水庫大壩碾壓混凝土質(zhì)量控制技術(shù)研究

樸希金

(本溪關(guān)門山水庫實業(yè)有限公司，遼寧 本溪 117100)

1 工程概況

觀音閣水庫建于太子河干流，承擔著城市供水、防洪排澇、水力發(fā)電、農(nóng)田灌溉、水產(chǎn)養(yǎng)殖等功能，控制流域2 795km2，總庫容21.68億m3，以10000a一遇洪水校核，以1000a一遇洪水設(shè)計，樞紐工程為一等，與下游葠窩水庫形成太子河干流梯級開發(fā)。

根據(jù)設(shè)計任務要求，觀音閣水庫大壩劃分為電站壩段、溢流壩段、底孔壩段和擋水壩段，該混凝土壩是我國北方嚴寒地區(qū)修建的第一座大型(RCD)碾壓混凝土壩。水電站總裝機容量為2.075萬kW，裝有3臺6 500kW和1臺1 250kW水輪發(fā)電機組。壩體選用“金包銀”型式壩體剖面，上游2m基礎(chǔ)墊層、3m防滲層和上游2.5m保護層屬于常態(tài)混凝土，底孔、廊道等孔洞周邊為1m厚鋼筋混凝土，其他內(nèi)部均為含30%-35%粉煤灰的干貧碾壓混凝土。樞紐主體工程混凝土187.6萬m3，碾壓混凝土96.61萬m3，總工程量達到202.6萬m3；帷幕灌漿進尺20.17萬m，固結(jié)灌漿8.39萬m；金屬結(jié)構(gòu)制作安裝3 446t，總工期為6a。

2 碾壓混凝土施工情況

2.1 施工情況

攔河壩澆筑過程中面臨著勞動強度大、作業(yè)范圍廣、施工條件差、工期緊張、環(huán)境溫度高的現(xiàn)狀，為保證項目工期以及提高碾壓混凝土施工質(zhì)量，對此項目部成立了現(xiàn)場質(zhì)量控制QC小組。

通過統(tǒng)計分析和深入調(diào)查已施工的碾壓混凝土，采取對照質(zhì)量控制標準、現(xiàn)場檢查以及施工跟蹤等方法，對抽取的5倉碾壓混凝土進行現(xiàn)狀調(diào)查，結(jié)果顯示其優(yōu)良率僅有75.8%。深入分析發(fā)現(xiàn)，施工過程控制、現(xiàn)場設(shè)備運行、鋪筑厚度和其他因素，對碾壓混凝土質(zhì)量的累計影響頻率占比為60%、20%、15%、5%。經(jīng)QC小組成員充分論證最終達成一致性意見：制定專項施工措施控制碾壓混凝土施工質(zhì)量，以“顧客滿意、質(zhì)量至優(yōu)、誠信至上”的服務理念和“持續(xù)改進、高效施工、精益求精、實事求是”的質(zhì)量理念，以技術(shù)創(chuàng)新為起點貫穿整個施工全過程，通過有效的質(zhì)量控制保證碾壓混凝土質(zhì)量達到優(yōu)良，確保優(yōu)良率不低于90%。

2.2 要因分析

為了有效解決前期施工過程中發(fā)現(xiàn)的問題，及時準確的掌握第一手原始資料以及切實提升碾壓混凝土質(zhì)量，首先要現(xiàn)場分類統(tǒng)計已澆筑碾壓混凝土質(zhì)量問題，詳細分析引起工程質(zhì)量達不到優(yōu)質(zhì)的原因[1-3]。根據(jù)監(jiān)理與業(yè)主要求，考慮工程經(jīng)濟、人員、施工現(xiàn)狀以及現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果，對碾壓混凝土質(zhì)量利用因果圖法，從人、料、機、環(huán)、法的角度深入分析，發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行不規(guī)范、澆筑溫度過高及保溫不及時為引起碾壓混凝土質(zhì)量問題的主因[4]。對此，QC小組調(diào)查統(tǒng)計了引起多次質(zhì)量問題的原因，如圖1。

圖1 碾壓混凝土質(zhì)量因果分析

由圖1可看出，影響碾壓混凝土質(zhì)量的因素較多，QC小組充分討論分析了碾壓混凝土質(zhì)量關(guān)鍵性控制因素，即：機械設(shè)備操作不規(guī)范、砂石骨料質(zhì)量不穩(wěn)定、倉面過大且未采用斜層澆筑、高溫施工未及時調(diào)整VC值、外加劑選用不當、雨季及高溫施工未及時采取措施、責任制不健全、人員培訓不足等。

