碾壓混凝土施工技術在水庫大壩工程中的應用

付龍

摘要：隨著我國經濟水平的不斷提高，水利水庫工程建設發展十分迅速，但我國水利水庫現代化施工體系還十分的落后，本文結合工程實例，對碾壓混凝土大壩施工技術進行研究，希望為類似工程提供參考借鑒。

Abstract： With the continuous improvement of China's economic level， the construction of water conservancy reservoirs is developing rapidly， but the modern construction system of water conservancy reservoirs in China is still very backward. This paper combines engineering examples to study the construction technology of roller compacted concrete dams， to provide reference for the similar projects.

關鍵詞：碾壓混凝土;大壩工程;施工技術

Key words： roller compacted concrete;dam engineering;construction technology

中圖分類號：TV4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）15-0096-03

0 ?引言

水利水電設施在國民經濟發展中扮演著重要的支撐作用，而這其中，水庫大壩是所有水利工程設施中比較常見的一種結構物。過去經濟發展落后的年代，土石壩體是使用較多的壩體形式，但隨著經濟發展和多種混凝土施工技術的不斷進步，傳統土石壩明顯不能勝任當下大壩對強度要求高、抗滲性能好、壩身可溢流等多重要求。

本文結合工程實例，詳細闡述碾壓混凝土在水庫大壩施工中的應用，為同類工程提供借鑒和參考。

1 ?碾壓混凝土大壩概述

碾壓混凝土壩是指用振動碾壓實超干硬性混凝土修建的壩體。這其中，振動碾壓技術是工程建設中已經很常見的一套成熟技術。而超干硬性混凝土比較不好理解，其實，超干硬性混凝土是一種干硬性貧水泥的混凝土，使用各類原料和添加劑拌制而形成的一種干硬性混凝土，其無無塌落度，采取適宜設備分層振動壓實，碾壓混凝土壩在兼具土石壩施工程序簡單、快速、經濟、可使用大型通用機械的優點的同時，更具有混凝土體積小、強度高、防滲性能好、壩身可溢流等特點，為快速高效優質修建水庫大壩提供了可能。目前，國際上碾壓混凝土壩主要有兩種形式，一是“金包銀”式（Roller Compacted Dam-Concrete），也稱RCD，這種形式特點是中心部分為碾壓混凝土填筑，外部用常態混凝土進行防滲和保護。另一種是全碾壓混凝土壩（Roller compacted concrete），也稱為RCC，這種結構形式不需要進行外部防滲處理，全斷面內分層直接進行碾壓成型，結構簡單，施工機械化程度高。本文主要結合工程實例對RCD形式的碾壓混凝土壩進行闡述。

2 ?碾壓混凝土應用實例

2.1 工程概況 ?西南某水庫大壩為碾壓混凝土重力壩，壩頂高程E.L1165.0m，壩底高程E.L1105.0m，最大壩高60.0m，壩頂寬6m，壩頂長234.0m。上游邊坡E.L1128.0m高程以下1：0.25，以上垂直。下游E.L1157.00m以下邊坡1：0.75，以上垂直;壩頂溢流，進口凈寬3（孔）×8.0m;

壩體材料主要為：在上游迎水面為了防滲，可選取C20二級配變態混凝土，厚度為0.5m;之后為C20二級配碾壓混凝土，壩頂選用常態混凝土路面，其厚度為0.25m;下游面設有C15三級配變態混凝土，厚度為0.8m。

2.2 主要施工技術

2.2.1 基礎處理 ?在水利工程水庫大壩的實施建設中，地基處理技術是最基礎、最常用的處理技術，基礎工程處理的好壞甚至直接關乎大壩的安全及成敗，因此對于相關單位和人員來說，必須深刻意識到水利工程中地基處理技術。然而關于工程地基處理技術各個地方存在一定差異，因此在具體的實施過程中應結合各地實際情況進行綜合考慮，實行具體情況具體分析有效處理。

本例中，對于大壩兩側采用鉆爆法開挖灌漿平洞，而后在灌漿平洞內對進行壩體兩側基礎及山體進行帷幕注漿加固處理，而對于灌漿平洞的洞頂部位，則采用回填灌漿進行處理，固結灌漿完成并經檢查合格后方可帷幕灌漿。帷幕灌漿的灌漿方法宜選取自上而下分段鉆進，分段灌漿，孔內循環方法。

