论文部分内容阅读
【摘 要】吊洞水库工程的坝体混凝土用量约23.77万m3，坝型为碾压混凝土抛物线变厚双曲拱坝，坝高为90m的高坝，其施工难度大，技术复杂。混凝土施工组织及质量控制是本工程的重点。本文结合吊洞水库工程实例，研究分析该工程碾压混凝土施工中涉及的主要问题，为类似工程提供技术参考。
【关键词】碾压混凝土抛物线变厚双曲拱坝；施工组织；质量控制；施工措施；
一、工程概况
吊洞水库位于贵州省丹寨县兴仁镇点烈村，所在河流为摆泥河，属长江流域沅江水系清水江一级支流，距丹寨县约19km。工程的主要任务是工业供水、城镇供水和农田灌溉。水库总库容2210万m3，坝顶高程746.00m，坝顶总长234.55m，坝顶宽6m，坝底宽20n，最大坝高90m，大坝坝型为C20碾压混凝土抛物线变厚双曲拱坝。大坝右左两侧为非溢流坝段，河床段为溢流坝。
坝体主要建筑材料为90d龄期的C20三级配碾压混凝土，抗渗等级为W6，抗冻等级为F50；设计平均湿容重r=24KN/m3。大坝底部为厚3m的C20二级配常态混凝土，抗渗等级为W8。坝内廊道采用C25预制混凝土（厚40cm）。坝体内部用C9020三级配碾压混凝土，迎水面为50cm厚的C20二级配变态混凝土。
二、原材料质量控制
1、砂石料质量控制
工程所选的砂石料场位于大坝右岸下游约1.5km，基岩基本裸露，岩性为寒武系中上统娄山关群的块状细晶体白云岩，岩体较坚硬，质量较好。砂石加工系统集中布置在料场附近，该系统承担约23.77万m3混凝土所需砂石骨料的生产。因对白云岩特性缺少认识，施工单位在系统设计时参照石灰岩的特性，骨料生产流程设计和设备选型上采用“一破到底”的工艺，造成骨料成品级配极不平衡，质量较差的现象。即大石和中石料偏少，小石和人工砂偏多含泥量大且石粉含量较高，细度模数满足不了规范及设计要求。为了解决以上问题，在砂石料生产中采取了以下措施：一是在原料开采时，彻底清除料源的覆盖层，减小原料的含泥量；二是避开雨天生产砂石料，减小砂石料在生产过程中产生裹粉现象而造成石粉量偏高；三是重新改造砂石料生产系统的设备及生产工艺，并增设骨料冲洗设备。通过以上措施处理后，生产的砂石料取样实验论证，满足设计要求。
2、水泥、粉煤灰、外加剂质量控制
大坝碾压混凝土和水泥粉煤灰浆均使用P.O42.5中低热水泥，水化热尽可能低，采用的水泥均应符合国家和行业的现行标准。通过对周边水泥厂考查及产品取样试验，将都匀豪龙水泥厂生产的水泥作为本工程P.O42.5水泥供应厂，其产品质量稳定，产量满足工程要求。粉煤灰要求用Ⅱ级及Ⅱ级以上灰，工程采用贵州安顺惠海粉煤灰开发有限公司生产的料煤灰，其产品符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1596-2005、《粉煤灰混凝土应用技术标准》 GBJ146-90、《水工混凝土掺用粉煤灰技术规范》DL/T50055-2007的要求。通过对原料进行多次取样实验满足相关要求后、对不同品牌的水泥分罐储存，禁止混装。不同等级的粉煤灰装不同的罐，同等级不同品牌的粉煤灰尽量分罐储存。所有减水剂、引气剂、氧化镁等外加剂需在保质期内使用，禁止使用过期、失效的外加剂、添加物。材料入库前做好水泥和粉煤灰的入库标识工作。材料使用前试验室根据材料情况及时调整施工配合比，并对原材料按规范的有关要求进行及时抽检。
三、碾压混凝土拌制
1、混凝土拌和温控措施
