水電站碾壓式混凝土壩的施工技術與質量控制

李旭輝

（中國水利水電建設工程咨詢中南有限公司，長沙410014）

1 引言

碾壓式混凝土壩是利用土石壩分層碾壓的方法，將干硬性混凝土進行分層攤鋪，然后借助振動碾進行分層壓實形成的壩體。對比傳統混凝土澆筑方法，這種方法能夠對施工程序進行簡化，提高機械化施工水平，縮短工期。同時，也可以顯著降低工程造價。碾壓式混凝土壩施工技術是現代水利工程建設中非常重要的施工技術，技術相對成熟，應用市場廣闊，能夠很好地滿足水電站運營對于壩體的要求。

2 工程概況

某水電站的主要功能是發電，兼具生態旅游、水產養殖和通航等功能，工程包含了大壩和廠房2部分，水庫正常蓄水位為125.8 m，河床中部采用的是低堰式閘壩，設有9孔10 m×9 m的弧形閘門，單孔凈寬度為10 m。水電站總裝機容量為6 000 kW，左右岸溢流壩采用的是碾壓式混凝土壩，壩頂寬度為6 m，大壩最大高度為62.4 m。

3 水電站碾壓式混凝土壩施工技術與工藝

3.1 施工技術分析

1）混凝土配置技術。在對碾壓式混凝土壩進行建設的過程中，混凝土配置非常重要，會對工程整體的施工質量產生直接影響。一般工程項目采用的都是二級、三級配骨料，根據工程的實際情況，選擇四級配碾壓混凝土，將骨料的最大粒徑控制在150 mm以內，并適當減少了水泥的用量，能夠有效控制水化熱問題，保證混凝土澆筑的厚度和施工質量，降低成本，對比傳統技術經濟優勢顯著[1]。原設計方案選采用的是三級配碾壓混凝土，與之相比，四級配碾壓混凝土的水泥用量減少了16～20 kg/m3，用水量減少了8～10 kg/m3。

2）斜層平推碾壓技術。碾壓混凝土施工環節，需要工程技術人員嚴格做好對施工技術的控制，保證混凝土配置完成到碾壓結束時間的合理性，一般要求其不能超過2 h。分層澆筑、碾壓環節，各層間隔時間不能超過混凝土的初凝時間。如果澆筑倉面的尺寸相對較大，在運用常規的平層碾壓方式進行施工時，則需要以壩面的總體規格為基準，拆分成若干倉塊，依照順序進行澆筑，確保混凝土拌和、運輸和澆搗工作的有效落實，規避可能存在的質量問題。不過，從實際應用的角度，分倉澆筑方式存在明顯的局限性，即倉面工作量會有明顯的增加，對于機械設備的性能要求較為嚴格，資金投入量巨大，這也使得其在很多時候欠缺實用性和可行性。與之相比，斜層平推碾壓技術有著更加明顯的優勢，澆筑層和澆筑塊頂面與底面能夠形成一定的角度，可以最大限度地保障作業面施工質量，同時也能夠減少乃至避免降水等特殊原因對施工的干擾，縮短層間覆蓋時間，保證層間結合的穩定性，幫助管理人員更好地對施工質量進行控制[2]。

3）箱式滿管技術。傳統負壓溜槽系統雖然技術成熟，但是，在實際應用中容易出現堵料、柔性膠帶受損等問題，影響工程的施工效果。因此，在該工程中，技術人員參考負壓溜槽系統的原理，借助箱式滿管技術來對管道進行鋪設，將碾壓混凝土從上方送到下方，這樣，就不需要進行石渣路的填筑施工，能夠有效提高工程的施工效率，減少運輸成本。箱式滿管技術實現了對于集料斗、箱式滿管槽身以及下料控制裝置的集成，在槽身下方配有相應的系統支撐結構，可以最大限度地保障裝置運行的穩定性和安全性。系統中料斗采用的是漏斗形結構，出料門開度可以通過油泵實現精準控制。箱式滿管槽身雖然是由送料管拼接而成，不過依然是完整結構，在對送料管進行逐一拆除后，槽身會隨著壩體高度的增加而不斷升高，可以很好地適應澆筑進度，保證施工效率的同時，降低施工成本。

