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摘要：采用新型的垂直振动碾进行60cm厚混凝土碾压，碾压遍数为2-10-2，采用深层混凝土压实度检测仪进行压实度检测。混凝土施工完成后，经检测其质量指标均达到设计和规范要求。混凝土厚层碾压施工技术可加快混凝土施工进度，缩短工期，节约投资，具有较高的推广应用价值。
关键词：高拱坝碾压混凝土坝垂直振动碾碾压层厚60cm
1 工程概述
黄花寨水电站位于贵州省蒙江流域干流格凸河上，电站装机容量2×27MW，水库正常蓄水位▽795.5m，相应库容1.748亿m3。电站枢纽大坝为碾压混凝土双曲拱坝，最大坝高108m，坝顶高程▽800.0m，坝顶宽6m，坝顶弧长243.58m，坝体分两条横缝，坝底最大宽度25.3m，大坝厚高比为0.236。坝体上游面采用二级配富胶材碾压混凝土(C9020)及二级配变态混凝土(C9020)防渗，坝体下游采用三级配碾压混凝土(C9020)，碾压混凝土方量28万m3。
大坝坝体左岸非溢流坝段、溢流坝段下部及右岸非溢流坝段▽789.5以下混凝土均采用薄层碾压方法(铺料厚度33cm，压实厚度30cm)进行施工，右岸非溢流坝段▽789.5~▽800混凝土采用厚层碾压方法进行施工。厚层碾压施工共4个仓号(坝块)，分别为▽789.5~▽792.5、▽792.5~▽795.5、▽795.5~▽798.5、▽798.5~▽800，其中▽789.5~▽792.5仓号面积778m2，▽792.5~▽795.5仓号面积730m2，▽795.5~▽798.5仓号面积684m2，▽798.5~▽800仓号面积640m2。由于受混凝土综合运输条件限制，混凝土进仓强度均不能满足各坝块通仓厚层碾压施工，仅在长40~50m宽6~7m的仓面进行厚层碾压施工，各仓号(坝块)其余区域按30cm层厚斜层碾压施工。为减小施工干扰，加快作业速度，将坝体的四种混凝土(三级配碾压混凝土、变态三级配混凝土、二级配碾压混凝土、变态二级配)全部改为三级配碾压混凝土，上、下游面50cm范围采用三级配变态混凝土。
2、混凝土厚层碾压实施
2.1 施工配合比
采用大坝工程所用混凝土配合比，见表1。
(1) 水泥为畅达瑞安水泥厂P·O42.5水泥，标准稠度用水是量127ml；初凝时间3h51min，终凝时间5h01min；3d抗折强度5MPa，28d抗折强度7.9MPa，3d抗折强度28.5MPa，28d抗折强度46.7MPa。
(2) 粉煤灰为安顺电厂Ⅱ级粉煤灰，含水量0.4%，细度15.9%，烧失量5.8%。
(3) 减水剂为北京科宁外加剂厂缓凝高效减水剂ADD-3，减水率为23.8%，掺量为0.8%。
(4) 氧化镁为辽宁海城东方滑镁公司生产的轻烧氧化镁，掺量为胶材重量的5.5%。
(5) 砂采用人工砂，母材为石灰岩；堆积密度1569 kg/m3，紧密密度1820 kg/m3，表观密度2697kg/m3，细度模数FM=2.6，石粉含量21.5%，含水量为2.1%，吸水率1.4%。
(6) 碎石为人工碎石，母材为石灰岩；吸水率一级配为1.3%、二级配为0.92%、三级配为0.3%，含泥量一级配为0.35%、二级配为0.4%、三级配为0.3%。
(7)三级配碎石比例掺量为30%：40%：30%（5~20mm：20~40mm：40~80mm），砂、碎石以饱和面干状态为基准。
