孟庆义（甘肃小三峡公司）
摘要：水电站碾压混凝土筑坝施工在国内发展从八十年代初开始至今已有20余年的历史，其“快速、经济、高效”的特点被己建和在建的几十座碾压混凝土坝所验证，其成熟的筑坝施工和施工工艺已经走在世界前列。本文结合水电站工程施工的施工技术，分析其施工组织设计、及施工方法，对其进行分析研究，总结其施工特点，从中找出问题，运用对水电站碾压混凝土筑坝施工质量控制中去。
关键词：水电站碾压混凝土筑坝施工
1水电站碾压混凝土筑坝施工综述
碾压混凝土筑坝施工是70年代发展起来的一项新型筑坝施工，它既充分地利用了混凝土坝断面紧凑、整体性强的优点，又将土石坝大型施工机械化方法移植到铺筑混凝土坝上，实现了快速、大仓面连续碾压施工。70年代初期，美国加州大学Raphael教授等率先提出了碾压混凝土的新概念。1975年巴基斯坦在塔贝拉坝结构的紧急加固和保护处理工程中首次采用了碾压混凝土新工艺，1981年3月日本建成了世界上第一座“金包银”式的碾压混凝土重力坝—坝高89m的岛地川坝（RCD）；接着在1982年美国建成了世界上第一座全碾压混凝土重力坝—坝高52m的柳溪坝（RCC）。自此以后，南非、澳大利亚、墨西哥、法国、西班牙、俄罗斯、巴西、阿根廷等许多国家相继采用了这项大坝施工新技术，并不断地改进和完善，不仅在中小工程上应用，在一些大型工程上也有应用。我国于1981年开始进行碾压混凝土筑坝的试验研究工作，于1994年建成了当时世界上最高的贵州普定水电站重力拱坝（75m），开创了我国碾压混凝土拱坝筑坝施工的先河。同期建成的河北温泉堡单曲拱坝（48m），地处北方，与普定一起，成为南北两地碾压混凝土拱坝的代表。随后，在我国南方和北方地区相继建成了一批100m以内和100m以上的碾压混凝土拱坝。如：福建溪柄单曲薄拱坝（63.4m）、四川沙牌单曲拱坝（132m）、新疆石门子单曲拱坝（109m）等。目前，世界上所有己建和在建的碾压混凝土拱坝绝大部分集中在中国，而且已投产的几座高于60m的拱坝，没有一座在大坝上游面发现有裂缝，也没有发现来自上游面的坝体渗漏。
2碾压混凝土坝施工的优越性
2.1碾压混凝土筑坝能提高施工速度，缩短工期。碾压混凝上坝断面尺寸与常态混凝土相似，水泥用量少、坝体结构简单、可不设纵缝、不以模板形成横缝、使用土石坝机械施工，所以，浇筑速度比常态混凝土坝快。如岛地川坝用分块浇筑法，每层2.0m，共需22个月，但采用碾压法，每层7.0m，共需20个月；大川坝用分块浇筑法，每层2.0m，共需18个月，而用碾压法只需9个月。
2.2碾压混凝土坝造价低。同土石坝相比，碾压混凝土坝体积小、建筑材料省；坝基宽度小，减少了开挖和基础处理范围，施工导流及泄洪建筑物的长度缩短；而且可把泄洪建筑物布置在河床内，不必像土石坝那样在河床外另设泄洪道。由于中小型碾压混凝土坝能在几个月内碾压完毕，大大降低施工导流量，从而降低了导流费用。另外，同常态混凝土相比，碾压混凝土坝节约了模板工程量，根据玉川坝估算，可节约模板费用30%，同时节约了冷却、接缝灌浆费用。碾压混凝土水泥用量少，从而节约投资。玉川坝节约水泥11%，混凝土单价降低10%左右；坑口坝碾压混凝土单价为同标号常态混凝土单价的88%。
3水电站碾压混凝土筑坝施工质量易出现在的问题