3.2 施工工藝

1）做好施工準備。在正式開工前，需要切實做好準備工作。這樣，才能確保施工的順利進行，盡可能減少施工過程中出現的質量問題和質量隱患。一方面，應該做好材料和設備準備：高質量的施工材料是工程質量形成的前提，而先進的施工設備則是減少人員投入，提高施工效率的關鍵，施工單位需要結合現場施工條件及工程質量要求，確定好相應的設備組合方案，保證機械設備的性能達標、數量可靠，并應該安排專人做好日常管理養護工作。同時，施工單位需要通過招標的方式，選擇具備良好資質的材料供應商，確保供應商提供的材料都具備相應的出廠證明及生產合格證書，在材料入場環節需要加強質量檢驗，對于檢驗不達標的材料，應該杜絕其進入使用現場。另一方面，應該做好技術準備：首先，工作人員應該對照施工方案的具體要求，組織好現場測繪工作，對結構控制點的位置進行明確，在確認無誤的情況下，做好有效標示；其次，依照相關要求對模板進行安裝，做好模板固定工作，確保混凝土澆筑過程中，模板不會發生移動；最后，所有準備工作完成后，還應該進行全面驗收，如果驗收合格，進入后續環節，如果驗收不合格，需要及時進行處理。

2）混凝土制備工藝。一是應該對照工程項目的現實需求，做好混凝土配合比設計。施工技術人員可以通過試配的方式確定混凝土配合比，將試配環節取得的工藝參數作為混凝土生產的標準[3]。通常來講，在混凝土配合比設計過程中，需要借助試配試驗來確定最佳配比、拌和時間等具體數值，而配比一經確定，在沒有經過設計人員和工程技術人員許可的情況下，施工人員不能對配比進行隨意更改。二是應該重視混凝土的拌和與運輸。混凝土配比設計完成后，需要依照配比進行混凝土制備，混凝土拌和環節，施工人員需要做好拌和過程的管理，嚴格依照設計好的配比來制備混凝土，保證混凝土的質量和性能。制備好的混凝土可以利用自卸車運輸，在運輸過程中應該保證車輛勻速運行，將行駛速度控制在5 km/h以內，期間不能出現突然提速、急剎車或者急轉彎的情況，否則可能導致混凝土工程性能的下降。混凝土運到施工現場后，需要在專人的指揮下卸料，將物料堆放的高度控制在1.5 m以內。在卸料環節，工程技術人員需要重視對于混凝土質量的檢驗，如果發現混凝土出現了離析現象，需要對其進行處理，避免使用質量不達標的材料。

3）混凝土平倉工藝。工程技術人員應該對照倉面的實際情況，組織好相應的平倉工作。依據施工經驗，可以選擇薄層攤鋪的方式，而在實際攤鋪環節，施工單位必須明確混凝土工藝特點，如坍落度、初凝時間等，依照相關標準和規范的要求，在作業面上施工出寬度為5～8 m的條帶，并以大壩的軸線為基準，保證條帶與軸線平行。之后，需要借助推土機將兩側混凝土推到中間，保證整個施工面的平整性，對于一些施工機械難以達到的區域，應該由施工人員進行人工處理。

4）混凝土碾壓工藝。混凝土碾壓是混凝土施工的重要環節，要求施工人員關注各方面的實際情況，對碾壓施工進行動態控制。碾壓過程中，需要將設備的運行速度控制在1.0～1.5 km/h之內，相鄰條帶的搭接寬度不能低于10 cm。在模板邊緣和孔口位置，可以采用手扶式振動碾壓的方式，每完成1層混凝土碾壓作業，都需要對壓實度進行檢查，根據碾壓情況，看是否需要進行更進一步的處理。在混凝土碾壓過程中，必須做好層間處理工作。由于層間間隔時間本身的差異性，需要有針對性地進行優化調整。如果層間間隔時間低于混凝土終凝時間，需要在對上層混凝土進行鋪筑前，做好必要的處理工作，加鋪1層厚度在1.0～1.5 cm的水泥砂漿，如果層間間隔時間超過了混凝土終凝時間，則應該對施工縫進行必要的鑿毛處理，之后再對水泥砂漿進行鋪筑[4]。因此，建設單位應該從實際情況出發，選擇恰當的方法進行層間處理，確保不會影響混凝土的鋪筑和碾壓效果。