(8) 碾压混凝土凝结时间三级配为9h10min，碾压混凝土容重三级配为2480kg/m3。
2.2 碾压混凝土生产
(1) 混凝土拌和
混凝土在工地拌和站(DW240双卧轴连续推进式搅拌站)拌和，其理论拌和能力为240m3/h。
(2) 混凝土运输
仓面外水平运输采用北方奔驰自卸汽车，将拌和楼拌制好的碾压混凝土运输至大坝左岸，在坝头通过左岸坝顶和坝顶交通桥倒退至1#闸墩处，卸入集抗分离溜管顶部的集料斗；采用管径500mm的抗分离溜管[1]将集料斗中混凝土输送到坝面，在坝面采用北方奔驰自卸汽车运输。
由于仓面狭窄、作业设备多(包括振动碾、推土机、吊机、自卸车等)、施工工序多(铺料、平仓、碾压、检测、铺预制块等)，对混凝土施工速度有一定的影响，混凝土实际浇注速度约40 m3/h。
2.3 混凝土碾压
混凝土入仓后，用SB-11平仓机平仓。碾压参数根据2006年9月落脚河和2008年11月马堵山厚层碾压试验结果确定[2]~[3]，铺料厚度66cm，分两次铺料，每次铺33cm，两次铺料平仓后，采用SD451型垂直振动碾(其性能指标[2]见表2)碾压，碾压速度控制在2km/h内，碾压遍数为2-10-2（静碾2遍，振碾10遍，再静碾2遍），压实后厚度为60cm。碾压条带搭接宽度10～20cm，端头位的搭接宽度为100cm左右。
2.4 混凝土压实度检测
混凝土压实后，30cm深处混凝土压实度采用HS-2002核子密度仪；40cm、50cm、60cm深处混凝土压实度采用ROCKY型改良密度仪检测。两种仪器检测为相近点检测，每个碾压层检测5点，四个浇筑坝块共检测333点，压实度超过97.0%的有328点，一次碾压检测合格率为98.5%。
2.5 混凝土试块强度检测
每个仓块28d、90d抗压和抗渗试块各取1组，经标准养护后进行检测，其28d抗压强度为17.7~20.4MPa，90d抗压强度为26.0~28.9MPa；28d抗渗强度等级为W4~W6，90d抗渗强度等级均超过W6；混凝土试验抗压和抗渗强度均符合设计要求的C9020W6标准。
2.6 坝体混凝土芯样质量检测
坝体混凝土于2011年4月6日浇至坝项，2011年5月31日至2011年6月19日在厚层碾压部位进行钻孔取芯。钻取芯样采用地质钻机，钻杆外径220mm，取芯直径为190mm，共钻3孔，编号1#孔、2#孔、3#孔，各孔取得芯样总长度分别为9.65m、9.65m、8.73m。混凝土芯样见图1。
图1-1a 1#孔3m长芯样图1-2a 2#孔全孔芯样组图图1-3a 3#孔3.1m长芯样
图1-1b 1#孔1.77m长芯样图1-2b 2#孔1.6m长芯样图1-3b 3#孔全孔芯样组图
(1) 芯样断裂情况
芯样断裂均在层缝面，未见单层碾压层内有断裂。1#孔遇层逢面16个(包括缝面3个)，断裂8个，层缝面折断率为47.1%(缝面断裂1个，折断率为33.3%)；2#孔遇层逢面17个(包括缝面3个)，断裂8个，层缝面折断率为47.1%(缝面断裂1个，折断率为33.3%)；3#孔遇层逢面15个(包括缝面3个)，断裂7个，层缝面折断率为46.7%(缝面断裂1个，折断率为33.3%)。
(2)芯样外观质量
混凝土芯样连续、完整、胶结较好、骨料分布基本均匀，芯样侧面无表观缺陷，有少许气孔。
(3)芯样混凝土强度
每个坝块芯样混凝土抗压试块取了3块，共取12块试件，其混凝土强度范围为21.4~25.6MPa，均符合设计要求；每个坝块取抗渗芯样一组，共4组，抗渗强度均达到W6的设计要求。