根据本工程施工总进度计划，大坝绝大部份混凝土都安排在每年的10月至次年4月份施工，其中10月份仍然安排部分坝体混凝土浇筑，但该部分混凝土的浇筑量小，故不考虑设置骨料预冷系统，但为降低混凝土出机口温度，可在现场设置简易制冷设备，加工40C冷水，用于拌和10月份浇筑的混凝土。为了控制碾压混凝土出机口温度，在混凝土拌和生产中采取加冰片或加冷水拌和混凝土 ，拌和混凝土冷水温度控制在40C左右。对浇筑强度大、气温高时出机口温度控制在120C以内，并随浇筑强度和气温等情况调整出机口温度，确保浇筑温度满足设计要求。
2、混凝土拌和投料顺序及时间控制
拌和楼拌制碾压混凝土的投料顺序、拌和时间必须按试验室报经监理工程师批准的参数进行。对于强制式拌和系统，结合白云岩特性，通过现场多次碾压试验最终确定的投料顺序及拌和时间如表1
四、混凝土浇筑施工质量控制
1、混凝土入仓
本工程混凝土入采用汽车入仓、负压溜管入仓、塔吊及缆机入仓。
（1）汽车入仓。混凝土运输过程中不得发生分离、漏浆，严重泌水等现象。当室外气温≥250C，混凝土运输途中设置遮阳防晒及保温设施，以减少运输途中混凝土温度回升。运送混凝土汽车入仓前，必须冲洗轮胎和汽车底部所粘的泥土、污物。冲洗汽车时需走动1～2次，未冲洗干净不得强行进仓。
（2）负压溜管入仓、塔吊及缆机入仓。负压溜管入仓、塔吊及缆机入仓出料口距自卸车车厢内混凝土面的高度小于100cm。负压溜管运输混凝土前需检查槽身及盖带的磨损情况，局部破损处应及时修补或更换；检查受料斗弧门运转是否正常；管内的残渣是否清理干净；出料口处的临时支撑是否牢固。负压溜管在运输混凝土过程中要加强巡视和维护，且一般不要将受料斗放空，只有来料间隔时间大于20min时才需要将受料斗放空。
2、卸料与平仓质量控制
平仓厚度由压实厚度决定，本工程碾压混凝土的压实厚度采用30cm，平仓厚度为30～35cm。混凝土施工缝面在铺浆后立即覆盖碾压混凝土。为减少骨料分离，卸料平仓后，料堆周边集中的大骨料用人工分散至料堆上，不允许继续在不处理的料堆附近卸料。平仓机推料宜采用先两侧后中间的方法，平仓仓过程中出现两侧骨料集中，由人工分散于条带上。平仓后的混凝土料口保持斜面，让汽车在新平仓的混凝土层上卸料，避免直接卸在已碾压的层面上。 3、混凝土碾压
振动碾作业参数（碾遍数、行走速度、振频、振幅）按施工工艺试验成果确定。振动碾行走速度为1.0～1.5km/h，大型振动碾作业采用程序按无振2遍→有振4遍→无振2遍进行（见表2）
由碾压遍数与压实度关系曲线可知，二级配混凝土在有振碾压6遍时压实度>98%（设计要求相对压实度不小于98%），且在碾压8遍、10遍时压实度变化不大；三级配混凝土在有振碾压8遍时的压实度>98%，当碾压6遍时压实度满足不了设计要求，在碾压10遍时压实度变化不大。
对变态混凝土施工按以下工艺要求进行：①变态混凝土应随碾压混凝土浇筑逐层施工，一般宜采用底部或中部加浆法；变态混凝土的铺层厚度宜与平仓厚度相同。②变态混凝土施工的工序为：平仓→碾压→挖槽→加浆→填槽→振捣→复碾。③碾压时，变态混凝土振捣部位不得碾压，其它部位仍按要求的密实度碾压。目的是为了防止浆体扩散到变态混凝土区域之外，保证变态混凝土施工质量。④加浆量应经试验确定，严格按规定用量控制。宜采用能计量的专用加浆器具，加浆量应通过计算控制（如：上游坝面振捣宽度为30cm，碾压层厚30cm，加浆量（加浆量按6%）为每米加入3×10×3×0.06=5.4升）。视碾压混凝土的VC值的变化，可适当调整加浆量。⑤变态混凝土振捣应使用高频振捣器，振捣时间宜大于常态混凝土1～2倍。保证浆体翻至表面。同时振捣器应插入下层混凝土5cm，保证均匀性。⑥在变态混凝土与碾压混凝土的接合部，用振动碾复碾。复碾的范围应进入变态混凝土20cm以上。碾压遍数为仓面碾压遍数的二分之一。⑦止水片周围是变态混凝土施工的关键部位之一，应严格按设计要求施工，采取措施支撑和保护止水材料，确保振捣密实。