3 碾壓混凝土質(zhì)量控制與效益評估

3.1 質(zhì)量控制方法

3.1.1 完善質(zhì)量責任制

項目部成立了專門控制碾壓混凝土施工質(zhì)量的領(lǐng)導小組，小組成員主要有各部門負責人和項目總工，制定了獎優(yōu)罰劣制度與質(zhì)量進度計劃，對于作業(yè)人員、操作員及現(xiàn)場管理人員項目部實施24h全過程跟蹤監(jiān)控，并設(shè)立階段性目標獎，然后對當班按照監(jiān)控結(jié)果實施評價。此外，針對碾壓混凝土施工質(zhì)量QC小組還要定期開展總結(jié)及調(diào)查分析大會[5]。

3.1.2 合理選擇外加劑

摻入適量的外加劑能夠顯著改善碾壓混凝土性能，在加快施工進度、減少用水量、節(jié)約水泥和工程投資成本的同時，還能提高混凝土質(zhì)量[6-7]。碾壓混凝土前期使用的YJ-P型引氣劑和YJ-PC減水劑不適用，從而導致鋪筑過程中沒有實現(xiàn)全面的泛漿，并且層間結(jié)合性未達到預期效果。因此，為保證后期碾壓混凝土質(zhì)量特邀請該領(lǐng)域的資深專家，到施工現(xiàn)場指導，經(jīng)施工、設(shè)計、監(jiān)理、業(yè)主和專家討論，統(tǒng)一認為有必要更換前期的外加劑，即利用JM-2型引氣劑和ZB-1RCC15型減水劑替代前期使用的外加劑。

3.1.3 及時調(diào)整VC值

拌合物VC值和初凝時間是碾壓混凝土現(xiàn)場控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而碾壓混凝土的層間結(jié)合質(zhì)量和可碾性主要取決于VC值，因此試驗時增加了對VC值的檢測頻率，每小時對出機口及現(xiàn)場VC值組織專門的試驗員檢測一次，要準確記錄VC值在運輸過程中的損失量，并考慮運輸過程中VC值損失和氣溫條件變化對出機口VC值及時調(diào)整，出機口VC值、現(xiàn)場VC值的適宜控制區(qū)間為2-5s和2-8s，從而確保層間結(jié)合質(zhì)量和混凝土可碾性。

3.1.4 斜層鋪筑施工

結(jié)合現(xiàn)場實際狀況利用斜層平推法鋪筑，由此解決層間覆蓋時間于大通倉平層碾壓過長的問題[8]。根據(jù)倉面設(shè)計文件以及報批的斜層施工方案，必須先熟悉施工方案再對碾壓混凝土實施澆筑，施工組織應符合倉面設(shè)計文件要求。施工過程中必須保持碾壓層面向于上游傾斜，并注意坡腳、厚度及坡度的控制，一般控制施工坡度為1∶15-1∶10為宜，各層平倉線應沿周邊模板準確測量刻畫，設(shè)置平倉澆筑厚度35cm，經(jīng)碾壓呈薄層尖角的斜層碾壓坡腳容易被壓碎，對此選擇切角工藝。然而，由于擱置時間過長使得切角施工切出的大部分混凝土需做報廢處理，在變態(tài)混凝土施工時需要做灰漿鋪灑處理。

3.1.5 提高質(zhì)量意識

各部門負責人和項目總工負責培訓教材的編寫，QC小組要組織現(xiàn)場所有施工人員定期學習工程圖紙、現(xiàn)場施工流程、施工規(guī)范、碾壓混凝土基本知識以及施工要求，以強化作業(yè)人員的責任心，提高其專業(yè)技能。培訓要求及時發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，并全面巡視每道施工工序。貫徹落實交接班制，每班組澆筑過程中要有經(jīng)驗豐富的作業(yè)人員帶班，對各班生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)的問題項目部總工要給予現(xiàn)場指導，切實提升學習培訓效果。

3.1.6 確保骨料品質(zhì)

