水利工程中的碾压混凝土施工工艺

2022-05-30易刚

南北桥 2022年11期

[ 作者简介 ]

易刚，男，湖南醴陵人，湖南创力工程技术有限公司，工程师，大专，研究方向：水利水电工程工作。

[ 摘要 ]

水利工程是与人们生活息息相关的民生建设工程，受到了各界的重视和关注。其中，碾压混凝土施工技术是整个水利工程中的重要组成部分，因其众多的优势受到施工部门的广泛关注。将碾压混凝土施工技术应用到水利工程大坝的建设当中，不仅可以提高坝体的坚固程度，还能够节省大量的人力物力资源，加快整体的工程效率，提高整体的施工技术水平。基于此，笔者对碾压混凝土技术在水利工程中的应用进行分析，并总结其施工中需要注意的事项，希望能够对碾压混凝土技术在水利工程建设中的应用有所帮助。

[ 关键词 ]

水利工程;碾压混凝土;大坝施工

现代化社会之所以有极为迅速且高质量的发展，离不开基础设施的支持，水利工程便是至关重要的基础建设，其不仅是群众生命及财产安全的有效保障，更是促进社会发展的一大助力。

碾压混凝土的构成成分众多，其中涵盖多种类型的施工材料，如石灰石、火山灰、水泥等，正是因为有这些材料的加入，混凝土的强度可以在原先的基础上得到显著提升，让水利工程的关键部位能够具有较高的抗渗性。为了可以让混凝土更加符合水利工程的实际需求，可以在混凝土中加入掺合料或者是外加剂等先进的材料来有针对性地提升混凝土的整体性能。碾压混凝土施工技术的应用对于水利工程的整体质量和水平有重要的现实意义。

1 碾压混凝土施工技术概述

水利工程中的碾压混凝土技术，指的是将粗骨料、砂、水、掺合料等各种材料在特定的比例下均匀搅拌所形成的混合料经由碾压和铺筑的技术。碾压混凝土技术的整体流程相对简单，在整个施工过程中的水泥消耗量相对较小，正是因为这些特点，使这一技术在水利工程中被广泛应用。与一般的混凝土技术相比，碾压混凝土表现出系统性和综合性特点，具体表现为：

（1）施工工艺。在利用碾压混凝土技术开展相应的施工作业时，不同水平层之间的配合度要达到要求，这一技术标准是由碾压混凝土工艺特殊性所决定。

（2）动态控制。碾压混凝土施工时，很多动态性因素都会对最终的施工效果产生直接的影响，为提升施工效果，需在碾压混凝土施工时开展动态化管理，注重对气温的监测，做好每个环节的温度参数控制，减小降雨、日照等对施工造成的不利影响。

2 水利工程大坝碾压混凝土施工工艺

2.1 碾压混凝土配合比

在水利工程碾压混凝土施工中，对混合料的配合比设计很重要，为保障配合比的科学性，专业施工人员要根据对现场情况的全面调查、施工经验总结、配合比试验等来确定。对于早期的碾压混凝土坝体而言，在施工时多采用的是胶凝材料量偏少的贫浆碾压混凝土，其中，水泥+活性掺合料的用量不超每立方米100千克，而随着碾压混凝土施工工艺和技术的不断进步，当下的水利工程碾压混凝土施工时更多采用的是胶凝材料用量较多的富浆碾压混凝土，该混凝土材料中水泥+活性掺合料的用量超过了每立方米150千克。根据当下在水利工程中的碾压混凝土的应用现状，平均胶凝材料用量保持在每立方米173千克左右，其中，水泥和活性掺合料分别为每立方米千克、每立方米94千克。随着工程领域的技术进步，胶凝材料的概念也发生了一定的转变，在传统概念下，胶凝材料指的是水泥与活性掺合料，而最早使用的活性掺合料为粉煤灰。

