水利工程混凝土施工技术及质量控制分析

王宜超WANG Yi-chao

（山东大禹水务建设集团有限公司，济南 250100）

0 引言

水利工程是保障社会经济发展和人民群众财产安全的基础性设施，在项目的施工阶段，混凝土施工是水利工程建设最为关键的部分，对施工质量的要求也最为严苛。在施工阶段，需要严格把控混凝土材料的质量、配合比、浇筑及养护等环节，确保混凝土固化后的强度和性能指标。基于此，本文结合工程案例，探讨混凝土的施工过程，总结控制混凝土施工质量的措施方法，以供同行借鉴参考。

1 工程概况

梁山县国那里灌区2020 年续建配套节水改造工程，主要建设内容包括：新建两条提水区沟渠、配套建筑物57座、自流区支渠、加高培厚堤防等，工期180 天，涉及专业广、工程量大、施工现场相互干扰。该项目建设区域属地表水系发育，地下水主要为第四系松散层孔隙潜水，孔隙承压水，地下水埋藏较浅。由于该项目的施工工期跨越干燥寒冷的冬季，常规配合比的混凝土，初期强度偏低且凝固时间较长，所以，需要通过试验确定最佳配合比和外加剂用量，尤其是大体积混凝土浇筑振捣完成后，制定水化热降温和表面防冻抗裂等防范措施，是确保混凝土龄期内强度以及项目整体质量的重点。

2 水利工程混凝土施工技术

2.1 施工前准备

项目施工前，考虑工程施工条件以及整体结构和建设规模，合理设置施工现场人力资源和机械设备的配置、各专业工序交叉衔接顺序等，尤其针对大体积混凝土施工，明确混凝土的浇筑强度，制定施工过程的质量控制措施和养护方案。结合项目施工区域的气候因素，营造安全作业环境，并制定完善的应急方案。

因项目所在区域气候条件影响，混凝土配合比要求比较严格，参照W/C 标准，混凝土初期养护后的抗压强度应≥3.5N/mm2，因此，着重控制混凝土的材料及配合比。水泥材料在综合考虑凝结速度以及与外加剂的兼容性等多种因素后，选用普通硅酸盐水泥；骨料采用多级配形式，粗骨料表面应洁净无污染，最大粒径≤5mm，含泥量≤1%，坚固性≤5%，表观密度≥2500kg.m-3，吸水率≤2.5%，并满足《水工混凝土施工规范》的要求。含有活性、黄锈或钙质结核类的粗骨料，需专门试验合格后方可使用；细骨料做碱活性试验，人工砂细度模数2.4～2.8，含泥量≤1%，坚固性≤8%，表观密度≥2500kg.m-3。天然砂细度模数2.2～3.0，人工含泥量≤3%，坚固性≤8%，表观密度≥2500kg.m-3，轻物质含量≤1%；混凝土配合比，考虑抗渗与塌落度要求，由试验最终确定，本项目的混凝土配合比如表1 所示。

表1 混凝土配合比

2.2 模板及钢筋安装

本工程结合钢筋混凝土面板特性，模板采用预制模板和现浇模板，模板的强度和刚度应确保纵横围令未支撑部分的模板本体不变形、扭曲等，模板允许偏差满足DL/T5169-2002 相关规定。模板安装前，人工均匀涂刷矿物类防锈保护涂料。模板拼装时，相邻模板分缝夹橡胶或海绵条，接缝平整严密，分层施工时，逐层校正下层偏差，防止模板下部“错台”。模板拼装后，校核模板整体安装的垂直度，确保满足施工规范要求。拆模时，应结合当地气温及砼强度情况并按设计规定进行，非承重侧面模板，砼强度须≥2.5MPa，承重模板，砼强度应满足表2 的规定。

表2 承重模板拆模砼强度标准要求

钢筋入场前，必须查验钢筋的厂家、规格、合格证、材质单，检查外观尺寸、有无裂缝和折叠等，钢筋利用起重机和移动设备运输，分类存放，严禁在钢筋上堆压物品。安装钢筋时，划线定位要准确、立筋架牢固、绑扎点次严密、点焊力度适中。受力筋的位置偏差≤10mm，分布筋的间距偏差≤20mm，箍筋间距偏差≤20mm，排距偏差≤5mm，弯筋弯起点位移偏差≤20mm。钢筋作业完成后，设立警示牌，防止人员踩踏并保障施工场地人员安全。

