高双曲拱坝碾压混凝土夏季施工探索与实践

张富冠

（山西省水利建筑工程局有限公司，山西 太原 030006）

1 工程概况

某水电站工程是北盘江流域的控制性电站，采用薄壁型碾压混凝土双曲拱坝形式，坝顶、底设计高程1 320.5 m、1 152.0 m，坝高最大值156.5 m，坝顶上游弧长395.81 m，坝顶及坝底拱冠处厚度分别为8.5 m和34.5 m，厚高比为0.185，拱坝呈对称形式布置，拱坝中面如图1所示。

图1 拱坝中面展视图

拱坝主体使用抗渗标号W6、抗冻标号D 50、龄期90 d的三级配C20碾压混凝土。上游面使用抗渗标号W8、抗冻标号D 100、龄期90 d的二级配C20变态混凝土和碾压混凝土，变态混凝土设计厚度0.5 m，在750 m高程以上，碾压混凝土设计厚度为2.0 m，在750～725 m高程为2.5 m，在725 m高程以下为3.0 m。拱坝基础使用抗渗标号W8、抗冻标号D100、龄期90 d的二级配C20常态混凝土。下游坝面则使用抗渗标号W6、抗冻标号D50、龄期90 d的三级配C20变态混凝土。

工程所处区域山高坡陡，早晚温差大，夏季高温持续时间长，自然条件较为恶劣。双曲拱坝碾压混凝土总施工方量为104万m3，浇筑施工强度8～9万m3/月，且对碾压混凝土施工技术要求较高。双曲拱坝施工，主要采用全断面碾压工法和连续上升的筑坝工艺，充分保留和发挥了碾压混凝土筑坝施工快速、高效的技术优势，拱坝顶面图示见2。

图2 拱坝顶面图

2 原材料质量控制

为降低水泥用量并控制水化热，本高双曲拱坝采用工程所在地瑞安水泥厂所生产的大坝专用P.O 42.5普通硅酸盐水泥，根据工程工期安排，要求厂家生产出水泥后储存25～30 d再供货，并通过白帆布包裹水泥、粉煤灰和集料储存罐的方式避免阳光直射，控制储罐吸热率。按照两掺一低的方式进行配合比优化，以降低水泥用量，控制混凝土绝热温升，并降低混凝土内部温度。

与此同时，本水电站工程高双曲拱坝碾压混凝土还使用ADD-Ⅲ型缓凝减水剂[1]，设计掺量0.8%，在施工环境温度38.5～41.5℃的情况下，将初凝时间控制在8 h以上，其高温凝结时间便能满足混凝土夏季施工要求，详见表1。

表1 掺加A DD-Ⅲ型缓凝减水剂后混凝土凝结时间测试结果

此外，在高温施工环境下，还应在混凝土拌合系统的水泥罐与煤灰罐增设喷水管路，使储料罐内胶材温度降低后，出机口温度也随之降低。同时将防晒网安装在拌合系统骨料仓上空，避免阳光直射，防止骨料升温；调整混凝土配合比，通过增加粉煤灰掺加量，达到降低水泥水化热的目的。该水电站高双曲拱坝碾压混凝土设计配合比详见表2。

表2 高双曲拱坝碾压混凝土设计配合比

本水电站高双曲拱坝浇筑施工，使用可调节式全悬臂翻升模板，坝肩岸坡和基岩接触面使用木模板，底孔进水口及闸墩圆弧墩头使用定型模板材料。

3 夏季全断面碾压施工质量控制

3.1 浇筑分层

本水电站高双曲拱坝碾压混凝土按照3.0 m厚度的间歇层浇筑上升，考虑到夏季施工过程中环境温度较高，日照强烈，拱坝碾压混凝土施工应采用斜层平推法[2]，避免仓面混凝土摊铺施工面积增大，保证摊铺速度和施工质量。斜层平推施工坡度应控制在1∶10以内，并从拱坝左岸到右岸沿坝轴平行线施工作业，摊铺层厚度和压实层厚度分别控制在34 c m和30 c m。斜层平推坡脚应预留出50c m宽度先不碾压，而是使用变态混凝土材料浇筑，以防止因碾压而导致骨料破碎。

3.2 碾压及间歇缝面处理

对于摊铺好的条带应沿平行于坝轴线的方向及时碾压，本水电站采用B W-A D-220型碾压设备并配合以小型振动碾，先进行2遍无振碾压，而后进行8～10遍有振碾压，最后再无振碾压2遍并整平处理。碾压设备行进速度、碾压遍数和压实厚度等参数必须根据试验确定。为保证碾压施工质量，碾压条带必须设置清楚，走偏误差不得超出20 cm的范围，相邻碾压条带重叠宽度控制在16～20 cm，碾压条带接头处应重叠2.5～3.0 m，对于相邻碾压条带之间出现的高差，应无振慢速碾压1～3遍压平。

