水利施工中碾壓混凝土施工技術(shù)研究

山東省單縣水務(wù)局 山東單縣 274300

1 碾壓混凝土壩發(fā)展概述

碾壓混凝土是一種干硬性貧水泥的混凝土，是由膠凝材料、砂、分級(jí)控制的粗骨料、水及外加劑拌制成無坍落度的干硬性混凝土，主要應(yīng)用在水庫(kù)大壩的工程建設(shè)中，通常采用與土石壩施工相同的運(yùn)輸及鋪筑設(shè)備，用振動(dòng)碾分層壓實(shí)。在1972 年召開的“混凝土壩經(jīng)濟(jì)施工”會(huì)議上，坎農(nóng)提出“用土料壓實(shí)的方法修建混凝土壩”，同年，他又發(fā)表了“用振動(dòng)碾壓實(shí)大體積混凝土”的論文，并公布了用卡車運(yùn)輸、前卸式裝載機(jī)平倉(cāng)、振動(dòng)碾碾壓的混凝土試驗(yàn)結(jié)果，形成了最初的碾壓混凝土概念。世界上第一個(gè)大量使用碾壓混凝土的工程是1975 年美國(guó)陸軍工程師團(tuán)承包巴基斯坦的塔伯拉壩泄洪隧洞修復(fù)工程。該工程用未經(jīng)篩洗的砂石料加少量水泥拌和的混凝土，經(jīng)振動(dòng)碾碾壓，修復(fù)被沖毀的部位。42d 內(nèi)澆筑了35×104m3混凝土，平均日澆筑8333m3，最大日澆筑達(dá)18438m3，顯示了碾壓混凝土快速施工的巨大潛力。

碾壓混凝土壩既具有混凝土體積小、強(qiáng)度高、防滲性能好、壩身可溢流等特點(diǎn)，又具有土石壩施工程序簡(jiǎn)單、快速、經(jīng)濟(jì)、可使用大型通用機(jī)械的優(yōu)點(diǎn)。由于碾壓混凝土壩融合了常態(tài)混凝土壩結(jié)構(gòu)和碾壓土石壩施工的長(zhǎng)處，因此，碾壓混凝土壩作為近年來廣泛應(yīng)用的筑壩技術(shù)受到了越來越多的關(guān)注[1]。

2 水利工程中碾壓混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 掌控施工材料質(zhì)量

水利工程碾壓混凝土施工技術(shù)應(yīng)用會(huì)用到大量的骨料，因此需要選擇合適的骨料材料，提升混凝土施工質(zhì)量。在該工程具體骨料選擇中，盡可能地選擇膨脹系數(shù)小、彈性模量較低和級(jí)配良好的骨料，以中砂為主，將含泥量控制在3%以下，盡可能地選擇較大碎石或卵石。在實(shí)際施工過程中，該工程選擇了適量的粉煤灰代替水泥，約15%-20%左右，以此降低混凝土的硫、堿用量，以便于后續(xù)施工活動(dòng)有序的開展。同時(shí)，在夏季炎熱天氣施工，為了避免入模溫度過高，通過攪拌水加冰塊、骨料覆蓋遮陽(yáng)方式，將溫度維持在平衡狀態(tài)，避免影響到混凝土強(qiáng)度和硬度。

2.2 模板施工技術(shù)

模板施工技術(shù)可以有效地提高碾壓混凝土施工的連續(xù)性，且在實(shí)際應(yīng)用中可以用普定拱壩上下交替懸臂鋼模板進(jìn)行交替上升，從而有效地提高施工建設(shè)速度。同時(shí)，應(yīng)該在施工中結(jié)合實(shí)際情況優(yōu)化模板施工技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)臺(tái)階模板的連續(xù)上升，實(shí)現(xiàn)一次澆筑成型。在該工程的實(shí)際建設(shè)中，合理應(yīng)用分塊模板連續(xù)上升基礎(chǔ)，以此實(shí)現(xiàn)模板的連續(xù)翻升，保證臺(tái)階模板可以進(jìn)行連續(xù)上升，使整體建設(shè)符合連續(xù)澆筑的要求，在此基礎(chǔ)上，利用分塊平層對(duì)混凝土進(jìn)行澆筑處理。如果在實(shí)際施工中的壩體體形較為復(fù)雜，可以對(duì)連續(xù)翻升模板進(jìn)行調(diào)整，縮短施工時(shí)間，確保水利工程的有序進(jìn)行[2]。

2.3 攤鋪碾壓技術(shù)

