盤縣哮天龍水庫大壩碾壓混凝土施工質量控制及評價

張健民

(貴州省大壩安全監測中心 貴陽 550002)

1 前言

我國自1986年建成了第一座碾壓混凝土重力壩——坑口壩以來，碾壓混凝土筑壩技術得到了迅速發展，各地修建的碾壓混凝土壩數量日益增多，對實施碾壓混凝土壩施工技術人員的需求也不斷擴大，由于從事碾壓混凝土施工質量控制的人員的水平參差不齊，工程出現質量缺陷、甚至質量問題亦不在少數，這一方面帶來工程的安全隱患，另一方面也造成嚴重的經濟損失。因此，有必要對運行良好的碾壓混凝土壩的施工經驗進行總結并推廣應用，減少和避免出現施工質量問題，不斷提高碾壓混凝土大壩的施工控制水平。

2 大壩結構布置及材料分區

2.1 大壩結構布置

哮天龍水庫碾壓混凝土重力壩最大壩高54.5m，壩頂總長168.98m。其中溢流壩段長13.6m，設1孔12m寬表孔溢洪道。上游壩坡在1712.63m高程以上鉛直，以下坡比為 1∶0.2;下游壩坡坡比為 1∶0.75，呈2.25m×3.0m(寬×高)的臺階狀。大壩底部設置灌漿排水廊道，城門洞形，斷面尺寸為3.0m×3.8m，距上游面3.5m。壩身排水孔距4m，孔徑φ100mm。

2.2 材料分區

大壩主體為C9010 W4 F50三級配碾壓混凝土，大壩防滲層為C9020 W6 F100二級配富膠凝碾壓混凝土，1726.00m 高程以上厚度為1.5m，1726.0m 高程以下厚度為2.0m，上游面為0.5m厚C9020 W6 F100二級配變態混凝土。壩頂為0.3m厚的C20常態混凝土，河床段墊層為厚1.0m的C15常態混凝土，岸坡段墊層為C9010變態混凝土。溢流面為C30鋼筋混凝土結構，兩側設C30鋼筋混凝土導墻。

壩體剖面結構見下頁圖，壩體混凝土材料分區特性見表1。

壩體典型剖面圖

3 碾壓混凝土的原材料品質

水泥采用P.C32.5復合硅酸鹽水泥，檢測成果見表2;摻合料為Ⅱ級粉煤灰，檢測成果見表3;外加劑包括緩凝減水劑、引氣劑，檢測成果見表4;粗骨料和砂料質量檢驗成果分別見表5、表6。

表2 P.C 32.5水泥性能檢測成果統計

表3 粉煤灰性能檢測結果

表4 外加劑性能檢測結果

表5 粗骨料質量檢驗成果統計

表6 砂料質量檢驗成果統計

上述檢驗指標表明，水泥、摻合料、外加劑、骨料等主要原材料品質符合規范規定。

4 碾壓混凝土配合比

經碾壓混凝土現場試驗，推薦的施工配合比見表7。

表7 碾壓混凝土推 薦施工配合比

混凝土配合比參數滿足《水工碾壓混凝土施工規范》(SL 5112—2009)中規定的水膠比宜不大于0.65、膠凝材料不宜小于130kg/m3的要求。

5 碾壓混凝土施工工藝及質量控制

5.1 混凝土的碾壓工藝

混凝土攤鋪厚度控制在34cm左右，壓實厚度控制在30cm左右。

本工程選擇的是一臺ZC-12Ⅱ的振動碾。對壩體周邊大型振動碾不能靠近的部位，選用同一廠家生產的YZ1.8振動碾。碾壓遍數按無振動碾碾壓2遍，再用有振動碾碾壓8遍，最后無振動碾碾壓2遍。碾壓方向垂直于水流方向，相鄰條帶之間的橫向搭接寬度為20cm，端頭部位搭接寬度為1m左右，縱向搭接長度為1～3m。振動碾的行走速度控制在1.2km/h范圍內。

5.2 溫度、Vc值控制

當日平均氣溫高于25℃時，采取防日曬、調節倉面局部小氣候等措施，保證碾壓混凝土入倉溫度滿足設計要求，經實測碾壓混凝土溫度，C10Ⅲ級配的溫度為9～28℃、C20Ⅱ級配溫度為7～27℃。壩體內埋設的溫度計測值反映，混凝土最高溫度為36.1℃，最大絕熱溫升值為1.0～11.4℃，低于設計要求的絕熱溫升值 14.0℃。

實測現場Vc值為2.0～6.8s，基本滿足《水工碾壓混凝土施工規范》(SL 5112—2009)規定的2.0～12.0s范圍。

5.3 含氣量、壓實容重檢測

實測C10碾壓混凝土含氣量為2.7～3.3%，基本滿足允許值3%的規定;C20碾壓混凝土含氣量為2.6 ～3.1%，基本滿足允許值2.8%的規定。

實測C10碾壓混凝土壓實容重為2444～2625kg/m3，基本滿足允許值2523.52kg/m3的規定;實測C20碾壓混凝土壓實容重為2470～2593kg/m3，基本滿足允許值2509.12kg/m3的規定。

