高温多雨环境下碾压混凝土施工质量的控制

武基民 刘尚珍

（中国水利水电第八工程局有限公司 长沙市 410007）

1 概 况

沐若水电站工程地处马来西亚婆罗洲岛的沙捞越州，坝址位于拉让（Rajang）河流域源头沐若河上，距民都鲁市约200 km，距下游已投产发电的巴贡水电站约70 km。

碾压混凝土大坝坝顶长440.5 m，最大坝高151 m，累计混凝土约166 万m3，其中碾压混凝土约144万m3。碾压混凝土大坝共分21个坝段，由左岸非溢流坝段、河床溢流坝段和右岸非溢流坝段组成。

沐若河流域属热带季风气候，降雨呈微弱性季节性，一般旱季7～9月，最干旱的月份平均降雨量至少60 mm。月平均降雨量表明砂捞越地区降水的季节性差别不大。东北季风是雨季的主要天气系统，虽然在旱季雨量较小，但西南季风也带来降雨。季节性温度变化不大，而相对湿度全年都比较高。雨季降雨高峰出现在12月～次年3月份之间。流域气候特征值见表1。

表1 流域气候特征值

本工程质量控制标准主要采用中国规程规范，温控方面局部参考了美国规范。

2 原材料的检测和控制

本工程水泥采用马来西亚CMS CEMENT（BINTULU）SDN BHD 公司供应的OPC，其品质检验结果显示，物理性能相当于GB 175-2007 标准P.I42.5 水泥。检测频率按每（200～400）t 同厂家、同品种、同强度等级的水泥为一取样单位，如不足200 t 也作为一取样单位。

粉煤灰为马来西亚Mukah（木胶）和中国山东邹县生产的粉煤灰，其品质满足中国Ⅰ级灰标准。检测频率按连续供应200 t 同厂家、同品种为一批（不足200 t 按一批计）。

骨料由大坝砂石系统生产，品质满足沐若工程技术要求。细骨料检测频率按同料源每600 t 或800 t 为一批，检测细度模数、石粉含量（人工砂）、含泥量、泥块含量和含水率；粗骨料检测频率按同料源、同规格每2 000 t 为一批，检测超径、逊径、针片状、含泥量、泥块含量等。

外加剂采用湖南江海科技发展有限公司供应的TG-2 缓凝高效减水剂与TG-1A 型引气剂，试验结果显示，TG-2 缓凝高效减水剂与TG-1A 型引气剂对工程使用的水泥、粉煤灰的适应性较好。掺量小于1%的外加剂以50 t 为一批，掺量小于0.01%的外加剂以（1～2）t 为一批，一批进场的外加剂不足一个批号数量的，视为一批进行检验。

本工程施工拌和用水委托地方检测机构进行取样检测，检测结果均满足 《水工混凝土施工规范》（DL/T 5144-2001）要求。

3 拌和物生产过程的检测和质量控制

混凝土配合比由试验室提交至建设部审批后实施。混凝土配合比由试验室依据设计确定的混凝土强度等级指标和设计推荐的配合比进行配置试验，试验成果经建设部审核后进行混凝土生产。

每班开机前，拌和楼按试验室的配料单定称，经试验室质控员校核无误后方可开机。碾压混凝土出机口VC 值按（3～7）s 控制，在高温时段取低值，低温时段取高值，每2 h 检测1 次。

根据工艺试验结果，混凝土投料顺序为粗骨料→胶凝材料→细骨料→水及外加剂，拌和时间为50 s，每班检测1 次。

要求拌和用水、水泥、粉煤灰及外加剂称量误差控制在1%以内，骨料称量误差控制在2%以内。

本工程采用了骨料预冷以达温控要求，设计出机口温度不超过21℃，每2 h 检测1 次。

碾压混凝土拌和物质量出现下列情况之一时，按废料处置；

（1）碾压混凝土配料单算错、用错或输入配料指令错误，无法补救，不能满足质量要求的碾压混凝土拌和物。

（2）碾压混凝土配料时，任意一种材料计量失控或漏配的不符合质量要求的碾压混凝土拌和物。

（3）碾压混凝土原材料未经质量验收检验或实用原材料类别与施工配料单不符。

（4）出机口碾压混凝土拌和物任一盘VC 值超过10 s。

（5）拌和不均匀，夹混生料等的碾压混凝土拌和物。碾压混凝土拌和物废料不得入仓，混入仓内的废料必须挖除。

4 碾压混凝土运输管理

沐若工程碾压混凝土主要采用自卸车运输直接入仓。所有汽车车厢顶部增设了帆布以遮阳防雨。运输混凝土的汽车入仓前，必须冲洗轮胎和汽车底部粘结的泥土、污物，严禁将水冲到车厢内的混凝土上。冲洗汽车有专门的冲洗平台，平台长度不小于12 m，冲洗时间不少于30 s，汽车应在冲洗平台上来回走动1～2 次。

