浅谈面板砂砾石坝填筑质量的控制与分析

武乐志

【摘要】介绍白杨镇水库输水隧洞混凝土衬砌施工工艺和技术要点，通过合理设计混凝土配合比，解决了高海拔地区小断面长隧洞混凝土衬砌质量控制问题，并提供了相关技术手段和参数，可供类似工程参考。

【關键词】输水隧洞；衬砌；施工

1、工程概况

白杨镇水库位于白杨河大桥上游2km处，距和布克赛尔蒙古自治县城90km，距托里县铁厂沟镇60km，坝址区地理坐标为东经84°53′14″，北纬46°30′14″。白杨镇水库总库容为4463×104m3，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000，该水库工程等别为Ⅲ等。白杨镇水库大坝为混凝土面板为混凝土面板防渗砂砾石坝，输水隧洞布置在大坝左岸，由上游进口段、上游洞身段、闸井段、下游洞身段、出口段组成，隧洞全长1200m，进口高程925.00m。其中桩号0+052～0+631.04段，长579.04m，洞身横断面型为直径为3.0m圆形，衬砌厚度0.4 m。桩号0+631.04～0+639.04为叉管段，叉管轴线与隧洞轴线夹角为45°。桩号0+639.04～1+220段，长588.96m，洞身横断面型为直径为1.8m圆形，衬砌厚度0.3m，衬砌混凝土设计强度C25F200W8。

2、地质概况

隧洞岩性以含辉石英安岩为主，岩层产状：315°NE∠50°，为巨厚层、块状，洞线与岩层走向夹角为15°，岩体较完整，岩石属坚硬岩，隧洞处于地下水位以上，上覆岩体厚度在20～80m，处于微风化～新鲜岩体内，围岩类别为Ⅱ～Ⅲ类，岩石坚固系数（fk）4～5，岩体抗力系数（k0）4000～5000N/cm3，围岩整体稳定，属坚硬岩石。

3、施工难点分析

隧洞洞身混凝土施工均采用全圆针梁式钢模台车，跟仓法施工，台车长8.1m，堵头模板采用钢、木模板组合拼装封堵，混凝土采用泵送工艺。由于隧洞断面小，工作面狭窄，而且洞身段钢筋均为双排钢筋，内层钢筋密集，施工人员无法进入仓内振捣，混凝土振捣只能依靠附着式振捣器完成，在振捣过程中易发生台车偏移、堵头处漏浆等问题，尤其是顶拱部位振捣难度更大，如果发生漏振，导致混凝土结构不密实，将严重影响结构物的强度、耐久性。

因此，除通过改进施工工艺，加强混凝土振捣外，还应从符合施工要求的混凝土配合比设计入手，做好从原材料到混凝土的搅拌、运输、浇筑、养护等整个施工过程的质量控制，提高混凝土拌和物性能，降低施工难度，以提高衬砌结构质量。

4、混凝土配合比设计

因本工程采用泵送施工工艺，随着浇筑工作的进行，混凝土泵送的距离逐渐增加，且振捣难度较大，要求的坍落度（经现场试验以150～170mm为宜）和水泥用量均较大，必须用掺加外加剂的方法来达到既减水又不使混凝土坍落度损失过大的目的，以及添加超细活性掺和料来达到降低水化热、提高混凝土的密实性和抗渗能力及节约水泥的目的。为提高混凝土的可泵性，混凝土拌和物除应具有一定的流动性能，同时应具有较小的泌水率，不离析，本工程选用一级配泵送混凝土，砂率为46%见表一。

5、衬砌混凝土施工要点

5.1 拌和。混凝土拌和采用强制式搅拌机，自动计量系统。采用混凝土分段投料搅拌方法，即先加入50%的拌和用水及全部干材料，搅拌60s，然后再加入其余拌和用水搅拌60s。分段投料法使集料和浆液间的界面得到改善，在防止集料离析和沉降的同时，也增大了集料和浆液间的粘着力，有利于提高混凝土的可泵性，减小堵泵机率，同时能在一定程度上提高强度和耐久性。

5.2 输送。混凝土运输采用混凝土搅拌输送车，为避免运送途中发生离析，途中搅拌转速控制在2～4r/min。为保证混凝土连续泵送浇筑，应配备2台混凝土搅拌输送车，混凝土输送泵输送管为<125mm钢管，垂直段使用软管以利于混凝土入仓。泵送施工前先用同水灰比砂浆润管，进料斗上应安置网筛并设专人监视喂料，以防止大粒径集料混入料斗，坍落度过小或离析的混凝土拌和物不得用入泵。

必须保证混凝土泵连续工作，尽可能避免泵送时中途停歇，如出现停料情况，迫使混凝土泵停车，则混凝土泵必须每隔5min进行约1个行程的作业。如果停歇时间超过45min或混凝土出现离析，应立即排除管内混凝土，认真清洗并重新润管后再继续压送。每次泵送完毕后，用水洗及气洗结合的方法将混凝土泵和输送管清洗干净。

