水利工程中的碾壓混凝土施工工藝

[ 作者簡介 ]

易剛，男，湖南醴陵人，湖南創(chuàng)力工程技術(shù)有限公司，工程師，大專，研究方向：水利水電工程工作。

[ 摘要 ]

水利工程是與人們生活息息相關(guān)的民生建設(shè)工程，受到了各界的重視和關(guān)注。其中，碾壓混凝土施工技術(shù)是整個水利工程中的重要組成部分，因其眾多的優(yōu)勢受到施工部門的廣泛關(guān)注。將碾壓混凝土施工技術(shù)應(yīng)用到水利工程大壩的建設(shè)當(dāng)中，不僅可以提高壩體的堅(jiān)固程度，還能夠節(jié)省大量的人力物力資源，加快整體的工程效率，提高整體的施工技術(shù)水平?；诖耍P者對碾壓混凝土技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用進(jìn)行分析，并總結(jié)其施工中需要注意的事項(xiàng)，希望能夠?qū)δ雺夯炷良夹g(shù)在水利工程建設(shè)中的應(yīng)用有所幫助。

[ 關(guān)鍵詞 ]

水利工程;碾壓混凝土;大壩施工

現(xiàn)代化社會之所以有極為迅速且高質(zhì)量的發(fā)展，離不開基礎(chǔ)設(shè)施的支持，水利工程便是至關(guān)重要的基礎(chǔ)建設(shè)，其不僅是群眾生命及財產(chǎn)安全的有效保障，更是促進(jìn)社會發(fā)展的一大助力。

碾壓混凝土的構(gòu)成成分眾多，其中涵蓋多種類型的施工材料，如石灰石、火山灰、水泥等，正是因?yàn)橛羞@些材料的加入，混凝土的強(qiáng)度可以在原先的基礎(chǔ)上得到顯著提升，讓水利工程的關(guān)鍵部位能夠具有較高的抗?jié)B性。為了可以讓混凝土更加符合水利工程的實(shí)際需求，可以在混凝土中加入摻合料或者是外加劑等先進(jìn)的材料來有針對性地提升混凝土的整體性能。碾壓混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用對于水利工程的整體質(zhì)量和水平有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 碾壓混凝土施工技術(shù)概述

水利工程中的碾壓混凝土技術(shù)，指的是將粗骨料、砂、水、摻合料等各種材料在特定的比例下均勻攪拌所形成的混合料經(jīng)由碾壓和鋪筑的技術(shù)。碾壓混凝土技術(shù)的整體流程相對簡單，在整個施工過程中的水泥消耗量相對較小，正是因?yàn)檫@些特點(diǎn)，使這一技術(shù)在水利工程中被廣泛應(yīng)用。與一般的混凝土技術(shù)相比，碾壓混凝土表現(xiàn)出系統(tǒng)性和綜合性特點(diǎn)，具體表現(xiàn)為：

（1）施工工藝。在利用碾壓混凝土技術(shù)開展相應(yīng)的施工作業(yè)時，不同水平層之間的配合度要達(dá)到要求，這一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是由碾壓混凝土工藝特殊性所決定。

（2）動態(tài)控制。碾壓混凝土施工時，很多動態(tài)性因素都會對最終的施工效果產(chǎn)生直接的影響，為提升施工效果，需在碾壓混凝土施工時開展動態(tài)化管理，注重對氣溫的監(jiān)測，做好每個環(huán)節(jié)的溫度參數(shù)控制，減小降雨、日照等對施工造成的不利影響。

2 水利工程大壩碾壓混凝土施工工藝

2.1 碾壓混凝土配合比

在水利工程碾壓混凝土施工中，對混合料的配合比設(shè)計很重要，為保障配合比的科學(xué)性，專業(yè)施工人員要根據(jù)對現(xiàn)場情況的全面調(diào)查、施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)、配合比試驗(yàn)等來確定。對于早期的碾壓混凝土壩體而言，在施工時多采用的是膠凝材料量偏少的貧漿碾壓混凝土，其中，水泥+活性摻合料的用量不超每立方米100千克，而隨著碾壓混凝土施工工藝和技術(shù)的不斷進(jìn)步，當(dāng)下的水利工程碾壓混凝土施工時更多采用的是膠凝材料用量較多的富漿碾壓混凝土，該混凝土材料中水泥+活性摻合料的用量超過了每立方米150千克。根據(jù)當(dāng)下在水利工程中的碾壓混凝土的應(yīng)用現(xiàn)狀，平均膠凝材料用量保持在每立方米173千克左右，其中，水泥和活性摻合料分別為每立方米千克、每立方米94千克。隨著工程領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步，膠凝材料的概念也發(fā)生了一定的轉(zhuǎn)變，在傳統(tǒng)概念下，膠凝材料指的是水泥與活性摻合料，而最早使用的活性摻合料為粉煤灰。

