壓混凝土是一種塌落度為零的超干硬性混凝土。碾壓混凝土是一種與常態(tài)混凝土施工方法完全不同的混凝土，用碾壓混凝土筑壩可以簡化溫控，加快施工進度。碾壓混凝土是將土石方施工機械容量大、速度快、大面積作業(yè)的優(yōu)點和混凝土強度高、耐久性高的特點融合到一體，從而達到快速經(jīng)濟施工的目的。它的發(fā)展只有幾十年的歷史，但是應(yīng)用越來越廣泛，尤其在大體積混凝土的水利水電工程中應(yīng)用較多。碾壓混凝土只有達到很高的壓實度，才能具有預(yù)期的強度、不透水性和拉伸應(yīng)變能力。壓實度對碾壓混凝土性能的影響是非常顯著的，因此，對碾壓混凝土的壓實度應(yīng)給予足夠重視，并把它作為施工質(zhì)量的主要指標之一予以嚴格控制。為了探究碾壓混凝土壓實度的檢測與控制，作者采用無核密度儀技術(shù)對碾壓混凝土壩壓實度進行試驗研究。并在蓮花臺水電站碾壓混凝土壩進行了運用，取得顯著的效果。

2 檢測方法的選定

2.1 檢測方法的特點

（1）核子密度儀法

核子密度儀是現(xiàn)場檢測壓實度較常用的一種方法，以散射法或直接透射法測定路基或路面材料的密度和含水率，并計算施工壓實度。儀器按規(guī)定方法標定后，其檢測結(jié)果可以作為工程質(zhì)量評定與驗收的依據(jù)。本方法可以檢測土、碎石、土石混合物、瀝青混合材料和非硬化水泥混凝土等材料。

（2）無核密度儀法

無核密度儀可快速測量水工碾壓混凝土、水穩(wěn)層密度及壓實度。該儀器的特點是標定簡單、精度高，可重復(fù)性好，采用電磁感應(yīng)技術(shù)代替核子源放射法，成本低、高安全用戶不用為繁瑣的環(huán)評申請、耗時的培訓(xùn)、以及嚴苛的運輸管制而煩惱。

（3）挖坑灌砂法

挖坑灌砂法是檢測壓實度最常用的試驗方法之一，本方法適用于在現(xiàn)場測定基層（或者底基層）、砂石路面以及路基土的各種材料壓實層的密度和壓實度。

2.2 檢測方法的研究分析

核子密度儀在過去的四十多年中一直是世界各地檢測土工材料的密度最廣泛使用的方法，因為核子密度儀具有其它檢測方法所不具備的檢測準確、快速、經(jīng)濟和無損檢測等優(yōu)點。盡管核子儀使用起來非常安全，從來沒有對操作人員產(chǎn)生危害，但由于核子儀使用了同位素放射源，出于對輻射的憂慮，隨著近幾年國家對核子儀的控制，人們對核輻射的認識及對健康保護的提高，核子密度儀也隨著時代的發(fā)展也慢慢淡出了市場，而采用無核密度儀進行壓實度試驗越來越受到人們的關(guān)注。目前公路工程已經(jīng)開始使用該技術(shù)，水利水電工程碾壓混凝土壩使用相對比較少。與傳統(tǒng)方法相比，無核密度儀具有以下優(yōu)點：

（1）與核子密度儀相比，無核化是無核密度儀的最大優(yōu)勢，購買前不需要申請輻射許可證及進行環(huán)境評價報告，且不需要進行專門的安全儲存方法、定期的泄漏測試及設(shè)備標定，使用過程限制因素較多。

（2）若試驗檢測中具備一步法操作條件，與灌砂法等方法相比其檢測速度能大為提高。從圍堤填筑檢測應(yīng)用情況來看，無核密度儀一般1min完成1個測點的檢測工作，檢測速度完全能夠滿足土方填筑連續(xù)施工的要求。

（3）灌砂法等傳統(tǒng)破壞性檢測方法在檢測后會留下大小不等的試坑，且擾動周邊壓實面。雖然規(guī)范對這些試坑的回填要求進行了詳細說明，但在施工中試坑的回填質(zhì)量控制一直是個被忽視的環(huán)節(jié)，往往成為質(zhì)量隱患。無核密度儀屬于無損性檢測，對原有已壓實面不造成破壞，不會影響填筑質(zhì)量。

2.3 檢測方法的校驗

為了保證大壩施工的順利進行，確保大壩施工質(zhì)量，為施工提供科學(xué)合理、可靠的施工技術(shù)參數(shù);為了在大壩正式施工前，檢驗施工各個環(huán)節(jié)的可行性、可靠性，按照規(guī)范及相關(guān)設(shè)計要求，進行了碾壓混凝土現(xiàn)場工藝試驗。同時，為了提高蓮花臺水電站碾壓混凝土施工質(zhì)量，選擇挖坑灌砂法試驗對現(xiàn)場選用的無核密度儀進行校驗，以驗證碾壓混凝土質(zhì)量檢測設(shè)備準確性。試驗結(jié)果表明，無核密度儀的檢測結(jié)果與灌砂法的檢測結(jié)果比較接近，并都滿足規(guī)范及設(shè)計要求。為了工程質(zhì)量、進度及安全著想，經(jīng)過業(yè)主及監(jiān)理同意最終選擇無核密度儀進行碾壓混凝土壓實度的控制。

