水電站碾壓式混凝土壩的施工技術(shù)與質(zhì)量控制

甄文凱

中國電建集團(tuán)貴陽勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴州 貴陽 550081

1 工程概況

某工地水電站建設(shè)于河流下游，現(xiàn)場(chǎng)地形平穩(wěn)，無明顯起伏現(xiàn)象。該水電站總裝機(jī)容量6000kW，左右岸壩及溢流壩結(jié)構(gòu)形式具有一致性，為業(yè)內(nèi)較為主流的碾壓式混凝土壩，左、右岸壩段長(zhǎng)度依次為64.75m、75.69m，壩頂寬度為6m，最大高度為57.4m。

2 碾壓混凝土壩施工新技術(shù)

2.1 四級(jí)配碾壓混凝土技術(shù)

在常規(guī)的碾壓混凝土壩施工中，通常選用二、三級(jí)配骨料，最大粒徑不超過80mm，同時(shí)應(yīng)在許可范圍內(nèi)減少粗骨料的用量。若采取四級(jí)配碾壓混凝土技術(shù)，最大粒徑可提升至150mm，膠凝材料的用量也隨之減少，可有效削弱水化熱現(xiàn)象，充分保證混凝土澆筑層的厚度，在確保施工質(zhì)量的同時(shí)還可減少成本投入，具有顯著的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。與三級(jí)配碾壓混凝土相比，在該項(xiàng)新型技術(shù)的支持下，膠凝材料的使用量降低16 ～20kg/m3，用水量降幅可達(dá)到8 ～10kg/m3。

2.2 斜層平推碾壓技術(shù)

碾壓混凝土施工應(yīng)高度注重對(duì)各項(xiàng)工藝的控制，需嚴(yán)格把控混合料出廠直至碾壓完成所持續(xù)的時(shí)間，不超過2h，同時(shí)各層間隔時(shí)間也不宜超過混凝土初凝時(shí)間。若遇到澆筑倉面尺寸偏大的情況，在采取傳統(tǒng)的平層碾壓方式時(shí)，需以壩面的總體規(guī)格為準(zhǔn)，拆分為若干個(gè)倉塊，按順序有序澆筑到位，同時(shí)將拌和、運(yùn)輸、澆搗等各項(xiàng)工作落到實(shí)處，避免出現(xiàn)質(zhì)量問題。然而，分倉澆筑方式的局限之處在于倉面工作量明顯增加，對(duì)機(jī)械設(shè)備的綜合性能提出了較高的要求，資金投入量較大。這表明，傳統(tǒng)的平層碾壓方式在大面積施工中缺乏可行性。

斜層平推碾壓法則具有更顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，其澆筑層面與澆筑塊頂面和底面可形成特定的角度，有效保證作業(yè)面的施工質(zhì)量。不僅如此，由于降雨等特殊環(huán)境對(duì)施工的干擾較微弱，因此可有效縮短層間的覆蓋時(shí)間，從而更好地保證混凝土層間結(jié)合的穩(wěn)定性，讓施工全程均處于可控的狀態(tài)。

2.3 箱式滿管技術(shù)

傳統(tǒng)的負(fù)壓溜槽系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中易出現(xiàn)堵料、柔性膠帶受損等問題。鑒于此，以負(fù)壓溜槽輸送原理為基本依據(jù)，使用箱式滿管技術(shù)來鋪設(shè)適量的管道，并通過該裝置將碾壓混凝土從上方送到下方，可省去填筑石碴路的施工環(huán)節(jié)，從而在提高全程工作效率的同時(shí)大幅度減少運(yùn)輸成本。

箱式滿管技術(shù)高效地集成了各項(xiàng)裝置，集料斗、箱式滿管槽身、下料控制裝置可構(gòu)成完整的體系，且箱式滿管槽身下方配套有系統(tǒng)支撐結(jié)構(gòu)，能夠保證各裝置的穩(wěn)定性。集料斗呈漏斗形，通過油泵控制的方式可精準(zhǔn)地調(diào)節(jié)出料門的開度。箱式滿管槽身是通過各送料管所拼接成的完整結(jié)構(gòu)，在逐步拆除送料管后，能夠使箱式滿管槽身隨壩體高度的增加而持續(xù)升高，以便有效適應(yīng)澆筑面的進(jìn)度，全程效率較高，所需成本較低。

