基于水利水電工程中混凝土檢測及質量控制的要點

余光輝

（貴州智龍水利監(jiān)理有限公司，貴州 貴陽 550002）

1 工程概況

勝土水庫壩址以上流域集水面積17.33km2（其中：明流區(qū)集雨面積1.79km2，閉流區(qū)15.54km2），壩址以上主河道河長8.83km，平均坡降36.2‰。水庫校核洪水位1145.32m，總庫容515萬m3；正常蓄水位1143.00m，相應庫容為442萬m3；死水位1113.00m，相應庫容為19.3萬m3，興利庫容422.7萬m3。勝土水庫工程任務為供水和灌溉，其中供水包括鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水、農村人畜飲水和工業(yè)用水。年供水量為570.4萬m3，將解決平定營鎮(zhèn)、甕水辦3個村（社區(qū)）共計44667人的飲水（設計人口）、8家企業(yè)的供水及5883畝耕地（其中水田4428畝，旱地1455畝）灌溉用水。

2 本次工程中混凝土應用情況

根據(jù)《防洪標準（GB 50201—2014）》、《水利水電工程等級劃分及洪水標準（SL 252—2000）》及《水工混凝土結構設計規(guī)范：（SL/T 191—2008）》的有關規(guī)定，本工程擋水建筑物、泄水建筑物為4級建筑物，次要建筑物為5級建筑物，臨時建筑物為5級。

趾板及趾板下游水平防滲段范圍內進行固結灌漿和噴錨支護。在趾板基礎布置兩排固結灌漿孔，間、排距為3m，河床段孔深8m，岸坡段孔深5m。在趾板下游水平防滲段布置兩排固結灌漿孔，間、排距3m，河床段孔深8m，岸坡段孔深5m。趾板基礎布置錨桿，河床段趾板設25錨桿，L=4.5m，間、排距3m；河床段趾板下游水平防滲段、岸坡段趾板及其下游水平防滲段設φ25錨桿，L=4.5m，間、排距2m。

混凝土面板面板等厚0.4m，面板共分19塊，單塊寬度8.04～12m。面板上游依次為鋪蓋區(qū)（頂部高程1113.00m，水平寬度2.5m），蓋重區(qū)（頂部高程1113.00m，頂部水平寬度2.5m）；面板下游依次為墊層區(qū)（水平寬度3m）、過渡區(qū)（水平寬度3.5m）、主堆石區(qū)及下游塊石護坡（厚40cm）。本工程防浪墻高2.2m，采用倒“T”型布置，為4級鋼筋混凝土擋墻。

3 本次工程中混凝土檢測及質控分析

在本次工程中，混凝土面板及趾板采用線彈性模型，其他材料采用彈性非線性鄧肯－張E-B模型，混凝土與其他材料的接觸部位采用無厚度Goodman接觸面單元進行模擬。壩基巖采用Druker-Prager屈服準則的彈柔性本構關系。

本工程防浪墻高2.2m，采用倒“T”型布置，為4級鋼筋混凝土擋墻。墻底與堆石料接觸面的抗滑穩(wěn)定性，按抗剪強度公式計算：

式中：Kc——擋土墻沿基底面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；

f——擋土墻與堆石之間的摩擦系數(shù)，本處取0.4；

ΣG——作用在擋土墻上全部垂直于水平面的荷載；

ΣH——作用在擋土墻上全部平行于基底面的荷載。

式中：K0——擋土墻抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)；

ΣMV——對擋土墻基地前趾的抗傾覆力矩，kN·m；

ΣMH——對擋土墻基地前趾的傾覆力矩，kN·m；

計算中主要考慮以下兩種工況：①正常運行工況，防浪墻在堆石壓力及汽車荷載作用下的抗滑穩(wěn)定、抗傾覆穩(wěn)定及基底應力計算；②校核工況下防浪墻在上游水壓力作用的沿防浪墻底面的抗滑穩(wěn)定計算，見表1。

堆石壩布置于主河道，壩頂高程1145.50m，壩頂設有40cm厚碎石墊層，路面混凝土厚30cm，壩頂下游側設有高1.2m的不銹鋼護攔。根據(jù)工程類比經(jīng)驗，施工中壩頂預留有縱向超填區(qū)，最大超填高度25cm，位于大壩中部。

