水電站碾壓式混凝土壩的施工技術與質量控制

李旭輝

（中國水利水電建設工程咨詢中南有限公司，長沙410014）

1 引言

碾壓式混凝土壩是利用土石壩分層碾壓的方法，將干硬性混凝土進行分層攤鋪，然后借助振動碾進行分層壓實形成的壩體。對比傳統(tǒng)混凝土澆筑方法，這種方法能夠對施工程序進行簡化，提高機械化施工水平，縮短工期。同時，也可以顯著降低工程造價。碾壓式混凝土壩施工技術是現(xiàn)代水利工程建設中非常重要的施工技術，技術相對成熟，應用市場廣闊，能夠很好地滿足水電站運營對于壩體的要求。

2 工程概況

某水電站的主要功能是發(fā)電，兼具生態(tài)旅游、水產養(yǎng)殖和通航等功能，工程包含了大壩和廠房2部分，水庫正常蓄水位為125.8 m，河床中部采用的是低堰式閘壩，設有9孔10 m×9 m的弧形閘門，單孔凈寬度為10 m。水電站總裝機容量為6 000 kW，左右岸溢流壩采用的是碾壓式混凝土壩，壩頂寬度為6 m，大壩最大高度為62.4 m。

3 水電站碾壓式混凝土壩施工技術與工藝

3.1 施工技術分析

1）混凝土配置技術。在對碾壓式混凝土壩進行建設的過程中，混凝土配置非常重要，會對工程整體的施工質量產生直接影響。一般工程項目采用的都是二級、三級配骨料，根據(jù)工程的實際情況，選擇四級配碾壓混凝土，將骨料的最大粒徑控制在150 mm以內，并適當減少了水泥的用量，能夠有效控制水化熱問題，保證混凝土澆筑的厚度和施工質量，降低成本，對比傳統(tǒng)技術經(jīng)濟優(yōu)勢顯著[1]。原設計方案選采用的是三級配碾壓混凝土，與之相比，四級配碾壓混凝土的水泥用量減少了16～20 kg/m3，用水量減少了8～10 kg/m3。

2）斜層平推碾壓技術。碾壓混凝土施工環(huán)節(jié)，需要工程技術人員嚴格做好對施工技術的控制，保證混凝土配置完成到碾壓結束時間的合理性，一般要求其不能超過2 h。分層澆筑、碾壓環(huán)節(jié)，各層間隔時間不能超過混凝土的初凝時間。如果澆筑倉面的尺寸相對較大，在運用常規(guī)的平層碾壓方式進行施工時，則需要以壩面的總體規(guī)格為基準，拆分成若干倉塊，依照順序進行澆筑，確?；炷涟韬汀⑦\輸和澆搗工作的有效落實，規(guī)避可能存在的質量問題。不過，從實際應用的角度，分倉澆筑方式存在明顯的局限性，即倉面工作量會有明顯的增加，對于機械設備的性能要求較為嚴格，資金投入量巨大，這也使得其在很多時候欠缺實用性和可行性。與之相比，斜層平推碾壓技術有著更加明顯的優(yōu)勢，澆筑層和澆筑塊頂面與底面能夠形成一定的角度，可以最大限度地保障作業(yè)面施工質量，同時也能夠減少乃至避免降水等特殊原因對施工的干擾，縮短層間覆蓋時間，保證層間結合的穩(wěn)定性，幫助管理人員更好地對施工質量進行控制[2]。

3）箱式滿管技術。傳統(tǒng)負壓溜槽系統(tǒng)雖然技術成熟，但是，在實際應用中容易出現(xiàn)堵料、柔性膠帶受損等問題，影響工程的施工效果。因此，在該工程中，技術人員參考負壓溜槽系統(tǒng)的原理，借助箱式滿管技術來對管道進行鋪設，將碾壓混凝土從上方送到下方，這樣，就不需要進行石渣路的填筑施工，能夠有效提高工程的施工效率，減少運輸成本。箱式滿管技術實現(xiàn)了對于集料斗、箱式滿管槽身以及下料控制裝置的集成，在槽身下方配有相應的系統(tǒng)支撐結構，可以最大限度地保障裝置運行的穩(wěn)定性和安全性。系統(tǒng)中料斗采用的是漏斗形結構，出料門開度可以通過油泵實現(xiàn)精準控制。箱式滿管槽身雖然是由送料管拼接而成，不過依然是完整結構，在對送料管進行逐一拆除后，槽身會隨著壩體高度的增加而不斷升高，可以很好地適應澆筑進度，保證施工效率的同時，降低施工成本。

