小盤河水庫混凝土壩施工質量控制及質量安全分析

陳文燃

(深圳市水務工程檢測有限公司，廣東 深圳 518000)

0 引 言

水庫工程的其施工質量不僅會影響水庫工程的運行安全，采取有效措施管控水庫工程施工質量至關重要，在施工中往往需要優化質量管理體系，把握關鍵施工技術，提高質量監管水平，確保水庫發揮總體質量，發揮經濟社會和生態效益[1]。主壩往往是水庫施工中的關鍵，文章以小盤河水庫施工過程中的質量控制為研究對象，以探究建立混凝土主壩施工中的質量控制和檢測體系為目標。

1 水庫概況

小盤河水庫是一座以供水為主的中型水庫，工程位于涇河的一級支流蒲河下游，下距蒲河與涇河匯合口約10km，位于甘肅省慶陽市寧縣。壩址控制流域面積7466km2，幾乎控制蒲河流域的全部。

小盤河水庫總庫容4732萬m3，為中型水庫。小盤河水庫作為長慶橋工業集中區的供水水源，是保障長慶橋工業集中區生產及生活用水的需要。水庫的開發任務是供水，在充分調節蒲河水量，合理使用汛期天然徑流的前提下，輔以地下水作為抗旱應急補充水源，地下水、地表水聯合運用，滿足長慶橋工業集中區工業生產及生活供水的需求。

2 主壩工程及質量控制要求

2.1 主壩概況

小盤河水庫工程主要由左岸混凝土重力壩、河床混凝土泄洪排沙引水建筑物及右岸均質土壩等組成。樞紐建筑物從左岸到右岸依次由混凝土重力壩、表孔泄洪閘、底孔泄洪排沙閘、引水管壩段、右岸均質土壩段等建筑物組成，壩頂總長度268.0m。

其中主壩混凝土壩段采用現澆混凝土重力壩，壩頂寬17.6m，壩頂高程987.50m，最大壩高35.5m，壩頂長度28.0m。重力壩上游壩面設折坡，起坡高程960.00m，該高程以上垂直，以下坡度為1∶0.2；壩體下游坡度1∶0.85，起坡高程963.26m。

2.2 質量控制管理要求

分事前控制、過程控制、事后驗收三個階段來實現施工質量控制[2]。事前主要通過進場前材料質量證明和試驗等進行檢查，并對進場材料原材料抽樣復試，根據檢測結果來確定開工[3]。過程控制主要是工序檢查與驗收，嚴格工序檢查與驗收，是保障施工質量的基礎。認真檢查建基面清理、層面處理、鋼筋綁扎、模板安裝平整度和穩定性[4]。事后驗收，對施工單位所完成的單元工程及時驗收，并按照單元工程質量評定標準，確認施工質量等級，完善單元工程資料，為分部工程驗收打好基礎[5]。

3 關鍵施工技術質量控制

3.1 混凝土施工

3.1.1 大壩主體

混凝土澆筑垂直運輸主要采用大壩上游1座門式起重機吊配3m3臥罐直接入倉，水平運輸主要采用15t自卸汽車和6m3攪拌罐車。

混凝土分層施工，下部基礎大體積混凝土，基礎約束區按1.0m分層；上部根據體型按3.0m分層。

閘壩混凝土建筑物結構形狀比較規則，采用整體定型模板，脫離基巖面后，內外側模板和泄洪閘閘墩交替上升橫縫面1.5×1.5m定型鋼模板拼接上升施工。一些特殊部位模板分別為：閘墩圓弧型邊墩鋼模板、溢流面堰面拉模桁架，導墻迎水面直墻段采用懸臂翻升模板，背水面采用散裝鋼模板。

3.1.2 上游防沖板、下游消力池施工方法

混凝土運輸采用15t自卸汽車或6m3混凝土罐車運輸，一臺20長臂反鏟入倉，局部澆筑沖突或消力池邊墻較高不能入倉的情況下，采用門泵車或溜槽入倉。模板采用加工定型的1.5×1.5m鋼模板。頂面采用微震梁振搗找平，電動抹光機收面。

