小盘河水库混凝土坝施工质量控制及质量安全分析

陈文燃

(深圳市水务工程检测有限公司，广东 深圳 518000)

0 引 言

水库工程的其施工质量不仅会影响水库工程的运行安全，采取有效措施管控水库工程施工质量至关重要，在施工中往往需要优化质量管理体系，把握关键施工技术，提高质量监管水平，确保水库发挥总体质量，发挥经济社会和生态效益[1]。主坝往往是水库施工中的关键，文章以小盘河水库施工过程中的质量控制为研究对象，以探究建立混凝土主坝施工中的质量控制和检测体系为目标。

1 水库概况

小盘河水库是一座以供水为主的中型水库，工程位于泾河的一级支流蒲河下游，下距蒲河与泾河汇合口约10km，位于甘肃省庆阳市宁县。坝址控制流域面积7466km2，几乎控制蒲河流域的全部。

小盘河水库总库容4732万m3，为中型水库。小盘河水库作为长庆桥工业集中区的供水水源，是保障长庆桥工业集中区生产及生活用水的需要。水库的开发任务是供水，在充分调节蒲河水量，合理使用汛期天然径流的前提下，辅以地下水作为抗旱应急补充水源，地下水、地表水联合运用，满足长庆桥工业集中区工业生产及生活供水的需求。

2 主坝工程及质量控制要求

2.1 主坝概况

小盘河水库工程主要由左岸混凝土重力坝、河床混凝土泄洪排沙引水建筑物及右岸均质土坝等组成。枢纽建筑物从左岸到右岸依次由混凝土重力坝、表孔泄洪闸、底孔泄洪排沙闸、引水管坝段、右岸均质土坝段等建筑物组成，坝顶总长度268.0m。

其中主坝混凝土坝段采用现浇混凝土重力坝，坝顶宽17.6m，坝顶高程987.50m，最大坝高35.5m，坝顶长度28.0m。重力坝上游坝面设折坡，起坡高程960.00m，该高程以上垂直，以下坡度为1∶0.2；坝体下游坡度1∶0.85，起坡高程963.26m。

2.2 质量控制管理要求

分事前控制、过程控制、事后验收三个阶段来实现施工质量控制[2]。事前主要通过进场前材料质量证明和试验等进行检查，并对进场材料原材料抽样复试，根据检测结果来确定开工[3]。过程控制主要是工序检查与验收，严格工序检查与验收，是保障施工质量的基础。认真检查建基面清理、层面处理、钢筋绑扎、模板安装平整度和稳定性[4]。事后验收，对施工单位所完成的单元工程及时验收，并按照单元工程质量评定标准，确认施工质量等级，完善单元工程资料，为分部工程验收打好基础[5]。

3 关键施工技术质量控制

3.1 混凝土施工

3.1.1 大坝主体

混凝土浇筑垂直运输主要采用大坝上游1座门式起重机吊配3m3卧罐直接入仓，水平运输主要采用15t自卸汽车和6m3搅拌罐车。

混凝土分层施工，下部基础大体积混凝土，基础约束区按1.0m分层；上部根据体型按3.0m分层。

闸坝混凝土建筑物结构形状比较规则，采用整体定型模板，脱离基岩面后，内外侧模板和泄洪闸闸墩交替上升横缝面1.5×1.5m定型钢模板拼接上升施工。一些特殊部位模板分别为：闸墩圆弧型边墩钢模板、溢流面堰面拉模桁架，导墙迎水面直墙段采用悬臂翻升模板，背水面采用散装钢模板。

3.1.2 上游防冲板、下游消力池施工方法

混凝土运输采用15t自卸汽车或6m3混凝土罐车运输，一台20长臂反铲入仓，局部浇筑冲突或消力池边墙较高不能入仓的情况下，采用门泵车或溜槽入仓。模板采用加工定型的1.5×1.5m钢模板。顶面采用微震梁振捣找平，电动抹光机收面。

3.1.3 泄洪闸、排沙闸混凝土工程

高架门机布置在上游，一台塔吊布置在下游消力池底板上，门机负责坝体材料、模板运输、混凝土浇筑，塔吊负责闸墩、消力池挡墙材料运输、模板安装。

闸墩混凝土量较大，左岸挡水重力坝段、表孔溢流坝段坝体上部及闸墩混凝土采用门机浇筑，底孔坝段闸墩全部采用两台泵车泵送混凝土入仓浇筑。

大坝底部坝基大仓号混凝土采用门机吊3m3吊罐、3台长臂反铲入仓内。

大体积的混凝土要用振捣器振捣，小仓面及结构复杂、埋件较多、止水带周边或钢筋较密集部位采用&70软轴振捣器振捣并辅以人工捣实。振捣时使振捣器捣实至最大密实度，每一位置的振捣时间以混凝土不再显著下沉，不出现气泡，开始泛浆时为准，并且避免振捣过度。振捣器距模板的垂直距离≥振捣器有效半径的1/2，避免触动钢筋及预埋件。

