新疆严寒地区某碾压混凝土重力坝监理质量控制

王志臣

（葛洲坝集团项目管理有限公司 宜昌 443002）

1 工程概况

新疆北部严寒地区某水利枢纽工程主要由碾压混凝土重力坝、副坝和水电站组成，碾压混凝土重力坝分溢流坝段和非溢流坝段。最大坝高121.5m，主坝全长1570m，最大水头119.6m。

工程所在地区纬度高，太阳辐射量小，春秋季短、冬季较长（11月～次年4月），夏季气温较高，冬季气温较严寒，气温年较差悬殊，日较差明显，多年平均气温仅2.7℃，极端最高气温40.1℃，极端最底气温－49.8℃，多年平均降水量183.9mm，多年平均蒸发量1915.1mm，多年平均风速1.8m/s，最大风速25m/s，最大积雪厚度75cm，最大冻土深175cm，年有效施工期仅7个月，气象和气候条件十分恶劣。

“冷、热、风、干”是制约该工程温度控制的主要环境因素。

2 原材料及拌和质量控制点

2.1 原材料

a.水泥。该工程采用水泥“天山牌”P.O42.5普通硅酸盐水泥、特供水泥、P.HSR42.5高抗硫水泥，除了物理力学指标满足设计标准外，不同类别水泥分罐储存，避免混杂及有效利用既有储存设施是控制重点之一。

b.砂石骨料。细骨料采用当地天然砂，含泥量要求小于2%，其余指标满足规范要求，粗骨料采用当地人工骨料，岩性以片麻花岗岩为主，控制指标按规范及设计标准执行。

c.粉煤灰。采用新疆玛纳斯电厂生产的I级粉煤灰，石河子、独山子电厂生产的II级粉煤灰，质量标准按GB/T1595—2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》及DL/T5055—1996《水工混凝土掺用粉煤灰技术规范》执行。

d.外加剂。减水剂优先选用新疆五杰化工有限公司PMS—3碾压混凝土用缓凝高效减水剂和NF—1常态混凝土用高效减水剂，减水率较高，缓凝时间适中，抗压强度比较高。引气剂优先选用新疆五杰化工有限公司PMS—NEA3引气剂。掺量及检测按设计指标控制。

e.石粉。由于天然砂中细颗粒含量偏少，为了保证碾压混凝土的可碾性，通过在混凝土中掺加石粉来补偿细颗粒不足。

2.2 配合比及拌和

a.混凝土配合比根据2006年中国水电顾问集团贵阳勘测设计研究院工程科研院提交的《喀腊塑克大坝混凝土原材料及配合比试验研究报告》和“喀腊塑克工程RCC配合比现场试验专家咨询会”意见，由参建各方独自完成配合比拌和物性能试验和试件成型、养护及各种力学、变形、耐久等试验。结合气温变化、仓面大小及骨料饱和面干等情况，经监理工程师批复后实施。施工配合比调整的原则是：硬化后碾压混凝土的物理力学指标满足设计要求，减水剂的调整幅度不得大于0.1%。

b.拌和楼拌和称量系统由当地技术监督局定期检定；开机前，对拌和称量系统运行工况进行检查；每班开机前（包括更换配料单），拌和楼操作人员按监理工程师批准、试验室签发的配料单开机拌和。

碾压混凝土应充分搅拌均匀，满足施工的工作度要求，其投料顺序和拌和时间按不同楼型经试验后确定；搅拌机在正式投入生产之前，按DL/T5112—2000《水工碾压混凝土施工规范》的有关要求，对混凝土拌和物进行均匀性检验。

2.3 施工过程质量控制点

a.开仓准备。施工单位按内部“三检”制对建基面检查、缝面、模板、钢筋、止水、伸缩缝、预埋件、混凝土预制件、坝体冷却水管系统、灌浆预埋管路、观测仪器检查合格后，并备齐验收资料及“仓面设计”和浇筑要领图，由专职质检人员向监理工程师申报验收，监理工程师验收合格后签发开仓证；开仓证一式两份，监理单位、施工单位各一份；监理工程师未签发开仓证，严禁开仓浇筑混凝土；开仓证签发24h后还未进行混凝土浇筑，此开仓证即行作废，继续施工时需重新签发。

