云河水庫碾壓混凝土重力壩施工質量控制

張啟蒙

（西安建筑科技大學華清學院，陜西西安710043）

云河水庫碾壓混凝土重力壩施工質量控制

張啟蒙

（西安建筑科技大學華清學院，陜西西安710043）

通過云河水庫碾壓混凝土重力壩施工實踐，總結了碾壓混凝重力壩施工質量控制的內容、方法和控制效果，可為類似碾壓混凝土大壩施工提供參考。

碾壓混凝土壩；施工質量；控制

云河水庫位于陜西省南鄭縣兩河鎮境內，系兼防洪、發電、城市供水、養殖、旅游開發等綜合利用于一體的小（Ι）型碾壓混凝土重力壩。碾壓混凝土重力壩采用貧水泥、無塌落度的干硬性混凝土，與土石壩施工相同的運輸及鋪筑設備，用振動碾分層壓實。具有混凝土體積小、強度高、施工程序簡單、快速、經濟等特點的新型混凝土施工技術。做好施工質量控制是保證整體工程質量的關鍵，本文結合工程實際就碾壓壩的質量控制要點進行重點闡述。

1 碾壓混凝土配合比質量控制

開展碾壓混凝土室內配合比設計試驗是保證碾壓混凝土壩質量的基礎。碾壓混凝土配合比設計的目的和任務，主要是在確定出滿足混凝土設計要求的抗壓、抗滲、抗凍、極限拉伸等指標要求的條件下，通過室內試驗和計算，選擇符合規范要求的混凝土原材料，確定出水、水泥、粗、細骨料、摻合料、外加劑等各項材料的最佳配比比例，使混凝土的和易性、抗分離性、均勻性、施工性能達到最優。

云河大壩混凝土主要有碾壓混凝土、變態混凝土、常態混凝土和抗沖耐磨混凝土四種。其中碾壓混凝土主要技術指標要求見表1[1]。

表1 碾壓混凝土配合比設計指標

依據《云河水利水電樞紐工程碾壓混凝土室內試驗要求》，本工程混凝土配合比設計試驗委托了具有混凝土甲級檢測資質和碾壓混凝土施工、試驗經驗的檢測單位進行配合比設計試驗，有效保證了配合比的質量。

經各項指標分析計算和試驗，推薦碾壓混凝土配合比見表2[2]。

2 現場碾壓工藝試驗控制

在碾壓混凝土施工前，必須進行現場碾壓工藝試驗，其目的和任務主要是：①驗證設計配合比的合理性、可靠性及可碾性，調整出適宜施工的配合比；②驗證拌和站系統的生產性能，確定碾壓混凝土適宜的Vc值（工作度）控制范圍；③驗證碾壓混凝土拌和、運輸、平倉、碾壓等施工能力和可靠性，及時調整碾壓混凝土施工方法和工藝，最終確定出最優施工技術參數，包括投料順序、碾壓方式、振動碾行進速度、振幅、頻率、入倉、卸料、平倉、鋪筑厚度、層面處理、變態混凝土加漿量及加漿方式等；④通過演練碾壓混凝土施工方法和工藝，對施工人員進行現場技術培訓，指導具體施工。

表2 碾壓混凝土推薦配合比表kg/m3

本工程碾壓工藝試驗在項目法人、監理、檢測及配合比設計試驗等單位的共同監督和見證下進行。經現場碾壓試驗，確定出主要機具和控制參數為：拌和機具為HZS270型攪拌機，拌和時間90 s，投料順序按照（大石+中石+小石+砂）→（膠凝材料）→（水+外加劑）方式進行；正常施工狀態下，碾壓混凝土現場Vc值控制在4 s~6 s,施工中根據氣候變化實行動態控制；碾壓機具選用LTC212雙鋼輪震動碾一臺、手扶式震動碾一臺、平倉機一臺，每倉碾壓混凝土澆筑層厚3 m,碾壓條帶寬度4 m ~6 m,條帶間搭接寬度10 cm~20 cm,鋪筑厚度35 cm（±2cm），壓實厚度30 cm；碾壓工藝為先靜壓2遍，再低頻高振碾壓4遍，高振低頻碾壓4遍，行走速度控制在1.0 km/h~1.5 km/h，邊角部位手扶震動碾碾壓25～28遍；層面處理根據碾壓混凝土初凝時間和施工層間間隔時間分三種情況，一種是在初凝時間以內，層面可不做任何處理直接鋪筑下層混凝土，第二種是在初凝時間之后終凝時間之前層面鋪設一層凈漿或砂漿墊層，凈漿厚度控制在1mm~1.5mm，砂漿厚度控制在1.5cm~2cm,強度等級要比同部位混凝土提高一級，第三種是超過終凝時間按照施工冷縫處理，用高壓水槍沖毛后，清理干凈層面，鋪設1.5cm~2 cm砂漿墊層。碾壓混凝土層面間隔時間及處理方式見表3。