對于壩體基礎底部則采用打眼固結注漿的方式進行處理，待完成處理后，為確保最終的地基施工技術順利完成，應對機械攤鋪和人工攤鋪庫底，必要情況下還需進行碾壓。

2.2.2 基面處理 ?壩基基面采用澆筑常態混凝土墊層的方式進行處理，基礎墊層混凝土澆筑完成后方可進行壩基固結灌漿處理。處理后再進行碾壓混凝土施工。澆筑第一層混凝土前，應先鋪一層水泥砂漿，厚度在2.5cm左右，然后再澆筑常態混凝土。為確保混凝土與基巖結合良好，應保證砂漿水灰比與混凝土的澆筑強度相適應。下料厚度30～50cm，用Φ100振搗器振搗。

2.2.3 碾壓混凝土施工 ?形成混凝土拌和系統后，參考試室內配合比試驗成果，選擇符合要求和標準的場地開展混凝土現場碾壓試驗。為提升最終試驗結果的說服力，試驗中應采取和實際大壩施工相同的人員構成、機械設備、施工工藝及相關參數值等，嚴格依照相關規范流程進行試驗，確定施工組織中人、機、料、法、環等的匹配程度是否滿足現場施工需要。碾壓試驗驗證各種機具組合及相關參數滿足施工要求后即可進行碾壓混凝土施工。

壩基墊層混凝土同步壩體碾壓混凝土填筑進行施工，由于水庫工程的特殊性，使得其碾壓混凝土存在工期緊、工程量大等特點，對比分析各經濟技術，采用平層鋪筑和斜層鋪筑兩種澆筑施工方式。結合本工程特點（本工程最大倉面面積3085m2），在倉面面積不大于1563m2時，碾壓混凝土采用大面積連續鋪筑，鋪筑方法采用平層通倉法，在倉面面積大于1563m2時，采用斜層碾壓，鋪筑的面積與鋪筑強度及碾壓混凝土允許層間間隔時間相適應。

針對平層鋪筑，首要應支立澆筑單元四周模板，將入倉口預留出來，若壩塊高于三米，為便于聯接倉內外交通，可采取1.5m高的斜坡鋼棧橋。RCC從一側開始，依照規范流程攤鋪、碾壓，確保各個澆筑層均水平，碾壓層厚30cm，以十層為一個單位，形成一個3m高的澆筑升程。待拆除橫縫模板后，才能開始澆筑其它混凝土。

針對斜層鋪筑，無需劃分壩體單元，每個壩段就是一個倉面，首先在大壩一段鋪料、碾壓，使其形成一個符合標準的斜面，即端部高度3m，坡度1：10～1：20，然后在斜面上繼續分條帶鋪料、碾壓，形成一個30cm厚的碾壓層，并慢慢向對岸擴展，直到約終點處20m轉換成平層鋪筑。

斜層鋪筑坡腳部位位置特殊，推土機只能自上而下攤鋪，當鏟刃底緣距底板混凝土15～20cm時，應向上抬起鏟床，否則會與底板混凝土接觸，發生磨擦、碰撞，所以坡腳前緣只能是15～20cm高，稍稍向上抬起的陡坡面，不會形成薄層和尖角，與平層攤鋪形成的前緣形狀基本相同。碾壓時，振動碾碾壓壓邊線必須距坡腳前緣20～30cm，剩余的20～30cm留等下層一起碾壓。

斜層鋪筑法與傳統澆筑法相比，無需劃分澆筑單元，并且可實現長時間的連續鋪筑，不僅如此，還對于提高RCC施工設備的系統利用效率大有助益。

圖1為RCC平層鋪筑法施工工藝流程，圖2為RCC斜層平推鋪筑法施工工藝流程。

2.2.4 水平施工縫處理 ?處理施工縫時可采取高壓水沖毛輔以人工打毛方式，清除表面異物，露砂成毛面，沖毛時間根據現場環境氣溫條件及混凝土初凝時間確定。沖毛后縫面采用流水或噴霧養護，直至澆筑上一層碾壓混凝土。

在水平施工縫面每個碾壓條帶攤鋪碾壓混凝土前，先攤鋪一層1.5～2cm厚擴散度大的砂漿，然后緊接著攤鋪該條帶的碾壓混凝土，保證在砂漿初凝前完成其上的混凝土澆筑，未攤鋪砂漿的倉面，應保持濕潤狀態。