b.运输、卸料、平仓施工。监理人员重点控制运输车辆清洗、脱水、行驶速度等；汽车装运混凝土时，必须坚持两点或多点接料；有多品种混凝土时挂牌标识；自卸汽车在仓面卸料时，必须采用两点或多点卸料法，拌和物宜卸在已经摊铺好的条带上，再通过平仓机摊平，以尽量减少骨料的分离。测量人员负责在周边模板上绘制平仓控制线、不同品种混凝土之间的控制线，平仓时应严格控制；仓面检查员应严格控制不同级配或标号混凝土分界线，碾压混凝土平仓方向应按浇筑要领图的要求进行，平仓厚度不得大于35cm，超出规定值的部位必须重新平仓，局部不平的部位用人工辅助摊平等。

c.碾压施工过程。重点控制碾压机具的运行情况、碾压参数（速度、遍数等）、碾压条带间及端头部位的搭接情况、旁站布点检测记录压实容重等指标，表面的泌水、骨料分离、层面不泛浆等处理情况，层间间隔时间等；该工程主要采用斜层平推法，重点要控制斜层碾压方向（为下游往上游方向或左右岸方向）、斜坡坡比（应不大于1∶10）、斜层碾压的坡脚处理（按浇筑要领图确定在斜面底脚宽度摊铺砂浆，砂浆摊铺长度应与碾压条带宽度相对应，砂浆铺筑前应将仓面清洗干净，要求仓面湿润但不得积水。同时在已碾压密实的斜面上备置适量的碾压混凝土，保证平推段砂浆铺筑完成后可以立即覆盖碾压混凝土，在进行下游往上游方向的斜面碾压时，平推段应平行坝轴线方向碾压。在进行左右岸方向的斜面碾压时，按斜面方向，即平行坝轴线方向进行平推段碾压，下一层开始铺设砂浆前应挖除平推段端部以外的碾压混凝土，挖除范围以挖到上一次已铺的砂浆为准。挖除的混凝土料均匀地摊铺在未碾压混凝土面上，不得铺洒在上游面二级配混凝土区和下游面3m范围内）。

d.碾压层面与施工缝处理：

碾压层面处理：每个碾压层面一般都要均匀铺2～3mm厚水泥粉煤灰净浆，若这个部位泛浆情况很好，也可免铺水泥粉煤灰净浆。其他区域不超过初凝时间的层面不作处理，按工序继续铺筑上层碾压混凝土。超过初凝时间2h以内的层面增铺2～3mm厚的水泥粉煤灰净浆，超过初凝时间2～4h的层面增铺15mm的水泥砂浆后，方可再铺筑上层混凝土继续施工。直接铺筑时间应不大于2h。层间间隔时间应控制在6h以内，且最长不允许超出混凝土初凝时间。

施工缝（冷缝）处理：缝面处理可用高压水冲毛等方法清除混凝土表面的浮砂及松动骨料（以露出砂粒、小石为准）。处理合格后，先均匀刮铺一层15mm水泥砂浆（水泥砂浆应比碾压混凝土高一个等级），砂浆超前碾压混凝土铺筑，然后立即在其上摊铺碾压混凝土，混凝土应在砂浆初凝以前碾压完毕。施工缝的冲毛时间，应根据施工季节、混凝土强度、设备性能等因素，经现场试验确定，不得提前冲毛。因施工计划改变、降雨或其他原因造成施工中断时，应及时对已经摊铺的混凝土进行碾压，停止铺筑处的混凝土面宜碾压成坡度不大于1∶4的斜坡面。

e.造缝。诱导缝采用振动式切缝器切缝，成缝面积应不小于设计面积的60%。切缝采用“先碾后切”的方式，切缝深度不小于20cm，采用连续式切缝方式进行，填缝材料采用双层彩条布，布宽不得小于切缝刀片宽度。

f.变态混凝土施工。变态混凝土掺浆量不应大于变态混凝土量的4%（体积比）；变态混凝土采用打孔法加浆的方式。具体要求是：在已摊铺好的碾压混凝土上，人工打孔，然后将灰浆均匀注入孔内，孔间距15cm，孔径2.5～4cm，孔深不小于25cm，并严格控制加浆量。

