碾壓混凝土拱壩的質(zhì)量控制

湯洪潔

(水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計總院 北京 100120)

碾壓混凝土筑壩技術(shù)發(fā)展至今20多年來,設(shè)計理論和施工工藝均日趨成熟。根據(jù)多年從事碾壓混凝土拱壩設(shè)計與施工的實踐經(jīng)驗,結(jié)合相關(guān)工程質(zhì)量的檢測情況,筆者認為,碾壓混凝土拱壩質(zhì)量的好壞與否,主要取決于3個方面:(1)碾壓混凝土配合比的確定;(2)碾壓混凝土溫度控制;(3)碾壓混凝土施工過程控制。

1 碾壓混凝土配合比確定

通過合理確定碾壓混凝土配合比,可獲得以下效果:(1)有效降低水泥用量,從而降低工程投資;(2)有效降低混凝土的水化熱溫升,從而簡化混凝土溫度控制措施,也起到進一步降低工程投資的作用;(3)利于施工過程控制,保證工程質(zhì)量滿足設(shè)計要求。

碾壓混凝土配合比的確定是一個循序漸進的過程。首先,在設(shè)計階段,設(shè)計單位應(yīng)選擇具有資質(zhì)的科研單位進行室內(nèi)配合比試驗,試驗所用原材料應(yīng)與設(shè)計要求的各種材料基本一致。室內(nèi)試驗應(yīng)提出推薦設(shè)計配合比及其相應(yīng)的各種物理力學和熱學指標,供設(shè)計參考。其次,在施工單位確定以后,由施工單位根據(jù)設(shè)計推薦配合比,采用與現(xiàn)場施工條件相同的機械設(shè)備加工出來的原材料,委托有資質(zhì)的實驗室進行室內(nèi)試驗,提出施工推薦配合比,以及要求滿足設(shè)計要求的各項性能指標。最后,正式進行碾壓混凝土施工前,施工單位應(yīng)進行碾壓混凝土現(xiàn)場工藝試驗,一方面確定施工碾壓參數(shù),另一方面確定施工推薦配合比在現(xiàn)場施工條件下的碾壓混凝土性能是否滿足設(shè)計要求。一般可根據(jù)現(xiàn)場試驗具體情況進行適當微調(diào),以適應(yīng)實際施工條件。

碾壓混凝土配合比試驗成果要真正能為施工所用,有兩個環(huán)節(jié)要把握好。一是原材料;二是時間。碾壓混凝土配合比與原材料有很大關(guān)系,原材料包括水泥、粉煤灰和粗細骨料以及外加劑。因此,從設(shè)計階段到施工階段,碾壓混凝土配合比試驗均應(yīng)選擇與實際施工相一致的原材料進行試驗。碾壓混凝土試驗的時間安排也影響到最優(yōu)施工配合比的獲得。建議設(shè)計應(yīng)在統(tǒng)籌安排工程施工進度的前提下,將碾壓混凝土配合比試驗的時間考慮在內(nèi),包括碾壓混凝土室內(nèi)試驗和現(xiàn)場工藝試驗。一般室內(nèi)試驗至少需提前現(xiàn)場試驗4個月,現(xiàn)場試驗比碾壓混凝土正式施工時間至少提前3個月。也就是在碾壓混凝土正式施工前7～9個月開始進行碾壓混凝土室內(nèi)配合比試驗的工作,這樣才能在碾壓混凝土正式施工前確定合理的施工配合比。否則,為滿足碾壓混凝土拱壩施工進度的要求,同時為保證碾壓混凝土的質(zhì)量,在不同時期,需要根據(jù)不同情況對施工配合比進行相應(yīng)調(diào)整,這樣,既不利于工程質(zhì)量的控制,也對今后可能的質(zhì)量事故原因分析不利。

2 碾壓混凝土溫度控制

碾壓混凝土溫度控制措施到位,將會有效減少溫度裂縫的產(chǎn)生,從而提高工程質(zhì)量。采取溫度控制措施的主要目的就是控制混凝土溫差?；炷翜囟瓤刂拼胧┮话懔_列了以下幾條:(1)優(yōu)化配合比。(2)合理的澆筑分層和層間間歇。(3)合理安排施工程序及進度。(4)控制澆筑溫度。(5)預(yù)埋冷卻水管。(6)表面保溫。

