水電站碾壓混凝土重力壩施工技術分析

江 華

（中國水利水電第八工程局有限公司，湖南 長沙 410000）

我國是一個水資源豐富但是分布極不均衡的國家，為保障區域供水安全、防洪安全，滿足灌溉、用電需求等，水利水電工程建設規模不斷擴大，并建成了各種材料、形式的大壩，如按照材料可分為土石壩、混凝土大壩等，也可分為堆石壩、重力壩、拱壩等類型。近些年，碾壓混凝土大壩已經成為我國水電站首選壩型之一，兼具常態混凝土壩的安全性與土石壩的高效施工性。隨著此類大壩在各地的推廣，相應的施工技術也不斷成熟，可滿足各種高壩施工要求。文章圍繞碾壓混凝土重力壩施工技術展開詳細分析。

1 碾壓混凝土大壩概述

21世紀以來，我國水利事業發展迅猛，水電站數量不斷增加、規模持續擴大，各種高壩、長大隧洞的興建對施工材料、施工技術均提出了更高的要求，如錦屏一級高混凝土拱壩工程、古水面板堆石壩工程、龍灘碾壓混凝土壩工程、黃登水電站碾壓混凝土重力壩工程等均是我國近年來的重點工程。碾壓混凝土（RCC）是一種干硬性貧水混凝土，自20世紀90年代以來，超過100m的碾壓混凝土大壩進入了快速發展階段，如今更是在各種巨型水利水電工程中被廣泛應用。我國較為典型的碾壓混凝土壩統計情況如表1所示。

表1 我國較為典型的碾壓混凝土壩統計情況

結合表1分析可知，筑壩時多采用重力壩結構，沿用土石壩碾壓技術，筑壩材料性質、壓后密實度的控制情況直接決定大壩質量。

2 水電站碾壓混凝土重力壩施工技術要點

2.1 施工工藝選擇

水電站碾壓混凝土重力壩施工方法常用的有兩種，具體如下：

（1）平層通倉法。平層通倉法要求現場混凝土攤鋪覆蓋整個大壩倉面，振動碾全壩段，其施工流程如圖1所示。一般情況下，倉面高度控制在1.5～3m、層厚30cm，若是遭遇高溫，可適當減小倉面高度。此施工方法層間結合效果好，倉面一次碾壓成型，適用于碾壓混凝土與變態混凝土的結合。但是此工法對施工投入要求較高，必須具備較強的拌和站拌和能力、運輸能力以及鋪筑、碾壓能力，要嚴格控制鋪筑時間、層間允許間隔時間，保證壩體質量滿足設計要求。

圖1 平層通倉法施工流程

（2）斜層平推法。碾壓混凝土重力壩采用斜層平推法，主要是根據倉面情況，從倉面一端開始斜層澆筑，無需鋪滿整個澆筑倉面，澆筑層按一定坡度朝著另一端延伸。此種工法運用目的是減小作業面積，滿足層間允許間隔時間要求，最大坡度不得超過1∶10，防止出現輔料厚度不均的情況。斜層平推法施工工藝流程如圖2所示。此工法對拌和站拌和能力的要求相對較低，有利于減少施工單位相關人力、物力的投入，但是必須注意派專人負責坡腳、二次污染清理事宜，保證層間結合質量，同時定期測量斜層攤鋪厚度、坡比，加強碾壓混凝土施工過程控制。

2.2 施工技術要點

（1）碾壓混凝土配比與拌和。碾壓混凝土屬于干硬性混凝土，在原材料質量要求方面與常態混凝土基本相同，所有原材料均要檢驗合格后方可投入使用，混凝土拌和需控制好投料順序、拌和容量與時間，保證拌和均勻，且每次拌和由專門的檢測人員進行檢測，保證混合料質量與設計要求相符。配合比參數選擇需落實各項試驗，選擇最優方案，具體要點如下：