碾压遍数与压实度关系曲线
4、层间结合与缝面处理
（1）及时覆盖。连续上升铺筑的碾压混凝土，在层间允许间隔时间表内碾压完成和层面允许停歇时间内完成混凝土覆盖；在高温和次高温季节内对已碾压完毕的混凝土用保温被进行覆盖。
（2）控制时间。本工程大坝绝大部份混凝土都安排在每年的10月至次年4月份施工，避开了高温季节（4～9月）浇筑。
连续上升铺筑的碾压层面停歇时间在次高温季节（3月、10月）应为8～16h，低温季节（11月～次年2月）应为10～24h。
对于三级配，将层面松散物及积水清除干净，铺一层厚度为1.5cm强度与混凝土高一级砂浆，并立即摊铺上一层碾压混凝土，在砂浆初凝以前碾压完毕；对于防渗区二级配混凝土，将前述方法中的砂浆改为水泥+粉煤灰浆，厚度为2mm。
若层面停歇时间超过以上控制时间，按施工缝处理。
（3）坝身段上游防渗区（二级配碾压混凝土）内每个碾压层面，铺2mm厚水泥粉煤灰净浆，以提高层间结合及防渗能力。
五、混凝土质量检验
钻孔取样是检验混凝土质量的综合方法，对评价混凝土的各项技术指标十分重要。
由于碾压混凝土中存在较多层面，其渗透特性是评价混凝土质量的一个重要指标，如库水沿层缝面或薄弱部位进入坝体，则会增加坝体的孔隙水压力及扬压力，降低坝体的抗滑稳定。
其次，渗透水还会将结构中的Ca（OH）和其他成份带走，影响混凝土的强度和耐久性，规范中明确指出，现场钻孔压水试验是评定碾压混凝土大坝抗渗性的一种方法。
六、结束语
通过对碾压混凝土的原材料、拌合、仓面施工各环节的质量控制，可形成质量优级良的碾压混凝土坝体。
经过对施工完成的碾压混凝土进行现场试验和检验，其抗渗性能及层间结合优良，各项指标均满足设计和规范要求，质量控制效果显著。以上所得技术成果可供类似工程参考。
参考文献：
[1] 冯其政.浅谈水利水电工程的特点与质量控制[J].湖南水利水电，2013，04：88-89.
[2] 李学青.水利工程施工组织设计需要注意的问题[J].科技信息.2011.
【关键词】碾压混凝土抛物线变厚双曲拱坝；施工组织；质量控制；施工措施；
一、工程概况
吊洞水库位于贵州省丹寨县兴仁镇点烈村，所在河流为摆泥河，属长江流域沅江水系清水江一级支流，距丹寨县约19km。工程的主要任务是工业供水、城镇供水和农田灌溉。水库总库容2210万m3，坝顶高程746.00m，坝顶总长234.55m，坝顶宽6m，坝底宽20n，最大坝高90m，大坝坝型为C20碾压混凝土抛物线变厚双曲拱坝。大坝右左两侧为非溢流坝段，河床段为溢流坝。
坝体主要建筑材料为90d龄期的C20三级配碾压混凝土，抗渗等级为W6，抗冻等级为F50；设计平均湿容重r=24KN/m3。大坝底部为厚3m的C20二级配常态混凝土，抗渗等级为W8。坝内廊道采用C25预制混凝土（厚40cm）。坝体内部用C9020三级配碾压混凝土，迎水面为50cm厚的C20二级配变态混凝土。
二、原材料质量控制
1、砂石料质量控制
工程所选的砂石料场位于大坝右岸下游约1.5km，基岩基本裸露，岩性为寒武系中上统娄山关群的块状细晶体白云岩，岩体较坚硬，质量较好。砂石加工系统集中布置在料场附近，该系统承担约23.77万m3混凝土所需砂石骨料的生产。因对白云岩特性缺少认识，施工单位在系统设计时参照石灰岩的特性，骨料生产流程设计和设备选型上采用“一破到底”的工艺，造成骨料成品级配极不平衡，质量较差的现象。即大石和中石料偏少，小石和人工砂偏多含泥量大且石粉含量较高，细度模数满足不了规范及设计要求。为了解决以上问题，在砂石料生产中采取了以下措施：一是在原料开采时，彻底清除料源的覆盖层，减小原料的含泥量；二是避开雨天生产砂石料，减小砂石料在生产过程中产生裹粉现象而造成石粉量偏高；三是重新改造砂石料生产系统的设备及生产工艺，并增设骨料冲洗设备。通过以上措施处理后，生产的砂石料取样实验论证，满足设计要求。