3.2 金属结构施工

金属结构安装主要有表孔工作闸门、检修闸门安装；底孔工作闸门、检修闸门安装；引水隧洞取水口孔工作闸门、检修闸门安装；单向门机；液压启闭机；坝段间的钢爬梯、钢栏杆、钢盖板的制作和安装等。

3.2.1 埋件安装

埋件安装包括闸门主轨、副轨、反轨、侧轨、底槛、门楣(或胸墙)、贮门库埋件等。

底槛预留槽及门槽内设插筋，底槛安装时直接在插筋上以千斤顶、契子板等调整地槛的中心、水平和标高全部达到要求后，将底槛与插筋焊接加固；门槽轨道待底坎轨道的安装；门楣的安装在门槽轨道安装后进行，门楣安装前，先在左右两轨道的侧面各焊接一块托板，托板顶面的高度即为门楣底缘的高度，门楣吊至托板上后，利用导链、千斤顶等工具将门楣就位，调整使轨道止水座面与门楣的止水座面平齐，门楣止水中心的高度达到设计要求后与插筋和轨道焊接固定；弧门门楣安装也在弧门门叶安装后进行，门楣初步定位后，通过上下启闭门叶来检查和精确调整门楣的实际安装位置，确保门楣在门叶处于任意位置时均有良好的止水效果，调整合格后与插筋加固焊接牢靠，浇筑混凝土[6]。

3.2.2 弧形闸门安装

弧形闸门的安装拟采用高架门机进行吊装分三块在闸门槽内组装。

1)支臂组装。先利用高架门机在现场适当位置将支臂组拼焊接成整体，将支铰把合在支臂上，然后用汽车吊将支臂整体吊入门槽下游侧，再利用手拉葫芦等工具将支臂拖运至安装位置后，用其检修桥机逐个吊装就位，穿入支铰销轴后将支臂前端落至工作位置后用钢支墩及临时支撑固定[7]。

2)门叶安装。门叶运至现场后，用高架门机直接卸车并吊入门槽内组装。门叶安装时，先吊装下节门叶，将下节门叶底水封安装好后，吊入门槽内直接与支臂下支腿组装。

3)门叶节间拼装时，将门叶点焊固定，并用临时支撑在弧门上游侧将门叶加固支撑稳妥。

4)门叶与支臂上支腿拼装后，全面检查一次门叶的组装质量，合格后即可进行门叶的焊接工作。同时进行其余门叶的拼装工作，直至全部拼装完成。

3.3 坝基灌浆处理

坝基岩石承载力较高，满足建坝要求。为改善坝基岩石的力学性能，加强坝基岩体的整体性，提高其强度和变形模量，左岸混凝土坝基础采用全断面固结灌浆，固结灌浆孔排距3.0m，平均孔深 5.0m，灌浆孔采用梅花形布置。

3.3.1 灌浆质量施工控制

灌浆在有混凝土盖重下施灌，盖重混凝土厚度为1.5～3.0m，且混凝土强度达到 50%。

混凝土坝段帷幕灌浆在廊道内施工，左岸重力坝岸坡和右岸图坝段岸坡随着大坝填筑施工时做帷幕灌浆。在具有灌浆廊道的帷幕下游设置排水孔，排水孔向下游倾斜5°，孔径φ110mm，孔距 3.0m，深度为帷幕的1/2。

全孔灌浆结束后，经监理工程师验收合格后进行封孔。封孔采用“全孔灌浆封孔法”，封孔水灰比为0.5∶1，封孔压力采用该灌浆孔的最大灌浆压力。待孔内水泥浆液凝固后及时清除孔内浮浆和污水，上部空余部分用M20水泥砂浆回填密实、抹平，并割平孔口管。

3.3.2 灌浆质量检测

检查孔的数量不少于灌浆孔总数的5%，灌后纵波波速一般应>灌前波速的10%～20%。为减少坝基及绕坝渗漏，降低坝基扬压力，对坝基进行防渗排水处理。坝基上游面设置一排帷幕灌浆，孔距 2.0m，轴线位于坝轴线下游0.70m，帷幕灌浆底部深入5Lu线以下5.00m。

帷幕灌浆质量检查以分析检查孔压水试验成果为主。其钻孔位置选在帷幕中心线上，岩石破碎、断层、大孔隙等地质条件复杂的部位，注入量大的孔段附近，经过帷幕灌浆压水试验，检测坝体与基岩接触段及其下一段的合格率为100%。

3.4 混凝土浇筑温度控制

内部混凝土主要考虑抗裂性能好、兼顾低热和高强两方面的要求，一般采用低热矿渣水泥，中热硅酸盐水泥或硅酸盐水泥。外部混凝土还要求抗磨和抗蚀，一般采用高强度等级的中热硅酸盐水泥。另外，为了降低混凝土的绝热温升、提高混凝土的抗裂能力，要求掺用粉煤灰混合材料。为了减少用水量，节约水泥、降低绝热温升，需要掺用合适的外加剂。在保证混凝土强度及工作度条件下，通过优化混凝土配合比，尽量节省水泥，降低混凝土绝热温升。