在大壩施工環(huán)節(jié)，使用汽車進(jìn)行混凝土材料卸料，保證鋪筑厚度均勻，滿足設(shè)計(jì)要求。水壩建設(shè)前，可通過運(yùn)輸量對(duì)卸料面積進(jìn)行計(jì)算。卸料過程中安排專人負(fù)責(zé)安全運(yùn)輸，由指揮員進(jìn)行卸料指導(dǎo)。施工期間，作業(yè)人員使用鋼束進(jìn)行檢測(cè)，嚴(yán)格控制鋪筑厚度，預(yù)防骨料分離問題。卸料采取疊壓式、串聯(lián)攤鋪法進(jìn)行，可避免骨料分離，提高鋪筑質(zhì)量。碾壓平料過程中需要人工散料，保證水壩施工有序進(jìn)行。一般情況下使用20t 單鋼輪壓路機(jī)，初壓先前靜后振1 次，保持1.5-2.5km/h；復(fù)壓先小振、再大振、再小振，保持2-3km/h；終壓要靜壓1-2 次，保持3-4km/h。在混凝土表面需要逐條碾壓條帶，保證條帶之間存在10-20cm 的搭接，端頭位置留有1m 搭接寬度，從而保證邊角區(qū)域的壓實(shí)度。水泥初凝需耗時(shí)200min，終凝時(shí)間約360min，一次性碾壓長(zhǎng)度保持40-60m，壓實(shí)結(jié)束控制在3h 內(nèi)。對(duì)邊角區(qū)域補(bǔ)碾施工時(shí)，可使用小型手扶振動(dòng)機(jī)施工，將壓實(shí)度控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。若壓實(shí)度未達(dá)到要求，需要重復(fù)碾壓，完成混凝土鋪筑后需要對(duì)混凝土表面進(jìn)行檢查，檢查是否存在粗骨料窩、白干等情況。

2.4 墊層混凝土施工技術(shù)

在傳統(tǒng)的水利工程混凝土碾壓施工中，基本以常態(tài)混凝土進(jìn)行澆筑。常態(tài)混凝土的運(yùn)輸較為煩瑣，實(shí)際運(yùn)輸需要配置相應(yīng)的運(yùn)輸設(shè)備，常見的設(shè)備如垂直運(yùn)輸設(shè)備。但就目前我國(guó)水利工程的施工建設(shè)來看，墊層混凝土的施工仍然需要深入的研究和分析，如現(xiàn)階段水利工程在施工時(shí)的環(huán)境較為惡劣，多數(shù)施工都是在巖面上進(jìn)行，這樣的施工需要提高各類技術(shù)的應(yīng)用程度，防止意外的發(fā)生?；诖耍撍こ淌瘔巫畲蟾叨葹?10m，其中面板以50 塊混凝土面板進(jìn)行構(gòu)造，在碾壓混凝土施工技術(shù)應(yīng)用中控制預(yù)應(yīng)力，將普通混凝土替換為碾壓混凝土，隨后直接進(jìn)行澆筑，以此加快施工進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)壩體的溫度控制。

2.5 灌漿施工技術(shù)

在碾壓混凝土施工期間，拱壩積水承受壓力較大，需要加強(qiáng)橫縫和誘導(dǎo)縫的處理。處理過程中，混凝土溫度降低，會(huì)造成混凝土拱壩收縮，導(dǎo)致灌漿層面拉伸，產(chǎn)生裂痕，需要再次進(jìn)行灌漿施工。建設(shè)混凝土拱壩過程中，主要處理誘導(dǎo)成縫技術(shù)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，調(diào)整灌漿施工技術(shù)。如施工重力式方法處理拱壩誘導(dǎo)縫，便于進(jìn)行排氣管道施工和灌漿管道施工。施工人員先利用灌漿設(shè)備進(jìn)行預(yù)處理，再進(jìn)行灌漿作業(yè)，保證施工有序進(jìn)行[3]。

3 結(jié)語

目前，中國(guó)碾壓混凝土壩總量居世界首位，大壩規(guī)模普遍高大，為順應(yīng)我國(guó)戰(zhàn)略發(fā)展的需要，碾壓混凝土壩在原材料使用中節(jié)省了成本，由于施工工藝特點(diǎn)也節(jié)約了工期，因而碾壓混凝土壩的第三大特點(diǎn)即為工程造價(jià)低。相對(duì)而言，碾壓混凝土的單價(jià)是常規(guī)混凝土單價(jià)的三分之一到二分之一。碾壓混凝土壩的建設(shè)方案是一項(xiàng)高質(zhì)而低廉的選擇，方案的優(yōu)選對(duì)于水利工程的建設(shè)有良好的推動(dòng)效益和現(xiàn)實(shí)意義。