2.3 浇筑及振捣

混凝土浇筑时，要精准控制浇筑的温度、时间，冬季施工时，应避免低温时段浇筑，若无法避免，要做好防寒保温措施，确保作业面和模板表面温度高于冻结温度，以防冰雪融化造成混凝土内部出现裂缝。本工程结合不同部位、结构和构件等，采取不同的混凝土操作方法和要求。垫层等砼浇筑。首先，采用钢模和方木，立与垫层同厚的边模板，再采用泵送砼入仓、人工布料，平板振捣器拉振、提浆，人工木拉子和铁锨找平，防止局部石子集中；底板等砼浇筑。浇筑前，应确保扎筋、立模牢固，基面无污物并用清水匀洒湿透。浇筑时，浇筑面要保持水平，及时清除表面泌水，但禁止在模板上开孔赶水，以防带走灰浆。浇筑过程应连续进行，若因故间歇超过砼初凝时间，要按施工缝处理。浇筑过程中，要防止模板、钢筋等位置移动，否则，要及时调整；墩、墙、排架等中上部砼浇筑。浇筑前，均匀湿润仓面，将一定量高标号的砂浆，平铺至仓面内3～5cm。浇筑时，泵送砼且分层入仓，每层砼厚度＜30cm。对于不能分层浇筑的较长仓面可拉坡浇筑，但应缓慢拉坡，并及时处理坡脚和坡中的石子。未做特殊加固的模板，浇筑速度控制在0.5～0.6m/h。当浇筑高度接近设计高程时，改人工下料、铺料，并处理好顶面。

每层浇筑完成后，要及时进行振捣处理，本工程为提高混凝土构件的强度，结合混凝土的初凝时间、塌落度等特性，采用二次振动振捣方法。在模板充满混凝土后振动60～80s，排除混凝土内气泡并保持骨料混合均匀，再振动30～40s，消除水化热产生的气泡及缝隙，确保密实度。振捣过程中，采用灰土扩散作业，严格控制振捣器与模板的距离，薄壁结构选用振捣力小的振捣棒。振捣棒应快插慢拔，不得漏振、欠或过振、早或迟振，且不可振到钢筋上或钢筋中。

2.4 养护及拆模

混凝土振捣完成12～18h 后，利用塑膜包裹混凝土，通常洒水养护7d，具体的时长和方式需根据实际情况具体的操作，并保持混凝土表面湿润。在混凝土保温养护期间，当环境温度低于0℃时，在混凝土表面覆盖隔热材料，利用混凝土水化热效应达到保温效果，并控制降温至0℃的过程持续大于12h。当环境温度低于-15℃时，需使用防冻剂。

在拆除混凝土承重模板前，应确保其强度达到设计强度、结构已稳定成型。拆除模板时，对于发现的质量缺陷，要及时采措施，较小的缺陷，可清洗后用水泥砂浆抹平，较大的缺陷，应清除不合格得土层，再使用更高级的细骨料混凝土修补。

3 水利工程混凝土施工质量控制策略分析

3.1 混凝土质量控制

水泥属于凝胶性材料，受环境影响较大，所以，在检测并确定进场水泥的各项指标达标后，需重视对水泥的储存。储存水泥的仓库应保持干燥，仓库地面应高于室外地面约30cm，水泥堆放不可过高，通常以10 袋为最多叠放标准，以防水泥因挤压而结块；骨料的级配、孔隙率、弹性模量、粒径分布、压碎强度等，对混凝土的性能有重要影响，可按照对角线四分法则抽取10g 进行检测，判断骨料级别；搅拌混合料时，应添加无杂质且纯净度较高的水，外加剂要着重控制活性和细度值，同时要注意外加剂对坍落度的影响，外加剂用量越大，坍落度越高，添加过量后效果则不显著，所以，要结合实际工况，将外加剂填加量控制在1～2%，保障混凝土的各项性能；搅拌方案通常包括设备标准、搅拌时间、放料顺序等，搅拌时间过长或过短，对混凝土的材料性能都有重要影响；由于水利工程施工环境存在一定的差异性，混凝土的配置方案不具备通用性，需要结合施工现场具体的施工部位适当调整混凝土的配合比。首先，水利工程专业技术人员应通过施工现场勘查，获取系列参考数据，综合分析这些数据，初步判断混凝土配合比。再通过实验室和现场检测，明确配料性能，当混凝土配合比与设计强度要求有较大差异时，需重新调配直到实际工况和设计强度需求。

