云河水库碾压混凝土重力坝施工质量控制

张启蒙

（西安建筑科技大学华清学院，陕西西安710043）

云河水库碾压混凝土重力坝施工质量控制

张启蒙

（西安建筑科技大学华清学院，陕西西安710043）

通过云河水库碾压混凝土重力坝施工实践，总结了碾压混凝重力坝施工质量控制的内容、方法和控制效果，可为类似碾压混凝土大坝施工提供参考。

碾压混凝土坝；施工质量；控制

云河水库位于陕西省南郑县两河镇境内，系兼防洪、发电、城市供水、养殖、旅游开发等综合利用于一体的小（Ι）型碾压混凝土重力坝。碾压混凝土重力坝采用贫水泥、无塌落度的干硬性混凝土，与土石坝施工相同的运输及铺筑设备，用振动碾分层压实。具有混凝土体积小、强度高、施工程序简单、快速、经济等特点的新型混凝土施工技术。做好施工质量控制是保证整体工程质量的关键，本文结合工程实际就碾压坝的质量控制要点进行重点阐述。

1 碾压混凝土配合比质量控制

开展碾压混凝土室内配合比设计试验是保证碾压混凝土坝质量的基础。碾压混凝土配合比设计的目的和任务，主要是在确定出满足混凝土设计要求的抗压、抗渗、抗冻、极限拉伸等指标要求的条件下，通过室内试验和计算，选择符合规范要求的混凝土原材料，确定出水、水泥、粗、细骨料、掺合料、外加剂等各项材料的最佳配比比例，使混凝土的和易性、抗分离性、均匀性、施工性能达到最优。

云河大坝混凝土主要有碾压混凝土、变态混凝土、常态混凝土和抗冲耐磨混凝土四种。其中碾压混凝土主要技术指标要求见表1[1]。

表1 碾压混凝土配合比设计指标

依据《云河水利水电枢纽工程碾压混凝土室内试验要求》，本工程混凝土配合比设计试验委托了具有混凝土甲级检测资质和碾压混凝土施工、试验经验的检测单位进行配合比设计试验，有效保证了配合比的质量。

经各项指标分析计算和试验，推荐碾压混凝土配合比见表2[2]。

2 现场碾压工艺试验控制

在碾压混凝土施工前，必须进行现场碾压工艺试验，其目的和任务主要是：①验证设计配合比的合理性、可靠性及可碾性，调整出适宜施工的配合比；②验证拌和站系统的生产性能，确定碾压混凝土适宜的Vc值（工作度）控制范围；③验证碾压混凝土拌和、运输、平仓、碾压等施工能力和可靠性，及时调整碾压混凝土施工方法和工艺，最终确定出最优施工技术参数，包括投料顺序、碾压方式、振动碾行进速度、振幅、频率、入仓、卸料、平仓、铺筑厚度、层面处理、变态混凝土加浆量及加浆方式等；④通过演练碾压混凝土施工方法和工艺，对施工人员进行现场技术培训，指导具体施工。

表2 碾压混凝土推荐配合比表kg/m3

本工程碾压工艺试验在项目法人、监理、检测及配合比设计试验等单位的共同监督和见证下进行。经现场碾压试验，确定出主要机具和控制参数为：拌和机具为HZS270型搅拌机，拌和时间90 s，投料顺序按照（大石+中石+小石+砂）→（胶凝材料）→（水+外加剂）方式进行；正常施工状态下，碾压混凝土现场Vc值控制在4 s~6 s,施工中根据气候变化实行动态控制；碾压机具选用LTC212双钢轮震动碾一台、手扶式震动碾一台、平仓机一台，每仓碾压混凝土浇筑层厚3 m,碾压条带宽度4 m ~6 m,条带间搭接宽度10 cm~20 cm,铺筑厚度35 cm（±2cm），压实厚度30 cm；碾压工艺为先静压2遍，再低频高振碾压4遍，高振低频碾压4遍，行走速度控制在1.0 km/h~1.5 km/h，边角部位手扶震动碾碾压25～28遍；层面处理根据碾压混凝土初凝时间和施工层间间隔时间分三种情况，一种是在初凝时间以内，层面可不做任何处理直接铺筑下层混凝土，第二种是在初凝时间之后终凝时间之前层面铺设一层净浆或砂浆垫层，净浆厚度控制在1mm~1.5mm，砂浆厚度控制在1.5cm~2cm,强度等级要比同部位混凝土提高一级，第三种是超过终凝时间按照施工冷缝处理，用高压水枪冲毛后，清理干净层面，铺设1.5cm~2 cm砂浆垫层。碾压混凝土层面间隔时间及处理方式见表3。