2.2.5 碾壓施工工藝 ?碾壓設備：主要是BW219D-2型振動碾，輔以BW-75S手扶式振動碾。

碾壓參數：初擬碾壓遍數為：無振2遍→有振6～8遍→無振2遍，主碾壓設備行駛速度1.0～1.5km/h;用BW-75S振動碾碾壓時，碾壓遍數為BW219D-2型振動碾的兩倍。具體參數由現場碾壓砼試驗后方才能確定。

碾壓時間控制：連續上升鋪筑的混凝土，層間允許間隔的時間并不是固定的，其受到天氣等因素影響，應結合現場實際情況合理調整，必須經監理人批準執行。此外，應注意保證將混凝土拌合物從開始到結束的時間控制在兩小時以內。

碾壓施工：采用BW-75S手扶式振動碾碾壓邊緣和特殊部位，采用BW219D-2型振動碾碾壓大面積砼。采用搭接法施工碾壓作業，嚴格依照相關規范流程，將誤差控制在合理范圍內。

平倉后先無振碾壓兩遍，再按試驗確定的振碾遍數振動碾壓，再無振碾壓兩遍，以彌合表面部分不規則的細紋。碾壓方向大面均為順壩軸線方向碾壓，倉面較小的，為使碾壓更全面，可采用順水流方向碾壓，但針對距上游壩面5m以上的情況，要求必須采用順壩軸線方向碾壓，具體順壩軸線方向的碾壓范圍：

①上游面防滲砼寬度>5m時，按防滲砼寬度控制;

②上游面防滲砼寬度<5m時，按5m寬度控制。

端頭部位搭接寬度≥80cm，碾壓條帶間搭接寬度≥20cm，正常碾壓端頭搭接處結束后，再采取加強碾壓措施，順序是順水流方向。

碾壓期間若發現碾壓層面存在異常情況，比如水分蒸發導致的砼VC值偏大問題等，應及時采取有效的應對措施，確保最終的碾壓質量不受影響。

壓實度檢測：每層碾壓作業完成后，及時采取有效手段檢測混凝土壓實度，砼壓實容重檢測可選用MC-3雙管核子密度儀。檢測點的布置應滿足以下要求：每100～200m2至少有一個;每個倉面布設至少有三個檢測點等。

碾壓混凝土壓實度的質量控制標準：建筑物內部混凝土≧97%;外部混凝土≧98%。若所測容重不符合標準，應及時采取應對措施，待滿足要求后方能開展下一步操作。

2.2.6 變態混凝土施工 ?變態混凝土主要用于橫縫及誘導縫處、大壩上下游面、廊道周邊和其它孔口周邊以及振動碾碾壓不到的地方等。變態混凝土摻用的水泥粉煤灰凈漿配合比設計通過試驗確定，變態混凝土的各項物理力學指標不低于相應碾壓混凝土的標準，并經監理工程師批準。

隨著碾壓混凝土澆筑，變態混凝土同步逐層施工，其厚度與平倉厚度一致。

2.2.7 碾壓混凝土防滲體施工 ?壩體上游面一定范圍內是壩體防滲的關鍵防線，它是防滲層混凝土。為此，必須高度重視上游壩體防滲層施工，確保混凝土防滲效果。采用優化施工配合比，使各項技術指標均滿足設計要求，同時該部位碾壓混凝土施工時，每碾壓一層混凝土層后，后續碾壓前應先鋪灑2mm厚水泥粉煤灰凈漿，要求同部位碾壓混凝土水膠比值大于水泥粉煤灰凈漿水膠比。水泥粉煤灰凈漿采用倉面儲漿車邊鋪灑水泥煤灰凈漿，邊攤鋪混凝土。應安排專人負責此項施工，將施工時間控制在規定范圍內。

2.2.8 異種混凝土結合部位的施工 ?①大壩河床部位基礎常態混凝土澆筑結束，同時沖毛合格，7～10d之后，在正式開始施工前應先均勻攤鋪1.5～2cm砂漿，然后再攤鋪碾壓混凝土。②壩體碾壓混凝土與靠岸坡巖面上的常態混凝土墊層等同步上升進行施工。③常態混凝土與碾壓混凝土結合部位，先行碾壓混凝土作業，后澆筑常態混凝土，為確保壩體最終的施工質量，在兩種混凝土結合處，振搗器應插入到碾壓混凝土中，依照規范流程振搗和碾壓，確保混凝土密實。