3.1.3 泄洪閘、排沙閘混凝土工程

高架門機布置在上游，一臺塔吊布置在下游消力池底板上，門機負責壩體材料、模板運輸、混凝土澆筑，塔吊負責閘墩、消力池擋墻材料運輸、模板安裝。

閘墩混凝土量較大，左岸擋水重力壩段、表孔溢流壩段壩體上部及閘墩混凝土采用門機澆筑，底孔壩段閘墩全部采用兩臺泵車泵送混凝土入倉澆筑。

大壩底部壩基大倉號混凝土采用門機吊3m3吊罐、3臺長臂反鏟入倉內。

大體積的混凝土要用振搗器振搗，小倉面及結構復雜、埋件較多、止水帶周邊或鋼筋較密集部位采用&70軟軸振搗器振搗并輔以人工搗實。振搗時使振搗器搗實至最大密實度，每一位置的振搗時間以混凝土不再顯著下沉，不出現氣泡，開始泛漿時為準，并且避免振搗過度。振搗器距模板的垂直距離≥振搗器有效半徑的1/2，避免觸動鋼筋及預埋件。

3.2 金屬結構施工

金屬結構安裝主要有表孔工作閘門、檢修閘門安裝；底孔工作閘門、檢修閘門安裝；引水隧洞取水口孔工作閘門、檢修閘門安裝；單向門機；液壓啟閉機；壩段間的鋼爬梯、鋼欄桿、鋼蓋板的制作和安裝等。

3.2.1 埋件安裝

埋件安裝包括閘門主軌、副軌、反軌、側軌、底檻、門楣(或胸墻)、貯門庫埋件等。

底檻預留槽及門槽內設插筋，底檻安裝時直接在插筋上以千斤頂、契子板等調整地檻的中心、水平和標高全部達到要求后，將底檻與插筋焊接加固；門槽軌道待底坎軌道的安裝；門楣的安裝在門槽軌道安裝后進行，門楣安裝前，先在左右兩軌道的側面各焊接一塊托板，托板頂面的高度即為門楣底緣的高度，門楣吊至托板上后，利用導鏈、千斤頂等工具將門楣就位，調整使軌道止水座面與門楣的止水座面平齊，門楣止水中心的高度達到設計要求后與插筋和軌道焊接固定；弧門門楣安裝也在弧門門葉安裝后進行，門楣初步定位后，通過上下啟閉門葉來檢查和精確調整門楣的實際安裝位置，確保門楣在門葉處于任意位置時均有良好的止水效果，調整合格后與插筋加固焊接牢靠，澆筑混凝土[6]。

3.2.2 弧形閘門安裝

弧形閘門的安裝擬采用高架門機進行吊裝分三塊在閘門槽內組裝。

1)支臂組裝。先利用高架門機在現場適當位置將支臂組拼焊接成整體，將支鉸把合在支臂上，然后用汽車吊將支臂整體吊入門槽下游側，再利用手拉葫蘆等工具將支臂拖運至安裝位置后，用其檢修橋機逐個吊裝就位，穿入支鉸銷軸后將支臂前端落至工作位置后用鋼支墩及臨時支撐固定[7]。

2)門葉安裝。門葉運至現場后，用高架門機直接卸車并吊入門槽內組裝。門葉安裝時，先吊裝下節門葉，將下節門葉底水封安裝好后，吊入門槽內直接與支臂下支腿組裝。

3)門葉節間拼裝時，將門葉點焊固定，并用臨時支撐在弧門上游側將門葉加固支撐穩妥。

4)門葉與支臂上支腿拼裝后，全面檢查一次門葉的組裝質量，合格后即可進行門葉的焊接工作。同時進行其余門葉的拼裝工作，直至全部拼裝完成。

3.3 壩基灌漿處理

壩基巖石承載力較高，滿足建壩要求。為改善壩基巖石的力學性能，加強壩基巖體的整體性，提高其強度和變形模量，左岸混凝土壩基礎采用全斷面固結灌漿，固結灌漿孔排距3.0m，平均孔深 5.0m，灌漿孔采用梅花形布置。