3 水電站碾壓式混凝土壩施工工藝

3.1 準(zhǔn)備工作

（1）施工機(jī)械及原材料準(zhǔn)備。通過應(yīng)用施工機(jī)械，可提高施工效率，減少人員投入；加之高質(zhì)量的施工材料，則可以有效地保證壩體施工質(zhì)量。對(duì)此，施工單位需以現(xiàn)場(chǎng)施工條件及工程質(zhì)量要求為導(dǎo)向，制訂科學(xué)的機(jī)械設(shè)備組合方案，配備性能達(dá)標(biāo)的機(jī)械設(shè)備，并做好日常的維護(hù)與保養(yǎng)工作。同時(shí)，施工單位還需選擇符合資質(zhì)要求的供應(yīng)商來采購施工所需的材料，加強(qiáng)進(jìn)場(chǎng)時(shí)的質(zhì)量檢驗(yàn)，采取防曬、防雨等相關(guān)防護(hù)措施，從而更好地維護(hù)施工機(jī)械與原材料[1]。

（2）準(zhǔn)備作業(yè)。以施工方案所提要求為準(zhǔn)，組織各項(xiàng)參數(shù)的實(shí)測(cè)工作，確定結(jié)構(gòu)控制點(diǎn)的具體位置，若無誤則有效標(biāo)示。按照要求將模板安裝到位，采取固定措施，以免在混凝土澆筑期間發(fā)生偏位現(xiàn)象，且需預(yù)埋鋼筋等相關(guān)構(gòu)件。在做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作后，組織全面驗(yàn)收，若合格則進(jìn)入后續(xù)環(huán)節(jié)，不合格則需及時(shí)處理。

3.2 配合比設(shè)計(jì)

施工單位可通過試配來確定具體配比，并將所得工藝參數(shù)作為正式生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)。通常情況下，試驗(yàn)需明確配合比、攪拌時(shí)間、溫度等方面的具體取值標(biāo)準(zhǔn)，且在未經(jīng)許可的情況下不可隨意變更配合比。

3.3 拌和與運(yùn)輸

根據(jù)配合比組織混凝土的拌和作業(yè)，其生產(chǎn)所得的混凝土應(yīng)利用自卸車及時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)。運(yùn)輸車需盡可能勻速運(yùn)行，并保持5km/h 以下的速度，且期間不可出現(xiàn)快速提速、加剎車、急轉(zhuǎn)彎等駕駛行為，否則將易導(dǎo)致混凝土工程性能大幅度下降?；炷猎谶\(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)后，需由專員指揮卸料，同時(shí)保證堆放高度＜1.5m。卸料時(shí)，施工單位需加強(qiáng)對(duì)混凝土質(zhì)量的檢驗(yàn)，若存在骨料分離的現(xiàn)象，需及時(shí)采取處理措施，以避免將不達(dá)標(biāo)的混合料應(yīng)用于施工中。

3.4 混凝土平倉

以倉面實(shí)際情況為準(zhǔn)，合理組織平倉作業(yè)。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，薄層攤鋪是可行方式之一。在實(shí)際攤鋪過程中，施工單位需重點(diǎn)關(guān)注混凝土的工藝特點(diǎn)，如初凝時(shí)間等，并根據(jù)規(guī)范在作業(yè)面上施工出帶寬為5 ～8m 的相應(yīng)條帶。同時(shí)以大壩的軸線為基準(zhǔn)，使條帶走向與其平行。此后，再利用推土機(jī)進(jìn)行清理，將兩側(cè)的混凝土推向中間，使整個(gè)施工面具有平整性。對(duì)于施工機(jī)械難以到達(dá)的邊角區(qū)域，則需要由施工人員處理。

3.5 混凝土的碾壓作業(yè)

碾壓施工工藝要點(diǎn)較多，施工人員需充分關(guān)注各方面的情況，采取動(dòng)態(tài)化控制措施。碾壓設(shè)備速度全程穩(wěn)定在1 ～1.5km/h，相鄰條帶搭接量至少應(yīng)達(dá)到10cm。模板邊緣及孔口處較為特殊，此類區(qū)域可采取手扶式振動(dòng)碾壓的方式。每完成一層混凝土的碾壓作業(yè)后，需檢查壓實(shí)度，視實(shí)際情況決定是否需采取進(jìn)一步的處理措施[2]。