優(yōu)化配合比可通過配合比試驗達到目的,關(guān)鍵是保證室內(nèi)試驗所采用的材料應(yīng)與現(xiàn)場施工的材料基本相同,獲得的最優(yōu)配合比可以有效簡化溫度控制措施。合理的澆筑分層和層間間歇以及合理安排施工程序和進度的要求,目前在實踐和理論上均已趨于成熟且有效,可結(jié)合各工程特點參照同類工程成熟的經(jīng)驗實行?？刂茲仓囟?就是控制混凝土入倉時的溫度?？刂茲仓囟韧挥性谕顿Y充裕的大型工程較易辦到,而對于一般的中小型工程,很難做得完善,不少工程在混凝土拌和時采取用冷卻水或加片冰措施降低了混凝土的機口溫度,但在混凝土的運輸、攤鋪和碾壓過程中,這些溫度優(yōu)勢很快就消失殆盡。碾壓混凝土一般均要求在低溫季節(jié)澆筑,以盡量減少溫度控制方面的投資。對于大部分碾壓混凝土拱壩工程來說,控制壩體最高溫度及減少混凝土溫差最有效的措施就是預(yù)埋冷卻水管。冷卻水管在碾壓混凝土拱壩中具有以下幾方面的作用:一是通過初期冷卻削減碾壓混凝土內(nèi)部水化熱溫升峰值;二是利用中期冷卻進一步縮小混凝土內(nèi)外溫差;三是通過后期冷卻可將碾壓混凝土內(nèi)部溫度降至穩(wěn)定溫度場,以利于拱壩封拱灌漿,實現(xiàn)蓄水目標。

因此,目前在建的許多碾壓混凝土拱壩趨向于全斷面埋設(shè)冷卻水管。

冬季碾壓混凝土施工應(yīng)重視表面保溫措施。表面保溫措施的正確實施,不僅在施工期,而且在運行期,均能有效地防止外界溫度驟降以及混凝土內(nèi)外溫差產(chǎn)生的裂縫。

3 施工過程質(zhì)量控制

碾壓混凝土大壩施工過程控制的重點是壩體防滲。筆者通過多年實踐,總結(jié)出施工過程中以下幾個方面必須重點加以控制。

3.1 上游防滲體施工質(zhì)量的控制

利用上游變態(tài)混凝土和二級配碾壓混凝土作為大壩防滲體是目前常見的做法。上游變態(tài)混凝土的施工是碾壓混凝土大壩施工質(zhì)量的決定因素。變態(tài)混凝土施工的難點就在于漿液質(zhì)量的控制以及加漿振搗的施工方式。首先,漿液濃度應(yīng)嚴格按照設(shè)計要求配制。由于漿液一般都是通過管道運輸?shù)绞┕蚊?在確保設(shè)計漿液濃度的前提下,應(yīng)避免管道堵塞,一般須根據(jù)運輸途徑,通過現(xiàn)場試驗確定所需管道管徑。其次是加漿方式。規(guī)范規(guī)定須兩層加漿,即在底層和中層加漿,不允許表面加漿。而實際施工過程中,兩層加漿的要求很難得到真正貫徹,施工單位從加快施工進度和節(jié)省成本出發(fā),往往采取表面加漿的方法。表面加漿將導(dǎo)致碾壓層底部混凝土漿液拌和不充分,強度及防滲性能降低。另外,加漿是否均勻、振搗是否規(guī)范等,也是控制變態(tài)混凝土質(zhì)量的重要因素。上游面變態(tài)混凝土施工造成的質(zhì)量缺陷,處理起來不僅投資大,而且往往難以處理完善。

3.2 壩體橫縫施工質(zhì)量的控制

壩體橫縫施工質(zhì)量控制的重點是上游止水銅片、橫縫模板以及重復(fù)灌漿系統(tǒng)的安裝。止水銅片應(yīng)安裝牢固,確保在混凝土攤鋪、振搗過程中不偏移、不變形。止水片周圍的混凝土應(yīng)采用人工入倉,振搗到位,且應(yīng)確保混凝土振搗時銅片鼻子內(nèi)不被堵塞,以保證銅片能夠自由伸縮。橫縫模板周圍的混凝土在碾壓前應(yīng)將三級配中大骨料剔除,并采用小型振動碾碾壓密實,要防止碾壓不實出現(xiàn)滲漏通道,同時也防止破壞橫縫模板。重復(fù)灌漿系統(tǒng)安裝前,首先要檢查橡膠套閥的質(zhì)量是否符合設(shè)計要求,然后必須檢測其開環(huán)壓力,為今后封拱灌漿及重復(fù)灌漿提供依據(jù)和可靠保證。灌漿管路應(yīng)確保通暢。

3.3 層間結(jié)合面施工質(zhì)量的控制

碾壓混凝土采用分層碾壓施工,層厚一般為0.3m,層間結(jié)合施工技術(shù)在20年的發(fā)展中已趨于成熟,只要在施工過程中嚴格按照設(shè)計的施工技術(shù)要求操作,一般不會出現(xiàn)問題。但實際施工中,受現(xiàn)場條件、施工時間及氣候條件等的限制,層間間隔時間往往超過設(shè)計要求或試驗要求,且為了降低成本而簡化層間結(jié)合處理措施,導(dǎo)致層間結(jié)合質(zhì)量不好,形成層間裂縫。層間裂縫由于其不規(guī)則性,很難通過灌漿處理完善,造成工程質(zhì)量缺陷。

4 結(jié)語

碾壓混凝土筑壩技術(shù)的優(yōu)越性已越來越多地得到認同,其質(zhì)量控制的要求也逐漸嚴格。在當今的碾壓混凝土設(shè)計和施工技術(shù)條件下,把握好上述質(zhì)量控制的三個方面,是確保碾壓混凝土壩工程質(zhì)量的基本保證。