3 结语
通过厚层碾压混凝土施工技术在黄花寨水电站大坝上的应用实践，经对实施过程及各项数据分析论证，突破常规30的压实厚度，加大碾压层厚提高功效是可行的，总结如下：
(1) 采用SD451型垂直振动碾进行60cm厚混凝土碾压(铺料厚66cm，分两次铺料，每次铺33cm)，碾压遍数2-10-2(靜压2遍+振压10遍+静压2遍)，施工的混凝土坝体各项质量指标经检测均满足标准要求，表明SD451型垂直振动碾碾压60cm厚混凝土是可行的。
(2) 改良后的ROCKY型密度仪检测深度可达60cm，可直接读取实测密度值及压实度数据，成孔方式采用单孔打孔式，速度较快，能满足30cm以上厚层碾压混凝土在施工过程的检测要求。
(3) 我国碾压混凝土施工(RCC)技术中普遍采用30的压实厚度，加大层厚有利于提高碾压功效，厚层混凝土碾压速度比常规薄层碾压快，对混凝土入仓能力要求较高。本次施工由于作业条件对混凝土施工速度有一定的影响，使混凝土层间铺料间隔时间局部超过初凝时间而导致混凝土芯样层间断裂较多。
(4) 混凝土60cm厚层碾压技术在理论上可加快施工进度，缩短工期，节约投资，针对于某一个特定的工程，其经济上是否可行，尚应根据工程结构特点、各种碾压检测设备价格、混凝土生产能力、工程总体施工进度进行综合分析。
参考文献
[1] 汪永剑,丁仕辉等.高落差陡坡运输RCC抗分离溜管的研制与应用[J].水利水电技术.2011,42(10):91~93、104
[2] 汪永剑,丁仕辉.混凝土厚层碾压试验研究[J].混凝土与水泥制品.2010,(2):16~20
[3] 李春敏,刘树坤.黄花寨水电站RCC坝大层厚现场试验成果及启示[J].水利水电技术.2007,38(4):39~43、47
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：高拱坝碾压混凝土坝垂直振动碾碾压层厚60cm
1 工程概述
黄花寨水电站位于贵州省蒙江流域干流格凸河上，电站装机容量2×27MW，水库正常蓄水位▽795.5m，相应库容1.748亿m3。电站枢纽大坝为碾压混凝土双曲拱坝，最大坝高108m，坝顶高程▽800.0m，坝顶宽6m，坝顶弧长243.58m，坝体分两条横缝，坝底最大宽度25.3m，大坝厚高比为0.236。坝体上游面采用二级配富胶材碾压混凝土(C9020)及二级配变态混凝土(C9020)防渗，坝体下游采用三级配碾压混凝土(C9020)，碾压混凝土方量28万m3。
大坝坝体左岸非溢流坝段、溢流坝段下部及右岸非溢流坝段▽789.5以下混凝土均采用薄层碾压方法(铺料厚度33cm，压实厚度30cm)进行施工，右岸非溢流坝段▽789.5~▽800混凝土采用厚层碾压方法进行施工。厚层碾压施工共4个仓号(坝块)，分别为▽789.5~▽792.5、▽792.5~▽795.5、▽795.5~▽798.5、▽798.5~▽800，其中▽789.5~▽792.5仓号面积778m2，▽792.5~▽795.5仓号面积730m2，▽795.5~▽798.5仓号面积684m2，▽798.5~▽800仓号面积640m2。由于受混凝土综合运输条件限制，混凝土进仓强度均不能满足各坝块通仓厚层碾压施工，仅在长40~50m宽6~7m的仓面进行厚层碾压施工，各仓号(坝块)其余区域按30cm层厚斜层碾压施工。为减小施工干扰，加快作业速度，将坝体的四种混凝土(三级配碾压混凝土、变态三级配混凝土、二级配碾压混凝土、变态二级配)全部改为三级配碾压混凝土，上、下游面50cm范围采用三级配变态混凝土。