2、水泥、粉煤灰、外加剂质量控制
大坝碾压混凝土和水泥粉煤灰浆均使用P.O42.5中低热水泥，水化热尽可能低，采用的水泥均应符合国家和行业的现行标准。通过对周边水泥厂考查及产品取样试验，将都匀豪龙水泥厂生产的水泥作为本工程P.O42.5水泥供应厂，其产品质量稳定，产量满足工程要求。粉煤灰要求用Ⅱ级及Ⅱ级以上灰，工程采用贵州安顺惠海粉煤灰开发有限公司生产的料煤灰，其产品符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1596-2005、《粉煤灰混凝土应用技术标准》 GBJ146-90、《水工混凝土掺用粉煤灰技术规范》DL/T50055-2007的要求。通过对原料进行多次取样实验满足相关要求后、对不同品牌的水泥分罐储存，禁止混装。不同等级的粉煤灰装不同的罐，同等级不同品牌的粉煤灰尽量分罐储存。所有减水剂、引气剂、氧化镁等外加剂需在保质期内使用，禁止使用过期、失效的外加剂、添加物。材料入库前做好水泥和粉煤灰的入库标识工作。材料使用前试验室根据材料情况及时调整施工配合比，并对原材料按规范的有关要求进行及时抽检。
三、碾压混凝土拌制
1、混凝土拌和温控措施
根据本工程施工总进度计划，大坝绝大部份混凝土都安排在每年的10月至次年4月份施工，其中10月份仍然安排部分坝体混凝土浇筑，但该部分混凝土的浇筑量小，故不考虑设置骨料预冷系统，但为降低混凝土出机口温度，可在现场设置简易制冷设备，加工40C冷水，用于拌和10月份浇筑的混凝土。为了控制碾压混凝土出机口温度，在混凝土拌和生产中采取加冰片或加冷水拌和混凝土 ，拌和混凝土冷水温度控制在40C左右。对浇筑强度大、气温高时出机口温度控制在120C以内，并随浇筑强度和气温等情况调整出机口温度，确保浇筑温度满足设计要求。
2、混凝土拌和投料顺序及时间控制
拌和楼拌制碾压混凝土的投料顺序、拌和时间必须按试验室报经监理工程师批准的参数进行。对于强制式拌和系统，结合白云岩特性，通过现场多次碾压试验最终确定的投料顺序及拌和时间如表1
四、混凝土浇筑施工质量控制
1、混凝土入仓
本工程混凝土入采用汽车入仓、负压溜管入仓、塔吊及缆机入仓。
（1）汽车入仓。混凝土运输过程中不得发生分离、漏浆，严重泌水等现象。当室外气温≥250C，混凝土运输途中设置遮阳防晒及保温设施，以减少运输途中混凝土温度回升。运送混凝土汽车入仓前，必须冲洗轮胎和汽车底部所粘的泥土、污物。冲洗汽车时需走动1～2次，未冲洗干净不得强行进仓。
（2）负压溜管入仓、塔吊及缆机入仓。负压溜管入仓、塔吊及缆机入仓出料口距自卸车车厢内混凝土面的高度小于100cm。负压溜管运输混凝土前需检查槽身及盖带的磨损情况，局部破损处应及时修补或更换；检查受料斗弧门运转是否正常；管内的残渣是否清理干净；出料口处的临时支撑是否牢固。负压溜管在运输混凝土过程中要加强巡视和维护，且一般不要将受料斗放空，只有来料间隔时间大于20min时才需要将受料斗放空。
2、卸料与平仓质量控制
平仓厚度由压实厚度决定，本工程碾压混凝土的压实厚度采用30cm，平仓厚度为30～35cm。混凝土施工缝面在铺浆后立即覆盖碾压混凝土。为减少骨料分离，卸料平仓后，料堆周边集中的大骨料用人工分散至料堆上，不允许继续在不处理的料堆附近卸料。平仓机推料宜采用先两侧后中间的方法，平仓仓过程中出现两侧骨料集中，由人工分散于条带上。平仓后的混凝土料口保持斜面，让汽车在新平仓的混凝土层上卸料，避免直接卸在已碾压的层面上。 3、混凝土碾压
