浩口水电站大坝碾压混凝土施工质量控制

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(中国水利水电第十四工程局有限公司，昆明，650041)

1 工程概况

浩口水电站工程位于重庆市武隆县南部，重庆市彭水县和贵州省道真县交界处，工程规模属Ⅲ等中型工程，枢纽主要建筑物为3级。电站以发电为主，正常蓄水位352.0m，死水位349.0m，校核洪水位354.69m，总库容0.89亿m3，具有日调节能力。水电站装机容量为135MW(2台×62.5MW+1台×10.0MW)，保证出力17.2MW，多年平均发电量4.5489亿kW·h。大坝为碾压混凝土重力坝，坝轴线长210.6m，坝顶高程356.5m，坝顶宽9.0m，最大坝高84.5m，最大坝宽72.10m，建基面高程272.00m。整个大坝分为左、右挡水坝段和溢流坝段，左挡水坝段长64.6m，右挡水坝段长59.0m，溢流坝段长87.0m，堰顶高程331.0m。

大坝碾压混凝土(含变态混凝土)25万m3，碾压混凝土由左岸240自落式拌和楼拌制，最大拌制能力为192m3/h，综合拌制能力为6万m3/月，满足碾压混凝土4.8万m3/月施工高峰强度的要求。另外，左岸180拌和站作为辅助，以应对240拌和楼出现问题无法拌料的情况。

2 碾压混凝土施工重点及难点分析

2.1 施工重点及难点

2.1.1 Ⅰ期碾压混凝土施工工期紧、施工强度大是本工程的难点

碾压混凝土质量是以生产成型后90d龄期检验结果评定的，这时候一旦质量不合格，将难以挽回，因此必须从原材料、配合比、施工过程严格控制。大坝Ⅰ期碾压混凝土，结合度汛要求在2016年汛前即(5月份前)，必须浇筑至305m高程，碾压混凝土量约13万m3，且下部廊道、集水井、电梯井和楼梯井等结构较多，不利于碾压混凝土快速施工。因而Ⅰ期碾压混凝土施工工期紧、强度大，施工组织和设备配套运行、过程控制尤为重要。

2.1.2 合理进行设备布置、优化设备配置是本工程的重点

由于碾压混凝土和常态混凝土交叉分布，主要入仓方式各异并具备各自特点，为适应不同施工体型及部位混凝土的入仓要求，做好设备的合理布局以及相互配合将是本工程施工机械布置的难点，也是重点。如何在短时间内完成混凝土施工设备布置，尽早进行混凝土全面施工将是常态混凝土施工的重中之重[1]。

2.1.3 混凝土外观质量要求高，模板工艺要求严，是本工程的重点

2.2 针对施工重点及难点的对策

2.2.1 优化混凝土配合比

本工程为84.5m高碾压混凝土重力坝，碾压混凝土总量25万m3(含变态混凝土)，配合比设计尤为重要，对于降低工程造价和温控有着重要影响，在主体工程混凝土开浇以前，安排充分的时间进行混凝土施工配合比优化设计，降低混凝土单位水泥用量，以减少混凝土水化热温升和延缓水化热发散速率[2]。

2.2.2 合理规划碾压混凝土入仓手段

根据设计图纸，大坝326.0m高程以下为大体积碾压混凝土，326.0m高程以上碾压混凝土由于受中间溢流坝段常态混凝土影响而分隔为左右岸两部分。

确定入仓方法原则：为确保施工强度，多布置道路，尽量用汽车直接入仓，确实无法汽车直接入仓的，才考虑自卸车+负压溜槽结合的方案[3]。

2.2.3 采用合适的模板工艺

采用大面积的翻升模板，需做好模板间的接缝处理工艺，同时做好混凝土配合比，针对清水混凝土，尤其要注重混凝土配合比设计，选择好脱模剂，以满足清水混凝土的施工质量要求[4]。

3 碾压混凝土工艺性试验

通过现场的碾压混凝土工艺性试验，验证选定的碾压混凝土配合比的适应性和力学性能，并确定不同级配碾压混凝土的碾压工艺参数、变态混凝土的施工工艺，探索碾压混凝土层间允许间歇时间及处理措施，为大坝碾压混凝土施工作好准备。