严格控制混凝土温度、减小基础温差、内外温差为控制浇筑温度不超过允许范围，对混凝土原材料及混凝土拌和、运输、浇筑中提出如下必要保证措施。严格控制水泥进场的温度；成品料场要经常保持6.0m以上堆高，必须底部取料，料场要有防晒凉棚和喷水降温措施，保证地弄温度一般不超过当月月平均气温；混凝土采用冷水拌和，降低出机口混凝土温度；快速入仓、快速平仓、快速碾压，碾压混凝土从加水拌和到碾压完毕在2h以内完成，减少外界温度的倒灌。

混凝土出机后在运输、入仓、浇筑过程中均采用防晒措施，仓面应备有喷雾降温措施，以便在高温时控制仓面温度，碾压后的混凝土应及时用彩条编织布覆盖防止日晒和气温倒灌，力求混凝土浇筑温度不超过设计要求。加强施工期混凝土的表面保护和养护，防止表面裂缝产生加强早期养护，采用表面流水和洒水养护，养护应连续进行，养护时间≥28d。

4 质量管理检测体系控制

4.1 原材料质量控制检测

水泥抽检和质量控制，从原材料和中间产品、土石方填筑、基础锚杆、混凝土工程及金属结构等项目的重点部位、关键环节都进行了有见证抽检，对水泥的生产批次、标号强度规格以及材质合格证明进行检查核对；对同品种、同强度等级的水泥以500t为一取样单位，进行水泥的品质检测，主要对水泥的细度、初、终凝凝结时间、体积安定性抗折强度和1d(快速试验)、3d、28d、抗压强度项目进行抽检。

钢筋原材抽检与质量控制，按重量≤60t同一批号的钢材为一取样单位，进行钢材力学性能抽检，试验项目包括钢材的实测截面积、屈服强度、抗拉强度、伸长率，重量偏差、弯曲性能等

砂、石骨料抽检与质量控制，对砂、石骨料的表观密度、堆积密度、含泥量、泥块含量、针片状颗粒含量、颗粒级配、碱活性等项目进行检验[8]。

掺合料(粉煤灰、硅粉)抽检与质量控制，粉煤灰主要检测项目为细度、烧失量、需水量比、含水量和活性指数。

4.2 混凝土施工质量控制与检测

混凝土工程是本项目工程建设中的重要组成部分，其施工质量直接关系到整个建筑物的安危和寿命。

原材料是组成混凝土的基础，其品质的优劣对于混凝土质量至关重要，经常对水泥、粉煤灰、砂、石骨料等原材料的产品合格证、出厂检验报告和施工单位自检、材料储备等情况进行检查。混凝土施工过程中，采取定时和不定时相结合的方式对配合比执行情况进行监督检查。

混凝土搅拌及成型质量检验与控制，对原材料称量偏差、砂、石骨料含水量、拌合程序等进行检查；在混凝土搅拌结束，进行混凝土浇筑过程中，对混凝土拌合物的坍落度、出机口温度、入仓温度等进行抽检，并对混凝土拌合物的流动性、黏聚性和保水性进行观察、记录。同时对施工过程中使用的混凝土现场取样制作混凝土试块进行抗压强度、塌落度性能试验。

4.3 金属结构和机电设备质量检测与控制

金属结构和机电设备是本工程的重要组成部分，其制造质量和安装质量关系到本工程的工程效益能否达到设计目标，关系到本工程的运行安全。

从钢板原材环节控制本工程金属结构和机电设备的钢板原材料质量，金属结构和机电设备共抽检钢板原材抽检钢材包括闸门、卷扬式启闭机、门式启闭机，液压启闭机活塞杆和液压式启闭机油缸缸体。

生产厂家生产过程中的产品质量把控十分重要。主要对平板闸门、弧形闸门和门式启闭机的主梁和边梁上翼缘板对接焊缝、吊耳焊缝、弧形闸门支臂上端对接焊缝，闸门面板对接焊缝、门式启闭机卷筒对接焊缝、门架下横梁I翼板渐变段进行了焊缝超声波内部质量抽检。

在液压启闭机和液压泵站过程控制中，对液压启闭机、液压泵站和控制柜(模拟信号)联机后的运行情况进行了抽查。主要检查液压启闭机、液压泵站、控制柜联机后的指令执行情况、启闭机行程、启闭机活塞杆伸缩是否平顺无爬行、活塞杆陶瓷涂层表面是否光滑平整、启闭机活塞密封圈保压漏油情况、液压泵站和电机运行噪声等项目进行了抽查。

5 总 结

水库工程的质量水平直接影响着水库工程效益的发挥和人民群众的生命财产安全，要根据现场实际条件，合理布局，统筹安排。

小盘河水库主体工程在施工过程中制定科学合理的施工措施，投入了足够的资源；实施了严格的考核制度并进行详细的技术交底；质量保证体系和监督体系完善，规章制度齐全，在工序控制方面从原材料控制到各工序检查验收执行正常，质量管理体系运行有效，工程施工在受控状态，通过各种取样试验检测，质量状况良好，施工过程控制、中间产品及工程实体质量满足设计及规范要求。