表3 碾压混凝土层面间隔时间及处理方式单位：h

3 碾压混凝土施工过程质量控制

3.1 原材料质量控制

原材料质量的优劣将直接影响碾压混凝土的质量，必须严格控制，严禁不合格材料用于工程项目施工中。

工程对进入施工现场的原材料，由施工单位首先按照有关规范、规程和标准要求进行取样检测，监理工程师按照监理规范进行平行检测，同时，项目法人委托有资质的检测单位进行第三方抽检，严禁不合格原材料进场。主要原材料质量检测控制项目和频率如下：

（1）水泥、粉煤灰，每批次供应数量超过200 t时，应按每200 t检测一次（当一批不足200 t时，也应检测一次）。

（2）外加剂，外加剂厂商应提交合格证，证明提供的外加剂满足技术规范要求。另外，厂商每6个月应提交一次生产合格证，以证明其材料特性与原来相同。外加剂若在工地存放时间超过6个月或出现冷凝结霜后就不能使用，除非重新试验证明其有效后方可使用。

（3）骨料，每500 m3检测一次，粗细骨料的质量要求应符合《水工碾压混凝土施工规范》DL/T5112-2009和《水工混凝土施工规范》DL/T5144-2001的有关规定。

3.2 拌合物质量控制

3.2.1 称量检测

混凝土拌合首先要求称量准确。由于碾压混凝土对材料配比要求较常态混凝土更严，因此对用于碾压混凝土配料称量的衡器应每月检验一次，配料称量控制允许偏差见表4。

表4 配料称量检验标准

3.2.2 拌合时间检测

足够的拌合时间是碾压混凝土质量的基本保证，拌合时间抽检每班应不少于4次。

3.2.3 拌合物质量检测

碾压混凝土拌和物质量检测，在拌合楼机口随机取样进行，检测项目和频率见表5。

表5 碾压混凝土的检测项目和频率

其中，单位体积用水量和Vc值对碾压混凝土压实质量有显著的影响，施工中要严格控制单位体积用水量和Vc值，严禁Vc值超标的拌合料入仓。

3.3 混凝土入仓质量控制

混凝土入仓方式一般分为自卸汽车直接入仓、负压溜槽、溜管、皮带机、门机、塔吊及缆机入仓等方式。

本工程大坝880 m高程以下碾压混凝土浇筑采用自卸汽车直接入仓，880 m高程以上碾压混凝土浇筑利用左坝肩上坝道路采用自卸汽车+负压溜槽+装载机入仓，常态混凝土浇筑采用混凝土罐车+天泵或地泵方式入仓。自卸汽车入仓前要求汽车轮胎必须冲洗干净并脱水后方能入仓，汽车在仓面内的行驶速度一般控制在10 km/h左右并禁止在仓面内急转弯和急刹车，以免扰动碾压密实的混凝土。

3.4 仓面施工质量控制

3.4.1 卸料

采用自卸汽车直接进仓卸料对，宜采用退铺、多点式卸料法，即：先直接卸料，然后推平，层面的卸料在己摊铺的料上，可减少大骨料分离。卸料堆旁出现的分离骨料，应由人工或用其它机械将其均匀地摊铺到未碾压的混凝土面上。各种运输机具在转运或卸料时，出料口混凝土自由落差不宜大于1.5 m，大于1.5 m时宜加设专用垂直溜管或转料漏斗。

3.4.2 铺料和平仓

铺料厚度和平整度直接影响混凝土碾压的密实度和层间结合，应严格按照现场碾压试验控制铺料厚度，铺筑厚度35cm，压实厚度30cm偏差及平整度控制在±2cm以内。平仓作业采用平仓机进行，平仓机不得直接在已压实的碾压混凝土表面行走，平仓过程中要防止骨料分离，平仓表面应平整，无凹坑、无油污、无杂物，间歇层面可同上游倾斜5%，不允许向下游倾斜。

3.5 碾压质量控制

3.5.1 碾压

碾压要严格按照现场碾压试验确定的碾压机具和工艺遍数进行，坝体迎水面3 m范围内，碾压方向应垂直于水流方向（与坝轴线平行），其余部位，也宜为垂直水流方向，避免形成渗漏通道。碾压作业采用搭按法，碾压条带间的搭接宽度10 cm~20 cm，端头部位的搭接宽度为100 cm左右。每层碾压混凝土加水拌和至碾压完毕时间控制在2 h以内，两个碾压层间允许间隔时间控制在底层混凝土初凝时间以内（宜≤6 h），每仓碾压混凝土层间间歇期控制在7 d左右，层间冲毛在混凝土终凝后24 h以后进行，以利于层间结合。

3.5.2 现场检测

仓面混凝土碾压完成后，采用核子密度仪检测压实容重。每铺筑100 m2~200 m2碾压混凝土至少应有一个检测点，每一铺筑层仓面内应有3个以上检测点。压实容重以碾压完毕lOmin后核子密度仪测试结果为准。坝体内部混凝土相对密度不小于97%，外部混凝土相对密度不小于98%，对未达到标准的部位要重新检测，查明原因并进行补碾，补碾仍未达到标准予以挖除并补料重新碾压，直至达到标准要求。