试验成果确定内容[5]：(1)配合比选择；(2)碾压遍数与压实度试验：确定摊铺厚度相适宜的最佳碾压遍数；(3)碾压混凝土运输与入仓铺料试验：确定汽车入仓施工工艺；(4)成缝施工工艺；(5)摊铺厚度；(6)变态混凝土施工工艺；(7)混凝土投料顺序及拌和时间；(8)碾压设备行驶速度。

4 碾压混凝土施工控制及检测成果

碾压混凝土施工工艺流程严格按施工措施执行。

4.1 配料与拌和

拌制碾压混凝土时，必须严格遵守现场试验室提供并经监理批准的投料程序和混凝土配料单进行配料，严禁擅自更改投料程序和配料单。所有的称量、指示、记录及控制设备都有防尘措施，设备称量准确，称量偏差不超过DL/T 5144-2001中有关条文的规定，项目部按每年由县级以上技术质量监督局率定一次、每月由项目部自检一次来校核称量设备的精度。混凝土搅拌楼采用可靠的措施保证每种强度等级、级配的混凝土易于区别。搅拌设备安装完毕后，会同监理进行设备运行操作检验。碾压混凝土的搅拌时间、投料顺序、搅拌量，都根据现场碾压试验所取得的均匀性检验结果进行。搅拌设备宜配备细骨料的含水快速测定装置，并具有相应的搅拌水量自动调整功能。卸料斗的出料口与运输工具之间的自由落差不宜大于1.5m。砂浆的配料精度及搅拌质量与混凝土拌制质量要求相同。变态混凝土的加浆由拌和楼集中拌制后运输至工作面，并配有维持浆体均质的装置。

4.2 碾压混凝土施工

碾压混凝土开工前，组织编制碾压混凝土施工作业指导书，严格规定各道工序的操作方法，控制要点，并明确责任单位和人员，碾压升层开仓前编制《碾压混凝土浇筑仓面设计》，在碾压变态、异种混凝土、冷却水管、横缝等关键部位施工时配置技术人员控制，并配置专门人员(仓面总指挥)负责仓面协调，明确工序要点和控制细则。

碾压混凝土施工主要有平层碾压和斜层碾压两种，本工程大坝碾压混凝土施工两种方法均采用。

碾压混凝土施工按顺坝轴线方向分条作业施工，先施工上游条带再施工下游条带，摊铺碾压方向均按顺坝轴线方向从左岸到右岸进行。

保证碾压混凝土“保鲜均一”是保证碾压混凝土层间结合的关键，主要措施如下[6]：根据混凝土拌和系统拌制强度，确定碾压混凝土最大仓面，保证已浇混凝土初凝前被覆盖。超过直接铺筑允许时间的层面，先在层面上铺砂浆(或水泥掺合料浆或小级配常态混凝土)，再铺筑上一层碾压混凝土；施工过程中严格控制碾压混凝土VC值(通过试验确定，并根据气温变化，日照条件动态调整)。

碾压混凝土采用大仓面薄层连续铺筑，摊铺厚度为34cm，碾压后的厚度为30cm(具体铺筑厚度由试验确定)。卸料、平仓、碾压按仓内运输车道规划，采用纵向退铺法，即顺坝轴线方向依次卸料，跟进平仓、碾压。

碾压混凝土每层施工时间根据混凝土初凝时间控制，一般冬季为10h完成一层，夏季6h完成一层，高温季节按4h完成一层。

所有止水接缝应拼接成一道连续的水封，在施工过程中采取适当的支撑和防护措施以免损坏止水并保持止水处于原位。当混凝土浇筑停止后，采取合适的防护措施保护暴露在外的以及凸出边缘的和部分埋在混凝土内的止水片的端部不受破坏。任何损坏了的止水片应按监理的指示予以修补或更换。