2.2 碾壓混凝土的入倉工藝

在碾壓混凝土施工流程中，入倉工藝的選擇也十分重要，在當(dāng)下的技術(shù)發(fā)展中，碾壓混凝土入倉工藝包含了自卸汽車直接入倉、深槽皮帶機(jī)入倉、真空負(fù)壓溜槽入倉等多種工藝，不同的入倉工藝都有其對應(yīng)的應(yīng)用要求和使用條件。比如，對于自卸汽車入倉方式而言，這一入倉工藝的簡單性、高效性較強(qiáng)，但這一入倉工藝在應(yīng)用時，對于現(xiàn)場的地形條件、交通條件、入倉高度等都有著嚴(yán)格的要求，在入倉過程中可能存在入倉道路的墊砟情況，為使入倉工作順利開展，入倉實(shí)施之前應(yīng)做好輪胎的沖洗工作，并進(jìn)行對應(yīng)的脫水路段設(shè)置。在大壩下部、倉面高程較低位置處一般可采用這一入倉工藝，但具體應(yīng)用時只能夠從大壩下游入倉，否則可能會破壞上游防滲面。對于深槽皮帶機(jī)入倉，一般更適用于小型的碾壓混凝土壩，入倉工藝流程也相對簡單，在開展入倉作業(yè)時，進(jìn)度管理便捷，但是其施工時往往需消耗相對較長的時間。塔帶機(jī)入倉方式可直接從拌和樓將配制好的碾壓混凝土運(yùn)輸?shù)絺}面，整個運(yùn)輸時的人力資源投入量大，且需要消耗相對高的成本，在大型碾壓混凝土壩中一般采用的是這種入倉工藝。如果大壩壩肩較陡，則更適宜采用真空溜槽法。

2.3 鋪設(shè)碾壓混凝土工藝

當(dāng)碾壓混凝土被運(yùn)輸?shù)焦こ态F(xiàn)場以后，要在特定的時間段內(nèi)進(jìn)行混凝土的鋪設(shè)，在鋪設(shè)工作開展時，要確保層間結(jié)合效果。如在鋪設(shè)環(huán)節(jié)層間結(jié)合效果不佳，會引起裂縫或者層間滲漏水，導(dǎo)致混凝土的抗剪能力難以達(dá)到預(yù)期，因此為使層間結(jié)合效果良好，在開展?jié)仓鳂I(yè)時，應(yīng)注意澆筑間隔和初凝時間方面的控制。進(jìn)行現(xiàn)場施工作業(yè)時，將水泥凈漿直接澆筑在倉面上，加速新碾壓面與舊碾壓面的結(jié)合速度，減少層間滲透問題的出現(xiàn)。如果水利工程施工現(xiàn)場的施工場地有限，一般可利用臺階鋪筑法，以提升總體的混凝土鋪筑效率。

在水利工程的混凝土鋪筑中，也可采用斜層攤鋪法。有效地應(yīng)用這一施工方法，可以有效解決澆筑薄層的情況，不僅可提高施工質(zhì)量，更可以提升施工效率，尤其是在斜層平推攤鋪工藝下，施工進(jìn)度受到其他因素的影響相對較小，具有多種技術(shù)優(yōu)勢。當(dāng)在開展施工作業(yè)時，在現(xiàn)場的澆筑面積相對大的情況下，利用斜層平推鋪筑法的澆筑強(qiáng)度相對較小，所需使用的機(jī)械設(shè)備較少，且施工操作相對簡單，資金投入也相對較小，現(xiàn)場施工人員可根據(jù)總體的施工要求來減小間隔時間，可以更好地保障碾壓層的結(jié)合。因?yàn)樗こ痰慕ㄔO(shè)施工規(guī)模龐大，施工周期較長，在漫長的施工時間段內(nèi)，可能會遭遇強(qiáng)降雨，當(dāng)水量過大時，斜面?zhèn)}面具有較強(qiáng)的排水能力，也就可以減小降水對于工程質(zhì)量造成的不利影響。

