混凝土施工技术在小型水库除险加固工程中的应用

2020-11-18韩军民郑鸿辉程留艳

河南水利与南水北调 2020年10期

□韩军民郑鸿辉程留艳

（1华信天禹水利工程有限公司（原信阳市水利工程局）；2信阳市江淮水利水电工程建设监理站；3河南方正水利工程咨询有限公司）

1 引言

某小（1）型水库位于河南省信阳市，以防洪、灌溉为主，兼顾水产养殖。大坝为均质土坝，防洪标准采用20 a一遇洪水设计，50 a 一遇洪水校核。水库工程等别为Ⅳ等，主要建筑物级别为4级，次要建筑物级别为5级。水库大坝下游保护区人口较多，地理位置重要。该水库于1976 年基本建成，已运行多年，存在不同程度的安全隐患，亟需进行除险加固。根据批复内容，该水库需要对上游坝坡采用混凝土护砌，泄洪建筑物整修后采用混凝土浇筑硬化方案。

2 水利工程中混凝土施工中的控制要点

2.1 混凝土浇筑前的基础面处理

某小（1）型水库大坝坝体自上而下为第①层人工填筑的填土、下部为第②层低液限粘土。第①层填土（Q4m1）：黄色～棕黄色，稍湿。物质组成以粉质粘土为主，密实性差，孔隙发育，结构较疏松；第②层低液限粘土（Q4al）：黄褐色，稍湿，可塑，有光泽反应，干强度较高，韧性较高。溢洪道基础为石英砂岩（K）（强风化带）：黄色～青灰色，粗粒状结构，层状构造，矿物成分以石英为主，含黑白云母及长石碎片，表层岩石风化，矿物成分异变，裂隙较发育，合金易钻进，钻后岩芯呈碎块碎屑状。

某小（1）型水库涉及混凝土浇筑的两处结构，基础不一样，混凝土浇筑前，应采取适合相应基础的处理方式。对于土基，应先铺上碎石，再用湿砂盖上，经过压实后.再浇筑混凝土。该水库大坝上游混凝土护坡浇筑前，下层为10 cm厚砂石混合垫层，每块面板尺寸为3 m×3 m，缝宽0.10 m，错缝布置，混凝土板之间采用无砂混凝土排水带，排水带下铺0.50 m宽的无纺针织布，在遇到砂砾基础时，先要把杂物清除掉，再把建基面弄平整，最后再浇筑低强度混凝土当作基础垫层，厚度大约为10～20 cm，主要作用是避免出现漏浆现象。在遇到岩基时，在破除至建基面后，需要人工清除建基面以上的表面松软岩石和棱角以及反坡，及时用高压水枪冲洗至洁净为止，再用高压风吹至建基面无积水。该水库溢洪道混凝土浇筑基础为石英砂岩，应按照要求处理基础面，才能浇筑混凝土；对于在老混凝土的基础上新浇筑混凝土，在开始浇筑之前，需要利用风镐、人工凿毛等方式，改造老混凝土的表面结构，将其表面的乳皮清除掉，露出石子，暴露出麻面；对于纵缝表面，一般不需要进行凿毛，只需要冲洗一下就可以，方便实施灌浆操作。此外，在通过高压水进行冲毛时，需要综合考虑气温情况，在完成浇筑5-20 h的时间段都可实施。在完成冲毛操作后，需要进行全面的冲洗，避免残留下灰尘，然后才可以实施混凝土浇筑工作。

2.2 混凝土的运输及浇筑

水库溢洪道由进口引渠段、闸室段、陡坡段、消能防冲设施、尾水渠段组成。混凝土采用直接浇筑、溜槽、泵送等方式浇筑。

除险加固施工期在冬季，在施工过程中，结合天气温度调整配比，严格按照相关的标准来实施搅拌操作。对于运输设备，一定要避免出现泄漏、漏浆等现象，还要避免温度出现回升现象，以及可能出现的坍落度损失等。对于强度等级不同的混凝土，在运输过程中，需要设置相应的标志，进行有效地识别。在运输时，采用1 t 自卸翻斗车或人工手推翻斗车运至施工仓面上。运输设备应封闭密实，运输过程中不能发生分离、漏浆、严重泌水等现象。混凝土运输过程中，尽量缩短运输时间，运输时限不超过表1所示。由于该水库涉及面较小，混凝土采用现场拌制，运距较短，一般不超500 m，10 min 内能够到达浇筑点，所以混凝土运输距离远低于表中时间要求，运输时限满足要求。

