朱昌河水庫大壩溢洪道堰面混凝土施工技術研究

薛秀春，楊普鋒

（1.貴州水利科技開發有限責任公司，貴陽 550002；2.中國水利水電第六工程局有限公司，沈陽 110179）

1 工程概況

朱昌河水庫位于北盤江二級支流朱昌河上（一級支流為烏都河），在貴州省盤州市英武鎮境內。朱昌河水庫為中型水庫，工程等別為Ⅲ等，工程任務是以供水為主，兼顧發電。朱昌河水庫大壩采用全斷面碾壓混凝土重力壩，壩頂高程1 461.4 m，最大壩高102.1 m，壩頂全長264.9 m；壩頂寬度8.2 m，壩底最大寬度約90 m；由右岸擋水壩段、電站進水口壩段、溢流壩段及左岸擋水壩段組成。

溢洪道采用表孔泄洪方式，底部挑流消能，表孔寬27 m，表孔溢洪道2 孔，閘門尺寸（寬×高）為10 m×6.03 m。溢洪道堰面凈寬23.0 m，堰頂高程1 454.0 m，下部反弧段最低起始高程1 378.0 m；襯砌厚度1.0 m，襯砌成形堰面坡度1∶0.8，采用90 d齡期C40W8F50抗沖耐磨混凝土。堰面與壩體分開澆筑，采用二期澆筑，一二期結合面為臺階式（高0.9 m、寬0.72 m），沿每個臺階立面布設單排水平并縫插筋（Ф20@50 cm，長1.93 m，外露0.8 m）。

2 施工方法簡述

根據工期要求和質量控制需要，朱昌河水庫大壩溢洪道堰面按照先導墻后堰面的順序安排澆筑，并確定采用翻模工藝澆筑。斜直段采用3 m×3 m大塊翻模，按照自下而上分倉逐層翻拆、逐層澆筑的間歇澆筑方式施工；上下弧段則采用由底至高逐層連續翻升澆筑，按現安、現澆、現拆、現壓的循環翻升工藝澆筑。

斜直段堰面澆筑利用3 m×3 m 大塊翻模，按照3 m 或6 m 一層逐層上升澆筑；待本倉澆筑完成后，拆除下層先澆筑倉號的模板（拆除時間安排應以不破壞混凝土表面為前提），翻升安裝至上部待施工倉號，從而完成模板的翻升安裝工作。根據倉號大小和現場條件，擬定采用泵送和吊罐兩種入倉方式（下半部泵送入倉，上半部采用塔機吊吊罐入倉）。

堰面上下弧段為異形結構，采用P3015 或P1015小塊鋼模板拼裝方式，按照模板安裝一段、澆筑一段、模板拆除一段、壓面處理一段的循環翻升連續澆筑工藝施工，由底至高逐層連續翻升澆筑。澆筑時，將已澆筑振搗成形的下部堰面在混凝土初凝前拆除模板、并將拆除的模板翻升至上層安裝；上部在上層倉面已澆筑的堰面混凝土初凝前完成模板安裝加固，并在上層倉面堰面混凝土初凝前完成覆蓋澆筑；下部則在初凝前、拆除模板后及時完成壓面處理，以保證外觀質量。

3 不利因素分析

（1）采用的泵送和吊罐入倉工藝澆筑，實際并不利于翻模工藝的質量控制；由于坍落度較大，振搗過程中產生的氣泡和水泡較多，在采用翻模工藝條件下堰面表面因氣泡、水泡而產生的細微斑點狀凹坑較多（斜面模板不利于垂直上返的氣泡或水泡排出）。

（2）由于自制砂料石粉含量較大，含量為16%～20%，高標號混凝土條件下堰面混凝土極易產生干縮等裂縫，在后期外觀檢查中實際也發現有一些細微裂縫。

（3）采用翻模工藝，需要多塊模板現場拼裝，易出現錯臺和縫隙漏漿等問題；同時，采用內拉加固形成的螺栓孔，也是需要處理的缺陷之一。

（4）斜直段堰面采用翻模工藝需要分倉逐層澆筑，施工縫較多，不僅易在上下接縫處產生錯臺，層間結合質量也將直接影響堰面的整體防滲性能。

（5）因前期開采石料原巖強度偏低（主要是表層巖體風化導致強度偏低）和入倉工藝限制，實際配置的C9040W8F50 抗沖耐磨混凝土配比水泥摻量偏大，而本工程溢洪道導墻及堰面結構尺寸（短邊不小于1 m）均屬大體積混凝土，不利于溫控防裂。

