淺談碾壓混凝土重力壩施工技術在莽山水庫的應用

劉 斌

（湖南省水利工程協(xié)會，湖南 長沙 410007）

1 工程概述

莽山水庫是一個以防洪、灌溉為主，兼顧城鎮(zhèn)供水與發(fā)電等綜合效益的Ⅱ等大（Ⅱ）型水利樞紐工程。碾壓混凝土重力壩施工因工藝簡單，節(jié)省水泥用量，溫控措施相對于常規(guī)混凝土壩簡單、可通倉澆筑，施工進度較快，能有效節(jié)約成本，初設考慮采用碾壓混凝土重力壩。

莽山水庫碾壓混凝土重力壩壩頂高程399.8 m，壩頂寬6 m，建基面高程298.5 m，最大壩高101.3 m，壩頂全長354.8 m。大壩由左、右岸非溢流壩段及溢流壩段組成。壩體除基礎墊層和廊道周邊、溢流面、閘墩及壩頂細部結(jié)構外，其余均采用碾壓混凝土。大壩主要工程量：土石方開挖65.61 萬m3，碾壓混凝土55.04 萬m3，常態(tài)混凝土15.98 萬m3，固結(jié)灌漿1.06 萬m3，帷幕灌漿1.55 萬m3。

2 前期施工準備

2.1 原材料控制

由現(xiàn)場試驗室根據(jù)碾壓試驗的要求對工程所選原材料按規(guī)定取樣檢測，嚴格按照規(guī)范、規(guī)程要求，不足取樣數(shù)量和取樣時間的至少取一次樣進行檢測。本工程采用的原材料為：吉港康達（湖南）水泥有限公司生產(chǎn)的“吉一牌”P·O42.5 水泥；華潤電力湖南有限公司生產(chǎn)的Ⅱ級粉煤灰；采用老鼠坳石料場生產(chǎn)的人工砂和碎石；山西格瑞特建筑科技有限公司生產(chǎn)的FDN-Ⅱ緩凝高效減水劑、GRT-AE 型引氣劑、GR-U 型膨脹劑、GRT-S 型速凝劑。經(jīng)取樣檢測，各項性能指標均能到達到相關規(guī)范標準技術要求。

2.2 配合比試驗

大壩使用的碾壓混凝土設計強度值為90 d 齡期強度。根據(jù)對原材料的試驗結(jié)果及參考已建工程的經(jīng)驗，在確定粗骨料級配比例[三級配∶（40～80 mm）∶（20～40 mm）∶（5～20 mm）=30∶40∶30、二級配∶（20～40 mm）∶（5～20 mm）=50∶50]、最優(yōu)砂率（三級配為32%、二級配為36%）、外加劑摻量和單位用水量的基礎上，對擬定水灰比和固定粉煤灰摻量（參考已建工程的經(jīng)驗成果按50%）進行試驗，通過試驗得出碾壓混凝土工作性能（VC 值、容重和凝結(jié)時間）、硬化混凝土的力學性能（劈裂抗拉強度、彈性模量、極限拉伸）及混凝土的耐久性能（抗?jié)B等級、抗凍性）的結(jié)果，推薦混凝土施工配合比，以供施工使用。具體的混凝土施工配合比見表1。

表1 碾壓混凝土配合比

3 大壩碾壓施工關鍵技術

1）混凝土攤鋪與碾壓

根據(jù)現(xiàn)場布置條件，壩體碾壓混凝土大部分采用15 t 自卸汽車直接進倉退鋪卸料，每層填筑厚度為35 cm，邊緣死角選擇人工攤鋪方式。碾壓混凝土的鋪筑作業(yè)根據(jù)倉面特征，采用全斷面斜層平鋪碾壓技術，可做到快速平倉、快速碾壓。采用斜層碾壓工藝，充分利用澆筑過程進行倉面準備工作，較好地解決了混凝土待凝與模板拆安、倉面沖洗等影響[1]。當完成本倉后，下一倉的準備工作基本結(jié)束，可以做到連續(xù)施工，有利于防止停歇期混凝土溫度“倒灌”，做到加快對下一層混凝土面的快速覆蓋。