2、混凝土厚层碾压实施
2.1 施工配合比
采用大坝工程所用混凝土配合比，见表1。
(1) 水泥为畅达瑞安水泥厂P·O42.5水泥，标准稠度用水是量127ml；初凝时间3h51min，终凝时间5h01min；3d抗折强度5MPa，28d抗折强度7.9MPa，3d抗折强度28.5MPa，28d抗折强度46.7MPa。
(2) 粉煤灰为安顺电厂Ⅱ级粉煤灰，含水量0.4%，细度15.9%，烧失量5.8%。
(3) 减水剂为北京科宁外加剂厂缓凝高效减水剂ADD-3，减水率为23.8%，掺量为0.8%。
(4) 氧化镁为辽宁海城东方滑镁公司生产的轻烧氧化镁，掺量为胶材重量的5.5%。
(5) 砂采用人工砂，母材为石灰岩；堆积密度1569 kg/m3，紧密密度1820 kg/m3，表观密度2697kg/m3，细度模数FM=2.6，石粉含量21.5%，含水量为2.1%，吸水率1.4%。
(6) 碎石为人工碎石，母材为石灰岩；吸水率一级配为1.3%、二级配为0.92%、三级配为0.3%，含泥量一级配为0.35%、二级配为0.4%、三级配为0.3%。
(7)三级配碎石比例掺量为30%：40%：30%（5~20mm：20~40mm：40~80mm），砂、碎石以饱和面干状态为基准。
(8) 碾压混凝土凝结时间三级配为9h10min，碾压混凝土容重三级配为2480kg/m3。
2.2 碾压混凝土生产
(1) 混凝土拌和
混凝土在工地拌和站(DW240双卧轴连续推进式搅拌站)拌和，其理论拌和能力为240m3/h。
(2) 混凝土运输
仓面外水平运输采用北方奔驰自卸汽车，将拌和楼拌制好的碾压混凝土运输至大坝左岸，在坝头通过左岸坝顶和坝顶交通桥倒退至1#闸墩处，卸入集抗分离溜管顶部的集料斗；采用管径500mm的抗分离溜管[1]将集料斗中混凝土输送到坝面，在坝面采用北方奔驰自卸汽车运输。
由于仓面狭窄、作业设备多(包括振动碾、推土机、吊机、自卸车等)、施工工序多(铺料、平仓、碾压、检测、铺预制块等)，对混凝土施工速度有一定的影响，混凝土实际浇注速度约40 m3/h。
2.3 混凝土碾压
混凝土入仓后，用SB-11平仓机平仓。碾压参数根据2006年9月落脚河和2008年11月马堵山厚层碾压试验结果确定[2]~[3]，铺料厚度66cm，分两次铺料，每次铺33cm，两次铺料平仓后，采用SD451型垂直振动碾(其性能指标[2]见表2)碾压，碾压速度控制在2km/h内，碾压遍数为2-10-2（静碾2遍，振碾10遍，再静碾2遍），压实后厚度为60cm。碾压条带搭接宽度10～20cm，端头位的搭接宽度为100cm左右。
2.4 混凝土压实度检测
混凝土压实后，30cm深处混凝土压实度采用HS-2002核子密度仪；40cm、50cm、60cm深处混凝土压实度采用ROCKY型改良密度仪检测。两种仪器检测为相近点检测，每个碾压层检测5点，四个浇筑坝块共检测333点，压实度超过97.0%的有328点，一次碾压检测合格率为98.5%。
2.5 混凝土试块强度检测
每个仓块28d、90d抗压和抗渗试块各取1组，经标准养护后进行检测，其28d抗压强度为17.7~20.4MPa，90d抗压强度为26.0~28.9MPa；28d抗渗强度等级为W4~W6，90d抗渗强度等级均超过W6；混凝土试验抗压和抗渗强度均符合设计要求的C9020W6标准。