表3 碾壓混凝土層面間隔時間及處理方式單位：h

3 碾壓混凝土施工過程質量控制

3.1 原材料質量控制

原材料質量的優劣將直接影響碾壓混凝土的質量，必須嚴格控制，嚴禁不合格材料用于工程項目施工中。

工程對進入施工現場的原材料，由施工單位首先按照有關規范、規程和標準要求進行取樣檢測，監理工程師按照監理規范進行平行檢測，同時，項目法人委托有資質的檢測單位進行第三方抽檢，嚴禁不合格原材料進場。主要原材料質量檢測控制項目和頻率如下：

（1）水泥、粉煤灰，每批次供應數量超過200 t時，應按每200 t檢測一次（當一批不足200 t時，也應檢測一次）。

（2）外加劑，外加劑廠商應提交合格證，證明提供的外加劑滿足技術規范要求。另外，廠商每6個月應提交一次生產合格證，以證明其材料特性與原來相同。外加劑若在工地存放時間超過6個月或出現冷凝結霜后就不能使用，除非重新試驗證明其有效后方可使用。

（3）骨料，每500 m3檢測一次，粗細骨料的質量要求應符合《水工碾壓混凝土施工規范》DL/T5112-2009和《水工混凝土施工規范》DL/T5144-2001的有關規定。

3.2 拌合物質量控制

3.2.1 稱量檢測

混凝土拌合首先要求稱量準確。由于碾壓混凝土對材料配比要求較常態混凝土更嚴，因此對用于碾壓混凝土配料稱量的衡器應每月檢驗一次，配料稱量控制允許偏差見表4。

表4 配料稱量檢驗標準

3.2.2 拌合時間檢測

足夠的拌合時間是碾壓混凝土質量的基本保證，拌合時間抽檢每班應不少于4次。

3.2.3 拌合物質量檢測

碾壓混凝土拌和物質量檢測，在拌合樓機口隨機取樣進行，檢測項目和頻率見表5。

表5 碾壓混凝土的檢測項目和頻率

其中，單位體積用水量和Vc值對碾壓混凝土壓實質量有顯著的影響，施工中要嚴格控制單位體積用水量和Vc值，嚴禁Vc值超標的拌合料入倉。

3.3 混凝土入倉質量控制

混凝土入倉方式一般分為自卸汽車直接入倉、負壓溜槽、溜管、皮帶機、門機、塔吊及纜機入倉等方式。

本工程大壩880 m高程以下碾壓混凝土澆筑采用自卸汽車直接入倉，880 m高程以上碾壓混凝土澆筑利用左壩肩上壩道路采用自卸汽車+負壓溜槽+裝載機入倉，常態混凝土澆筑采用混凝土罐車+天泵或地泵方式入倉。自卸汽車入倉前要求汽車輪胎必須沖洗干凈并脫水后方能入倉，汽車在倉面內的行駛速度一般控制在10 km/h左右并禁止在倉面內急轉彎和急剎車，以免擾動碾壓密實的混凝土。

3.4 倉面施工質量控制

3.4.1 卸料

采用自卸汽車直接進倉卸料對，宜采用退鋪、多點式卸料法，即：先直接卸料，然后推平，層面的卸料在己攤鋪的料上，可減少大骨料分離。卸料堆旁出現的分離骨料，應由人工或用其它機械將其均勻地攤鋪到未碾壓的混凝土面上。各種運輸機具在轉運或卸料時，出料口混凝土自由落差不宜大于1.5 m，大于1.5 m時宜加設專用垂直溜管或轉料漏斗。

3.4.2 鋪料和平倉

鋪料厚度和平整度直接影響混凝土碾壓的密實度和層間結合，應嚴格按照現場碾壓試驗控制鋪料厚度，鋪筑厚度35cm，壓實厚度30cm偏差及平整度控制在±2cm以內。平倉作業采用平倉機進行，平倉機不得直接在已壓實的碾壓混凝土表面行走，平倉過程中要防止骨料分離，平倉表面應平整，無凹坑、無油污、無雜物，間歇層面可同上游傾斜5%，不允許向下游傾斜。

3.5 碾壓質量控制

3.5.1 碾壓

碾壓要嚴格按照現場碾壓試驗確定的碾壓機具和工藝遍數進行，壩體迎水面3 m范圍內，碾壓方向應垂直于水流方向（與壩軸線平行），其余部位，也宜為垂直水流方向，避免形成滲漏通道。碾壓作業采用搭按法，碾壓條帶間的搭接寬度10 cm~20 cm，端頭部位的搭接寬度為100 cm左右。每層碾壓混凝土加水拌和至碾壓完畢時間控制在2 h以內，兩個碾壓層間允許間隔時間控制在底層混凝土初凝時間以內（宜≤6 h），每倉碾壓混凝土層間間歇期控制在7 d左右，層間沖毛在混凝土終凝后24 h以后進行，以利于層間結合。

3.5.2 現場檢測

倉面混凝土碾壓完成后，采用核子密度儀檢測壓實容重。每鋪筑100 m2~200 m2碾壓混凝土至少應有一個檢測點，每一鋪筑層倉面內應有3個以上檢測點。壓實容重以碾壓完畢lOmin后核子密度儀測試結果為準。壩體內部混凝土相對密度不小于97%，外部混凝土相對密度不小于98%，對未達到標準的部位要重新檢測，查明原因并進行補碾，補碾仍未達到標準予以挖除并補料重新碾壓，直至達到標準要求。