3 檢測設(shè)備的率定

根據(jù)不同材料、不同的測量模式分別進行測試率定與修正，只有對不同材料進行現(xiàn)場修正，才能保證測量的準確性。因為無核密度儀在出廠前是在室內(nèi)模擬密度標樣等不同密度、不同含水量的模擬標準試件上進行率定的。在現(xiàn)場檢測時，可能含有一些特殊元素，會直接影響儀器的密度與含水量的測量計數(shù)，所以只有經(jīng)過現(xiàn)場對比測試校正儀器，消除誤差，使其測量數(shù)據(jù)準確真實，才能代替常規(guī)檢測方法進行壓實度和含水量的快速測定。為消除不同原材料對壓實度測量的影響，根據(jù)每一種類型的配合比配制的碾壓混凝土標準試塊進行率定。在連續(xù)澆筑情況，為了使儀器處于穩(wěn)定狀態(tài)，可以每天率定一次。

4 現(xiàn)場壓實度的檢測

根據(jù)《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》DL/T 5112-2009要求，建筑物的外部（迎水面）混凝土相對密度不應(yīng)小于98%，內(nèi)部（背水面）混凝土相對密度不應(yīng)小于97%。用無核密度儀檢測碾壓遍數(shù)與壓實度關(guān)系，對于提高施工質(zhì)量，加快施工速度，減少機具磨損，有較大意義。蓮花臺水電站在中間試驗和施工過程中進行最佳碾壓遍數(shù)測量，現(xiàn)場通過振碾6遍、8遍、10遍各測五個點平均，最終選擇外部、內(nèi)部混凝土最優(yōu)遍數(shù)為8遍。碾壓時，無論其有振碾壓遍數(shù)是多少，有振碾前均無振碾壓2遍，最后再靜碾2遍收面。確定施工工藝的碾壓遍數(shù)，并在施工中校核此工藝是否合適?；炷聊雺汗に囋囼炓姳?。

加強對現(xiàn)場碾壓混凝土遍數(shù)的控制，及時進行碾壓混凝土壓實度檢測。確保試驗檢測數(shù)據(jù)的準確性和及時性，及時向項目部提供有關(guān)信息。剛碾壓完畢的層面由于受到擠壓后有一個反彈過程，壓實度的測試宜在碾壓完畢10分鐘后進行，并將無核密度儀測試的結(jié)果作為壓實度的判定依據(jù)。現(xiàn)場壓實度按規(guī)范要求的檢測頻率檢測，建筑物的外部（迎水面）混凝土壓實度平均值達到99.1%，內(nèi)部（背水面）混凝土壓實度平均值達到98.7%。碾壓混凝土實測壓實度匯總統(tǒng)計見表2。

5 現(xiàn)場壓實度的控制

碾壓混凝土只有達到很高的壓實度，才能具有預(yù)期的強度、不透水性和拉伸應(yīng)變能力。壓實度對碾壓混凝土性能的影響是非常顯著的，因此，對碾壓混凝土的壓實度應(yīng)給予足夠重視，并把它作為施工質(zhì)量的主要指標之一予以嚴格控制。

為防止壩體壓實度的不均一性，影響混凝土大壩整體質(zhì)量，日常施工需要用質(zhì)量管理圖進行控制。在施工過程中應(yīng)及時、準確對倉面每一個條帶的碾壓混凝土壓實度進行檢測，倉面壓實度施工可控制在不小于規(guī)范值，對壓實度進行質(zhì)量控制。對現(xiàn)場檢測達不到質(zhì)量標準的部位，需進行補碾，直到檢測結(jié)果符合質(zhì)量標準。當補碾后情況還未好轉(zhuǎn)，應(yīng)采取因果分析方法對施工中所有情況進一步分析，進而確認方法后，對達不到質(zhì)量標準的部位進行返工處理。對由于運料車車輪經(jīng)過使已碾好的混凝土倉面被破壞，此時需經(jīng)再次碾壓后方能鋪筑新料。

6 總結(jié)

用無核密度儀對蓮花臺水電站碾壓混凝土壩的室內(nèi)和現(xiàn)場試驗研究表明，經(jīng)過校核后的無核密度儀來檢測和控制壓實度是可行的。無核密度儀具有快速、無損、大體積測量等特點，測量精度可以滿足施工的要求。從無核密度儀檢測的結(jié)果看，蓮花臺水電站建筑物的外部（迎水面）混凝土壓實度平均值達到99.1%，內(nèi)部（背水面）混凝土壓實度平均值達到98.7%，蓮花臺水電站碾壓混凝土壩壓實度分布比較均勻的，可以認為蓮花臺水電站碾壓混凝土壩施工壓實質(zhì)量優(yōu)良，蓮花臺水電站碾壓混凝土壩使用無核密度儀進行壓實度檢測與控制取得顯著效果，為碾壓混凝土突破一道難關(guān)，并為其它工程提供了借鑒。此技術(shù)值得在碾壓混凝土施工時參考和推廣。

參考文獻

[1] 張建國，劉偉民.碾壓混凝土壓實容重的檢測及控制：山西水利科技，1999，（08）.

[2] 羅敏，巨江，王振強 龍首水電站碾壓混凝土施工工藝及實施效果：水力發(fā)電，2001，（10）.

[3] 李錫祺，核子密度_水分儀在坑口水電站碾壓混凝土壩壓實質(zhì)量檢測中的應(yīng)用：浙江水利科技，1987，（02）.