3.6 壩體碾壓混凝土層間處理

層間間隔時(shí)間具有差異性，因此其對(duì)應(yīng)的處理方法也需適時(shí)調(diào)整。若時(shí)間短于混凝土終凝所需時(shí)間，則必須在鋪筑上層混凝土前做好處理工作，即加鋪一層厚度約1.0 ～ 1.5cm 的水泥砂漿；反之，若該間隔時(shí)間超過終凝時(shí)間，則有必要對(duì)施工縫面采取鑿毛處理措施，隨后再完成水泥砂漿的鋪設(shè)作業(yè)。對(duì)此，施工單位必須以合理的方法做好層間的處理工作，以免對(duì)混凝土鋪筑施工效果造成不良影響[3]。

3.7 養(yǎng)護(hù)

混凝土初凝后，需通過高壓水槍全面清理水泥硅表面雜物，要求混凝土表層具有一定的粗糙度。混凝土施工成型后，為了保證能夠及時(shí)進(jìn)入覆蓋養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)，施工單位必須保證混凝土全程維持濕潤(rùn)的狀態(tài)，且期間需由專員定期灑水，以避免因混凝土過于干燥而產(chǎn)生裂縫

此外，若現(xiàn)場(chǎng)氣溫＜3℃，需輔以保溫措施，從而減小低溫對(duì)混凝土成型質(zhì)量的影響。

4 水電站碾壓式混凝土壩施工質(zhì)量控制措施

4.1 原材料方面

原材料是混凝土的基本組成部分，加強(qiáng)對(duì)原材料的質(zhì)量控制可以有效地保證施工質(zhì)量。對(duì)于水泥等相關(guān)材料，需從符合資質(zhì)的廠商購買，且要求其出具生產(chǎn)合格證等相關(guān)具有質(zhì)量證明性質(zhì)的資料。在材料進(jìn)場(chǎng)時(shí)，施工單位需加強(qiáng)檢測(cè)，對(duì)于質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的材料，均不可入場(chǎng)。不僅如此，考慮到原材料易受到氣溫、日曬等因素的影響，施工單位還需對(duì)進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)的材料采取防護(hù)措施，以免因材料質(zhì)量下降而阻礙正常施工。

4.2 碾壓方面

在碾壓過程中，施工單位需充分考慮碾壓輪的寬度，并以此為參考合理規(guī)劃條帶規(guī)格，要求相鄰條帶間可有效搭接，碾壓方向與搭板軸線呈平行的關(guān)系。待碾壓完成后，需利用核子密度儀檢測(cè)，以便掌握壓實(shí)度的實(shí)際情況，要求實(shí)測(cè)值至少應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的98.5%，否則需組織復(fù)壓，直至碾壓質(zhì)量完全滿足要求為止。另外，混凝土經(jīng)過碾壓后將發(fā)生一定程度的反彈，為了準(zhǔn)確反映真實(shí)的壓實(shí)度情況，在碾壓完成后不宜隨即組織壓實(shí)度檢測(cè)工作，較合適的是碾壓完成10min 后開始檢測(cè)。

4.3 成縫控制方面

碾壓后再切縫，施工設(shè)備要以切縫機(jī)為宜，填充應(yīng)與成縫施工同步展開，需做到一次成縫，同時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制填縫材料與混凝土表面的間距，具體以1 ～2cm 為宜。橫縫是較為薄弱的區(qū)域，經(jīng)切縫處理后，需再次碾壓1 ～2 遍，目的是提高混凝土的壓實(shí)度，保證碾壓式混凝土壩的總體施工質(zhì)量。此外，碾壓式混凝土壩的工作量較大，對(duì)工期提出較嚴(yán)格的要求，因此切縫需及時(shí)完成，盡可能縮短中途耽擱時(shí)間，以免對(duì)正常施工進(jìn)度造成影響。

5 結(jié)束語

綜上所述，若要在既定工期內(nèi)保質(zhì)、保量地完成水電站碾壓混凝土壩的各項(xiàng)任務(wù)，則必須遵循因地制宜的原則，合理優(yōu)化施工技術(shù)。此外，工程施工前需要將準(zhǔn)備工作落實(shí)到位，深入現(xiàn)場(chǎng)全面勘察，掌握氣候、地質(zhì)、水文等方面的具體情況，以此為重要參考，合理組織施工作業(yè)。