3.6 溫度控制

碾壓混凝土壩為大體積混凝土，溫控防裂是碾壓混凝土質量控制的重點。根據云河施工區域氣溫逐漸升高的實際，本工程溫度控制主要采取優化施工配合比，在骨料存儲、混凝土拌和、運輸、澆筑等環節采取系列措施降低原材料、混凝土和澆筑溫度，有效保證了大壩碾壓混凝土的質量。

（1）在混凝土配比環節，開展現場碾壓工藝試驗，在保證混凝土強度的前提下，優化設計配合比，降低每方混凝土水泥用量，并采用“雙摻”技術，在混凝土中摻加一定量的粉煤灰和高效減水劑，以改善混凝土性能，降低水化熱溫升。

（2）在骨料存儲環節，提高骨料堆高度，盡量將其高度堆高到6 m以上，使其溫度接近月平均氣溫，并在料堆頂部搭設涼棚，輔助開展低溫水噴霧降溫。

（3）在混凝土拌和環節，引用河道低溫水拌和，在骨料運輸廊道進風口安裝噴霧裝置，降低皮帶表面溫度，并在皮帶機上搭設遮陽棚，避免陽光直射使骨料溫升。

（4）在混凝土運輸環節，采取搭設遮陽棚、涼水冷卻車廂等措施，盡量減少混凝土溫度回升。

（5）在混凝土澆筑環節，加快混凝土入倉覆蓋速度和入倉強度，縮短混凝土暴露時間和層間間隔時間，盡可能利用早、晚或夜間低溫時段進行澆筑，避開上午10點至下午4點之間陽光輻射強烈的時段澆筑混凝土，在澆筑過程中，采用低溫水和高壓風混合形成低溫霧氣，進行倉面噴霧，以反射陽光，改變倉面小環境，降低倉面溫度，增加倉內濕度，減少Vc值損失。

（6）在壩體澆筑高程837 m~864.5 m之間，每澆筑層厚3 m內，按1.5 m×1.5 m的間排距鋪設一層冷卻水管，在上層混凝土覆蓋后即進行通水冷卻，管中水的流速控制在0.6 m/s(對應流量1.2 m3/h)左右，通水時間為20 d，每24 h更換進水方向一次。每4 h測量一次壩體冷卻水的溫度,通水水溫不大于14℃,冷卻水與混凝土最高溫度的溫差不大于20℃，混凝土每天降溫不超過1℃。

（7）加強溫度檢測，在混凝土施工過程中，每2 h~4 h測量一次混凝土原材料溫度、出機口溫度、澆筑溫度及氣溫。澆筑溫度測量每100 m2倉面不少于1個測點，每一澆筑層不少于3個測點，測點均勻分布在倉面上澆筑層面上。同時，在大壩兩個斷面（壩0+077.8 m與壩0+103.1 m）8個高程埋設64支電阻式溫度計，由專人負責，進行跟蹤監測。

經采取以上綜合措施，結合壩內溫度監測，碾壓混凝土內部最高溫度基本控制在設計允許范圍以內。

4 碾壓混凝土檢測和質量控制效果

質量檢測是評價碾壓混凝土質量控制效果的重要依據。云河大壩在實施過程中，施工單位和項目法人委托的第三方檢測單位均設立了工地試驗室進行質量自檢和抽檢，監理單位按監理規范進行跟蹤和平行檢測，建立了完整的質量檢測體系，做到了及時檢測、及時提供檢測數據報告。目前共檢測[3]：水泥：273組，砂135組，石子213組，粉煤灰78組，外加劑15組，Vc值700組，碾壓混凝土壓實度10440組，28天齡期抗壓強度369組，90天（設計齡期）抗壓強度118組，壓水試驗46孔，682 m。經檢測數據分析表明，各項指標達到設計標準和技術要求。

5 結語

云河水庫碾壓混凝土重力壩施工，經過前期科學的室內配合比設計和現場碾壓試驗，確定了合理施工配合比。施工過程中，通過嚴把原材料質量，加強施工過程質量控制，注重質量檢測，及時進行質量評價。質量控制達到了預期效果，形成了合格的碾壓混凝土壩產品，可供類似工程借鑒。

[1]南鄭縣云河水利水電樞紐工程大壩混凝土施工技術要求[R].漢中市水利水電建筑勘測設計院,2016年3月.

[2]南鄭縣云河水利水電樞紐工程碾壓混凝土重力壩混凝土配合比試驗研究成果報告[R].中國水電建設集團十五工程局有限公司測試中心,2015年8月.

[3]南鄭縣云河水利水電樞紐工程碾壓混凝土試驗總結[R].漢中市山河工程檢測有限公司,2016年3月.

TV544.921

B

1673-9000（2017）03-0044-03

2017-03-15

張啟蒙（1996-），男，陜西西安人，主要從事工程管理工作。