（6）因結構特點所限，上下弧段采用的是逐層連續翻升的澆筑工藝，但因倉號大，模板翻拆工作量大、養護澆筑強度高等因素均不利于混凝土層面的及時覆蓋控制，易產生冷縫。

4 原材料及配比控制

4.1 簡述

混凝土使用材料：采用P·O42.5 普通硅酸鹽水泥，砂石料自行開采灰巖加工，采用F 類II 級粉煤灰，外加劑使用的是URC-3型聚羧酸高性能減水劑（緩凝型）和HF外加劑。采用90 d齡期強度進行配合比試驗，并最終確定使用的抗沖耐磨混凝土施工配比，具體配比參數見表1。

混凝土種類C9040W8F50級配水膠比砂率/%砂0.32 30材料用量/（kg/m3）水143水泥358粉煤灰89 554小石479中石815減水劑4.469 HF外加劑13.406聚丙烯纖維1.0 C9040W8F50二 二0.32 30 136 340 85 566 489 833 4.250 12.750 1.0坍落度/cm 16～20（泵送）15～17（吊罐）

該配比經各項試驗，其抗壓強度、抗凍、抗滲等性能指標檢測結果均達到了設計及規范要求，抗沖耐磨強度檢測值也高于設計要求的4 h/（kg/m2）的合格標準，性能相對較好。

4.2 施工控制

針對砂料石粉含量過高和配比坍落度大等不利因素制定合理的控制措施，以減少或避免堰面表面裂縫及各類外觀缺陷的產生。

（1）以滿足施工性能和設計性能指標為前提，通過試驗來獲取低砂率混凝土配比，通過減少砂料用量來減輕石粉含量過大帶來的不利影響；朱昌河水庫大壩溢洪道堰面混凝土配比實際控制砂率定在30%，低于較常規配比砂率控制值。

（2）在滿足泵送或吊罐入倉條件下，采用低坍落度混凝土，從而減少振搗氣泡或水泡的產生，并有利于適當減少用水量和水泥量。

（3）為減少干縮裂縫，調整采用了摻加HF抗沖耐磨混凝土外加劑，該外加劑具有減水功能、有利于提高混凝土密實性和耐磨性，并能提高膠凝骨料界面性能和混凝土抗裂性能；相比摻加硅粉來說，更有利于裂縫防治和提高混凝土料的施工性能。

（4）HF 粉煤灰抗沖耐磨混凝土具有和易性好、不易產生裂縫等優點[1]。因此，擬定采用添加II 級粉煤灰；當采用90 d 齡期配比時，粉煤灰摻量宜為25%以內[2]，從而使抗沖耐磨混凝土性能達到最佳；朱昌河水庫的大壩溢洪道堰面HF粉煤灰抗沖耐磨混凝土配比中粉煤灰摻量最終確定為20%，且實際效果明顯，施工性能改善較大，各項設計指標均滿足設計及規范要求。

（5）采用HF外加劑，在石粉等細粉含量較高的條件下易扒底，除按前述要求降低砂率外，還須通過調整HF外加劑摻量來加以解決；朱昌河水庫HF粉煤灰抗沖耐磨混凝土配比選用HF外加劑基準摻量為3%，但實際澆筑過程中為解決扒底問題，HF外加劑基本按照2%～3%范圍進行調整。

（6）HF 混凝土的拌和時間應比普通混凝土的拌和時間延長90 s或總拌和時間控制在不少于180 s[3]，在施工時應對拌和時間加以控制，以保證混凝土料的均勻性和和易性。

（7）根據原材料質量變化，尤其是后期開采毛料強度變化情況，并結合施工過程各齡期試件（7 d、14 d、28 d 和90 d）實際檢測強度變化情況，適時調整水泥膠材摻量；隨著后期砂石料質量的提高，混凝土實際強度均得到了大幅提高，實際最大強度達到了45.9 MPa，為此在中后期將堰面混凝土配比中膠材用量降低到了400 kg/m3（其中水泥摻量控制在320 kg/m3，吊罐入倉條件下）；通過后期檢測，配比調整后的混凝土強度等各項指標均滿足設計及規范要求，效果明顯。

（8）采用帶緩凝效果的減水劑，盡可能延長初凝時間，本工程通過該措施，使混凝土最大初凝時間達到6 h左右，滿足了現場入倉澆筑強度，避免了澆筑時冷縫、假凝等質量問題的出現。