4.3 碾压混凝土养护和表面保护

4.3.1 养护

成形混凝土养护采用洒水养护、覆盖养护、蓄水养护等方式，垂直和倾斜面采用自流式养护时，利用模板为依托，布置喷水管，将水均匀地喷洒在混凝土面上，顺混凝土面自流养护。

混凝土养护形式、适用条件和养护时间详见下表1。

表1 混凝土养护方法及使用部位

施工过程中，碾压混凝土的仓面应保持湿润。正在施工和碾压完毕的仓面应防止外来水流入。在施工间歇期间，碾压混凝土终凝后即应开始洒水养护。对水平施工层面，洒水养护应持续至上一层碾压混凝土开始浇筑为止。主要采用人工洒水、塑料花管自流和机具喷射的方式使混凝土表面在满足规范要求的时间内保持长时间湿润。

4.3.2 表面保护

根据设计的表面保护标准确定不同部位、不同条件的表面保温要求。重视基础约束区、上游面及其他重要结构部位的表面保护。所有混凝土工程在最终验收之前，还必须加以维护及保护，以防损坏。浇筑块的棱角和突出部分应加强保护。

4.4 仓面温控

仓面碾压施工时，设置专人进行仓面的喷雾工作，在仓号周边模板顶部架设固定式喷雾机进行喷雾，喷雾机可摆动机头，另设置移动式喷雾机巡仓喷雾。局部采用冲毛机喷射枪在仓内进行人工喷雾，并及时铺设机纺布，使混凝土面保持湿润，形成仓面小气候，补偿水分蒸发和降低环境温度，喷雾时冲毛机的压力不得小于20MPa，喷枪枪口不得正对混凝土面，喷头高出混凝土面1.5m以上，喷雾时所有供水设备密封完好，防止渗漏，同时严禁形成滴状水雾。

在坝体的上、下游坝面进行淋水养护，养护时间大于28d，以降低混凝土的温度，间歇层面进行洒水(漫水)养护，保持混凝土面湿润，养护至下一升层混凝土施工。振动碾在碾压施工过程中，根据混凝土表面情况适时启动振动碾的淋水系统，自行补水碾压，防止混凝土表面发白、发干。

每一碾压层施工时，加强各工序的组织和协调，加快仓面施工的进度，以减少混凝土料在仓内的堆放时间，并根据现场实际情况采取分区卸料、平仓、碾压的方法施工。在施工过程中根据现场的天气、仓内气温及湿度，及时调整碾压混凝土的VC值，并掌握每个不同施工时段VC值的变化曲线及其基本规律。坝体冷却水管铺设后及时通水冷却。选定合适高效的缓凝剂掺入碾压混凝土中，以延长混凝土的凝结时间，保证碾压混凝土的施工时间[7]。

碾压混凝土不得在-3℃以下的环境中进行浇筑，如果碾压后的混凝土层面和搅拌料本身的温度保持在3℃以上时，允许继续浇筑碾压混凝土。当环境温度降到0℃以下而且龄期不足21d的碾压混凝土层面温度下降到3℃以下时，则采用经批准的保温材料或其他可用的临时性保护材料覆盖碾压混凝土层面，使混凝土温度保持在3℃以上，直到环境气温升到3℃以上为止。

施工中突然停止碾压施工时(如下雨或其它原因停碾)，所留的混凝土端头缝面做成斜坡，坡度不陡于1∶4(垂直∶水平)，并将坡角处厚度小于15cm的部分切除，并保证振动设备能爬坡行驶。停铺位置距伸缩缝最小距离以及上、下层停铺部位错开的最小距离为3m。

4.5 相对密实度检测

每层碾压作业结束后，及时布点检测混凝土相对密实度，采用核子密度仪检测混凝土压实容重。检测点数按每100m2～200m2至少取一个，每个仓面布设的检测点数不少于三点的原则进行控制，或按监理工程师要求进行检测，若有低于规定指标时，立即进行补碾，直至达到密实度要求为止，密度检测示例如下：