3.2 施工工藝

1）做好施工準備。在正式開工前，需要切實做好準備工作。這樣，才能確保施工的順利進行，盡可能減少施工過程中出現(xiàn)的質量問題和質量隱患。一方面，應該做好材料和設備準備：高質量的施工材料是工程質量形成的前提，而先進的施工設備則是減少人員投入，提高施工效率的關鍵，施工單位需要結合現(xiàn)場施工條件及工程質量要求，確定好相應的設備組合方案，保證機械設備的性能達標、數(shù)量可靠，并應該安排專人做好日常管理養(yǎng)護工作。同時，施工單位需要通過招標的方式，選擇具備良好資質的材料供應商，確保供應商提供的材料都具備相應的出廠證明及生產合格證書，在材料入場環(huán)節(jié)需要加強質量檢驗，對于檢驗不達標的材料，應該杜絕其進入使用現(xiàn)場。另一方面，應該做好技術準備：首先，工作人員應該對照施工方案的具體要求，組織好現(xiàn)場測繪工作，對結構控制點的位置進行明確，在確認無誤的情況下，做好有效標示；其次，依照相關要求對模板進行安裝，做好模板固定工作，確?；炷翝仓^程中，模板不會發(fā)生移動；最后，所有準備工作完成后，還應該進行全面驗收，如果驗收合格，進入后續(xù)環(huán)節(jié)，如果驗收不合格，需要及時進行處理。

2）混凝土制備工藝。一是應該對照工程項目的現(xiàn)實需求，做好混凝土配合比設計。施工技術人員可以通過試配的方式確定混凝土配合比，將試配環(huán)節(jié)取得的工藝參數(shù)作為混凝土生產的標準[3]。通常來講，在混凝土配合比設計過程中，需要借助試配試驗來確定最佳配比、拌和時間等具體數(shù)值，而配比一經(jīng)確定，在沒有經(jīng)過設計人員和工程技術人員許可的情況下，施工人員不能對配比進行隨意更改。二是應該重視混凝土的拌和與運輸?；炷僚浔仍O計完成后，需要依照配比進行混凝土制備，混凝土拌和環(huán)節(jié)，施工人員需要做好拌和過程的管理，嚴格依照設計好的配比來制備混凝土，保證混凝土的質量和性能。制備好的混凝土可以利用自卸車運輸，在運輸過程中應該保證車輛勻速運行，將行駛速度控制在5 km/h以內，期間不能出現(xiàn)突然提速、急剎車或者急轉彎的情況，否則可能導致混凝土工程性能的下降。混凝土運到施工現(xiàn)場后，需要在專人的指揮下卸料，將物料堆放的高度控制在1.5 m以內。在卸料環(huán)節(jié)，工程技術人員需要重視對于混凝土質量的檢驗，如果發(fā)現(xiàn)混凝土出現(xiàn)了離析現(xiàn)象，需要對其進行處理，避免使用質量不達標的材料。

3）混凝土平倉工藝。工程技術人員應該對照倉面的實際情況，組織好相應的平倉工作。依據(jù)施工經(jīng)驗，可以選擇薄層攤鋪的方式，而在實際攤鋪環(huán)節(jié)，施工單位必須明確混凝土工藝特點，如坍落度、初凝時間等，依照相關標準和規(guī)范的要求，在作業(yè)面上施工出寬度為5～8 m的條帶，并以大壩的軸線為基準，保證條帶與軸線平行。之后，需要借助推土機將兩側混凝土推到中間，保證整個施工面的平整性，對于一些施工機械難以達到的區(qū)域，應該由施工人員進行人工處理。

4）混凝土碾壓工藝?；炷聊雺菏腔炷潦┕さ闹匾h(huán)節(jié)，要求施工人員關注各方面的實際情況，對碾壓施工進行動態(tài)控制。碾壓過程中，需要將設備的運行速度控制在1.0～1.5 km/h之內，相鄰條帶的搭接寬度不能低于10 cm。在模板邊緣和孔口位置，可以采用手扶式振動碾壓的方式，每完成1層混凝土碾壓作業(yè)，都需要對壓實度進行檢查，根據(jù)碾壓情況，看是否需要進行更進一步的處理。在混凝土碾壓過程中，必須做好層間處理工作。由于層間間隔時間本身的差異性，需要有針對性地進行優(yōu)化調整。如果層間間隔時間低于混凝土終凝時間，需要在對上層混凝土進行鋪筑前，做好必要的處理工作，加鋪1層厚度在1.0～1.5 cm的水泥砂漿，如果層間間隔時間超過了混凝土終凝時間，則應該對施工縫進行必要的鑿毛處理，之后再對水泥砂漿進行鋪筑[4]。因此，建設單位應該從實際情況出發(fā)，選擇恰當?shù)姆椒ㄟM行層間處理，確保不會影響混凝土的鋪筑和碾壓效果。