6 碾壓混凝土檢測

6.1 施工過程中混凝土強度檢測

施工過程中，碾壓混凝土、變態混凝土取樣試驗抗壓強度檢測結果見表8。

表8 混凝土抗壓強度檢測結果統計單位:MPa

6.2 鉆孔取芯及壓水孔試驗檢測

6.2.1 鉆孔取芯

共進行3個鉆孔取芯，ZK1混凝土設計等級為C20二級配，位于左壩段防滲混凝土內;ZK2混凝土設計等級為C10三級配碾壓混凝土，位于壩中;ZK3混凝土設計等級為C10三級配碾壓混凝土，位于右壩段。鉆孔過程中孔口返水較好，取出芯樣較連續、完整、骨料分布基本均勻、斷口較吻合，少量芯樣有蜂窩麻面、氣孔等現象。芯樣獲取率:ZK1為96.8%、ZK2孔為90.5%、ZK3孔為 94.9% 。

6.2.2 壓水試驗

對ZK1、ZK2孔共完成壓水試驗24段，透水率(q)在1～2Lu之間。

6.2.3 聲波檢測

對ZK1孔進行單孔聲波測試，ZK2、ZK3孔進行跨孔聲波測試。聲波測試成果統計見表9、表10。

表9 ZK1壩體段聲波測試成果統計單位:m/s

表10 ZK2、ZK3孔壩體段跨孔聲波測試成果統計 單位:m/s

a.1號孔混凝土段聲波曲線普遍變化較小，部分壩體混凝土的聲波曲線較平滑，僅部分壩體混凝土的局部波速曲線顯小的鋸齒狀分布，各檢測段未出現異常的低波速點，平均波速為3919m/s，反映所測試的壩體混凝土密實度較高，完整性較好。

b.2號～3號孔混凝土段聲波曲線變化較小，平均波速為3610m/s，反映2號～3號孔剖面混凝土較密實，完整性較好。

6.2.4 芯樣室內試驗

a.ZK1孔芯樣檢測

混凝土抗壓強度:抗壓強度平均值為32.6MPa，最小值 為 23.0MPa，最 大 值 為 38.7MPa，標 準 差 為3.45MPa，離差系數 0.11。共檢測 12 組，混凝土芯樣抗壓強度均達到設計C20二級配混凝土要求。

容重:共檢測12組，所檢混凝土芯樣容重平均值為2432kg/m3，最小值為 2360kg/m3，最大值為 2531kg/m3，滿足設計要求。

抗滲等級:共檢芯樣6塊，最大水壓力為0.7MPa時有1個試件表面滲水，評定本C20混凝土芯樣抗滲等級大于W6。

b.ZK2孔芯樣檢測

混凝土抗壓強度:抗壓強度平均值為26.0MPa，最小值 為 17.5MPa，最 大 值 為 31.3MPa，標 準 差 為3.73MPa，離差系數0.14。共檢測9組，混凝土芯樣抗壓強度均達到設計C10三級配混凝土要求。

容重:共檢測9組，所檢混凝土芯樣容重平均值為2437kg/m3，最小值為 2370kg/m3，最大值為 2511kg/m3，滿足設計要求。

c.ZK3孔芯樣檢測

混凝土抗壓強度:抗壓強度平均值為27.6MPa，最小值 為 22.5MPa，最 大 值 為 31.7MPa，標 準 差 為2.71MPa，離差系數0.10。共檢測9組，混凝土芯樣抗壓強度均達到設計C10三級配混凝土要求。

容重:共檢測9組，所檢混凝土芯樣容重平均值為2448kg/m3，最小值為 2386kg/m3，最大值為 2546kg/m3，滿足設計要求。

7 碾壓混凝土施工質量評價

a.大壩碾壓混凝土水泥、粉煤灰、外加劑、骨料等原材料品質檢測合格，滿足設計及規范要求。

b.壩體碾壓混凝土澆筑施工工藝符合設計及規范要求。各等級混凝土的抗壓強度、抗滲性能以及壓實度滿足設計及規范要求，達到其相應設計指標。通過大壩鉆孔試驗檢測，壓水試驗結果透水率(q)為1～2Lu，滿足設計要求;聲波檢測結果反映混凝土較密實，完整性較好;混凝土抗壓強度、容重滿足設計要求，C20二級配碾壓混凝土抗滲等級大于W6。

8 結語

a.從混凝土檢測成果來看，哮天龍水庫大壩碾壓混凝土的施工質量合格，達到規范規定和設計的技術要求，滿足水庫安全蓄水的要求，施工中對原材料、施工工藝的控制是成功的，可供同類工程參考和借鑒。

b.開展水庫蓄水安全鑒定工作，對于客觀評價碾壓混凝土的施工質量十分必要，能為水庫下閘蓄水驗收提供充分的技術依據。

1 SL 314—2004碾壓混凝土壩設計規范［S］.

2 DL/T 5112—2009水工碾壓混凝土施工規范［S］.