5 混凝土澆筑控制措施

5.1 模板安裝施工控制

采用翻模工藝，關鍵在于保證模板平整度、模板拼縫質量和模板加固質量，主要采取措施：

（1）堰面范圍全部采用新定制3.0 m×3.0 m大塊翻模，翻模面板厚度加強為5 mm厚鋼板，確保模板平整度，防止模板使用過程中發生變形。

（2）加強測量監控，按照先放樣、后安裝、最后進行復測校驗的順序安排模板安裝作業，嚴格按照鋼模板安裝偏差允許值控制模板安裝精度。

（3）上齊模板連接螺栓、并擰緊，采用內拉方式進行加固，利用堰面臺階布置的插筋做內拉錨筋固定點，錨筋直徑不少于12 mm；同時，利用架管輔助對模板上口進行鎖口固定，防止模板上口外翻或內塌。

（4）控制單倉澆筑斜長，宜按3 m或6 m斜長控制，并按3 m 配雙層模板、6 m 配四層模板的要求配置模板；倉號澆筑完成后，新澆筑倉號范圍模板不拆除，而是將其下層倉號模板拆除翻升至備倉倉號，并利用未拆的新澆倉號模板作為連接支撐平臺，達到模板根部鎖定的效果。

（5）針對上下弧段堰面模板安裝工藝，配置足夠的模板工，在滿足弧線控制的前提下盡可能選擇尺寸較大的模板拼裝，并簡化模板加固方式（按堰面弧形尺寸提前安置模板支托架立方格網筋，并以該架立筋和本身堰面鋼筋網作為模板拉結固定筋），從而加快模板翻拆速度，保證弧段堰面分層澆筑混凝土層面得到及時覆蓋（防止形成冷縫）。

5.2 混凝土澆筑施工

溢洪道堰面混凝土澆筑采用的翻模工藝，重點在于澆筑工序控制，該工序是否控制到位，將直接影響堰面成形質量和混凝土性能指標。

（1）根據現場條件，堰面斜直段下部及下部反弧段采用泵送工藝，上弧段和斜面中上部則采用吊罐入倉工藝；為了減少由于泌水、排氣等在表面產生的水泡、氣泡和減少表面干縮、龜裂等問題，在入倉強度滿足養護澆筑強度時盡可能采用吊罐入倉方式。

（2）采用薄層澆筑，嚴格控制鋪筑層厚度，按照30 cm 層厚控制，以保證振搗質量，同時利于氣泡、水泡上翻排凈。

（3）利用堰面鋼筋保護層厚度（保護層10 cm）較厚的條件，在采用Ф100 振搗棒沿鋼筋內側振搗的同時，輔助Ф50振搗棒于鋼筋和模板間進行振搗排氣和排除水泡；振搗時間以15～30 s 為宜，嚴禁過振、漏振[4]，具體可通過多倉試驗確定合理的振搗時間。

（4）混凝土澆筑過程為防止倉內出現失塑假凝或初凝的情況，在保證入倉強度的同時，通過倉面噴霧、保證供料強度、倉面覆蓋等措施實現倉面的養護澆筑。

（5）堰面混凝土澆筑盡可能避開夏季高溫時段，選擇溫度較低、而又能滿足入倉澆筑溫度的季節安排澆筑，且盡量安排當天夜間低溫時段澆筑，以減少溫控壓力。

（6）上下弧段堰面澆筑振搗時，應注意模板變形監測和控制，避免振搗距模板過近造成跑模；安排足夠的瓦工，以便及時進行現拆模板范圍混凝土面的壓面收光；嚴格控制拆模時間，在混凝土初凝前應完成拆模（包括模板支托架立網筋及拉結筋割除）、并快速壓面。

5.3 縫面處理

合理的分層分塊澆筑方式，對于堰面混凝土溫控防裂是有利的，但隨之而來的是縫面的增加將對堰面混凝土結構的整體穩定性和防滲性能產生不利的影響。采用翻模工藝，必須采取有效措施改善層面結合質量。

（1）為提高層間縫面防滲質量和整體性，采用縫面設置鍍鋅止水鐵片方式提高層間防滲效果，堰面上下層水平施工縫面和堰面與導墻間豎向施工縫面均設置一道鍍鋅止水鐵片和并縫插筋。

（2）加強層面處理質量控制，嚴格按照規范規定的施工縫面處理標準施工；模板安裝前進行初驗，保證縫面100%范圍達到驗收標準；模板安裝后、開倉前進行二次驗收，確保縫面沖洗干凈、無積水。

（3）第一層混凝土澆筑前，應對混凝土基面鋪設1～1.5 cm 厚砂漿層，砂漿鋪設均勻、不漏鋪，通過砂漿有效提高層間結合強度。

（4）采用分層間歇翻升澆筑工藝，應縮短上下層倉號澆筑間隔時間，以避免水平層間縫面放置時間過長而產生裂縫。

6 澆筑后養護管理

朱昌河水庫大壩選用C40 高標號混凝土，水泥摻量高，澆筑后水化熱溫升大，很容易形成溫度裂縫。對此，必須充分重視澆筑后的養護管理，通過通水降溫和表面保濕等措施，合理降低內外溫升。

