盘县哮天龙水库大坝碾压混凝土施工质量控制及评价

张健民

(贵州省大坝安全监测中心 贵阳 550002)

1 前言

我国自1986年建成了第一座碾压混凝土重力坝——坑口坝以来，碾压混凝土筑坝技术得到了迅速发展，各地修建的碾压混凝土坝数量日益增多，对实施碾压混凝土坝施工技术人员的需求也不断扩大，由于从事碾压混凝土施工质量控制的人员的水平参差不齐，工程出现质量缺陷、甚至质量问题亦不在少数，这一方面带来工程的安全隐患，另一方面也造成严重的经济损失。因此，有必要对运行良好的碾压混凝土坝的施工经验进行总结并推广应用，减少和避免出现施工质量问题，不断提高碾压混凝土大坝的施工控制水平。

2 大坝结构布置及材料分区

2.1 大坝结构布置

哮天龙水库碾压混凝土重力坝最大坝高54.5m，坝顶总长168.98m。其中溢流坝段长13.6m，设1孔12m宽表孔溢洪道。上游坝坡在1712.63m高程以上铅直，以下坡比为 1∶0.2;下游坝坡坡比为 1∶0.75，呈2.25m×3.0m(宽×高)的台阶状。大坝底部设置灌浆排水廊道，城门洞形，断面尺寸为3.0m×3.8m，距上游面3.5m。坝身排水孔距4m，孔径φ100mm。

2.2 材料分区

大坝主体为C9010 W4 F50三级配碾压混凝土，大坝防渗层为C9020 W6 F100二级配富胶凝碾压混凝土，1726.00m 高程以上厚度为1.5m，1726.0m 高程以下厚度为2.0m，上游面为0.5m厚C9020 W6 F100二级配变态混凝土。坝顶为0.3m厚的C20常态混凝土，河床段垫层为厚1.0m的C15常态混凝土，岸坡段垫层为C9010变态混凝土。溢流面为C30钢筋混凝土结构，两侧设C30钢筋混凝土导墙。

坝体剖面结构见下页图，坝体混凝土材料分区特性见表1。

坝体典型剖面图

3 碾压混凝土的原材料品质

水泥采用P.C32.5复合硅酸盐水泥，检测成果见表2;掺合料为Ⅱ级粉煤灰，检测成果见表3;外加剂包括缓凝减水剂、引气剂，检测成果见表4;粗骨料和砂料质量检验成果分别见表5、表6。

表2 P.C 32.5水泥性能检测成果统计

表3 粉煤灰性能检测结果

表4 外加剂性能检测结果

表5 粗骨料质量检验成果统计

表6 砂料质量检验成果统计

上述检验指标表明，水泥、掺合料、外加剂、骨料等主要原材料品质符合规范规定。

4 碾压混凝土配合比

经碾压混凝土现场试验，推荐的施工配合比见表7。

表7 碾压混凝土推 荐施工配合比

混凝土配合比参数满足《水工碾压混凝土施工规范》(SL 5112—2009)中规定的水胶比宜不大于0.65、胶凝材料不宜小于130kg/m3的要求。

5 碾压混凝土施工工艺及质量控制

5.1 混凝土的碾压工艺

混凝土摊铺厚度控制在34cm左右，压实厚度控制在30cm左右。

本工程选择的是一台ZC-12Ⅱ的振动碾。对坝体周边大型振动碾不能靠近的部位，选用同一厂家生产的YZ1.8振动碾。碾压遍数按无振动碾碾压2遍，再用有振动碾碾压8遍，最后无振动碾碾压2遍。碾压方向垂直于水流方向，相邻条带之间的横向搭接宽度为20cm，端头部位搭接宽度为1m左右，纵向搭接长度为1～3m。振动碾的行走速度控制在1.2km/h范围内。

5.2 温度、Vc值控制

当日平均气温高于25℃时，采取防日晒、调节仓面局部小气候等措施，保证碾压混凝土入仓温度满足设计要求，经实测碾压混凝土温度，C10Ⅲ级配的温度为9～28℃、C20Ⅱ级配温度为7～27℃。坝体内埋设的温度计测值反映，混凝土最高温度为36.1℃，最大绝热温升值为1.0～11.4℃，低于设计要求的绝热温升值 14.0℃。

实测现场Vc值为2.0～6.8s，基本满足《水工碾压混凝土施工规范》(SL 5112—2009)规定的2.0～12.0s范围。

5.3 含气量、压实容重检测

实测C10碾压混凝土含气量为2.7～3.3%，基本满足允许值3%的规定;C20碾压混凝土含气量为2.6 ～3.1%，基本满足允许值2.8%的规定。

实测C10碾压混凝土压实容重为2444～2625kg/m3，基本满足允许值2523.52kg/m3的规定;实测C20碾压混凝土压实容重为2470～2593kg/m3，基本满足允许值2509.12kg/m3的规定。