5）混凝土養(yǎng)護工藝。在混凝土碾壓作業(yè)完成后，需要對其進行必要的養(yǎng)護，這也是混凝土質量形成的一個重要環(huán)節(jié)?；炷脸跄瓿珊?，可以使用高壓水槍，對水泥表面的雜物進行清理，確保混凝土表層具備一定的粗糙度。為了保證施工質量，要及時進行覆蓋養(yǎng)護，施工單位應該安排專人定期灑水，保持其全程濕潤。如果施工現(xiàn)場的溫度較低時，則需要采取相應的保溫措施來減少低溫對混凝土質量的影響。

4 水電站碾壓式混凝土壩施工的質量控制措施

4.1 材料方面的控制

材料控制主要體現(xiàn)在以下4方面：一是對水質的檢查。在混凝土制備環(huán)節(jié)，對于水質有著一定的要求，需要技術人員定期對水質進行檢測，可以借助砂漿強度試驗檢測的方法進行對比分析，若發(fā)現(xiàn)水樣制成的砂漿抗壓強度低于合格水源制成的砂漿時，則表明水質污染嚴重，不能繼續(xù)使用。二是對水泥的檢驗。依照國際規(guī)定以及相關行業(yè)標準，在對每批次的水泥進行抽樣檢測時，需要做好其化學成分的分析，對于同一品種、同一標號的水泥，抽樣檢測的取樣單位應該控制在200～400 t，檢測的項目包括水泥標號、稠度、細度、凝結時間等，同時也需要做水化熱試驗來對溫度裂縫進行防范和控制。三是對混合料的檢查。以粉煤灰為例，應該與其他的摻合料一起進行檢測取樣，將100～200 t作為一個取樣單位，不足100 t的按照100 t進行取樣，混合料檢查的內容包括細度、需水量比、燒失量等[5]。四是對骨料的檢測?；炷林苽洵h(huán)節(jié)，每個班次至少需要對粗細骨料的含水率進行2次檢查，如果遇到降水或者氣溫變化較大的情況，需要每2 h檢查1次。

4.2 工藝方面的控制

工藝控制主要體現(xiàn)在以下2方面：一是碾壓工藝的控制。在進行混凝土碾壓的過程中，施工單位需要將碾壓輪的寬度考慮在內，確定條帶的規(guī)格，要求相鄰條帶可以實現(xiàn)有效搭接，碾壓方向平行于搭板軸線。等到碾壓作業(yè)完成后，可以使用核子密度儀來對壓實度進行檢測，要求測量值不能低于設計值的98.5%，否則需要進行復壓。二是成縫工藝的控制。填充和成縫應該同步實施，做到一次成縫，對填縫材料和混凝土表面的間距進行嚴格控制，對于一些薄弱區(qū)域，需要多碾壓1～2遍來保證施工質量。碾壓式混凝土壩工作量巨大，要求切縫能夠及時完成，縮短施工間隔時間，保證正常的施工進度。

4.3 人員方面的控制

人員素質會對施工質量產生不容忽視的影響。在工程建設中，需要做好人員方面的控制，重視對于施工作業(yè)人員的崗前培訓，促進其專業(yè)素質的提高。同時，在施工前還需要做好技術交底工作，要求現(xiàn)場施工人員和管理人員能夠了解工程建設的要求，做好施工管理，保證工程的施工質量。

5 結語

綜上所述，碾壓式混凝土壩作為水電站工程項目中常見的大壩形式，比常規(guī)的混凝土壩有著較為明顯的技術和經(jīng)濟優(yōu)勢，為保證其施工質量，工程實踐中，施工單位要對施工工藝和施工技術不斷優(yōu)化，從材料、工藝和人員方面加強施工質量的全過程控制，以此來保證水電站工程的整體施工效果。