大华桥水电站大坝碾压混凝土施工质量控制

陈正宇，常新艳

（中国水利水电第八工程局有限公司，湖南 长沙 410007）

二十世纪八十年代以来，碾压混凝土筑坝技术逐渐广泛运用于工程实际中。其异于常态混凝土坝按坝段一仓一仓向上浇筑，用振捣器插入混凝土中振捣密实，每仓浇筑方量少有上千立方米的。碾压混凝土施工工序和工艺不同于常态混凝土浇筑，其是低水泥用量、高掺粉煤灰及高石粉含量的亚塑性混凝土拌合物，通常按几个坝段通仓薄层平仓摊铺、碾压机碾压、层层上升填筑，浇筑速度快，一仓浇筑少则几千立方米，多则上万立方米，对碾压混凝土施工过程中的质量控制十分重要。

1 工程概况

大华桥水电站位于云南省怒江州兰坪县境内的澜沧江干流上，是澜沧江上游河段规划开发方案的第七级电站。水库正常蓄水位为1477m，校核洪水位为1479.5m，水库总库容为2.93亿m3。地下厂房安装4×230MW的立轴混流式水轮发电机组，总装机容量为920MW。

大坝为碾压混凝土重力坝，坝轴线为直线，共分12个坝段。坝顶高程1481m，最低建基面高程1378m，最大坝高103m，坝顶宽度13m，坝顶轴线长度231.5m。

大坝于2015年5月27日首仓碾压混凝土浇筑，2017年4月22日碾压混凝土浇筑完成，碾压混凝土共计49.11万m3，2019年1月底工程完工。

2 原材料质量管控

2.1 水泥、粉煤灰及外加剂

大华桥大坝使用的水泥、粉煤灰等原材料由业主统供，外加剂由承包商自购。每批水泥进场时，要求厂家须附带3d的强度报告，粉煤灰进场时厂家须提供细度、需水量比、含水量等各项性能指标报告。承包商试验室在监理的见证下，对每批进场的水泥、粉煤灰及外加剂进行取样，并按相关规程规范要求进行试验。检验合格后，方准用于混凝土生产。

2.2 砂石骨料

（1）细骨料：常态砂和碾压砂中干筛石粉含量，原设计规定值分别为14%～18%和18%～22%，后调整为水洗石粉含量22%～26%和23%～27%。检测结果存在部分砂子细度模数超出设计建议值，为保证混凝土质量，试验室每班对砂抽样进行细度模数检测。当检测结果超出规范或设计建议值±0.2%时，对砂率相应加减1%。

（2）粗骨料：检测结果表明，粗骨料石粉（不大于0.08mm）含量满足不大于2%的设计要求；部分小石、中石、大石存在超、逊径指标超标，要对进场的粗骨料进行二次筛分和水洗。为保证混凝土质量，试验室质控人员每班对粗骨料超逊径进行检测，并对超逊径调整量进行计算，再对配料单骨料使用量进行调整。

3 配合比控制与确定

根据设计提供的大坝混凝土施工技术要求，通过生产性试验确定骨料级配、砂率、外加剂掺量与单位用水量、混凝土凝结时间关系，选定配合比、水胶比，拟定混凝土施工配合比，并进行性能复核试验，最后确定施工配合比并报监理审批后使用。碾压混凝土施工配合比如表1所示。

4 碾压混凝土施工工艺参数控制

（1）拌和楼投料顺序：采用砂浆裹石法，即人工砂→（水泥+粉煤灰）→（水+外加剂）→搅拌5～8s→（大石、中石、小石）。（2）搅拌时间：混凝土搅拌时间为60s，加冰时延长30s。（3）采用双钢轮碾压机压实，松铺厚度按35cm控制；碾压机行走速度按1.2～1.5km/h控制；碾压遍数按静碾2遍+振碾6遍+静碾2遍控制。（4）变态区采用矩阵式插孔注浆方式，孔间距20×20cm。加浆量按碾压混凝土体积的6%控制（W/（C+F）=0.45～0.49），VC值一般按3～5s控制。

5 混凝土施工质量控制

5.1 仓面施工质量控制

（1）施工缝面质量控制。冷升层缝面采用高压冲毛枪冲毛，冲毛后的缝面要满足表面无乳皮，微露粗砂石的要求。当防渗区冲毛质量当达不到要求时，则用风镐或电钻凿毛，以确保防渗区毛面质量，并作为重点验收部位。此道工序质量对大坝防渗至关重要。

表1 大华桥水电站碾压混凝土施工配合比

（2）VC值控制。碾压混凝土VC值过大，会导致碾压混凝土拌和物松散无黏性，易骨料分离，碾压后表面不泛浆，进而影响混凝土层间结合质量；VC值过小，易出现陷碾陷车，影响仓面施工和质量。大华桥大坝混凝土VC值根据气温及气候条件的变化进行动态选用和控制：高温、大风天气出机VC值选择在1～3s；夜间、低温天气出机VC值选择在3～5s；遇小雨浇筑时VC值选择在8s左右。