表1 防浪墻穩(wěn)定應力分析成果

面板堆石壩上游迎水面設置混凝土面板，是壩體的防滲結構，并將上游水壓力傳給堆石體。由于堆石體在水壓力作用下的變形會導致面板撓曲變形，因此面板混凝土不僅要求有足夠的抗?jié)B性能，還應有足夠的柔性，以適應壩體的變形，同時還應有足夠的強度及耐久性，以承受一定的不均勻變形，防止面板開裂和提高抗風化、抗凍能力，見表2。

表2 面板混凝土主要性能要求

在面板的截面中部設置單層雙向鋼筋，以承受混凝土溫度應力和干縮應力，縱、橫向鋼筋配筋率均為0.35%，在面板拉應力區(qū)或岸邊周邊縫附近可適當配置增強鋼筋。

4 本次工程針對混凝體選擇的檢測方法

4.1 強度檢測

重點對混凝土構件進行強度檢測，了解其拉彈性、抗折強度等指標是否能夠滿足本次水利工程的實際需求，具體方法包括回彈法、超聲法等，其中本次工程中采用回彈法進行試驗。

4.2 腐蝕程度檢測

混凝土與鋼筋結構構筑形成建筑整體框架，考慮到本次水利水電工程情況很可能受到長期水的影響，進而導致鋼筋材料出現(xiàn)腐蝕[1]。因此需加強對材料腐蝕程度的檢測，從而明確混凝土結構的強度。本次工程中采用半電池電位檢測法，具體操作是將銅線穿插連接到混凝土結構的鋼筋中，另一端連接腐蝕檢測儀通過這種操作從而判斷鋼筋的腐蝕強度。

4.3 抗壓性檢測

抗壓檢測作為混凝土檢測中非常重要的一部分，目前常用的檢測方法，包括超聲法、拔出法、射釘法等，在本次工程中考慮采用超聲法進行檢測，利用聲波展示出來的特性，從而進一步了解工程混凝土抗壓能力情況。

4.4 密實性檢測

混凝土密實性檢測直接關系到整個建筑的承載能力?？紤]到工程實際，本次混凝土密實性檢測采用熱圖無損檢測方法，這種方法就是利用信息化技術來了解混凝土內部結構的質量情況，一旦發(fā)現(xiàn)混凝土結構中存在異常，應立即進行修補[2]。

5 本次工程中提高混凝土質量的措施分析

5.1 加強原材料控制

本次工程中為提高混凝土質量，針對混凝土原材料的控制重點從水泥、骨料和外加劑三個方面進行嚴格控制。其中水泥作為混凝土的主要材料，在不同的具體工程中，對水泥的含量要求也各不相同，加強水泥檢測保證水泥質量達到工程需求非常重要。主要開展的檢測方法包括相容性試驗和原材料試驗兩種。重點實現(xiàn)對水泥細度、膠砂強度、抗折強度等方面的質量控制。另外骨料作為混凝土結構中的重要一部分，具體分為細骨料和粗骨料，在骨料的選擇與采購時應嚴格按照工程要求和相關標準進行配比，其中針對外加劑，本次工程中使用的外加劑包括速凝劑、緩凝劑、高效減水劑。在不同的施工過程中采用相應的外加劑，旨在提高混凝土的整體質量。

5.2 提高混凝土澆筑質量

由于混凝土的構造非常復雜，如果在澆筑過程中沒有加強質量控制可能引發(fā)各種質量問題，考慮到水利水電工程的實際情況，混凝土一般是采用鋼模形式來保證澆筑質量。

5.3 做好設備管理

在本次工程中，根據(jù)水工建筑物各部位混凝土量、所在位置、施工總布置規(guī)劃和混凝土入倉工藝，工程壩區(qū)混凝土系統(tǒng)集中布置，輸水線路區(qū)混凝土分散布置，采取移動式攪拌機供應混凝土。壩區(qū)可用平地較少，綜合考慮各種因素，擬在砂石加工系統(tǒng)旁邊設置一座混凝土拌和系統(tǒng)，由拌和站、水泥庫、空壓機房等部分組成。承擔大壩、溢洪道、輸水系統(tǒng)進水口等部位的混凝土生產任務。由于各項設備不僅關系到施工的正常開展，也關系到施工的質量，特別是混凝土在制作與澆筑的過程中，需要使用到各種大型設備，這些大型設備的工作效率直接關系到混凝土的澆筑質量。如果未重視加強設備管理，不僅直接影響到施工進度，甚至還可能對工程帶來不必要的損失。因此相關工作人員必須加強對機械設備的管理。要求安排相應的技術人員加強對機械設備的維護與保養(yǎng)，確保能夠為施工的順利進行提供保障。