5 碾压混凝土仓面施工管理

5.1 卸料和平仓

卸料平仓方向一般与坝轴线平行。碾压混凝土的铺筑作业均衡连续进行，要求铺料方向与卸料方向平行，铺筑层应以固定方向逐条带铺筑。坝体迎水面（3～5）m 范围内，平仓方向均与坝轴线方向平行。根据工艺试验结果，本工程平仓厚度为35cm，压实厚度为30cm 时。

本工程主要采用斜层平推法施工，以减小最大仓面面积和方便排水，坡度一般控制在1∶10～1∶12，坡脚部位不得形成尖角和大骨料集中，施工缝面砂浆铺设前应严格清除二次污染物，铺浆后立即覆盖碾压混凝土。

5.2 碾压和成缝

混凝土平仓完毕后具备碾压条件便立即碾压，碾压条带距平仓条带最大距离控制在15 m 以内，以确保层面泛浆效果，保证混凝土层面结合质量。

碾压混凝土主要采用三一重工生产的YZC12C型振动碾进行碾压施工，振动碾作业的行走速度按（1.2～1.4）km/h。碾压作业程序按：无振2 遍+有振8遍。在仓面周边的（1～3）m 范围内应增加单轮有振8遍。经压实度检测，不满足的部位补碾直至合格。

每层碾压作业开始后，仓面总指挥指派专人对局部集中的粗骨料分散到新鲜尚未碾压的混凝土中。

碾压作业完成后，试验室质控人员用核子密度仪按网格布点检测，混凝土相对密实度应大于98%（外部）或97%（内部）。低于规定指标时则补碾。

通仓方式碾压的大坝横缝，用切缝机形成诱导缝，采用先碾后切，在碾压完成后进行切缝施工。采用间断切缝，间距不大于10 cm，切缝深度为层厚的60%，缝内填充4 层彩条布，填充物顶部距压实面（1～2）cm，切缝完毕后用振动碾碾压1～2 遍。

5.3 封仓口施工

传统碾压混凝土入仓口施工主要采用预制混凝土封仓的方式进行，但拆模后发现混凝土外观质量不理想。为此，对封仓施工工艺进行了创新，研制了多功能封仓模板，在碾压混凝土自卸汽车入仓口处使用。

多功能封仓模板由底座、伸缩螺杆、模板面板、活动横梁和钢桥面组成。其面板可以水平或垂直倾斜，活动横梁顶部可以连接钢桥面以满足入仓交通需求。封仓模板工作原理为，在碾压混凝土备仓时，预先把底座安装在入仓口处，工作时，根据碾压混凝土的浇筑情况，安装模板面板和钢桥面，形成一套完整、简单的封仓和入仓系统。保证了封仓口处混凝内在和外观质量。

5.4 层间结合和缝面处理

根据碾压混凝土工艺试验得出的结论，层间允许间歇时间一般小于等于8 h，若间歇时间超过8 h，则视间歇时间长短按温缝和冷缝处理：

（1）层间间歇时间＞8 h 且≤12 h，按温缝处理，将层面松散物和积水清除干净，铺一层（2～3）cm 厚的砂浆后，再进行下一层碾压混凝土摊铺、碾压作业。

（2）层间间歇时间大于12 h，即冷缝，按施工缝处理。实际操作控制时间各压缩2 h。施工缝及冷缝必须进行缝面处理，缝面处理可用冲毛等方法清除混凝土表面的浮浆及松动骨料。根据原位抗剪试验得出的层面处理方式，层面处理完成并清洗干净后，均匀铺（1.5～2）cm 厚的砂浆，砂浆强度应比碾压混凝土强度等级高一级，然后摊铺碾压混凝土，并在砂浆初凝前碾压完毕。

5.4 异种混凝土施工

同一层面碾压混凝土和常态混凝土（或变态混凝土）应同步均匀上升，不得碾两层后一次浇筑常态（或变态）混凝土。常态（或变态）混凝土与碾压混凝土结合部位，一般先行碾压混凝土作业，后浇筑常态（或变态）混凝土，在两种混凝土结合处振捣棒应插入到碾压混凝土中，精心振捣，并用振动碾对结合处补充碾压2～3 遍，使结合部位混凝土密实，以确保坝体施工质量。

变态混凝土现场灰浆掺量按二级配80 L/m3和三级配70 L/m3来控制，施工时不得随意更改灰浆掺量，本工程采用钢筋加工成的矩形框定量加浆来控制加浆量。掺浆采用钻孔加浆的方式。灰浆掺入碾压混凝土内（10～15）min 后开始振捣，加浆到振捣完毕控制在1 h 内。灰浆采用现场专门设置的制浆系统或直接从拌和楼拌制，运输至仓面的灰浆应尽快使用完，如不能及时使用，灰浆应保持搅拌状态，以保证其均匀性。