2.4 针对特殊气候条件的质量控制点

a.根据工程区夏季高温、大风特点，对VC值进行动态控制。6～8月气温最高，从出机口到仓面的VC值损失最大，机口按 1～3s控制，仓面实测在 5～8s；4～5月、9～10 月出机口按 3～5s控制，仓面实测 5～8s，满足碾压混凝土可碾性要求。对混凝土进行预冷，机口温度按不大于16℃控制。运输车辆加设顶棚，减少混凝土温度回升。摊铺平仓后立即进行无振碾压2遍，并采用三防布铺盖，防止水分过快散失。

b.低温及寒冷天气碾压混凝土施工。加强对混凝土温度的检测，当气温低于-1℃时，收仓后及时覆盖保温，上层摊铺前，对碾压层面出现冻皮的表面采取无振补碾处理；摊铺平仓后立即进行无振碾压2遍，并采用三防布铺盖，防止温度降低过快。低温季节施工混凝土的最低温度原则上不应小于-3℃，一般控制出机口温度8～10℃、入仓温度5～8℃。每年12月至次年2月平均温度在-17℃以下，此时不考虑坝体混凝土浇筑。在3月中、下旬和11月上旬，当日平均气温在-3℃以上需要浇筑坝体混凝土时，采取低温施工措施，如采取热水拌和、保温模板、运输车和仓面及时覆盖保温被等措施，具体根据不同施工时段采取相应的措施。

c.永久保温和越冬层面临时保温。上游面采用“聚氨酯防渗涂层（2mm）+粘贴 XPS（5cm）+回填坡积物”的保温防渗结构，其中，越冬层以下2.5m范围内采用“聚氨酯防渗涂层（2mm）+粘贴 XPS（10cm）+回填坡积物”，下游面采用“粘贴XPS板（10mm）+外涂防裂聚合物砂浆+耐碱网格布”。监理工程师重点控制涂层厚度、XPS质量、粘结剂配比等。工程区11月～次年3月属越冬期，必须对越冬层面进行保护，首先清理表面，其上铺设一层塑料薄膜（0.6mm）,再铺设两层2cm厚的聚乙烯保温被，再铺设13层2cm厚的棉被，顶部用三防帆布包裹，并在保温被周边及越冬层以下2.6cm范围喷涂10cm厚的聚氨酯硬质泡沫，重点控制铺设时间、覆盖材料质量、防风措施及防火安全措施。

3 主要监理措施

3.1 建立健全现场监理组织机构，合理调配监理人员

根据碾压混凝土工程实际情况，充分考虑工程进度和施工高峰变化的因素，合理组织调配监理力量，建立了直线职能型的组织机构，根据工程需要不断充实监理人员，有效地保证了质量监理工作。根据监理工作需要，施工高峰期监理人员达到53人。

3.2 不断补充和完善各项监理工作制度

监理部根据《某水利枢纽碾压混凝土监理工作大纲》的监理总目标，坚持“守法、诚信、公正、科学”的宗旨，严格监理，不断制定和完善各项监理工作制度，制定有效的监理措施，保证各专业施工项目均有相应的工程质量监理实施细则，使各项监理工作有章可循。根据质量监理工作的特点对各项监理工作的操作程序和质量控制手段进行细化，作相应的明确规定，使监理工作规范化、制度化，根据项目监理工作需要，陆续制定了17项规章制度。

3.3 抓好施工过程质量控制，严把施工质量关

监理部贯彻合同质量目标及业主单位提出的“第一是质量、第二是质量、第三还是质量”的目标，将质量控制贯穿于工程施工的全过程，对关键部位、主要环节、重点工序，实施全方位、全过程、全天候的严格系统监理，并采取重点控制与一般控制相结合、巡视检查与旁站监理相结合的方法，使工程始终处于受控状态。

3.4 采取旁站、测量、试验和指令性文件等综合手段

仓面工艺采取三班制24小时旁站监理，一个RCC浇筑仓面一般安排一个或两个监理员进行旁站。旁站监理员主要按《某大坝碾压混凝土施工监理实施细则》和《某RCC施工工法》、《浇筑要领图》、设计施工技术要求旁站监督承包人施工，主要对以下现场施工质量进行控制：碾压混凝土入仓温度、VC值、碾压遍数、泛浆效果、压实度、入仓口和浇筑仓面的污染控制等。在碾压遍数和压实度都满足设计要求的情况下，如没有良好的泛浆效果，监理员均要求承包人进行补碾。重点对上下游防渗区的碾压施工质量进行严格监控。

监理部专门设立测量专业组，测量工程师对施工控制网、原地形测量成果、建筑物体型等测量成果进行复核，并在过程中对模板、轴线、轮廓线等进行跟踪抽查，有效地保证了施工质量。