3.2 模板的质量控制

模板施工对钢筋混凝土的施工效果及质量有直接影响。安装模板前，应清除表面杂物，并在正式浇筑混凝土前浇水润湿。模板安装过程中，在调节模板的最底层和调平层时，要确保已清除杂质和多余的土石。立模板时，要重视对模板的稳定性和安全性控制。模板的基层和底部要尽可能贴合，以免发生模板断裂或间隙堵塞的情况。为防止模板间隙堵塞，可采用沉淀处理方法，如填补基层与模板底部中间的空隙，油毡纸、腻子等堵严模板缝隙，也可在模板内侧覆盖一些塑料薄膜，可防范空隙漏浆和漏水问题。选用长效的模板隔离剂，不可漏刷且要涂刷均匀。重复利用的模板，应按照施工规范的要求拆除并合理堆放，损伤、污染或变形的模板，隔离存储并做好标记，在修正后才可再次使用。检查安装后的模板及支架的位置度、强度、标高、稳定性和刚度等，确保满足施工规范要求。采用木模板拼装时，混凝土的浇筑，要考虑温、湿度对模板的影响，浇水润湿但不可积水，浇筑过程中，要注意观察木模板变形情况，及时修补缺陷接缝。

3.3 混凝土裂缝控制

原材料质量，对混凝土施工质量的影响较大，尤其是对混凝土裂缝的控制。加强对水泥和掺和材料质量的管控，可降低混凝土内外温差，强化混凝土的抗裂能力。同时，合理搭配原材料比例，保持混凝土结构的强度和坚固；混凝土的初期养护，应确保不会出现冻害，后期视混凝土龄期要求，可适当延长养护期限。混凝土养护，目前普遍采用的是隔热养护方法，适用于轻微的冻结，环境温度不低于-3℃。当环境温度过低时，需使用隔热材料制成的模具，但在移除模具时，需综合考虑多方面因素，防止混凝土表面温度骤降，导致混凝土表面产生裂缝。

3.4 浇筑过程控制

当混凝土浇筑的工程量较大时，应在浇筑前，确认分层浇筑的可行性以及分层浇筑厚度。通常情况下，分层浇筑的混凝土每层厚度应≤50cm，相邻两层混凝土的浇筑时间间隔应≤2h；浇筑时，混凝土自由下落高度应＜2m，混凝土层均匀上升且密集，避免发生高差过大或离析现象。浇筑竖向结构的混凝土时，后层混凝土的浇筑工作应在前层混凝土初凝前完成。较高结构的水利工程，可采用导管完成混凝土浇筑，但在浇筑时，要避免底部落入大石子，以防造成混凝土局部浇筑突出、不均匀等问题，并合理控制混凝土的浇筑速度，避免混凝土凝结引发结构裂缝。在混凝土的浇筑过程中，要指派专人检查模板、钢筋、预埋件等是否发生变形、堵塞或位移等情况，否则，要立即停止浇筑，并在已浇混凝土初凝前做好修复。对于支座负筋，浇筑的混凝土要完全均匀，在其无明显气泡泛出、下沉，表面水平且可见水泥浆时为宜。受较小剪力、便于浇筑的部位，应按照标准要求预留施工缝，若需在施工缝处浇筑混凝土，要先清除周围松动的石子和硬化层，铺设一层水泥浆再捣实，使新旧混凝土层紧密结合，收浆时，要及时抹平，以防产生干缩裂缝。