6 高温天气下碾压混凝土施工

在高气温环境下进行碾压混凝土连续施工，其关键是要严格控制碾压混凝土的层间间隔时间，才能保证下层混凝土在初凝以前的塑性状态下，铺筑上层混凝土并碾压完毕，也才能保证上、下层面的良好结合，否则会使层面形成冷缝，成为碾压混凝土的薄弱环节。

碾压混凝土在高气温环境条件下施工，由于受到高气温、强烈日晒、蒸发、相对湿度、刮风等因素的影响，使施工条件恶化。尤其是沐若碾压混凝土工程常年高温，如果不采取相应的技术措施和组织措施，碾压混凝土的施工质量将受到影响。为此，确定高气温条件下的施工措施如下：

（1）改善和延长碾压混凝土拌和物的初凝时间。沐若工程采用了TG-2 高效缓凝减水剂，试验证明，掺用该高效缓凝减水剂效果显著，根据对每仓碾压混凝土的凝结时间进行检测，初凝均控制在（12～14）h，终凝均控制在（22～24）h。

（2）深入研究碾压混凝土筑坝斜层平推铺筑法的施工原理和工艺要求。实践表明，采用斜层平推铺筑法可以用较小的浇筑强度覆盖较大的坝体浇筑面积，并显著改善混凝土之间的结合质量。通过浇筑过程的间隔时间统计，95%的间隔时间均控制在6 h 以内，超过6 h 的层面均按工艺试验结论要求进行砂浆铺设，仓面停浇8 h 以上的均按施工缝进行处理。

（3）本工程采用了骨料预冷工艺，以降低混凝土的浇筑温度，设计出机口温度不超过21℃，以使浇筑温度不超过25℃。数据统计显示，出机口温度基本控制在（19～21）℃之间，浇筑温度基本控制在（23～24）℃之间。

（4）碾压混凝土拌和物在摊铺后，由于外界环境条件的影响，表层混凝土拌和物由于失水而使得其VC 值增大，初凝时间缩短，以致难以碾压密实。因此，适当增加拌和用水量，降低出机口的VC 值，为仓面VC 值的增长留有余地，从而保证碾压混凝土的施工质量。VC 值出机口控制要求为（3～7）s，高温时段取低值。

（5）本工程规定从上午9 点到下午5 点之间，所有自卸汽车遮阳棚应遮盖到位，遮阳棚的设置减少了水分的损失和入仓温度的上升。

（6）仓面喷雾是高气温环境条件下，碾压混凝土坝连续施工的主要措施之一。采用喷雾的方法，可以形成适宜的人工小气候，起到降温保湿、减小VC值的增长、降低混凝土的浇筑温度以及防晒的作用。

实践表明，采用高压水冲毛枪进行仓面喷雾，使环境真正做到了雾化，按每500 m2一把冲毛枪配置，在碾压层面上方（3～5）m 高度喷雾，对碾压混凝土表面失水进行补偿，可使混凝土表层温度保持比外界气温低（3～5）℃，增大了散热的效果，保持了仓面湿润，可延缓混凝土凝结时间（0.5～1）h，从而保证混凝土的良好可碾性，提高了碾压混凝土的层间结合质量。

（7）混凝土碾压完后进行适当喷雾并对仓面进行覆盖，不仅可以起到保湿的作用，还可延缓碾压混凝土的初凝时间，减小VC 值的增加。

7 多雨天气下碾压混凝土施工

降雨对碾压混凝土拌和物的施工碾压性质以及硬化后的碾压混凝土物理力学性能，都将产生很大的影响。沐若工程规模大、施工期长，坝址区域降雨量大，降雨环境下施工难以避免，如何在多雨天气下进行碾压混凝土施工值得深思，沐若工程采取了如下措施：

（1）平层浇筑仓面面积大且不利排水，雨天对碾压混凝土影响较大。采用斜层平推铺筑法施工，既可减少受影响的仓面范围，又方便排水。因此，沐若工程基本采用了斜层平推法铺筑，在临近基础部位，仓面顺流向较长则采用自下流往上游斜层平推法施工；河床坝段在EL.449 m 以上则采用了左右斜层平推法施工。

（2）对毛毛雨或降雨量小于3 mm/h 时，碾压混凝土可继续施工，但必须采取如下措施：

①拌和楼生产混凝土拌和物的VC 值应适当增大，一般可采用上限值，如持续时间较长，应把水灰比缩小0.03 左右，由试验室值班负责人根据现场情况和质检、仓面总指挥商定，由仓内质控人员及时通知拌和楼质控人员。