3.3.1 灌漿質量施工控制

灌漿在有混凝土蓋重下施灌，蓋重混凝土厚度為1.5～3.0m，且混凝土強度達到 50%。

混凝土壩段帷幕灌漿在廊道內施工，左岸重力壩岸坡和右岸圖壩段岸坡隨著大壩填筑施工時做帷幕灌漿。在具有灌漿廊道的帷幕下游設置排水孔，排水孔向下游傾斜5°，孔徑φ110mm，孔距 3.0m，深度為帷幕的1/2。

全孔灌漿結束后，經監理工程師驗收合格后進行封孔。封孔采用“全孔灌漿封孔法”，封孔水灰比為0.5∶1，封孔壓力采用該灌漿孔的最大灌漿壓力。待孔內水泥漿液凝固后及時清除孔內浮漿和污水，上部空余部分用M20水泥砂漿回填密實、抹平，并割平孔口管。

3.3.2 灌漿質量檢測

檢查孔的數量不少于灌漿孔總數的5%，灌后縱波波速一般應>灌前波速的10%～20%。為減少壩基及繞壩滲漏，降低壩基揚壓力，對壩基進行防滲排水處理。壩基上游面設置一排帷幕灌漿，孔距 2.0m，軸線位于壩軸線下游0.70m，帷幕灌漿底部深入5Lu線以下5.00m。

帷幕灌漿質量檢查以分析檢查孔壓水試驗成果為主。其鉆孔位置選在帷幕中心線上，巖石破碎、斷層、大孔隙等地質條件復雜的部位，注入量大的孔段附近，經過帷幕灌漿壓水試驗，檢測壩體與基巖接觸段及其下一段的合格率為100%。

3.4 混凝土澆筑溫度控制

內部混凝土主要考慮抗裂性能好、兼顧低熱和高強兩方面的要求，一般采用低熱礦渣水泥，中熱硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥。外部混凝土還要求抗磨和抗蝕，一般采用高強度等級的中熱硅酸鹽水泥。另外，為了降低混凝土的絕熱溫升、提高混凝土的抗裂能力，要求摻用粉煤灰混合材料。為了減少用水量，節約水泥、降低絕熱溫升，需要摻用合適的外加劑。在保證混凝土強度及工作度條件下，通過優化混凝土配合比，盡量節省水泥，降低混凝土絕熱溫升。

嚴格控制混凝土溫度、減小基礎溫差、內外溫差為控制澆筑溫度不超過允許范圍，對混凝土原材料及混凝土拌和、運輸、澆筑中提出如下必要保證措施。嚴格控制水泥進場的溫度；成品料場要經常保持6.0m以上堆高，必須底部取料，料場要有防曬涼棚和噴水降溫措施，保證地弄溫度一般不超過當月月平均氣溫；混凝土采用冷水拌和，降低出機口混凝土溫度；快速入倉、快速平倉、快速碾壓，碾壓混凝土從加水拌和到碾壓完畢在2h以內完成，減少外界溫度的倒灌。

混凝土出機后在運輸、入倉、澆筑過程中均采用防曬措施，倉面應備有噴霧降溫措施，以便在高溫時控制倉面溫度，碾壓后的混凝土應及時用彩條編織布覆蓋防止日曬和氣溫倒灌，力求混凝土澆筑溫度不超過設計要求。加強施工期混凝土的表面保護和養護，防止表面裂縫產生加強早期養護，采用表面流水和灑水養護，養護應連續進行，養護時間≥28d。

4 質量管理檢測體系控制

4.1 原材料質量控制檢測

水泥抽檢和質量控制，從原材料和中間產品、土石方填筑、基礎錨桿、混凝土工程及金屬結構等項目的重點部位、關鍵環節都進行了有見證抽檢，對水泥的生產批次、標號強度規格以及材質合格證明進行檢查核對；對同品種、同強度等級的水泥以500t為一取樣單位，進行水泥的品質檢測，主要對水泥的細度、初、終凝凝結時間、體積安定性抗折強度和1d(快速試驗)、3d、28d、抗壓強度項目進行抽檢。