2.6 坝体混凝土芯样质量检测
坝体混凝土于2011年4月6日浇至坝项，2011年5月31日至2011年6月19日在厚层碾压部位进行钻孔取芯。钻取芯样采用地质钻机，钻杆外径220mm，取芯直径为190mm，共钻3孔，编号1#孔、2#孔、3#孔，各孔取得芯样总长度分别为9.65m、9.65m、8.73m。混凝土芯样见图1。
图1-1a 1#孔3m长芯样图1-2a 2#孔全孔芯样组图图1-3a 3#孔3.1m长芯样
图1-1b 1#孔1.77m长芯样图1-2b 2#孔1.6m长芯样图1-3b 3#孔全孔芯样组图
(1) 芯样断裂情况
芯样断裂均在层缝面，未见单层碾压层内有断裂。1#孔遇层逢面16个(包括缝面3个)，断裂8个，层缝面折断率为47.1%(缝面断裂1个，折断率为33.3%)；2#孔遇层逢面17个(包括缝面3个)，断裂8个，层缝面折断率为47.1%(缝面断裂1个，折断率为33.3%)；3#孔遇层逢面15个(包括缝面3个)，断裂7个，层缝面折断率为46.7%(缝面断裂1个，折断率为33.3%)。
(2)芯样外观质量
混凝土芯样连续、完整、胶结较好、骨料分布基本均匀，芯样侧面无表观缺陷，有少许气孔。
(3)芯样混凝土强度
每个坝块芯样混凝土抗压试块取了3块，共取12块试件，其混凝土强度范围为21.4~25.6MPa，均符合设计要求；每个坝块取抗渗芯样一组，共4组，抗渗强度均达到W6的设计要求。
3 结语
通过厚层碾压混凝土施工技术在黄花寨水电站大坝上的应用实践，经对实施过程及各项数据分析论证，突破常规30的压实厚度，加大碾压层厚提高功效是可行的，总结如下：
(1) 采用SD451型垂直振动碾进行60cm厚混凝土碾压(铺料厚66cm，分两次铺料，每次铺33cm)，碾压遍数2-10-2(靜压2遍+振压10遍+静压2遍)，施工的混凝土坝体各项质量指标经检测均满足标准要求，表明SD451型垂直振动碾碾压60cm厚混凝土是可行的。
(2) 改良后的ROCKY型密度仪检测深度可达60cm，可直接读取实测密度值及压实度数据，成孔方式采用单孔打孔式，速度较快，能满足30cm以上厚层碾压混凝土在施工过程的检测要求。
(3) 我国碾压混凝土施工(RCC)技术中普遍采用30的压实厚度，加大层厚有利于提高碾压功效，厚层混凝土碾压速度比常规薄层碾压快，对混凝土入仓能力要求较高。本次施工由于作业条件对混凝土施工速度有一定的影响，使混凝土层间铺料间隔时间局部超过初凝时间而导致混凝土芯样层间断裂较多。
(4) 混凝土60cm厚层碾压技术在理论上可加快施工进度，缩短工期，节约投资，针对于某一个特定的工程，其经济上是否可行，尚应根据工程结构特点、各种碾压检测设备价格、混凝土生产能力、工程总体施工进度进行综合分析。
参考文献
[1] 汪永剑,丁仕辉等.高落差陡坡运输RCC抗分离溜管的研制与应用[J].水利水电技术.2011,42(10):91~93、104
[2] 汪永剑,丁仕辉.混凝土厚层碾压试验研究[J].混凝土与水泥制品.2010,(2):16~20
[3] 李春敏,刘树坤.黄花寨水电站RCC坝大层厚现场试验成果及启示[J].水利水电技术.2007,38(4):39~43、47
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。