圖2 斜層平推法施工流程

①最佳砂率骨料級配試驗選擇試驗。選擇設定條件下混凝土拌和物液化泛漿好、骨料掛漿充分、單位用水量最小時的砂率。以某工程試驗為例，水膠比值為0.5時，砂率增加，含氣量隨之增加，二級配、三級配砂率分別為34%、32%時，單位用水量低，但是存在拌和物漿體不足、液化一般的情況，綜合確定碾壓混凝土二級配、三級最佳砂率分別為36%、33%，碾壓混凝土最佳砂率選擇試驗結果如表2所示。②骨料級配試驗?？刹捎米畲笕葜胤?，級配容重最大或空隙率最小的組合為最優級配。③外加劑摻量試驗。需根據《水工混凝土外加劑技術規程》（DL/T 5100—2014）進行相關性能指標對比試驗，確定實際摻量，包括減水劑、引氣劑等。結合某項目分析顯示，減水劑摻量選擇0%～0.9%，先按0.05%遞加試驗；引氣劑為0%～0.08%，然后按0.01%遞加試驗。綜合分析確定減水劑摻量為0.7%、引氣劑為0.07%。碾壓混凝土重力壩施工中應根據實際天氣、施工情況適當調整配比，以VC值為主要參照指標，如一般情況下確保拌和機口VC值為5～12s，高溫氣候調整為5～8s，低溫氣候則控制在9～12s，由此保證碾壓混凝土實際施工效果符合要求。碾壓混凝土拌和物檢測項目如表3所示。

表2 碾壓混凝土最佳砂率選擇試驗結果

表3 碾壓混凝土拌和物檢測項目

（2）碾壓混凝土層間結合施工。無論采用平層通倉法，還是斜層平推法，碾壓混凝土重力壩澆筑施工流程相對清晰，做好施工組織安排即可，其主要關鍵點也是薄弱點在于層間結合，碾壓混凝土層間結合質量直接決定了大壩滲透性、抗剪強度。①新老結合面處理。當碾壓混凝土一個升程澆筑完畢后，下一個升程澆筑前需做好原混凝土面的處理工作，控制好高壓水槍沖毛時間，具體根據施工時段的氣溫條件、混凝土強度以及設備性能等因素，經現場試驗后確定，一般為碾壓混凝土終凝后的2～4h，不得提前。結合面要處理至縫面無乳皮，松動骨料，以露出砂粒、小石為準；縫面無積水、積渣、表面濕潤等。若是處理效果不達目標，要適當進行人工鑿毛處理。新混凝土澆筑前，平層通倉法需先人工攤鋪水泥砂漿，斜層平推法則需在開倉段鋪筑水泥砂漿，其余部位隨碾壓混凝土澆筑過程平推即可。②碾壓混凝土層間結合施工。碾壓混凝土施工中，鋪筑厚度控制是保證層間良好結合的重要措施之一，尤其是斜層平推法涉及斜層跛腳薄層尖角、二次污染問題，必須在每一層攤鋪時落實測量檢查；及時清除坡腳、坡頂薄層尖角；每一倉澆筑前規劃好入倉道路，減少入倉車輛帶來的水、混凝土污染等。此外，在進行碾壓混凝土層間結合施工時，還需提高施工效率，減少層面暴露時長，防止VC值損失過多，影響混凝土質量。碾壓混凝土攤鋪時，由于骨料自重作用，可能會出現底部骨料偏多的情況，尤其是連續升程的層面上，一般在層面上是不鋪設砂漿的，又可能出現層面骨料架空的情況。因為底部骨料偏多或集中，碾壓混凝土又屬于干硬性材料，因此只靠振動、碾壓難以使骨料孔隙填滿，層間結合質量不佳。對此，結合相關工程經驗，需注意以下要點：控制好碾壓混凝土間隔時間，以控制在初凝時間為最佳；合理優化碾壓混凝與配比，細骨料中細顆粒含量應≥6%；上層混凝土VC值應取小值，保證混凝土可碾性；碾壓時必須最后進行靜壓，保證表面壓實度。③碾壓混凝土養護管理。碾壓混凝土是干硬性混凝土，在整個澆筑期間必須維持倉面濕潤，尤其在高溫天氣下，需適當灑水、噴霧，減少碾壓混凝土表面水分的蒸發?；炷镣瓿蓾仓?，需及時落實相關養護措施，主要有灑水養護、噴霧養護、防護膜養護等，尤其是壩體永久外露面的養護時間至少為28d，保證壩體質量達標。