2.2.9 層間結合處理 ?為使碾壓混凝土層間結合良好，采取以下措施：①應盡量縮短施工時間，將碾壓混凝土拌和料從施工開始到結束的時間控制在兩小時。②在生產混凝土期間，應選用優質的原材料及外加劑，優化施工配合比，同時參考其他因素，動態控制碾壓混凝土拌和物，保證其施工配合比符合標準，使得最終的施工質量滿足要求。③針對大壩迎水面防滲部位，每一層防滲碾壓混凝土之間都應鋪灑一層水泥粉煤灰凈漿，厚度在2mm左右，期間注意施工時間的合理控制及采取相應的維護措施。④陽光明媚的天氣，應做好控制溫度及保濕措施，包括為避免陽光直射，應設置頂棚遮蓋運輸混凝土機具;采取噴霧保濕措施，保證混凝土倉面濕度符合標準;采取汽水噴霧措施，避免混凝土表面失水問題出現。⑤合理控制料堆高度，減輕骨料分離，采取裝載機配人工的方式優化處理骨料較為集中的地方。

3 ?碾壓砼質量保證措施

按照質量控制體系要求并結合碾壓砼施工特點，RCC施工按砼拌和前和砼拌和后采取靜態和動態兩種質量控制技術措施。

3.1 靜態控制措施 ?靜態控制措施主要指對日常施工中可用定性的指標進行控制的項目所實施的控制措施。

3.1.1 屬靜態控制范疇的項目 ?①原材料質量控制;②進場的施工設備的性能檢測、維修和保養;③參與施工的所有人員的工作技能的培訓、質量意識的提高;④成形砼的防護和養護;⑤砼拌和物強度的保證;⑥碾壓倉面大小的劃分。

3.1.2 控制措施 ?針對上述不同的項目，采取相應的質量控制措施。

①原材料：外購和業主應的材料必須“三證”齊全，進場后進行復檢，復檢合格并經監理人批準后方可使用。②所有進場的碾壓施工設備應對其性能進行檢測評估，應能良好運轉，無隱含故障。施工過程中定期保養。③施工前對生產班組人員進行碾壓砼生產技能培訓，使其了解整個碾壓砼的施工過程，熟練掌握自己所在環節的施工操作。④對施工成形的砼，需要保護的部位進行保護。砼終凝后隨即進行養護，不同部位按規定要求進行，做好養護記錄。⑤對砼拌和兩個系統的生產制定詳細的保證措施，在過程控制中要嚴格執行，確保其生產強度。⑥倉面劃分不宜過大，以免砼上壩強度不能滿足要求，使砼覆蓋時間超過其初凝時間。

3.2 動態控制措施 ?動態控制措施是對碾壓施工過程中施工環節、工序及工藝進行控制。其主要控制措施：①VC值控制。合理控制VC值分拌和機機口和倉面，定期檢測這兩處，并將相關結果反饋給拌合系統，使其做出合理調整。VC通常是3～5s，小雨時約5～10s，該數據隨著天氣、溫度等因素變化而發生變化，可依據需求對其展開合理控制。當1h內降雨超過3mm時，不得進行鋪筑和碾壓施工。②溫控。拌和機機口溫度、入倉溫度及砼澆筑溫度時溫控的重點，應安排專人負責檢測這三個環節，并及時將檢測結果反饋給拌合系統使其及時調整。③平倉。安排專人檢查倉面平整度。定時測量倉面的氣溫和濕度，若測量結果存在異常應及時采取修正措施。④碾壓。砼碾壓后，應及時檢測其壓實度，若存在異常應及時采取應對措施。⑤層面處理。砼層面處理必須嚴格按直接鋪筑時間、加墊層鋪筑時間控制，異常情況應在施工縫處理后，方能繼續碾壓上層砼。⑥其它。針對可能出現各類特殊情況，砼碾壓前應做好充分的倉面應急措施，以便出現問題時有備無患，更好更快的解決問題。⑦施工縫刷毛。施工縫刷毛時間根據不同施工季節、砼強度、設備性能由試驗確定，不得過早。

4 ?結束語

水利工程中，水庫大壩是一種常見的結構物，隨著時代的進步，各種高、大壩體不斷出現，在給水利事業帶來長足發展的同時，也給工程技術提出了新的課題，本文只是淺顯的介紹了RCC壩體的施工技術，其中可以看出，要修建好大壩，有很多系統性的工作要開展，在吸收傳統施工技術長處的同時，更需要吐故納新，綜合應用多種施工技術，才能確保壩體施工質量的同時，進而推動相關技術的發展。

參考文獻：

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