2.4 碾壓混凝土養(yǎng)護(hù)工藝

大壩碾壓混凝土施工時，為達(dá)到壩體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的要求，往往要使碾壓混凝土的強(qiáng)度達(dá)標(biāo)。因此，當(dāng)相應(yīng)的施工作業(yè)結(jié)束以后，需開展一段時間的養(yǎng)護(hù)工作。對于干硬性混凝土，其中的含水量偏低，如果在施工結(jié)束以后混凝土中的水分得不到及時有效的補(bǔ)充，在一段時間內(nèi)混凝土的強(qiáng)度將無法達(dá)到要求，也就無法保障大壩的結(jié)構(gòu)性能。因此，為保障碾壓混凝土的養(yǎng)護(hù)效果，應(yīng)從以下幾方面來開展養(yǎng)護(hù)工作：①在碾壓混凝土施工全面結(jié)束以后，立即安排專人負(fù)責(zé)混凝土的養(yǎng)護(hù)，對已經(jīng)完成的施工部分，進(jìn)行保濕材料的覆蓋;②詳細(xì)掌握關(guān)于縮縫切割的施工工藝流程，以保障切割質(zhì)量，一般情況下，碾壓工作結(jié)束8小時后就可開展切割縮縫處理，在切割過程中，施工人員要嚴(yán)格在預(yù)定的位置上實(shí)施切割，注意對切割縫深度的科學(xué)控制;③大壩碾壓混凝土?xí)r，如果水分急劇減少，可能會產(chǎn)生開裂問題，針對這一情況，在養(yǎng)護(hù)工作開展時需保持養(yǎng)護(hù)溫度在相對較低的水平。

2.5 混凝土碾壓施工注意事項(xiàng)

雖然在水利工程施工中的碾壓混凝土施工有著多方面的技術(shù)優(yōu)勢，但在具體的施工作業(yè)開展過程中，常常會存在很多施工不規(guī)范的情況，加劇質(zhì)量問題的出現(xiàn)。因此，為保障碾壓混凝土施工質(zhì)量，在整個的施工過程中，應(yīng)做好相應(yīng)的質(zhì)量控制：①在碾壓混凝土鋪設(shè)作業(yè)實(shí)施之前，在施工縫位置處要進(jìn)行水泥砂漿的鋪設(shè)，而在防滲混凝土層面上應(yīng)進(jìn)行水泥粉煤灰凈漿的鋪灑。結(jié)合工程施工時的溫度和空氣的濕度情況，進(jìn)行碾壓層允許間隔時間的控制，一般該時間間隔保持在6～8小時;②卸料攤鋪平倉條帶，應(yīng)與水流方向保持垂直，但因?yàn)榇嬖跈M向廊道切割、孔底側(cè)邊窄條形的影響，攤鋪平倉條帶應(yīng)與水流方向保持平行，如果迎水面在8～15米的范圍之間，碾壓方向應(yīng)與水流方向保持垂直，平倉厚度每層32厘米，每次的攤鋪厚度保持在30厘米左右;③碾壓混凝土的碾壓環(huán)節(jié)，應(yīng)分條帶來開展，不同碾壓條帶間保持10～20 小時的搭接寬度，但端頭部位的搭接寬度應(yīng)保持在200小時左右;④借助大型振動碾來完成碾壓施工，遵循先無振碾壓后有振碾壓、再無振碾壓的順序。

3 工程概況

以某水庫大壩工程為例，分析其屬于Ⅱ級大型多年調(diào)節(jié)水庫，具有防洪、灌溉、供水、發(fā)電等功能，控制流域面積422平方千米。水庫樞紐工程包括攔河壩、泄洪建筑物、水電站、灌溉和供水渠首工程。其中攔河壩采用碾壓混凝土重力壩面板，壩頂高程119米，全長295.5米，最大壩高74米，混凝土總澆筑量43.56萬立方米。

3.1 材料配比

碾壓混凝土配合比設(shè)計采用絕對體積法，要求混凝土的抗凍性、強(qiáng)度和抗?jié)B性滿足要求。根據(jù)相關(guān)規(guī)范，施工前應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，如明確外加劑的種類和性能、最大粒徑、表觀密度、級配、含水量等，并通過試驗(yàn)確定攪拌用水;選擇混砂時，應(yīng)遵循“混合料VC值最小、強(qiáng)度高、骨料分離小、表觀密度高”的原則，合理確定砂率。通過試驗(yàn)驗(yàn)證設(shè)計配合比的合理性，確定施工配合比，并報監(jiān)理單位審查，經(jīng)批準(zhǔn)后方可使用。