3.6 温度控制

碾压混凝土坝为大体积混凝土，温控防裂是碾压混凝土质量控制的重点。根据云河施工区域气温逐渐升高的实际，本工程温度控制主要采取优化施工配合比，在骨料存储、混凝土拌和、运输、浇筑等环节采取系列措施降低原材料、混凝土和浇筑温度，有效保证了大坝碾压混凝土的质量。

（1）在混凝土配比环节，开展现场碾压工艺试验，在保证混凝土强度的前提下，优化设计配合比，降低每方混凝土水泥用量，并采用“双掺”技术，在混凝土中掺加一定量的粉煤灰和高效减水剂，以改善混凝土性能，降低水化热温升。

（2）在骨料存储环节，提高骨料堆高度，尽量将其高度堆高到6 m以上，使其温度接近月平均气温，并在料堆顶部搭设凉棚，辅助开展低温水喷雾降温。

（3）在混凝土拌和环节，引用河道低温水拌和，在骨料运输廊道进风口安装喷雾装置，降低皮带表面温度，并在皮带机上搭设遮阳棚，避免阳光直射使骨料温升。

（4）在混凝土运输环节，采取搭设遮阳棚、凉水冷却车厢等措施，尽量减少混凝土温度回升。

（5）在混凝土浇筑环节，加快混凝土入仓覆盖速度和入仓强度，缩短混凝土暴露时间和层间间隔时间，尽可能利用早、晚或夜间低温时段进行浇筑，避开上午10点至下午4点之间阳光辐射强烈的时段浇筑混凝土，在浇筑过程中，采用低温水和高压风混合形成低温雾气，进行仓面喷雾，以反射阳光，改变仓面小环境，降低仓面温度，增加仓内湿度，减少Vc值损失。

（6）在坝体浇筑高程837 m~864.5 m之间，每浇筑层厚3 m内，按1.5 m×1.5 m的间排距铺设一层冷却水管，在上层混凝土覆盖后即进行通水冷却，管中水的流速控制在0.6 m/s(对应流量1.2 m3/h)左右，通水时间为20 d，每24 h更换进水方向一次。每4 h测量一次坝体冷却水的温度,通水水温不大于14℃,冷却水与混凝土最高温度的温差不大于20℃，混凝土每天降温不超过1℃。

（7）加强温度检测，在混凝土施工过程中，每2 h~4 h测量一次混凝土原材料温度、出机口温度、浇筑温度及气温。浇筑温度测量每100 m2仓面不少于1个测点，每一浇筑层不少于3个测点，测点均匀分布在仓面上浇筑层面上。同时，在大坝两个断面（坝0+077.8 m与坝0+103.1 m）8个高程埋设64支电阻式温度计，由专人负责，进行跟踪监测。

经采取以上综合措施，结合坝内温度监测，碾压混凝土内部最高温度基本控制在设计允许范围以内。

4 碾压混凝土检测和质量控制效果

质量检测是评价碾压混凝土质量控制效果的重要依据。云河大坝在实施过程中，施工单位和项目法人委托的第三方检测单位均设立了工地试验室进行质量自检和抽检，监理单位按监理规范进行跟踪和平行检测，建立了完整的质量检测体系，做到了及时检测、及时提供检测数据报告。目前共检测[3]：水泥：273组，砂135组，石子213组，粉煤灰78组，外加剂15组，Vc值700组，碾压混凝土压实度10440组，28天龄期抗压强度369组，90天（设计龄期）抗压强度118组，压水试验46孔，682 m。经检测数据分析表明，各项指标达到设计标准和技术要求。

5 结语

云河水库碾压混凝土重力坝施工，经过前期科学的室内配合比设计和现场碾压试验，确定了合理施工配合比。施工过程中，通过严把原材料质量，加强施工过程质量控制，注重质量检测，及时进行质量评价。质量控制达到了预期效果，形成了合格的碾压混凝土坝产品，可供类似工程借鉴。

[1]南郑县云河水利水电枢纽工程大坝混凝土施工技术要求[R].汉中市水利水电建筑勘测设计院,2016年3月.

[2]南郑县云河水利水电枢纽工程碾压混凝土重力坝混凝土配合比试验研究成果报告[R].中国水电建设集团十五工程局有限公司测试中心,2015年8月.

[3]南郑县云河水利水电枢纽工程碾压混凝土试验总结[R].汉中市山河工程检测有限公司,2016年3月.

TV544.921

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1673-9000（2017）03-0044-03

2017-03-15

张启蒙（1996-），男，陕西西安人，主要从事工程管理工作。