2.2 碾压混凝土的入仓工艺

在碾壓混凝土施工流程中，入仓工艺的选择也十分重要，在当下的技术发展中，碾压混凝土入仓工艺包含了自卸汽车直接入仓、深槽皮带机入仓、真空负压溜槽入仓等多种工艺，不同的入仓工艺都有其对应的应用要求和使用条件。比如，对于自卸汽车入仓方式而言，这一入仓工艺的简单性、高效性较强，但这一入仓工艺在应用时，对于现场的地形条件、交通条件、入仓高度等都有着严格的要求，在入仓过程中可能存在入仓道路的垫砟情况，为使入仓工作顺利开展，入仓实施之前应做好轮胎的冲洗工作，并进行对应的脱水路段设置。在大坝下部、仓面高程较低位置处一般可采用这一入仓工艺，但具体应用时只能够从大坝下游入仓，否则可能会破坏上游防渗面。对于深槽皮带机入仓，一般更适用于小型的碾压混凝土坝，入仓工艺流程也相对简单，在开展入仓作业时，进度管理便捷，但是其施工时往往需消耗相对较长的时间。塔带机入仓方式可直接从拌和楼将配制好的碾压混凝土运输到仓面，整个运输时的人力资源投入量大，且需要消耗相对高的成本，在大型碾压混凝土坝中一般采用的是这种入仓工艺。如果大坝坝肩较陡，则更适宜采用真空溜槽法。

2.3 铺设碾压混凝土工艺

当碾压混凝土被运输到工程现场以后，要在特定的时间段内进行混凝土的铺设，在铺设工作开展时，要确保层间结合效果。如在铺设环节层间结合效果不佳，会引起裂缝或者层间渗漏水，导致混凝土的抗剪能力难以达到预期，因此为使层间结合效果良好，在开展浇筑作业时，应注意浇筑间隔和初凝时间方面的控制。进行现场施工作业时，将水泥净浆直接浇筑在仓面上，加速新碾压面与旧碾压面的结合速度，减少层间渗透问题的出现。如果水利工程施工现场的施工场地有限，一般可利用台阶铺筑法，以提升总体的混凝土铺筑效率。

在水利工程的混凝土铺筑中，也可采用斜层摊铺法。有效地应用这一施工方法，可以有效解决浇筑薄层的情况，不仅可提高施工质量，更可以提升施工效率，尤其是在斜层平推摊铺工艺下，施工进度受到其他因素的影响相对较小，具有多种技术优势。当在开展施工作业时，在现场的浇筑面积相对大的情况下，利用斜层平推铺筑法的浇筑强度相对较小，所需使用的机械设备较少，且施工操作相对简单，资金投入也相对较小，现场施工人员可根据总体的施工要求来减小间隔时间，可以更好地保障碾压层的结合。因为水利工程的建设施工规模庞大，施工周期较长，在漫长的施工时间段内，可能会遭遇强降雨，当水量过大时，斜面仓面具有较强的排水能力，也就可以减小降水对于工程质量造成的不利影响。

2.4 碾压混凝土养护工艺

大坝碾压混凝土施工时，为达到坝体结构稳定性的要求，往往要使碾压混凝土的强度达标。因此，当相应的施工作业结束以后，需开展一段时间的养护工作。对于干硬性混凝土，其中的含水量偏低，如果在施工结束以后混凝土中的水分得不到及时有效的补充，在一段时间内混凝土的强度将无法达到要求，也就无法保障大坝的结构性能。因此，为保障碾压混凝土的养护效果，应从以下几方面来开展养护工作：①在碾压混凝土施工全面结束以后，立即安排专人负责混凝土的养护，对已经完成的施工部分，进行保湿材料的覆盖;②详细掌握关于缩缝切割的施工工艺流程，以保障切割质量，一般情况下，碾压工作结束8小时后就可开展切割缩缝处理，在切割过程中，施工人员要严格在预定的位置上实施切割，注意对切割缝深度的科学控制;③大坝碾压混凝土时，如果水分急剧减少，可能会产生开裂问题，针对这一情况，在养护工作开展时需保持养护温度在相对较低的水平。

2.5 混凝土碾压施工注意事项

虽然在水利工程施工中的碾压混凝土施工有着多方面的技术优势，但在具体的施工作业开展过程中，常常会存在很多施工不规范的情况，加剧质量问题的出现。因此，为保障碾压混凝土施工质量，在整个的施工过程中，应做好相应的质量控制：①在碾压混凝土铺设作业实施之前，在施工缝位置处要进行水泥砂浆的铺设，而在防渗混凝土层面上应进行水泥粉煤灰净浆的铺洒。结合工程施工时的温度和空气的湿度情况，进行碾压层允许间隔时间的控制，一般该时间间隔保持在6～8小时;②卸料摊铺平仓条带，应与水流方向保持垂直，但因为存在横向廊道切割、孔底侧边窄条形的影响，摊铺平仓条带应与水流方向保持平行，如果迎水面在8～15米的范围之间，碾压方向应与水流方向保持垂直，平仓厚度每层32厘米，每次的摊铺厚度保持在30厘米左右;③碾压混凝土的碾压环节，应分条带来开展，不同碾压条带间保持10～20 小时的搭接宽度，但端头部位的搭接宽度应保持在200小时左右;④借助大型振动碾来完成碾压施工，遵循先无振碾压后有振碾压、再无振碾压的顺序。