6 碾压混凝土检测

6.1 施工过程中混凝土强度检测

施工过程中，碾压混凝土、变态混凝土取样试验抗压强度检测结果见表8。

表8 混凝土抗压强度检测结果统计单位:MPa

6.2 钻孔取芯及压水孔试验检测

6.2.1 钻孔取芯

共进行3个钻孔取芯，ZK1混凝土设计等级为C20二级配，位于左坝段防渗混凝土内;ZK2混凝土设计等级为C10三级配碾压混凝土，位于坝中;ZK3混凝土设计等级为C10三级配碾压混凝土，位于右坝段。钻孔过程中孔口返水较好，取出芯样较连续、完整、骨料分布基本均匀、断口较吻合，少量芯样有蜂窝麻面、气孔等现象。芯样获取率:ZK1为96.8%、ZK2孔为90.5%、ZK3孔为 94.9% 。

6.2.2 压水试验

对ZK1、ZK2孔共完成压水试验24段，透水率(q)在1～2Lu之间。

6.2.3 声波检测

对ZK1孔进行单孔声波测试，ZK2、ZK3孔进行跨孔声波测试。声波测试成果统计见表9、表10。

表9 ZK1坝体段声波测试成果统计单位:m/s

表10 ZK2、ZK3孔坝体段跨孔声波测试成果统计 单位:m/s

a.1号孔混凝土段声波曲线普遍变化较小，部分坝体混凝土的声波曲线较平滑，仅部分坝体混凝土的局部波速曲线显小的锯齿状分布，各检测段未出现异常的低波速点，平均波速为3919m/s，反映所测试的坝体混凝土密实度较高，完整性较好。

b.2号～3号孔混凝土段声波曲线变化较小，平均波速为3610m/s，反映2号～3号孔剖面混凝土较密实，完整性较好。

6.2.4 芯样室内试验

a.ZK1孔芯样检测

混凝土抗压强度:抗压强度平均值为32.6MPa，最小值 为 23.0MPa，最 大 值 为 38.7MPa，标 准 差 为3.45MPa，离差系数 0.11。共检测 12 组，混凝土芯样抗压强度均达到设计C20二级配混凝土要求。

容重:共检测12组，所检混凝土芯样容重平均值为2432kg/m3，最小值为 2360kg/m3，最大值为 2531kg/m3，满足设计要求。

抗渗等级:共检芯样6块，最大水压力为0.7MPa时有1个试件表面渗水，评定本C20混凝土芯样抗渗等级大于W6。

b.ZK2孔芯样检测

混凝土抗压强度:抗压强度平均值为26.0MPa，最小值 为 17.5MPa，最 大 值 为 31.3MPa，标 准 差 为3.73MPa，离差系数0.14。共检测9组，混凝土芯样抗压强度均达到设计C10三级配混凝土要求。

容重:共检测9组，所检混凝土芯样容重平均值为2437kg/m3，最小值为 2370kg/m3，最大值为 2511kg/m3，满足设计要求。

c.ZK3孔芯样检测

混凝土抗压强度:抗压强度平均值为27.6MPa，最小值 为 22.5MPa，最 大 值 为 31.7MPa，标 准 差 为2.71MPa，离差系数0.10。共检测9组，混凝土芯样抗压强度均达到设计C10三级配混凝土要求。

容重:共检测9组，所检混凝土芯样容重平均值为2448kg/m3，最小值为 2386kg/m3，最大值为 2546kg/m3，满足设计要求。

7 碾压混凝土施工质量评价

a.大坝碾压混凝土水泥、粉煤灰、外加剂、骨料等原材料品质检测合格，满足设计及规范要求。

b.坝体碾压混凝土浇筑施工工艺符合设计及规范要求。各等级混凝土的抗压强度、抗渗性能以及压实度满足设计及规范要求，达到其相应设计指标。通过大坝钻孔试验检测，压水试验结果透水率(q)为1～2Lu，满足设计要求;声波检测结果反映混凝土较密实，完整性较好;混凝土抗压强度、容重满足设计要求，C20二级配碾压混凝土抗渗等级大于W6。

8 结语

a.从混凝土检测成果来看，哮天龙水库大坝碾压混凝土的施工质量合格，达到规范规定和设计的技术要求，满足水库安全蓄水的要求，施工中对原材料、施工工艺的控制是成功的，可供同类工程参考和借鉴。

b.开展水库蓄水安全鉴定工作，对于客观评价碾压混凝土的施工质量十分必要，能为水库下闸蓄水验收提供充分的技术依据。

1 SL 314—2004碾压混凝土坝设计规范［S］.

2 DL/T 5112—2009水工碾压混凝土施工规范［S］.