3.1碾压混凝土结合面的强度控制问题混凝土拌和物从投料拌和到仓面上碾压结束历时一般应小于2h，且每个碾压层面均要求在混凝土初凝之前加上层碾压覆盖。对碾压混凝土的两个层面进行铺浆：一是新老混凝土面结合及混凝土与岩石面结合时，层面铺一层10~15mm厚水泥砂浆。在进行这道工序时，将卸在仓内的砂浆按碾压混凝土铺筑条带方向用专用铺浆耙子铺设均匀，铺浆范围与下料范围协调一致，避免砂浆长时间暴露，水分散发后干硬；二是在坝前2~3m范围内，混凝土压实层与压实层之间，为保证防渗效果，而铺设一层1~1.5mm厚水泥粉煤灰净浆，灰浆与变态混凝土所用灰浆相同。在进行这道铺浆工序时，用特制量桶提浆，洒铺在需要部位，并用铺浆耙铺均匀，铺浆范围也要与下料范围协调一致，避免浆液干硬。同时采用分层斜坡碾压施工，使层间间隔时间缩短，使层间结合的质量得以保证。
3.2防渗问题世界上大多数碾压混凝土坝约占57%采用与碾压混凝土同步上升的常规混凝土做护面防渗，约有10%的坝直接使用碾压混凝土防渗，具体做法是在碾压混凝土中掺入较高含量的无薪性细粉来提高碾压混凝土的可靠性，这种防渗形式在西班牙比较普遍，还有少数约5%采用常规混凝土预制面板加PVC膜防渗，近年来采用变态混凝土防渗坝面的做法也有所增加，具体做法是在碾压混凝土摊铺前或摊铺后，向碾压混凝土中注入水泥砂浆，使用插入式振捣棒振实。碾压混凝土坝的防渗设计不应只依赖上游护面系统来解决，应使整个坝体形成一个挡水体。坝体渗漏完全可以通过合理的设计和施工加以控制，如采用恰当的配合比、控制摊铺碾压质量、层面处理以及排水、集水措施等。碾压混凝土层间结合一般是渗漏的薄弱环节，碾压混凝土坝防渗的主要问题是解决层间渗漏问题。
3.3异种混凝土结合问题变态混凝土与碾压混凝土交叉施工，采用先预碾、再变态、后补压的方法，即铺料结束后，先对碾压区静碾1-2遍，接着变态区施工，最后补压其余遍数，并采用小碾尽量碾压至变态区，取得了较好效果。在变态混凝土与碾压混凝土搭接部位，振捣采用斜插法，同时振捣器至少应插入下层混凝土5cm。
4水电站碾压混凝土筑坝施工质量控制策略
4.1原材料控制碾压混凝土原材料质量控制的目标就是保证用于施工的各种混凝土原材料各项性能指标符合《水利工程碾压混凝土施工规范》和工程设计指标要求，杜绝不合格原材料在工程中使用。施工原材料质量通过进入施工现场前或使用前的抽样检测进行控制。检验结果出来前，各种原材料均不得投入使用。进场水泥、粉煤灰、外加剂等还必须有出厂检验合格报告。通过按规定的频率抽检，及时掌握原材料质量变化情况，凡质量检验结果达不到标准或专项指标要求的，不得投入使用；或及时查明原因采取对策，避免影响到混凝土质量。
4.2拌和控制碾压混凝土拌和过程主要是控制拌和楼称量系统的精度和拌和物均匀性。
4.2.1碾压混凝土拌和时，应至少1次/每月（或必要时）对衡器进行检查，，以保证拌和楼称量系统的精度。各种材料称量允许偏差：水、水泥、粉煤灰和外加剂为±1%，粗、细骨料为±2%。
4.2.2混凝土各种原材料要求经试验室检验确认合格后方能投入拌和，必须杜绝不合格原材料进入搅拌机。
4.2.3投料顺序和拌和时间需通过拌和试验确定。必须按拟定的投料次序和拌和时间进行混凝土拌和。应对拌和时间进行抽检，每作业班抽查不少于4次。
4.2.4应至少每周1次对拌和均匀性进行检查，拌和不均匀的生料严禁入仓，以确保碾压混凝土质量。在拌和机卸料的首尾两部分取拌和物试样进行检验，均匀的混凝土要求满足：①采用洗分析法测定粗骨料含量，两个试样相差不大于10%；②用砂浆容重分析法测定砂浆容重，两个试样差值应小于30kg/m3。
4.2.5在混凝土拌和过程中，原材料品质和实际状况会发生变化，应根据原材料检测及机口混凝土抽检结果，及时准确调整配合比。当粉煤灰、砂石骨料等含水率波动大于1%时，相应增减拌和用水量及改变骨料用量。砂子细度模数每增大0.2时，应增加砂率1%，反之则降低砂率1%。骨料超逊径含量超标时，要将该级骨料中超径含量计入上一级骨料中，将逊径含量计入下一级骨料中。