由于碾壓施工直接影響壩體強度與穩(wěn)定性，需要加強對碾壓質(zhì)量的控制，結(jié)合現(xiàn)場試驗將碾壓次數(shù)確定下來。工程中先進行2 次靜壓，再震動碾壓8 次和靜壓2 次。在碾壓過程中對振動碾行走速度控制在1.0～1.5 km/h 范圍內(nèi)，碾壓帶搭接寬度10～20 cm，走偏誤差控制在10 cm 范圍內(nèi)， 端頭部位的搭接寬度為100 cm左右，并保證碾壓混凝土、富膠碾壓混凝土防滲面板高度提升保持一致。

2）層面結(jié)合及縫面處理

在壩體碾壓混凝土鋪筑期間，當層間間歇時間小于初凝時間（按6 h 控制），可不鋪砂漿或水泥凈漿，連續(xù)上升；壩體上游面二級配R90200W8F50 富膠碾壓混凝土層間結(jié)合，每層鋪料前均需鋪一層水泥凈漿；連續(xù)上升鋪筑的碾壓混凝土，層間允許間隔時間（下層混凝土拌合物加水拌時起，至上層混凝土碾壓完畢）控制在混凝土初凝時間內(nèi)，且混凝土拌合物從拌合到碾壓完畢的歷時不大于2 h；超過初凝時間的，必須在層面上鋪水泥凈漿，再鋪筑上一層碾壓混凝土；超過終凝時間（按9 h 控制），按施工縫、冷縫處理方式，由人工鑿毛或沖毛機沖毛（以小石微露為標準），之后攤鋪高于碾壓混凝土強度一個等級的、1～1.5 cm 厚水泥砂漿，砂漿攤鋪前結(jié)合面積水必須排凈，而后才能繼續(xù)進行下道工序施工。

3）施工溫控和養(yǎng)護措施

在碾壓混凝土重力壩施工過程中，還需要加強對施工溫度的控制，這有利于提升整個壩體的防滲能力[2]。根據(jù)設計院提供的技術要求，在基礎強約束區(qū)混凝土容許溫差應控制在14℃以內(nèi)、基礎弱約束區(qū)混凝土容許溫差應控制在17℃以內(nèi)。為降低混凝土澆筑溫度，在壩體埋設冷卻通水管路系統(tǒng)，根據(jù)不同時段和要求采用河水進行強制冷卻，以降低內(nèi)部混凝土溫度。高溫季節(jié)施工過程中，還應在施工倉面上采取噴霧降溫方式，噴霧雨量強度每6 min 小于0.3 mm。

壩體碾壓混凝土在施工間歇期間，碾壓混凝土終凝后，必須進行養(yǎng)護，保持混凝土面濕潤，以利水泥正常水化，防止混凝土開裂。在低溫（3℃以下）環(huán)境下的養(yǎng)護，主要是保溫，一般在混凝土面鋪保溫材料，在高溫干燥天氣，采用噴水、噴霧保持濕潤，養(yǎng)護應持續(xù)至上一層碾壓混凝土開始鋪筑為止；對永久暴露面，應養(yǎng)護28 天以上，有溫控要求的碾壓混凝土，應根據(jù)溫控設計采取相應的防護措施。

4 結(jié) 語

碾壓混凝土重力壩相較于常態(tài)混凝土壩具有施工速度較快、質(zhì)量控制簡單、經(jīng)濟性好等優(yōu)點，在以后的水利工程建設中必然會受到更加廣泛的應用。在施工過程中各參建單位針對本工程特性做了大量工作。經(jīng)過建設者科學管理，大膽創(chuàng)新，提前規(guī)劃，精心組織，2019 年3 月工程實現(xiàn)下閘蓄水目標，各項指標均滿足要求，壩體防滲良好，在快速施工的同時保證了較高的質(zhì)量水平。