3 工程案例

3.1 工程概況

案例項目為梯級水電站，主要任務為發電，總庫容為7.6億m3，屬于日調節水庫。該項目樞紐建筑物包括左右岸擋水壩、中孔八段以及溢流壩段，采用碾壓混凝土重力壩，最大壩高、壩頂長度分別為168m、516m，碾壓混凝土方量約270萬m3。該項目大壩混凝土（含消力池）工程量統計情況如表4所示。

表4 大壩混凝土工程量統計情況 單位：萬m3

3.2 壩型選擇

該項目在可研階段確定了采用重力壩方案，具有結構簡單、受力明確與施工經驗豐富、造價較低等優點。在此基礎上，進一步對比了碾壓與常態兩種不同材料的技術經濟性，經綜合分析顯示，碾壓混凝土重力壩在工期、造價方面均占優勢，最終決定采用碾壓混凝土重力壩建設方案。壩體內部碾壓混凝土分為三個區域，具體如表5所示。

表5 碾壓混凝土分區情況

3.3 碾壓混凝土施工方法

該項目為實現盡快投產，經優化分析后決定采用斜層平推法+平層攤鋪法相結合的施工工藝，具體要點如下：

（1）施工流程。該項目碾壓混凝土施工流程如圖3所示。

圖3 碾壓混凝土施工流程

（2）施工方法。該項目倉面面積較大，平層法需要較長的層間覆蓋時間，而斜層施工可更好地保證層間間歇期，經綜合決定采用平層+斜層鋪筑方法。具體實施方法如下：①開倉部位平層鋪筑；②逐層縮短鋪筑長度，形成斜坡面；③逐層斜層攤鋪碾壓，坡度控制在1∶15；④臨近收倉部位，底層預留20m平層澆筑，并逐層加長至收倉。⑤部分倉面較小部位，平層攤鋪碾壓。

（3）施工要點。該項目碾壓混凝土施工要點如下：①入倉、平倉、攤鋪。該項目開倉前要做好倉內混凝土處理與邊界線、控制線的標注工作，嚴格按施工方案實施作業；準確把握卸料位置，使用TSY160L型激光平倉機+D31Q-20小型平倉機配合完成大面積與邊角部位的平倉作業；每層攤鋪厚度控制在17cm，連續攤鋪兩層碾壓一次，兩層攤鋪厚度誤差≤3cm。②碾壓。采用流水作業法組織開展平倉、碾壓施工，待澆筑部位分為多個條帶，平倉機完成每一個條帶后，振動碾立刻碾壓，采用進退錯距法，碾壓遍數為無振2遍+起振6～8遍+無振2遍；已攤鋪完成碾壓條帶邊緣、坡腳部位預留20～30cm，與下一條帶同時碾壓。③伸縮縫施工。該項目壩段間設伸縮縫，采用切縫機切縫，深度＞20cm，嵌入彩條布，尺寸為50cm×20cm（長×寬）。④養護與噴霧。該項目碾壓完成后，采用噴霧養護方法，確保倉面全部處于霧化區內，當陽光直射較為強烈時，調大噴霧量，注意避免形成水滴，保證混凝土順利成型，減少裂縫問題。

3.4 施工質量管理

在碾壓混凝土重力壩施工中，質量管理十分關鍵，該項目采用了澆筑碾壓質量GPS監控系統、混凝土溫度監控系統、PDA采集系統、進度動態監控系統等，實現對碾壓混凝土各工序的全面管理。質量評定結果顯示，碾壓混凝土的優良率超過94.9%，工程等級為優良，運行中尚未出現質量問題。

4 結束語

綜上所述，在我國水電站工程建設中，碾壓混凝土重力壩建設數量越來越多，施工中應嚴格根據項目情況、施工條件等合理選擇施工工法，包括平層碾壓、斜層碾壓，或者將兩種工法結合使用，嚴格按規范實施各道工序，把握好每層碾壓質量，加強結合面施工控制，切實保證大壩順利成型，并通過合理的養護措施最大限度地減少裂縫問題，為項目后期穩定運行奠定堅實的基礎。