4.2.6碾压混凝土拌和物质量通过在拌和机口抽样进行的混凝土参数检查进行控制。对确认不能满足质量要求的碾压混凝土拌和物应作废料处理。
4.3碾压控制要求混凝土拌和物经碾压后的达到密实度要求。
①碾压作业要求条带清楚，条带宽度同振动碾轮压宽度，碾压条带必须重叠15-20cm，同一条带分段碾压时，其接头部位应重叠2-3m。②混凝土通常要求垂直于水流方向进行碾压。振动碾应沿着铺条带进行碾压，大型振动碾碾不到的边缘拐角部位采用小型振动碾碾压密实。③碾压方式和碾压遍数通过现场实验确定。必须按确定的碾压方式和碾压遍数进行碾压作业。④碾压后的混凝土表面，要求有微浆出露，表面平整有光泽，呈一定的弹性，并经核子密度仪实检测压实容重达到设计要求98.5%的指标（施工控制值），否则进行补碾。如仍不合格，则在3m3以内的混凝土作挖除处理，重新回填混凝土碾压。⑤检测压实容重用表面型核子水分密度仪在使用之前要用工程实际所用材料配在室内拌制的混凝土容重进行校订。⑥刚碾压完的混凝土层面由于受到挤压有一个反弹过得，因此压实容重的测试应在碾压完10分钟后进行。⑦平仓后的混凝土就及时进行碾压，要求混凝土从拌和到碾压完毕的最长时间不得超过上下层混凝土最大允许间隔时间，以避免形成冷缝，一般不超过2h。⑧混凝土碾压质量通过仓面抽样检测进行控制。
4.4成缝控制
①采用先碾后成缝工艺，避免成缝装置、材料对碾压施工的影响。②切缝机成缝时填缝材料随切缝刀片一次嵌入缝中，填充物距压实面1-2cm。切缝完毕后用振动碾碾压1-2遍，以减少切缝对混凝土松动破坏。③按规定位置和间距切缝，以保证成缝面积。④要求在层间间歇期内完成切缝。⑤成缝施工要求迅速，以免形成施工干扰，影响施工进度和质量。
4.5变态混凝土控制
变态混凝土施工主要控制铺浆均匀性和振捣质量。
4.5.1变态混凝土的运输、卸料、摊铺应与同浇筑高程、同部位的碾压混凝土施工同时进行，以减小两者初凝时间的差异，保证两种混凝土结合部的质量。
4.5.2变态混凝土灰浆的配制在施工现场设置专门的制浆系统，在拌制处应有醒目的配合比标识。变态混凝上灰浆应严格按试验室提供的配合比进行配制，灰浆掺量也应根据试验确定，一般为混凝土量的4%-6%。
4.5.3加浆时将水泥浆均匀洒在碾压混凝土面上，灰浆掺入碾压混凝土内10-15min后开始用大功率振捣器振捣，要求振捣器应插入下层变态混凝土5m以上，振捣至混凝土表面完全泛浆为准，一般不小于15s。
4.5.4注意控制搭接部位的振捣质量，宜用振捣器从变态混凝土区斜插入碾压混凝土区，尽量多搭接。振捣均匀后用小型振动碾碾压1-2遍。
4.6养护和防护①覆盖上层碾压混凝土之前，特别在炎热或干燥气候情况下，应对其层面、暴露面进行喷雾或适当洒水，以防止冷缝产生。②施工间歇期，碾压混凝土终凝后即开始进行洒水养护，直到达龄期。必要时用塑料编织布等覆盖混凝土表面后通水养护。③台阶状表面的棱角部位，容易发生裂缝，应长期养护。④有温控要求的碾压混凝土，应根据温控设计采取相应的防护措施，如上覆二层黑色防晒网并定时洒水养护。⑤养护用水应符合要求，不应对混凝上产生有害影响。
参考文献：
[1]梯子洞水电站大坝碾压混凝土施工质量控制.彭兰波.人民长江.2009/01.
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