②卸料后，应立即平仓和碾压，未碾压的拌和料暴露在雨中的时间不得超过30 min，否则当作废料予以挖除。

（3）当1 h 内降雨量达到或超过3 mm 时暂停施工。暂停施工令发布后必须对仓面迅速做如下处理：

①已入仓的混凝土拌和料，迅速完成平仓和碾压，对碾压混凝土斜层坡脚先行覆盖，再由低至高覆盖，保证防雨帆布有（20～30）cm 的搭接，最后沿模板对变态混凝土进行覆盖，保证50 cm 的搭接，保证雨水沿着斜面流走，以减少对混凝土的影响。

②如遇大雨或暴雨，来不及平仓碾压时，应启动雨布覆盖应急小组，用防雨帆布迅速将仓内的混凝土条带全部覆盖，待雨过后再做处理。

③装有混凝土拌和物的车辆增加防雨帆布覆盖，待雨过后视时间长短，再定是否入仓。

（4）因雨暂停施工后，当降雨量每小时小于3 mm，并持续30 min 以上，且仓面未碾压的混凝土尚未初凝时，应恢复施工。雨后恢复施工应做好如下工作：

①立即组织人员有序排除仓面内积水，首先排除防雨帆布上部积水，再掀开防雨帆布，其次排除卸料平仓范围内的积水，再排除仓内其他范围内积水。视积水的程度，分别采用潜水泵排水、海绵和水瓢排水。

②由仓面总指挥、质检员和试验室值班人员对仓面进行认真检查，当发现漏碾尚未初凝的，应立即补碾；漏碾已初凝而无法恢复碾压的，以及有被雨水严重浸入的，予以清除。

③当仓面检查合格后，即可恢复浇筑。新生产的混凝土VC 值恢复正常值，但取其上限控制。

④雨后当仓面积水处理合格后，可先用大碾有振碾压将表层浆体提起后，方可卸料，进行下一层的施工。对受雨水冲刷混凝土面裸露骨料严重部位，应铺水泥煤灰净浆或砂浆进行处理。

8 仓面施工质量检测和控制

碾压混凝土仓面每班均配置仓面质检员和试验室质控人员，依据仓面设计和碾压混凝土施工规范及工法对施工全过程进行质量监控。

9 仓面混凝土浇筑质量控制

开仓前，首先由仓面质检员依据仓面设计对不同品种的混凝土分区标识、平仓摊铺厚度标识及收仓线标识进行检查。确保仓面各种品种的混凝土区域划分准确，做到仓面施工有序、平仓摊铺厚度严格按工法执行，碾压后的收仓面保持平整。

仓面开仓前，施工调度负责人负责对碾压混凝土一条龙的拌和楼各种原材料的储备情况、混凝土拌和设备的完好情况、混凝土运输设备、仓面平仓、碾压、喷雾设备、覆盖材料和各种作业人员的资源配置及入仓道路情况进行全面检查，保证资源配置满足施工强度要求。同时做好应急方案，保证对碾压混凝土施工过程中出现的突发事件能够在最短的时间内处理完成而不影响碾压混凝土施工质量。

10 碾压浇筑仓面的检测控制

由仓面质检员及试验质控人员对RCC 施工的各项参数、指标和施工各环节进行监测，并认真记录；对不达标的，及时反馈给仓面总指挥安排处理，由仓面质检员督促落实。本工程仓面检测项目及控制标准见表2。

11 养护和保护

本工程所在区域白天气温通常在30℃左右，混凝土初凝后必须立即进行洒水养护，对水平施工缝（廊道周边常态混凝土采用湿麻袋覆盖养护）洒水养护持续到上一层碾压混凝土开始铺筑为止，坝上下游及长期暴露的混凝土面养护至少28 天。对于溢流面、导墙等有抗冲耐磨要求的部位，采用花管流水长期养护，直至整个施工期。

表2 仓面检测项目及控制标准表

碾压混凝土收仓后，表面尚未固化，仓面严禁各种机械在其上面行走，造成扰动破坏，使已碾压密实的混凝土变成松散体，对混凝土的强度和整体稳定性产生不利影响并造成缝面破坏。要求备仓工作必须在混凝土达到2.5 MPa 后进行，本工程要求为3 天。

12 结语

本工程通过采取上述全面质量管控措施，大坝碾压混凝土质量在高温多雨等恶劣气候条件下取得了良好的效果，坝体外观质量好，体型结构尺寸满足设计要求，混凝土的密实度、强度、抗渗以及层间抗剪等物理力学指标均满足规范及本工程设计技术指标要求。取出的碾压混凝土芯样最长为20.98 m，芯样中骨料分布均匀，表面光滑致密，层间结合质量良好，各项物理力学指标满足或高于设计要求。本工程于2013年9月21日下闸蓄水，并经受了大坝高水位泄洪过流的考验，坝体廊道内渗水量很小，大坝运行情况良好，己顺利移交给马来西亚业主公司。