（1）下弧段厚度大，采取埋置冷卻水管通水冷卻的方式降低初期溫升，通過通水冷卻降低混凝土溫度上升期的最大溫升，但混凝土內部溫度達到相對穩定時，則停止通水。

（2）采用噴淋管持續噴淋保濕，在混凝土拆模后即刻安排對表面進行噴淋養護，保持混凝土表面處于常流水狀態；噴淋花管可掛設于翻模下口，并隨著模板翻升，及時逐層抬升。

（3）混凝土初凝后，應及時安排對層間水平縫面采用人工灑水保濕；上下弧段堰面混凝土在完成壓面處理和初凝后，同樣采用噴淋管常流水方式進行養護。

（4）盡可能避免在溫升最高時段（在3～5 d時，溫升達到最高）進行表面冷水噴淋降溫，以控制表面淺層裂縫的出現，具體可通過提早拆模或延后拆模等方式避開溫升最高時段，條件允許時可采取覆蓋保溫措施；根據本工程實際條件，實際采取的是將拆模時間控制在澆筑后2 d內完成，拆模后及時噴淋養護，以達到混凝土在初期溫升時即得到降溫養護。

7 效果分析

朱昌河水庫大壩溢洪道堰面混凝土改用翻模工藝后，自2019年3月20日開始施工，于2019年10月3日完成堰面澆筑。從澆筑后的外觀效果和各項混凝土性能指標檢測情況看，滿足設計及規范要求，施工效果較好。

7.1 外觀質量

（1）堰面澆筑成型后，整體外觀平順，未出現大于1 cm 的明顯錯臺，且局部錯臺不連續，經打磨處理后不影響外觀。

（2）使用的新模板效果較好，堰面未出現明顯的連續凹坑鼓包等缺陷，相對平整度均控制在2 cm以內，平整度控制效果滿足驗收標準。

（3）表面未發現明顯的蜂窩麻面缺陷，但存在一些氣泡、水泡等細微斑點狀凹坑（凹點直徑大多在1～3 mm、深度1 mm左右），在拆模后及時采用環氧樹脂膠泥進行了填抹處理。

（4）因實際采用的混凝土入倉工藝所限，斜直段泵送入倉部位表面局部存在少量不規則的淺層裂縫，需要后期采用環氧樹脂AB 料進行化灌補強處理。

7.2 混凝土性能指標檢測

溢洪道抗沖耐磨混凝土性能指標主要有抗壓強度、抗沖耐磨強度、抗滲等級及抗凍等級等，經試件取樣檢測和現場檢測，其各項性能指標檢測值基本達到了設計要求。

（1）混凝土抗壓強度檢測值均不低于設計指標，經統計90 d 齡期試件強度檢測值在41.0～45.9 MPa 之間，現場回彈檢測強度也基本與試件強度檢測值一致。

（2）抗沖耐磨指標檢測值也滿足設計要求，施工過程所取90 d 齡期試件實際抗沖耐磨強度檢測值在3.72～4.49 h/（kg/m2）之間（有2組低于設計值，但整體合格率達到了97%），平均值約4.2 h/（kg/m2）。

（3）抗滲、抗凍等級指標均滿足設計要求，抗滲試件檢測不低于W8，抗凍試件檢測不低于F50。

8 結語

由于工期較緊，為便于溢洪道導墻和堰面交替并行施工，堰面混凝土澆筑采用了翻模工藝。通過使用新制模板、采用HF 粉煤灰抗沖耐磨混凝土配比、控制坍落度、控制初凝時間、優化膠材及HF 外加劑用量等措施，順利完成堰面混凝土澆筑。通過后期對堰面成形外觀質量和各項性能檢測，實際澆筑質量達到了驗收標準要求。雖然受現場施工條件所限，堰面表面實際出現了少量氣泡、水泡等造成的細微凹坑和淺層裂縫等缺陷，但經填補及化學灌漿補強處理后并不影響整體質量。朱昌河水庫大壩溢洪道堰面混凝土采用翻模工藝取得成功，證明堰面混凝土采用翻模工藝的澆筑方案是可行的，但在采用入倉工藝上，應盡可能采用低坍落度的入倉方式，以控制用水量，從而避免出現氣泡、水泡引起的表面凹坑和淺層裂縫。朱昌河水庫大壩溢洪道堰面混凝土澆筑采用的翻模工藝實踐，值得同類項目借鑒。