混凝土连续上升铺筑时，层间间隔时间不得超出混凝土初凝时间，从混凝土拌和到碾压施工完毕的时间不能超出2 h，且不能将碾压混凝土拌合物长时间暴露，以防止粘稠度降低。考虑到施工温度较高，碾压后的层面若存在微浆出露以及振动碾前后弹性起伏，必须由试验人员加强混凝土粘稠度实际值的检测，并通知拌合楼进行相应调整。在高温施工情况下，应通过G C H J-50B高压冲毛机向高处喷雾，以达到仓内降温保湿的目的。

3.2.1 碾压层面

将持续上升摊铺的碾压混凝土层间间隔时间，控制在初凝时间内，在下层混凝土初凝前，完成上层混凝土碾压，以保证层间结合质量。夏季高温季节，混凝土应掺高效减水缓凝剂，延长混凝土初凝时间，并在碾压完成的混凝土层面覆盖彩条布，对于超出初凝时间的冷施工缝应设置间歇层。

3.2.2 间歇缝面

通过高压水将间歇层面冲毛，立面及边角处人工打毛后开仓浇筑。在混凝土卸料前，在间歇层面铺厚度1.0～2.5 cm的砂浆，并将其粘稠度控制在150～180 mm，砂浆强度应高出混凝土强度一个等级。砂浆上覆的碾压混凝土层应在砂浆初凝前完成碾压。

3.3 变态混凝土施工

本水电站双曲拱坝坝肩、基岩等处均使用变态混凝土浇筑施工，变态混凝土胶浆掺量，应按照混凝土体积的4%～6%控制。在左坝头500 m高程处设置制浆站，并严格按照试验结果进行胶浆拌制，并使用2J-400L型高速制浆机上桶搅拌，并开启控制阀后自流至下桶，再通过下桶所连接的直径100 mm管路直接输送至仓面。碾压平仓后，通过人工使用专门工具在变态混凝土浇筑区域以梅花桩形式打孔，孔距10～15 c m，孔深至少30 c m。使用带计量装置的加浆机注浆，结束后采用高频振捣器按设计深度振捣，保证变态混凝土层间良好结合。振捣后混凝土表面出现完全泛浆[3]，且振捣时间达到15 s以上后结束振捣。

3.4 成缝及止水施工

该水电站双曲拱坝坝身按设计要求设置诱导缝，诱导缝将坝体划分为长度35～45 m的坝段，将两道铜片止水增设在诱导缝上游面。诱导缝主要通过混凝土预制块成缝，并将进浆管、出浆管和排气管等埋设在分缝预制块内，同时将灌浆管路和排气管向坝体下游引接。在混凝土料铺料前，将混凝土预制块埋入设计分缝线两侧，并通过钢筋将预制块敲打入下层混凝土结构内固定，避免发生移位。

将一道铜止水片埋设在双曲拱坝横缝和诱导缝上游，并在上下游分别设置一道止浆片，止水片和止浆片设计宽度均为600 mm，单片长2.0 m，厚度为1.2 mm。现场通过氧气乙炔加热焊接加固处理后还应进行其基岩埋深检测，埋深至少达到550 c m，搭焊接长度至少3.0 c m。止水片和止浆片四周以变态混凝土浇筑，并将P VC板埋入分缝，确保坝体混凝土因失水而发生结构收缩后分缝能沿着P VC板裂开。

3.5 压实度控制

水电站工程采用B W-A D-220振动碾，按照碾压试验所确定的30 cm的厚度进行双曲拱坝混凝土碾压施工。混凝土粘稠度按照6 s±2 s控制，振动碾行进速度控制在1.2～1.5 km/h，无振碾压遍数2～3遍，有振碾压遍数5～6遍。当混凝土粘稠度超出15 s时，振动碾行进速度控制在1.5～1.8 km/h，无振碾压遍数2～3遍，有振碾压遍数8～9遍，当混凝土粘稠度超出20 s时，必须通过振动碾喷水后按要求碾压。

为检测混凝土压实容重，应按照设计配合比成型标准试块，标定后采用H8M D-2002型核子水分密度仪进行容重检测。检测点在每完成100～200 m2面积的铺筑后设置1个，三级配碾压混凝土密实度至少为97%，二级配碾压混凝土密实度至少98%。

3.6 三角部位的质量施工控制

对两岸坝坡三角混凝土灌注区域中，高度小于灌注区域1/2的应与上一区域一起灌注，而高度大于灌注区域1/2的应与本高程一起灌注，以避免封拱后产生坝体推力的小三角体发生挤压断裂。

4 结论

综上所述，该水电站碾压混凝土高双曲拱坝夏季高温施工过程中主要采用了优化配合比、掺加高温缓凝高效减水剂、常流水养护、遮阳覆盖等温控措施，其温控防裂效果基本符合设计要求，当前拱坝已经浇筑至设计高程，已浇筑坝体并未出现任何裂缝，本工程所采用的混凝土浇筑温控措施均属于常规性手段，简单经济，便于类似工程借鉴参考。