湯洪潔

(水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院 北京 100120)

碾壓混凝土筑壩技術(shù)發(fā)展至今20多年來(lái),設(shè)計(jì)理論和施工工藝均日趨成熟。根據(jù)多年從事碾壓混凝土拱壩設(shè)計(jì)與施工的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),結(jié)合相關(guān)工程質(zhì)量的檢測(cè)情況,筆者認(rèn)為,碾壓混凝土拱壩質(zhì)量的好壞與否,主要取決于3個(gè)方面:(1)碾壓混凝土配合比的確定;(2)碾壓混凝土溫度控制;(3)碾壓混凝土施工過(guò)程控制。

1 碾壓混凝土配合比確定

通過(guò)合理確定碾壓混凝土配合比,可獲得以下效果:(1)有效降低水泥用量,從而降低工程投資;(2)有效降低混凝土的水化熱溫升,從而簡(jiǎn)化混凝土溫度控制措施,也起到進(jìn)一步降低工程投資的作用;(3)利于施工過(guò)程控制,保證工程質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。

碾壓混凝土配合比的確定是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程。首先,在設(shè)計(jì)階段,設(shè)計(jì)單位應(yīng)選擇具有資質(zhì)的科研單位進(jìn)行室內(nèi)配合比試驗(yàn),試驗(yàn)所用原材料應(yīng)與設(shè)計(jì)要求的各種材料基本一致。室內(nèi)試驗(yàn)應(yīng)提出推薦設(shè)計(jì)配合比及其相應(yīng)的各種物理力學(xué)和熱學(xué)指標(biāo),供設(shè)計(jì)參考。其次,在施工單位確定以后,由施工單位根據(jù)設(shè)計(jì)推薦配合比,采用與現(xiàn)場(chǎng)施工條件相同的機(jī)械設(shè)備加工出來(lái)的原材料,委托有資質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn),提出施工推薦配合比,以及要求滿足設(shè)計(jì)要求的各項(xiàng)性能指標(biāo)。最后,正式進(jìn)行碾壓混凝土施工前,施工單位應(yīng)進(jìn)行碾壓混凝土現(xiàn)場(chǎng)工藝試驗(yàn),一方面確定施工碾壓參數(shù),另一方面確定施工推薦配合比在現(xiàn)場(chǎng)施工條件下的碾壓混凝土性能是否滿足設(shè)計(jì)要求。一般可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)具體情況進(jìn)行適當(dāng)微調(diào),以適應(yīng)實(shí)際施工條件。

碾壓混凝土配合比試驗(yàn)成果要真正能為施工所用,有兩個(gè)環(huán)節(jié)要把握好。一是原材料;二是時(shí)間。碾壓混凝土配合比與原材料有很大關(guān)系,原材料包括水泥、粉煤灰和粗細(xì)骨料以及外加劑。因此,從設(shè)計(jì)階段到施工階段,碾壓混凝土配合比試驗(yàn)均應(yīng)選擇與實(shí)際施工相一致的原材料進(jìn)行試驗(yàn)。碾壓混凝土試驗(yàn)的時(shí)間安排也影響到最優(yōu)施工配合比的獲得。建議設(shè)計(jì)應(yīng)在統(tǒng)籌安排工程施工進(jìn)度的前提下,將碾壓混凝土配合比試驗(yàn)的時(shí)間考慮在內(nèi),包括碾壓混凝土室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)工藝試驗(yàn)。一般室內(nèi)試驗(yàn)至少需提前現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)4個(gè)月,現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)比碾壓混凝土正式施工時(shí)間至少提前3個(gè)月。也就是在碾壓混凝土正式施工前7～9個(gè)月開(kāi)始進(jìn)行碾壓混凝土室內(nèi)配合比試驗(yàn)的工作,這樣才能在碾壓混凝土正式施工前確定合理的施工配合比。否則,為滿足碾壓混凝土拱壩施工進(jìn)度的要求,同時(shí)為保證碾壓混凝土的質(zhì)量,在不同時(shí)期,需要根據(jù)不同情況對(duì)施工配合比進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整,這樣,既不利于工程質(zhì)量的控制,也對(duì)今后可能的質(zhì)量事故原因分析不利。

2 碾壓混凝土溫度控制

碾壓混凝土溫度控制措施到位,將會(huì)有效減少溫度裂縫的產(chǎn)生,從而提高工程質(zhì)量。采取溫度控制措施的主要目的就是控制混凝土溫差?；炷翜囟瓤刂拼胧┮话懔_列了以下幾條:(1)優(yōu)化配合比。(2)合理的澆筑分層和層間間歇。(3)合理安排施工程序及進(jìn)度。(4)控制澆筑溫度。(5)預(yù)埋冷卻水管。(6)表面保溫。