表2 碾压混凝土相对密实度现场检测记录

说明：理论容重：二级配2470kg/m3，三级配2480kg/m3。

碾压混凝土现场检测数据内部混凝土相对密实度满足DL/T 5112-2009《水工碾压混凝土施工规范》8.3.4规定不小于97%。

4.6 抗压强度检测

表3 碾压混凝土抗压强度检测报告

检测结论：溢流坝段C9015W8F100共检测152组，最大值27.2MPa，最小值17.4MPa；C9020W8F100共检测28组，最大值28.4MPa，最小值22.5MPa，非溢流坝段C9015W8F100共检测99组，最大值24.0MPa，最小值18.4MPa；C9020W8F100共检测47组，最大值30.1MPa，最小值24.0MPa，满足设计要求。

4.7 大坝混凝土样芯检测

钻孔取芯累计160m，其中常态混凝土28.5m，碾压混凝土131.5m，碾压混凝土中二级配20.5m，三级配111m，在碾压混凝土131.5m钻进尺寸中，获得芯样长度130m，碎块0.5m，混凝土芯样获得率99.2%，采取率98.8%，其中碾压混凝土中二级配获得率98.5%，采取率99.0%，三级配混凝土芯样获得率98.9%，采取率99.3%。由机械、人工等原因造成部分芯样折断。

通过统计分析，大坝钻孔取芯采取率为98.8%，获得率为99.2%，芯样外观合格率为97.6%，优良率为95.1%。根据芯样外观检测结果，碾压混凝土整体质量较好，混凝土芯样表面光滑，骨料分部均匀，层间胶结情况良好，极个别部分可见小气孔，个别部位存在骨料集中、浆液离析、骨料包裹不密实。

5 碾压混凝土施工质量控制

本工程碾压混凝土施工强度高、仓位面积大，施工温度控制严格，施工质量要求高。因此，施工中除建立强有力的质量保证体系、严格执行招标文件规定、加强质量管理外，主要从加强混凝土温度控制和更新、优化混凝土施工工艺方面采取措施，确保工程施工质量。

所有原材料必须符合设计与规范要求，钢筋、水泥、粉煤灰、外加剂等必须有出厂合格证，工地试验室根据规范要求对所有原材料进行抽样检查，不合格的原材料坚决不使用[8]。

碾压混凝土质量检验评定以抗压强度为主，同一强度等级的碾压混凝土试样数量以招标文件和规范为准。碾压混凝土拌和质量，在拌和楼机口随机取样进行，检测项目和频率按招标文件和规范规定执行。碾压混凝土铺筑和碾压现场质量按招标文件和规范进行检测，专人作好记录。

高温季节施工严格控制浇筑温度，并尽量避开白天高温时段，多安排晚间施工，加快混凝土入仓和摊铺碾压速度，并采用铺隔热被、喷雾等方法，防止仓内混凝土温度回升。尽量采用翻升模板和定型钢模板施工，以提高混凝土外观质量。

为防止仓内混凝土标号更换影响入仓速度和混淆混凝土标号，开仓前分别向仓内作业人员、拌和楼等相关操作人员进行交底，混凝土标号变更时进行明显地标识，并通过自动化管理进行控制。

根据设计图纸及监理工程师审批的施工组织设计、施工进度计划及施工方案进行混凝土施工。在施工过程中严格实行“三检制”，加强每道施工工序的施工质量管理与监督检查，凡施工质量达不到要求的工序，必须及时进行返工，直至满足要求后，方可进行下道工序施工。实行混凝土浇筑盯仓制度，每个施工仓位从开仓到浇筑完成，设有专人进行盯仓，对浇筑过程进行质量监督，并对浇筑情况进行实录[9]。

领会设计意图，严格按照设计图纸文件进行施工。如发现设计图纸有问题，及时和监理工程师取得联系，核实无误后方可进行施工。技术人员经常深入现场，做好技术交底工作。

加强各施工工序之间的衔接。每一工序必须按照“三检制”的程序进行检查。对施工过程中发生的质量事故坚持“三不放过”的原则，认真分析事故原因，总结事故教训，对肇事者进行严肃处理。