表1 气温、运输时限表

在进行混凝土铺料的时候，可采用以下几种方法。①平铺法，指的是在操作过程中，先振捣密实一层，再开始实施下一层，以此循环往复；②台阶法，指的是在操作过程中，先从仓位的短边开始操作，一边施工一边提高高度，逐步向前，形成台阶，最终完成收仓高程的所有操作；③斜层浇筑法，指的是在操作过程中，从一端朝着另一端前进，保证全部覆盖起来，避免出现冷缝现象。对于斜层坡度而言，最好将其控制在10°以内，要不然容易出现砂浆流动现象，导致物料逐步分离，此外，对于下层已经捣实的混凝土，也可能引起松动。在进行混凝土浇筑时，下落高度必须保证＜2 m，如果大于该高度，需要采取相应的处理措施，避免集料分离。如果浇筑得很薄，同时实施了预冷措施，最好选择应用斜层浇筑法。

该水库上游护坡浇筑层厚度＜20 cm，直接用平板振捣器振实；溢洪道各个部位混凝土的浇筑厚度＞20 cm，用插入式振捣器振捣密实；对于水利工程而言，一般应用插入式振捣器。在这一过程中，如果不出现明显的下沉，水泥浆比较均匀，且不产生气泡，说明已经振实了，如果振捣过度，就会出现砂浆上翻等问题。

2.3 混凝土观感质量控制

本水库混凝土工程主要有大坝上游混凝土护坡、闸底板、闸墩、检修桥、排架、交通桥等，对混凝土观感质量要求较高。为了保证水库上游护坡混凝土的外表美观，及溢洪道闸墩、检修桥、排架等混凝土工程的观感质量，本工程针对混凝土观感质量几点控制要求，如下：①为了避免大坝混凝土护坡表面干缩裂缝，表面光滑，主要措施是在混凝土浇筑第一次找平后，表面水分吸干，再进行二次压光。②混凝土养护。在养护过程中，不能出现中断现象，始终保持其表面是湿润的，且安排专人来操作，并记录下养护的过程。③就溢洪道混凝土浇筑而言，闸墩混凝土所用水泥、砂、石应为同一批，不同部位使用的水泥尽量采用同一品牌，砂、石也尽量采用相同产址，水应采用清水搅拌，避免污水改变混凝土颜色，影响混凝土质量。这样可以从源头上把关，保证混凝土统一色泽。④模板之间应避免出现缝隙，防止模板接缝处漏浆进而在混凝土表面出现麻面。⑤合理准确布置下料位置，保证混凝土入仓均匀。对于混凝土难于直接布料的死角，可采用混凝土二次转运，不能使用振动棒赶料，应按规范要求振捣，不可漏振、超振。

3 提高混凝土施工质量的措施

3.1 严格选材，确保原材料质量

对于所需的原材料，一定要保证是齐全的，并做好检验工作，只有合格之后才能够使用。现场材料要求分类集中堆放，做好标识。拌混凝土时，粗砂含泥量≤3%;石子选用粒径5～35 mm 的碎石，含泥量不超过1%；优先使用散装水泥，进场的水泥应按生产厂家、品种和强度等级，分别储存到有明显标志的储罐或仓库中，不应混装，水泥在运输和储存过程中应防水防潮。砂石堆场应作硬地化，砂石进场必须对其含水率进行测定，并保证每天测定一次，遇雨天即时测定。经计算后根据实际情况相应调整配合比中的用水量。

3.2 优化混凝土配合比，提高混凝土强度

在设计混凝土配合比时，一定要严格按照施工要求来操作，确保质量达到相关要求，严格遵循技术标准来实施所有的计算过程，还要在完成试配调整后再实施。通过掺入粉煤灰，能够降低混凝土的流动性、保水性。从而具有更高的抗渗性，少用一些水泥，将生产成本控制到最小，从而创造更高的经济效益；此外，通过大量实验发现，通过掺入磨细矿渣粉，可以显著提高其强度，还具有更好的耐久性、和易性，同时减少生产成本；高效减水剂具有很好的减水增强效果，与水泥适应性好，并且性能稳定；粗细骨料的质量直接影响混凝土质量，制约配合比设计。