（3）入仓及平仓质量控制。碾压混凝土通过满管下料至仓内运输车辆。为减少骨料分离，使满管下料斗口下接皮管，且距车厢高度不大于2m。倒料和平仓时，现场重点控制三级配料不侵占二级配防渗区。

大坝碾压混凝土采用平层通仓法浇筑，从上游防渗区开始往下游方向浇筑。冷升层开浇前，先均匀摊铺比混凝土高一等级的砂浆，厚度为2～3cm。铺筑方向与坝轴线平行，分2点卸料，卸料高度控制在1.5m以下，以减轻骨料分离。为控铺层厚度，开仓前先用白色油漆在模板上画出标准的35cm厚分层线，同时在仓面中间摆放贴有反光条的可移动35cm等边三角体，以便于平仓机手控制平仓厚度。

（4）碾压质量控制。自上游防渗区开始按条带往下游碾压，碾压遍数和行走速度按照试验确定的参数进行；碾压方向与坝轴线平行；直线碾压条带偏差控制在20cm左右，条带与条带间重叠碾压10～20cm；现场控制好碾压和变态结合部位的骑缝补碾；当碾压达到确定的遍数后，用核子密度仪进行压实度检测，对未达到压实度（不小于98%）标准的部位及时补碾直至合格。

（5）成缝质量控制。为保证切缝成直线且在结构分缝线上，先将长粗麻绳两端对准上下游止水中心线牵线，然后用碾压机从麻绳上碾过，切缝机沿留在混凝土面上的麻绳痕迹切缝。边切缝边填充4层彩条布，切缝完成后再用碾压机对切缝补碾平整。

（6）变态区质量控制。变态区采用打孔加浆振捣密实。变态区铺料在机械平仓后，再用人工辅助整平，以保证变态区平整和层厚满足要求，利于打孔和加浆量的控制。质检员控制好打孔的间排距以及制浆站的制浆密度。加浆10min左右开始振捣，重点控制廊道周边和止水周围的振捣质量。盯仓质检员着重控制上游防渗变态区的打孔、加浆和振捣质量，保证振捣规范，不欠振、漏振。为使上游防渗变态混凝土与碾压混凝土交接面结合质量，在沿交接线上用电钻打孔加浆振捣，使两者互相融合密实。

（7）层间结合的质量控制。大坝碾压混凝土在试验室的初凝时间在18～20h，但实际仓面因受气温、湿度、风速等影响，初凝时间在8～12h。为保证层间结合质量，主要采取以下措施：①上游防渗区铺筑碾压料之前，先铺洒一层厚2～3mm净浆。②变态区采用电钻打孔取代传统的人工插孔，其效率提高3.2倍，缩短了因变态混凝土施工滞后影响的下层铺筑时间。③采用喷雾保湿，营造仓面小气候，降低仓面气温和增大仓面湿度。④因特殊原因层间覆盖时间超过4～6h且重塑性较差时，则铺洒净浆后铺筑下一层混凝土。⑤对出现局部初凝或失水发白部位，采取铺洒净浆的方式处理。

5.2 温度控制与防裂

（1）优化配合比措施。在保证设计要求性能的条件下，为了将胶凝材料控制在合理范围，减少水化热，承包商先后进行了3次配合比优化试验。通过优化降低了配合比中的胶凝材料用量，有效减少了混凝土水化反应，降低了混凝土升温。

（2）拌和楼温控措施。拌和楼拌制混凝土温控主要为“三冷”：风冷、水冷和冰冷。①一次风冷：开仓前，提前2～3h对骨料进行预冷，风冷后的骨料温度控制在5～7℃。②二次风冷：为降低“一冷”骨料在皮带运输过程中及拌和料储料仓内出现的温度回升，在拌和楼进行二次风冷，二次风冷后的骨料温度在0℃左右。③制冷水：当风冷后的拌和料，在出机口温度达不到设计要求时，通过制冷水拌和降温。冷水温度控制在5℃左右。④当以上3种温控措施同时启动仍不能满足设计建议的出机口温度时，启动制冰楼，加制冰屑降温。

（3）运输温控措施。①高温季节运输混凝土料的车辆盖上遮阳帆布，避免阳光直晒。②在入仓运输皮带上搭设防雨防晒棚，在满管包裹锡箔纸隔热。

（4）浇筑过程温控措施。①现场质检员对入仓混凝土温度进行测量。当入仓温度高于技术要求时，及时通知拌和楼采取措施降低出机口温度。②及时平仓、碾压，加快覆盖速度，缩短混凝土暴露时间。③当仓内温度高于23℃时，启动仓内喷雾设备，降低仓内温度，增大仓内大气湿度。④必要时对碾压完成的上游防渗区，覆盖1.5cm保温被隔热保温。