對骨料的性能品質(zhì)碾壓混凝土具有較高的要求，為此砂石篩分廠升級改造了加工工藝，從而確保了砂石骨料品質(zhì)能夠達到要求?，F(xiàn)有砂石篩分系統(tǒng)由篩分、制砂、一篩篩分、中碎車間、粗碎車間、細砂處理、檢查篩分等車間組成，為提高砂石產(chǎn)量質(zhì)量、提高中碎產(chǎn)能及增加半成品進料量，將一套制砂系統(tǒng)和一臺JY1380型圓錐破碎機增設(shè)置中碎車間，且升級改造后的車間有利于減少反擊破負荷。

針對砂石骨料成品質(zhì)量、生產(chǎn)過程項目部派專職試驗人員和工程師赴現(xiàn)場實施監(jiān)控，并及時下達指令對運行參數(shù)實行動態(tài)調(diào)控，嚴格控制細骨料微粉與石粉含量、含泥量、含水率、標貫密度、細度模數(shù)、顆粒級配以及粗骨料的細屑淤泥黏土含量、含水率、超遜徑等，由此保證砂石料能夠100%合格[9]。通常情況下，對于每班內(nèi)的每種骨料質(zhì)量試驗室都要實行試驗檢查，并做好數(shù)據(jù)分析、資料整理等工作，針對質(zhì)量發(fā)生異常的砂石骨料還要增加檢查頻次，從而為及時改進和糾正問題提供數(shù)據(jù)支持。

3.1.7 制定季節(jié)性施工方案

結(jié)合澆筑過程中碾壓混凝土通常出現(xiàn)的問題及以往的實踐經(jīng)驗，項目部編制了特殊季節(jié)的施工方案。①施工過程中遇低于小雨降雨等級的情況要停止拌合，對正實施的碾壓、平倉、卸料工作要迅速的完成，采取排水和防雨措施保護倉面；②施工過程中遇到大風時會快速的吹散混凝土表現(xiàn)的水分，對此要采取補償水分的噴霧措施以保持倉面濕潤；③對倉面進水、積水等失控因素要及時的發(fā)現(xiàn)，為防止出現(xiàn)質(zhì)量事故還要及時的作出調(diào)整。

3.1.8 加強設(shè)備管理

對于現(xiàn)場碾壓混凝土質(zhì)量狀況項目部要組織施工及技術(shù)人員進行檢查，并嚴格按照程序組織碾壓混凝土施工，對每個施工環(huán)節(jié)實行嚴格的控制，從而提高施工質(zhì)量[10]；同時，必須對平倉設(shè)備、現(xiàn)場碾壓和車輛運輸司機加強學習教育，促使形成良好的工作習慣；應及時保養(yǎng)設(shè)備，保證易損件的齊全配備。根據(jù)倉面設(shè)計和現(xiàn)場施工要求，對施工人員及設(shè)備嚴格組織到位，做到設(shè)備不足或者質(zhì)檢員不在不開倉；以試驗數(shù)據(jù)為基準科學設(shè)計碾壓遍數(shù)和厚度，按規(guī)范要求合理設(shè)定振動碾的行駛速度，在碾壓完畢的混凝土表面上行走各種設(shè)備時要避免對已成型層面的損壞。澆筑過程中加強現(xiàn)場巡查，按操作流程嚴格控制設(shè)備，嚴加制止、及時糾正不符合規(guī)范要求的施工行為，由此確保施工質(zhì)量。

3.2 質(zhì)量效益評估

實踐表明，QC小組活動顯著提高了現(xiàn)場人員的責任、質(zhì)量意識和組內(nèi)成員的業(yè)務水平，為有效控制碾壓混凝土質(zhì)量積累了寶貴的管理經(jīng)驗，為期6個月的QC小組活動節(jié)省設(shè)備及人工成本達到91.6萬元，同時確保了現(xiàn)場施工質(zhì)量。QC小組活動的實施保證了既定目標的實現(xiàn)，評定結(jié)果顯示碾壓混凝土質(zhì)量自QC活動實施后的優(yōu)良率為91%、合格率達到100%。

4 結(jié) 論

通過深入分析影響碾壓混凝土質(zhì)量的因素，項目部采取了行之有效的管控對策，保證了施工工期和碾壓混凝土質(zhì)量優(yōu)良率目標的實現(xiàn)，其經(jīng)濟、社會效益明顯，可節(jié)省設(shè)備及人工成本91.6萬元。QC小組活動為其他工程碾壓混凝土施工及觀音閣水庫后續(xù)建設(shè)積累了寶貴的經(jīng)驗，為其他QC活動的開展提供了借鑒實例。