3.2 混凝土攤鋪與碾壓

本工程碾壓混凝土采用進(jìn)占鋪料法，自卸車在通過平倉機(jī)平整后的料層上運(yùn)行，每層填30～40厘米厚混凝土，邊角采用人工攤鋪。由于碾壓作業(yè)直接關(guān)系到壩體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，因此有必要開展質(zhì)量控制工作，開展現(xiàn)場試驗(yàn)工作，合理確定實(shí)際碾壓參數(shù)。

3.3 層面處理

在碾壓混凝土鋪筑過程中，由于影響因素較多，很容易出現(xiàn)鋪筑層間距過長的現(xiàn)象。如果上部混凝土沒有初凝，可以鋪設(shè)新的一層。如果超過2小時，應(yīng)采用以下處理方法：第一，選擇高壓水槍處理混凝土層的粗糙表面，壓力通常為0.5兆帕，并及時清理所有骨料和形成的浮皮;第二，在粗糙表面鋪一層水泥砂漿，厚度為1.5厘米，強(qiáng)度高于碾壓混凝土混合料。

4 提升水利工程中碾壓混凝土施工質(zhì)量要點(diǎn)

4.1 施工材料選擇

施工材料是工程的基礎(chǔ)構(gòu)件，關(guān)系到整個工程質(zhì)量的高低，是非常重要的因素，會直接影響到工程的質(zhì)量。負(fù)責(zé)選購材料的人員一定要在充分了解設(shè)計圖紙之后再去對材料進(jìn)行采購，要選擇滿足設(shè)計要求的材料，并且找經(jīng)常合作或者信譽(yù)度高的材料廠家進(jìn)行材料的采購，從頭保證工程質(zhì)量。另外，施工過程中材料準(zhǔn)備和攪拌要做好動態(tài)控制工作，攪拌前計算好材料運(yùn)用的比例，保證材料的優(yōu)質(zhì)，這樣不但可以降低工程的成本還可以節(jié)省時間從而提高工程的效率。

4.2 混凝土澆筑

混凝土澆筑工作的有效進(jìn)行有助于提升整體的施工效率。一般施工人員要對混凝土的碾壓遍數(shù)、入倉溫度等都進(jìn)行有效的控制。在進(jìn)行混凝土澆筑時，施工人員還需要注意控制輔料的厚度、施工污染、混凝土澆筑的時間間隔等問題，才能促進(jìn)水利工程中大壩碾壓混凝土施工技術(shù)的不斷提升。

4.3 施工運(yùn)輸

施工運(yùn)輸在整個過程中有著非常重要的地位，卸車的高效運(yùn)輸能夠保證混凝土的質(zhì)量，為了盡可能地減少混凝土出現(xiàn)分層離析的現(xiàn)象，要盡可能地縮小運(yùn)輸?shù)木嚯x并且選擇相對平坦的道路進(jìn)行運(yùn)輸。由于需要保證混凝土的熱量不過多損失，還需要使用棉進(jìn)行保溫，最終促進(jìn)水利工程中大壩碾壓混凝土施工技術(shù)有效提高。

4.4 溫控措施

碾壓混凝土施工過程的溫度控制主要可以為分為如下幾個階段：

（1）拌和溫度控制。包括合理選擇低水化熱的水泥、混凝土骨料預(yù)冷處理與各種原材料溫度控制等，同時做好出機(jī)口溫度檢測。

（2）運(yùn)輸溫度控制。混凝土運(yùn)輸車輛上需搭設(shè)遮陽棚，合理縮短混凝土的裝倉時間，一般情況下需將混凝土運(yùn)輸溫度的回升幅度控制在19℃。

（3）倉內(nèi)溫度控制。此階段主要控制措施包括溫度檢測、覆蓋保溫材料檢查等，同時在混凝土內(nèi)設(shè)置冷卻水管，做好冷卻水溫檢測，防止出現(xiàn)高溫施工的情況。

（4）養(yǎng)護(hù)溫度控制：主要采取保濕養(yǎng)護(hù)、通水冷卻等方式，全面落實(shí)水溫檢測工作。

5 結(jié)束語

綜上所述，碾壓混凝土技術(shù)在實(shí)施的時候具有諸多其他技術(shù)無法比擬的優(yōu)勢，能夠降低工作成本，操作起來也十分簡單方便，還能夠切實(shí)保證水利工程具有更強(qiáng)的防滲性。此種技術(shù)的使用在提升工程質(zhì)量的同時可以讓水利工程獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益，具有重要應(yīng)用價值。

參考文獻(xiàn)

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