鋼筋原材抽檢與質量控制，按重量≤60t同一批號的鋼材為一取樣單位，進行鋼材力學性能抽檢，試驗項目包括鋼材的實測截面積、屈服強度、抗拉強度、伸長率，重量偏差、彎曲性能等

砂、石骨料抽檢與質量控制，對砂、石骨料的表觀密度、堆積密度、含泥量、泥塊含量、針片狀顆粒含量、顆粒級配、堿活性等項目進行檢驗[8]。

摻合料(粉煤灰、硅粉)抽檢與質量控制，粉煤灰主要檢測項目為細度、燒失量、需水量比、含水量和活性指數。

4.2 混凝土施工質量控制與檢測

混凝土工程是本項目工程建設中的重要組成部分，其施工質量直接關系到整個建筑物的安危和壽命。

原材料是組成混凝土的基礎，其品質的優劣對于混凝土質量至關重要，經常對水泥、粉煤灰、砂、石骨料等原材料的產品合格證、出廠檢驗報告和施工單位自檢、材料儲備等情況進行檢查。混凝土施工過程中，采取定時和不定時相結合的方式對配合比執行情況進行監督檢查。

混凝土攪拌及成型質量檢驗與控制，對原材料稱量偏差、砂、石骨料含水量、拌合程序等進行檢查；在混凝土攪拌結束，進行混凝土澆筑過程中，對混凝土拌合物的坍落度、出機口溫度、入倉溫度等進行抽檢，并對混凝土拌合物的流動性、黏聚性和保水性進行觀察、記錄。同時對施工過程中使用的混凝土現場取樣制作混凝土試塊進行抗壓強度、塌落度性能試驗。

4.3 金屬結構和機電設備質量檢測與控制

金屬結構和機電設備是本工程的重要組成部分，其制造質量和安裝質量關系到本工程的工程效益能否達到設計目標，關系到本工程的運行安全。

從鋼板原材環節控制本工程金屬結構和機電設備的鋼板原材料質量，金屬結構和機電設備共抽檢鋼板原材抽檢鋼材包括閘門、卷揚式啟閉機、門式啟閉機，液壓啟閉機活塞桿和液壓式啟閉機油缸缸體。

生產廠家生產過程中的產品質量把控十分重要。主要對平板閘門、弧形閘門和門式啟閉機的主梁和邊梁上翼緣板對接焊縫、吊耳焊縫、弧形閘門支臂上端對接焊縫，閘門面板對接焊縫、門式啟閉機卷筒對接焊縫、門架下橫梁I翼板漸變段進行了焊縫超聲波內部質量抽檢。

在液壓啟閉機和液壓泵站過程控制中，對液壓啟閉機、液壓泵站和控制柜(模擬信號)聯機后的運行情況進行了抽查。主要檢查液壓啟閉機、液壓泵站、控制柜聯機后的指令執行情況、啟閉機行程、啟閉機活塞桿伸縮是否平順無爬行、活塞桿陶瓷涂層表面是否光滑平整、啟閉機活塞密封圈保壓漏油情況、液壓泵站和電機運行噪聲等項目進行了抽查。

5 總 結

水庫工程的質量水平直接影響著水庫工程效益的發揮和人民群眾的生命財產安全，要根據現場實際條件，合理布局，統籌安排。

小盤河水庫主體工程在施工過程中制定科學合理的施工措施，投入了足夠的資源；實施了嚴格的考核制度并進行詳細的技術交底；質量保證體系和監督體系完善，規章制度齊全，在工序控制方面從原材料控制到各工序檢查驗收執行正常，質量管理體系運行有效，工程施工在受控狀態，通過各種取樣試驗檢測，質量狀況良好，施工過程控制、中間產品及工程實體質量滿足設計及規范要求。