3 工程概况

以某水库大坝工程为例，分析其属于Ⅱ级大型多年调节水库，具有防洪、灌溉、供水、发电等功能，控制流域面积422平方千米。水库枢纽工程包括拦河坝、泄洪建筑物、水电站、灌溉和供水渠首工程。其中拦河坝采用碾压混凝土重力坝面板，坝顶高程119米，全长295.5米，最大坝高74米，混凝土总浇筑量43.56万立方米。

3.1 材料配比

碾压混凝土配合比设计采用绝对体积法，要求混凝土的抗冻性、强度和抗渗性满足要求。根据相关规范，施工前应进行现场试验，如明确外加剂的种类和性能、最大粒径、表观密度、级配、含水量等，并通过试验确定搅拌用水;选择混砂时，应遵循“混合料VC值最小、强度高、骨料分离小、表观密度高”的原则，合理确定砂率。通过试验验证设计配合比的合理性，确定施工配合比，并报监理单位审查，经批准后方可使用。

3.2 混凝土摊铺与碾压

本工程碾压混凝土采用进占铺料法，自卸车在通过平仓机平整后的料层上运行，每层填30～40厘米厚混凝土，边角采用人工摊铺。由于碾压作业直接关系到坝体的强度和稳定性，因此有必要开展质量控制工作，开展现场试验工作，合理确定实际碾压参数。

3.3 层面处理

在碾压混凝土铺筑过程中，由于影响因素较多，很容易出现铺筑层间距过长的现象。如果上部混凝土没有初凝，可以铺设新的一层。如果超过2小时，应采用以下处理方法：第一，选择高压水枪处理混凝土层的粗糙表面，压力通常为0.5兆帕，并及时清理所有骨料和形成的浮皮;第二，在粗糙表面铺一层水泥砂浆，厚度为1.5厘米，强度高于碾压混凝土混合料。

4 提升水利工程中碾压混凝土施工质量要点

4.1 施工材料选择

施工材料是工程的基础构件，关系到整个工程质量的高低，是非常重要的因素，会直接影响到工程的质量。负责选购材料的人员一定要在充分了解设计图纸之后再去对材料进行采购，要选择满足设计要求的材料，并且找经常合作或者信誉度高的材料厂家进行材料的采购，从头保证工程质量。另外，施工过程中材料准备和搅拌要做好动态控制工作，搅拌前计算好材料运用的比例，保证材料的优质，这样不但可以降低工程的成本还可以节省时间从而提高工程的效率。

4.2 混凝土浇筑

混凝土浇筑工作的有效进行有助于提升整体的施工效率。一般施工人员要对混凝土的碾压遍数、入仓温度等都进行有效的控制。在进行混凝土浇筑时，施工人员还需要注意控制辅料的厚度、施工污染、混凝土浇筑的时间间隔等问题，才能促进水利工程中大坝碾压混凝土施工技术的不断提升。

4.3 施工运输

施工运输在整个过程中有着非常重要的地位，卸车的高效运输能够保证混凝土的质量，为了尽可能地减少混凝土出现分层离析的现象，要尽可能地缩小运输的距离并且选择相对平坦的道路进行运输。由于需要保证混凝土的热量不过多损失，还需要使用棉进行保温，最终促进水利工程中大坝碾压混凝土施工技术有效提高。

4.4 温控措施

碾压混凝土施工过程的温度控制主要可以为分为如下几个阶段：

（1）拌和温度控制。包括合理选择低水化热的水泥、混凝土骨料预冷处理与各种原材料温度控制等，同时做好出机口温度检测。

（2）运输温度控制。混凝土运输车辆上需搭设遮阳棚，合理缩短混凝土的装仓时间，一般情况下需将混凝土运输温度的回升幅度控制在19℃。

（3）仓内温度控制。此阶段主要控制措施包括温度检测、覆盖保温材料检查等，同时在混凝土内设置冷却水管，做好冷却水温检测，防止出现高温施工的情况。

（4）养护温度控制：主要采取保湿养护、通水冷却等方式，全面落实水温检测工作。

5 结束语

综上所述，碾压混凝土技术在实施的时候具有诸多其他技术无法比拟的优势，能够降低工作成本，操作起来也十分简单方便，还能够切实保证水利工程具有更强的防渗性。此种技术的使用在提升工程质量的同时可以让水利工程获得更高的经济效益，具有重要应用价值。