对质量要求高的特殊部位，制定专门的施工作业指导书和施工质量保证措施，并作为施工措施的组成部分贯彻执行。施工前，工程技术人员、质量管理人员应对承担施工任务的班组进行详尽的技术交底，确保工程施工质量得到事前控制。

6 碾压混凝土温控措施

在进行碾压混凝土配合比设计和施工时，除满足碾压混凝土强度等级、抗冻、抗渗、极限拉伸值等主要指标外，还需加强施工管理，提高施工工艺，改善碾压混凝土性能，提高碾压混凝土抗裂能力。采用符合质量要求的水泥和掺合料及外加剂，以减少碾压混凝土单位水泥用量。控制大体积碾压混凝土绝热温升。在满足施工图纸要求的碾压混凝土强度、耐久性和和易性前提下，经监理批准，改善碾压混凝土骨料级配，尽量采用较大级配碾压混凝土[10]。

控制碾压混凝土细骨料的含水率在6%以下，且含水率波动控制在2%以内。对砂仓设置雨棚，尽可能使骨料温度不受日气温和气候变化的影响。在高温季节，粗骨料仓可利用水管喷洒高压水制造小气候。采用有效的运输、入仓保温措施，减少碾压混凝土浇筑过程中的温度回升，快速入仓、平仓、碾压，碾压混凝土从加水拌和到碾压完毕必须在规定时间内完成，减少外界热量的倒灌。且碾压混凝土覆盖时间必须控制在6h(高温季节4h)。4月～10月运输过程中宜对运输设备采取保温措施(加装自动机械盖)，以减少运输过程中温度回升。控制混凝土温度从出机口至碾压完毕，温度回升不大于设计要求。

严格控制浇筑温度，控制碾压混凝土浇筑温度不超过标书要求。拌和楼具体出机口温度应根据浇筑温度，结合浇筑时段、入仓方式等选取。尽量避免高温时段浇筑碾压混凝土，应充分利用低温季节和早晚及夜间气温低的时段浇筑。

当仓内气温高于25℃时，采取喷雾机进行仓面喷雾，使仓面始终保持湿润，以降低仓面环境温度。喷雾时水分不应过量，要求雾滴直径达到40μm～80μm，以防止混凝土表面泛出水泥浆液。

在满足浇筑计划的同时，应尽可能采用薄层、短间歇、均匀上升的浇筑方法。浇筑层厚应根据温控、浇筑、结构和立模等条件选定。碾压混凝土层厚一般不超过4.5m，层间间歇5d～7d。根据实际情况，经监理批准，可以连续上升。新浇混凝土终凝后即进行表面流水降温，水流需覆盖整个仓面。

加强碾压混凝土浇筑温度的测量，每100m2仓面面积不少于一个测点，每一浇筑层不少于3个测点，测点应均匀分布在浇筑层面上。测温点的深度不小于10cm，专人负责测温，并做好记录。

采用冷却水管进行初期冷却，应在混凝土浇筑开始后通水，混凝土温度与水温之差不超过22℃，冷却时混凝土日降温幅度不应超过1℃。为降低坝体内外温差，防止或减少表面裂缝，应在低温季节前，将坝体温度降至设计要求的温度。通水水温与混凝土内部温差，不应超过20℃，冷却时混凝土日降温幅度不应超过1℃。冷却水管24h更换一次进水方向，浩口水电站采用的《一种大坝碾压混凝土冷却水管通水自动换向装置》获2016年实用新型专利证书，证书号第5871693号。

7 结语

浩口水电站大坝碾压混凝土首先根据坝区的实际施工环境分析其施工重点难点，得出良好应对措施，施工过程中，又通过前期工艺性试验得出满足设计要求的控制参数和可运用的施工工艺，加上一系列质量控制措施的实施，取得了预期效果，实现了混凝土工程一次验收合格率100%的目标。混凝土取芯胶结良好、连续完整、质地均匀，强度满足设计要求。多次得到质量监督站专家组和业主的好评，为工程建设总体目标“建精品工程，创优质工程奖”达标投产的实现奠定了坚实基础。