5.3 浇筑。混凝土浇筑采用针梁式液压整体钢模衬砌台车作业，实现了混凝土浇筑的施工机械化，减轻了作业强度，能保证24h连续高速施工。与钢模衬砌相比，不仅节省了钢材和木材，而且混凝土质量有保证，成型尺寸精度高、整体性好。

混凝土振捣是保证混凝土质量的关键工序，需按规定程序作业，杜绝漏振，以免产生蜂窝状孔隙和麻面。由于混凝土衬砌厚度较小，且隧洞配筋为双层钢筋，人员无法进入仓内振捣，使用附着式振捣器振捣，附着式振捣器布置在台车内侧，间距不得大于1.5米，混凝土入仓厚度达到40㎝时开启振捣器振捣，振捣器要分层开启，防止振捣器开启过多造成台车偏移。

5.4 混凝土养护。经过试验，采用全圆形针梁台车浇筑的混凝土在≥24小时后，可进行模板拆除。先拆除堵头模板，启动液压装置使模板脱离混凝土表面，操作时避免碰伤结构棱角。脱模时不能一次性强行脱模，须分几次脱模，逐渐使模板整体完全脱离混凝土表面。

6、混凝土质量控制措施

6.1 原材料检测。严把原材料进场质量关，试验室对进场的每一批原材料均按规范要求频率进行检测，不合格品不允许进场，另外与原材料不符及时汇报，采取相应措施，以保证混凝土质量。施工中对原材料质量参数实行动态管理，监测原材料的质量波动，如水泥、粉煤灰的细度、含水率，砂石骨料的级配、含水率、含泥量等。发现异常波动，及时采取相应措施。加强原材料储存管理，防止水泥、粉煤灰、外加剂受潮。下雨、高温等特殊天气时，应对砂石料进行覆盖。

6.1.1 水泥检测。施工中水泥采用和丰县雪山水泥厂生产的42.5普通硅酸盐水泥，根据每批次进场数量进行抽检。（下转第页）

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施工中共使用水泥2302吨，共抽检水泥34组。水泥检测结果为合格。

6.1.2 粉煤灰检测。粉煤灰为玛纳斯电厂生产的粉煤灰，根据进场批次数量按规范要求抽检，施工中共使用粉煤灰974吨，共抽检10组，检测结果符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》Ⅰ级粉煤灰技术要求。

6.1.3 钢筋检测。钢筋采用新疆八一钢铁厂生产的钢筋，共使用465吨，施工单位根据进场批次数量按规范要求抽检，抽检各种类型钢筋25组，检测结果各项指标符合国家标准。

6.1.4 外加剂及其他材料检测。引气剂选用新疆五家渠格辉化工厂有限责任公司生产的CH-AE型引气剂，共使用0.498吨，抽检4组﹔高效减水剂选用新疆五家渠格辉化工厂有限责任公司生产的FDN型高效减水剂，共使用38吨，抽检4组，取样检测结果各项指标符合《混凝土外加剂》（GB8076-2008）技术标准要求。

6.1.5 砂、石骨料检测。施工中检测砂23組，检测结果全部合格；检测粗骨料小石5-20mm23组，检测结果除部分骨料超逊径超出规范规定外，其余检测项目全部合格。

6.1.6 抗压试块检测

6.2 混凝土配合比控制。根据本工程特点，设计了高性能的混凝土配合比，在保证胶凝材料用量最少，即水泥和粉煤灰用量最小的同时，既保证了足够的和易性，又满足了设计要求的强度、耐久性、抗渗性及抗裂等各项指标。施工中应严格按设计配合比施工，以保证混凝土的内在质量。施工前，首先要及时测定砂、石含水率，将设计配合比换算为施工配合比。原材料称量允许偏差规定：水泥、粉煤灰、外加剂称量允许偏差为±1%；砂、石允许称量偏差为±2%；水±1%，要求对称量设备每星期校验1次，从而有效地防止了系统误差的发生，保证混凝土的整体质量。

6.3 施工过程控制。模板的设计、安装质量控制是确保结构物外观质量的关键。施工中着重放在模板安装方法的改进上，保证台车支撑系统的稳定性、牢固性。模板安装除用尺量、拴线外，还用水准仪进行校测与调整。对有特殊要求的部位（如变形缝止水带部分）制作专用的钢模板和钢支架，以适应特殊需要。认真做好自检、互检及交接检工作。

7、结论

通过实践证明，采用全圆形针梁台车进行衬砌，应作为较大洞径的圆形引水隧洞衬砌施工的首选方案，它能达到提高施工质量，加快施工进度之目的。同时也为同类工程施工提供了施工经验。

参考文献：

[1]冀生贵.全断面针梁式钢模板在隧洞混凝土衬砌中的应用[J].水力发电，2001（2）：35-37.

[2]《水工混凝土施工规范》SL677-2014.

[3]《水工混凝土施工规范》DL/T5144-2015.