振动碾作业参数（碾遍数、行走速度、振频、振幅）按施工工艺试验成果确定。振动碾行走速度为1.0～1.5km/h，大型振动碾作业采用程序按无振2遍→有振4遍→无振2遍进行（见表2）
由碾压遍数与压实度关系曲线可知，二级配混凝土在有振碾压6遍时压实度>98%（设计要求相对压实度不小于98%），且在碾压8遍、10遍时压实度变化不大；三级配混凝土在有振碾压8遍时的压实度>98%，当碾压6遍时压实度满足不了设计要求，在碾压10遍时压实度变化不大。
对变态混凝土施工按以下工艺要求进行：①变态混凝土应随碾压混凝土浇筑逐层施工，一般宜采用底部或中部加浆法；变态混凝土的铺层厚度宜与平仓厚度相同。②变态混凝土施工的工序为：平仓→碾压→挖槽→加浆→填槽→振捣→复碾。③碾压时，变态混凝土振捣部位不得碾压，其它部位仍按要求的密实度碾压。目的是为了防止浆体扩散到变态混凝土区域之外，保证变态混凝土施工质量。④加浆量应经试验确定，严格按规定用量控制。宜采用能计量的专用加浆器具，加浆量应通过计算控制（如：上游坝面振捣宽度为30cm，碾压层厚30cm，加浆量（加浆量按6%）为每米加入3×10×3×0.06=5.4升）。视碾压混凝土的VC值的变化，可适当调整加浆量。⑤变态混凝土振捣应使用高频振捣器，振捣时间宜大于常态混凝土1～2倍。保证浆体翻至表面。同时振捣器应插入下层混凝土5cm，保证均匀性。⑥在变态混凝土与碾压混凝土的接合部，用振动碾复碾。复碾的范围应进入变态混凝土20cm以上。碾压遍数为仓面碾压遍数的二分之一。⑦止水片周围是变态混凝土施工的关键部位之一，应严格按设计要求施工，采取措施支撑和保护止水材料，确保振捣密实。
碾压遍数与压实度关系曲线
4、层间结合与缝面处理
（1）及时覆盖。连续上升铺筑的碾压混凝土，在层间允许间隔时间表内碾压完成和层面允许停歇时间内完成混凝土覆盖；在高温和次高温季节内对已碾压完毕的混凝土用保温被进行覆盖。
（2）控制时间。本工程大坝绝大部份混凝土都安排在每年的10月至次年4月份施工，避开了高温季节（4～9月）浇筑。
连续上升铺筑的碾压层面停歇时间在次高温季节（3月、10月）应为8～16h，低温季节（11月～次年2月）应为10～24h。
对于三级配，将层面松散物及积水清除干净，铺一层厚度为1.5cm强度与混凝土高一级砂浆，并立即摊铺上一层碾压混凝土，在砂浆初凝以前碾压完毕；对于防渗区二级配混凝土，将前述方法中的砂浆改为水泥+粉煤灰浆，厚度为2mm。
若层面停歇时间超过以上控制时间，按施工缝处理。
（3）坝身段上游防渗区（二级配碾压混凝土）内每个碾压层面，铺2mm厚水泥粉煤灰净浆，以提高层间结合及防渗能力。
五、混凝土质量检验
钻孔取样是检验混凝土质量的综合方法，对评价混凝土的各项技术指标十分重要。
由于碾压混凝土中存在较多层面，其渗透特性是评价混凝土质量的一个重要指标，如库水沿层缝面或薄弱部位进入坝体，则会增加坝体的孔隙水压力及扬压力，降低坝体的抗滑稳定。
其次，渗透水还会将结构中的Ca（OH）和其他成份带走，影响混凝土的强度和耐久性，规范中明确指出，现场钻孔压水试验是评定碾压混凝土大坝抗渗性的一种方法。
六、结束语
通过对碾压混凝土的原材料、拌合、仓面施工各环节的质量控制，可形成质量优级良的碾压混凝土坝体。
经过对施工完成的碾压混凝土进行现场试验和检验，其抗渗性能及层间结合优良，各项指标均满足设计和规范要求，质量控制效果显著。以上所得技术成果可供类似工程参考。
参考文献：
[1] 冯其政.浅谈水利水电工程的特点与质量控制[J].湖南水利水电，2013，04：88-89.
[2] 李学青.水利工程施工组织设计需要注意的问题[J].科技信息.2011.