5）混凝土養護工藝。在混凝土碾壓作業完成后，需要對其進行必要的養護，這也是混凝土質量形成的一個重要環節。混凝土初凝完成后，可以使用高壓水槍，對水泥表面的雜物進行清理，確保混凝土表層具備一定的粗糙度。為了保證施工質量，要及時進行覆蓋養護，施工單位應該安排專人定期灑水，保持其全程濕潤。如果施工現場的溫度較低時，則需要采取相應的保溫措施來減少低溫對混凝土質量的影響。

4 水電站碾壓式混凝土壩施工的質量控制措施

4.1 材料方面的控制

材料控制主要體現在以下4方面：一是對水質的檢查。在混凝土制備環節，對于水質有著一定的要求，需要技術人員定期對水質進行檢測，可以借助砂漿強度試驗檢測的方法進行對比分析，若發現水樣制成的砂漿抗壓強度低于合格水源制成的砂漿時，則表明水質污染嚴重，不能繼續使用。二是對水泥的檢驗。依照國際規定以及相關行業標準，在對每批次的水泥進行抽樣檢測時，需要做好其化學成分的分析，對于同一品種、同一標號的水泥，抽樣檢測的取樣單位應該控制在200～400 t，檢測的項目包括水泥標號、稠度、細度、凝結時間等，同時也需要做水化熱試驗來對溫度裂縫進行防范和控制。三是對混合料的檢查。以粉煤灰為例，應該與其他的摻合料一起進行檢測取樣，將100～200 t作為一個取樣單位，不足100 t的按照100 t進行取樣，混合料檢查的內容包括細度、需水量比、燒失量等[5]。四是對骨料的檢測。混凝土制備環節，每個班次至少需要對粗細骨料的含水率進行2次檢查，如果遇到降水或者氣溫變化較大的情況，需要每2 h檢查1次。

4.2 工藝方面的控制

工藝控制主要體現在以下2方面：一是碾壓工藝的控制。在進行混凝土碾壓的過程中，施工單位需要將碾壓輪的寬度考慮在內，確定條帶的規格，要求相鄰條帶可以實現有效搭接，碾壓方向平行于搭板軸線。等到碾壓作業完成后，可以使用核子密度儀來對壓實度進行檢測，要求測量值不能低于設計值的98.5%，否則需要進行復壓。二是成縫工藝的控制。填充和成縫應該同步實施，做到一次成縫，對填縫材料和混凝土表面的間距進行嚴格控制，對于一些薄弱區域，需要多碾壓1～2遍來保證施工質量。碾壓式混凝土壩工作量巨大，要求切縫能夠及時完成，縮短施工間隔時間，保證正常的施工進度。

4.3 人員方面的控制

人員素質會對施工質量產生不容忽視的影響。在工程建設中，需要做好人員方面的控制，重視對于施工作業人員的崗前培訓，促進其專業素質的提高。同時，在施工前還需要做好技術交底工作，要求現場施工人員和管理人員能夠了解工程建設的要求，做好施工管理，保證工程的施工質量。

5 結語

綜上所述，碾壓式混凝土壩作為水電站工程項目中常見的大壩形式，比常規的混凝土壩有著較為明顯的技術和經濟優勢，為保證其施工質量，工程實踐中，施工單位要對施工工藝和施工技術不斷優化，從材料、工藝和人員方面加強施工質量的全過程控制，以此來保證水電站工程的整體施工效果。