试验是质量监理的重要手段之一。为了确保碾压混凝土工程质量，监理部试验室根据监理工作的要求，建立和完善了质量体系，积极开展质量抽检和试验工作，随时提交材料检测报告，每月及时编制质量抽检试验情况，为质量监理提供了有效的数据支撑。

监理工程师通过书面指令对施工单位进行质量控制，随时指出施工中发生或可能发生的质量问题，提醒施工单位加以重视或改进。

4 质量控制成果

4.1 原材料控制

根据平行检测和见证检测情况，除石粉个别组存在超标现象，水泥、粉煤灰、外加剂等原材料全部达到合格要求（见表 1）。

4.2 中间产品控制

除粗、细骨料有超标现象外，其余指标满足设计要求，监理抽检频次不小于 30%，超出 SL288—2003《水利工程建设项目施工监理规范》规定，较好地复核、证明了施工单位检测数据的准确性及工程实体质量（见表 2）。

表1 原材料检测结果

4.3 压实容重检测

二级配区基准容重为2400g/cm3，二级配压实容重98%以上；三级配基准容重为2420g/cm3，压实度99%以上。满足设计及规范要求（见表3）。

表2 中间产品检测结果

4.4 一枯、二枯RCC芯样成果

2008年3月进行大坝碾压混凝土一枯芯样钻取，由设计单位分别在大坝645.00m、641.00m高程浇筑层面的二级配防渗区和三级配坝体内部区各布置三个孔位进行钻孔取芯，钻孔取芯共获得混凝土芯样116.36m，其中有11m长芯样一根，获得率100%。

表3 压实容重检测结果

a.芯样外观。碾压混凝土段大部分芯样表面光滑、致密，骨料分布均匀，芯样完整性好，约为总量1%的芯样，骨料较集中，芯样较疏松，完整性一般。

常态混凝土段芯样表面光滑、致密，骨料分布均匀，略有气孔，芯样完整性好。

碾压混凝土与常态混凝土层面结合良好，混凝土与建基面胶结良好。

b.芯样性能。二级配芯样容重2375～2455kg/cm3，平均值 2416kg/cm3；三级配芯样容重 2407～2460kg/cm3，平均值为2435kg/cm3。

芯样强度在23.1MPa～38.9MPa之间，满足设计强度要求。

弹性模量在 2.28×104～3.94×104MPa 之间，泊松比多为0.14～0.16。

二级配极拉值在 0.71×10－4～0.92×10－4MPa 之间；三级配极拉值在 0.55×10－4～0.80×10－4MPa 之间；局部拉断面大骨料分布集中，且骨料周边略有裹粉。

二级配抗渗等级略低于W10的抗渗等级要求，三级配达到了W4要求。

芯样抗冻试验结果略低于设计抗冻等级F300、F100、F50的要求。

2009年4月对2008年浇筑混凝土二枯芯样进行钻取及压水试验工作，大坝II标在56号坝段取出16.46m长度芯样（芯样有效直径190mm，国内最长）一根，共包含了5个施工缝面，54个碾压层面，芯样获取率100%。

大坝I标2009年度钻孔取芯共获得芯样414.86m，其中混凝土芯样412.15m，芯样获得率100%。并于上游二级配区获得16.55m长芯一根（目前150mm孔径国内最长）。

大坝上游二级配区钻孔试段透水率最大值0.95Lu，最小值0.05Lu，平均透水率0.56Lu。混凝土属微透水。

大坝下游三级配区钻孔试段透水率最大值2.64Lu，最小值0.38Lu，平均透水率1.45Lu。混凝土属弱透水。

芯样外观质量描述：RCC碾压混凝土段，大部分芯样表面光滑、致密，骨料分布均匀；层缝间结合良好，层缝面完好率97.37%；芯样完整性好；约为总量1%的芯样，有骨料集中、芯样较疏松及表面粗糙现象，完整性一般；RCC碾压混凝土与常态混凝土层间结合良好。

5 结语

通过确立质量控制点，并针对影响施工的不利气候因素采取相应监理措施，对新疆北部严寒地区某辗压混凝土施工质量进行控制，取得了良好的效果。

坚持用数据说话。该工程监理过程中通过取得大量的抽检数据对施工单位的检测数据进行验证，同时通过对数据的加工、分析、处理找出规律，从而对监理措施进行调整，有利于监理质量控制。

针对一枯芯样抗冻指标检测略低于设计指标的实际情况，在下一步监理过程中要以此作为控制的重点。