3.5 振捣过程控制

振捣和灌浆作业是混凝土施工过程中的重点工序，混凝土振捣要分层、均匀且密实，排除气泡，表面需粉刷的混凝土结构，应在麻面部位浇水并在充分湿润后，再采用原混凝土配合比的混凝土砂浆，将麻面抹平压光，表面不需要粉刷的混凝土结构，不需要处理。另外，振捣和灌浆过程中，还应做好以下几点：①施工人员要掌握施工现场环境和施工工艺，操作工具选用恰当；②施工人员应确保振捣设备具备良好的机械性能，发挥出其最佳的施工效果；③振捣过程中，要确保上下层混凝土浇筑的间隔时间，不能超过混凝土的初凝时间；④根据现场实际情况调整振捣方案，可采用插入式振动器和平板式振动器振实。插入式振动器移动的间距应＜1.5 倍的振动器作用半径，模板与插入式振动器的间距应为5～10cm；⑤振动时，缓慢提起振动棒，观察混凝土表面变化，避免振动棒触碰到模板或钢筋。若上层未有气泡，但出现浮浆并伴有表面下沉或塌陷趋势时，要立即停止作业。当局部钢筋密度较大时，应避免振幅过大，以防钢筋结构性能变化。同时，要注意测量混凝土的浇筑温度以及坍落度。

3.6 接缝灌浆

接缝灌浆施工目前主要采用骑缝式、盒式、重复式等灌浆方法，骑缝式灌浆施工效率较高，块缝中可实现平均升浆，堵塞几率小。重复式灌浆施工可实现重复灌浆，管路系统利用率高。盒式灌浆施工可实现较高的灌浆质量，不易发生阻塞，多用于纵缝灌浆。接缝灌浆作业时，应注意混凝土构件分块变形情况，防止接缝变化，导致接缝灌浆部位出现拉裂等问题。另外，还应结合混凝土构件受力情况，合理安排灌浆顺序。一般情况下，横缝为先，当对构件侧向的稳定性要求较高时，纵缝灌浆为先，横、纵缝灌注作业必须错开，以免相互影响。

3.7 养护阶段控制

水利工程的使用周期长、运行环境恶劣且复杂，为了延长水利工程的使用寿命，养护阶段的质量控制尤为重要。在此阶段应着重控制以下几点：①混凝土的养护，应在混凝土的表面和最外层各覆盖一层塑料薄膜，中间铺设两层湿麻袋，控制混凝土自身的水分蒸发速度，达到良好的保温效果。高温季节，草席或草袋覆盖混凝土层，可减少水分蒸发，同时，要指派专人进行定时、定期的洒水，每天洒水6～7 次，确保混凝土表面始终处于湿润状态。当养护周期达5d 后，揭除薄膜、草席或麻袋，并继续进行洒水和养护作业；②对于混凝土结构出现的裂缝、开裂、孔洞、露筋等问题，应采用合理的技术处理措施，避免给水利工程的日后运行埋下安全隐患。

3.8 施工质量控制与管理

施工现场除了要对施工材料、过程、工艺进行严格管控外，还要做好对人员、机械、环境等方面的管理。施工人员要掌握专业技能，具备责任和安全意识，施工企业要有组织、有计划的对施工人员进行培训和管理，避免人为因素造成质量问题；设置专人管理施工器具，定期做好设备的养护工作，合理设置各作业环节的机具类型、进退场时间和放置位置，保证设备运行效率；严格把控进场各类材料的质量，详细记录使用部位的材料批号、数量、检测信息等，编制关键工序并严格实施专项技术措施。

4 结语

近年来，我国水利工程混凝土施工技术高速发展，并进行了持续改进和创新。但在一些水利工程建设案例中，仍存在一些施工过程缺陷导致的质量问题。对于这些施工过程中的缺陷，需要结合实际工况，有针对性的制定科学且合理的应对方案，不断总结施工技术经验，完善并拟补施工过程中的不足和缺陷，确保水利工程的施工质量。同时，也可获得显著的经济和社会效益，促进我国水利建设事业的进一步的发展。