優(yōu)化配合比可通過(guò)配合比試驗(yàn)達(dá)到目的,關(guān)鍵是保證室內(nèi)試驗(yàn)所采用的材料應(yīng)與現(xiàn)場(chǎng)施工的材料基本相同,獲得的最優(yōu)配合比可以有效簡(jiǎn)化溫度控制措施。合理的澆筑分層和層間間歇以及合理安排施工程序和進(jìn)度的要求,目前在實(shí)踐和理論上均已趨于成熟且有效,可結(jié)合各工程特點(diǎn)參照同類(lèi)工程成熟的經(jīng)驗(yàn)實(shí)行?？刂茲仓囟?就是控制混凝土入倉(cāng)時(shí)的溫度?？刂茲仓囟韧挥性谕顿Y充裕的大型工程較易辦到,而對(duì)于一般的中小型工程,很難做得完善,不少工程在混凝土拌和時(shí)采取用冷卻水或加片冰措施降低了混凝土的機(jī)口溫度,但在混凝土的運(yùn)輸、攤鋪和碾壓過(guò)程中,這些溫度優(yōu)勢(shì)很快就消失殆盡。碾壓混凝土一般均要求在低溫季節(jié)澆筑,以盡量減少溫度控制方面的投資。對(duì)于大部分碾壓混凝土拱壩工程來(lái)說(shuō),控制壩體最高溫度及減少混凝土溫差最有效的措施就是預(yù)埋冷卻水管。冷卻水管在碾壓混凝土拱壩中具有以下幾方面的作用:一是通過(guò)初期冷卻削減碾壓混凝土內(nèi)部水化熱溫升峰值;二是利用中期冷卻進(jìn)一步縮小混凝土內(nèi)外溫差;三是通過(guò)后期冷卻可將碾壓混凝土內(nèi)部溫度降至穩(wěn)定溫度場(chǎng),以利于拱壩封拱灌漿,實(shí)現(xiàn)蓄水目標(biāo)。

因此,目前在建的許多碾壓混凝土拱壩趨向于全斷面埋設(shè)冷卻水管。

冬季碾壓混凝土施工應(yīng)重視表面保溫措施。表面保溫措施的正確實(shí)施,不僅在施工期,而且在運(yùn)行期,均能有效地防止外界溫度驟降以及混凝土內(nèi)外溫差產(chǎn)生的裂縫。

3 施工過(guò)程質(zhì)量控制

碾壓混凝土大壩施工過(guò)程控制的重點(diǎn)是壩體防滲。筆者通過(guò)多年實(shí)踐,總結(jié)出施工過(guò)程中以下幾個(gè)方面必須重點(diǎn)加以控制。

3.1 上游防滲體施工質(zhì)量的控制

利用上游變態(tài)混凝土和二級(jí)配碾壓混凝土作為大壩防滲體是目前常見(jiàn)的做法。上游變態(tài)混凝土的施工是碾壓混凝土大壩施工質(zhì)量的決定因素。變態(tài)混凝土施工的難點(diǎn)就在于漿液質(zhì)量的控制以及加漿振搗的施工方式。首先,漿液濃度應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求配制。由于漿液一般都是通過(guò)管道運(yùn)輸?shù)绞┕蚊?在確保設(shè)計(jì)漿液濃度的前提下,應(yīng)避免管道堵塞,一般須根據(jù)運(yùn)輸途徑,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定所需管道管徑。其次是加漿方式。規(guī)范規(guī)定須兩層加漿,即在底層和中層加漿,不允許表面加漿。而實(shí)際施工過(guò)程中,兩層加漿的要求很難得到真正貫徹,施工單位從加快施工進(jìn)度和節(jié)省成本出發(fā),往往采取表面加漿的方法。表面加漿將導(dǎo)致碾壓層底部混凝土漿液拌和不充分,強(qiáng)度及防滲性能降低。另外,加漿是否均勻、振搗是否規(guī)范等,也是控制變態(tài)混凝土質(zhì)量的重要因素。上游面變態(tài)混凝土施工造成的質(zhì)量缺陷,處理起來(lái)不僅投資大,而且往往難以處理完善。

3.2 壩體橫縫施工質(zhì)量的控制

壩體橫縫施工質(zhì)量控制的重點(diǎn)是上游止水銅片、橫縫模板以及重復(fù)灌漿系統(tǒng)的安裝。止水銅片應(yīng)安裝牢固,確保在混凝土攤鋪、振搗過(guò)程中不偏移、不變形。止水片周?chē)幕炷翍?yīng)采用人工入倉(cāng),振搗到位,且應(yīng)確?；炷琳駬v時(shí)銅片鼻子內(nèi)不被堵塞,以保證銅片能夠自由伸縮。橫縫模板周?chē)幕炷猎谀雺呵皯?yīng)將三級(jí)配中大骨料剔除,并采用小型振動(dòng)碾碾壓密實(shí),要防止碾壓不實(shí)出現(xiàn)滲漏通道,同時(shí)也防止破壞橫縫模板。重復(fù)灌漿系統(tǒng)安裝前,首先要檢查橡膠套閥的質(zhì)量是否符合設(shè)計(jì)要求,然后必須檢測(cè)其開(kāi)環(huán)壓力,為今后封拱灌漿及重復(fù)灌漿提供依據(jù)和可靠保證。灌漿管路應(yīng)確保通暢。

3.3 層間結(jié)合面施工質(zhì)量的控制

碾壓混凝土采用分層碾壓施工,層厚一般為0.3m,層間結(jié)合施工技術(shù)在20年的發(fā)展中已趨于成熟,只要在施工過(guò)程中嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的施工技術(shù)要求操作,一般不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。但實(shí)際施工中,受現(xiàn)場(chǎng)條件、施工時(shí)間及氣候條件等的限制,層間間隔時(shí)間往往超過(guò)設(shè)計(jì)要求或試驗(yàn)要求,且為了降低成本而簡(jiǎn)化層間結(jié)合處理措施,導(dǎo)致層間結(jié)合質(zhì)量不好,形成層間裂縫。層間裂縫由于其不規(guī)則性,很難通過(guò)灌漿處理完善,造成工程質(zhì)量缺陷。

4 結(jié)語(yǔ)

碾壓混凝土筑壩技術(shù)的優(yōu)越性已越來(lái)越多地得到認(rèn)同,其質(zhì)量控制的要求也逐漸嚴(yán)格。在當(dāng)今的碾壓混凝土設(shè)計(jì)和施工技術(shù)條件下,把握好上述質(zhì)量控制的三個(gè)方面,是確保碾壓混凝土壩工程質(zhì)量的基本保證。