（5）收仓后的温控措施。①高温季节对收面终凝后的混凝土铺盖土工布，专人负责洒水养护保湿。对大仓面混凝土，在仓内设置旋转喷头喷水；立面采用挂花管流水养护。②低温季节在混凝土上覆盖2层1.5cm厚保温被，立面粘贴5cm厚聚苯乙烯板保温。

（6）通水冷却措施。坝体采用高密度聚乙烯冷却水管通水。①仓内冷却水管布置：间距为3m（垂直间距）×1.5m（水平间距），上下层错位布置，单根长度铺设不大于300m。②通水冷却：通水冷却时间根据混凝土内埋设的温度计测得的温度值确定，辅以人工测得的进出水温度作补充参考。碾压混凝土通水时间一般在20～22d，常态混凝土一般为15d左右。通水流量控制在1.2～2.0m3/h。前10d按最大降温速率不超过1℃/d，10d后最大降温速率每天不超过0.5℃控制。每12h水流换向一次，使坝体混凝土冷却均匀。根据测得的水温变化情况增减通水流量。当出水测温不大于24℃时，一期通水冷却结束。一期通水结束后，由坝体内埋设的温度计对混凝土内部温度进行监测，当温度回升超过2℃时，开始二次通水，通水直至混凝土内部温度在设计允许的范围内为止。

6 工程质量检测与成果

6.1 现场压实度检测

浇筑中按规范每浇筑层100～200m2检测1个点，大坝碾压混凝土共检测11649个点。其中，C18015W4F50混凝土区域检测共8146个点，C18020W8F100上游面防渗区及下游面台阶区域共检测3503个点。检测结果均满足设计≥98%的技术要求。

6.2 混凝土质量检测

（1）抗压强度检测。大坝碾压混凝土抗压强度共检测871组，检测结果均满足规范及设计要求，如表2所示。率最小值0.17Lu，最大值0.48Lu，平均值为0.35Lu；三级配碾压区检查15个，压水总计46段，透水率最小

表2 碾压混凝土抗压强度检测结果

（2）全面性能检测。混凝土劈裂抗拉强度检测293组，极限拉伸检测44组，抗冻、抗渗各检测18组，检测结果均满足设计指标要求。

（3）芯样质量及检测。大坝碾压混凝土取芯直径为219mm和150mm共2种。前后取芯22孔，总钻孔深243.21m，芯样获得总长236.64m，芯样平均获得率97.3%，单孔钻孔岩芯获得率在91.7%～100%。2016年8月，在8＃坝段防渗区高程1424.70m随机取芯，穿过6个浇筑冷升层，获得完整芯样21.1m，为当时最长芯样。所取芯样除个别三级配杆体局部有小孔和气泡外，其余芯样断口处骨料分部较均匀且周围裹浆密实；芯样杆体骨料分布均匀、致密，外观光滑。

根据水工规范相关要求，随机选取了部分芯样进行了物理力学性能试验。试验C18015W4F50（Ⅲ）碾压芯样抗压强度30组，最大值28.4MPa，最小值20.5MPa，平均值24.0MPa，保证率99.9%；劈拉强度试验5组，最大值2.61MPa，最小值2.0MPa，平均值2.22MPa。试验C18020W8F100（Ⅱ）碾压芯样抗压强度19组，最大值29.2MPa，最小值24.1MPa，平均值26.9MPa；劈拉强度试验10组最大值2.89MPa，最小值2.29MPa，平均值2.57MPa。芯样抗拉、轴心抗压试验结果如表3所示。

（4）压水检查情况。大坝碾压混凝土完成33个压水试验检查孔，孔径为91mm，共计99段，压水657.6m。其中，二级配防渗区检查18个，压水总计53段，透水值0.40Lu，最大值1.0Lu，平均值为0.65Lu。压水检查值均满足二级配防渗区混凝土透水率q不大于0.5Lu，三级配混凝土透水率q不大于1.0Lu的设计要求。

表3 碾压混凝土芯样抗拉、轴心抗压强度试验结果

7 结束语

至今，大坝已经历2个汛期的考验，大坝坝前和坝体廊道均无裂缝，大坝总渗漏量为4.83L/s。这表明大坝防渗、温控和层间质量效果较好；碾压混凝土大坝，重在防渗区的碾压质量、变态区的加浆振捣质量和层间结合质量的过程控制。因此，加强仓内和仓外协调管理，保障混凝土入仓强度和加快浇筑速度，以缩短混凝土层间间隔时间，尤显重要。