混凝土碾压施工技术在水利大坝施工中的应用研究

2022-07-21焦兴国

工程建设与设计 2022年12期

焦兴国

（甘肃水利机械化工程有限责任公司，兰州 730030）

1 引言

混凝土碾压施工技术对水利工程中大坝的建设质量、施工过程等有显著影响。在实际应用期间，需要树立提高施工质量与经济效益的目标，发挥混凝土碾压施工技术的优势，从而为高效完成水利施工奠定基础。此次研究以甘肃某水库工程为例，探讨混凝土碾压施工技术在水利施工中的应用。

2 项目概况

某水库工程主要由水库枢纽工程和输水工程、水土保持和环境保护工程等组成，水库枢纽工程由混凝土碾压重力坝、坝顶设闸溢洪表孔、左坝身取水兼放空建筑物等组成。输水工程由坝后泵站及高位水池、输水干管及支管等建筑物组成。最大坝高72 m，坝顶长150.4 m。

3 混凝土碾压施工工艺

混凝土碾压施工工艺主要包括混凝土拌和、运输、入仓卸料、平仓、碾压切缝、核子密度仪测压实容重、洒水养护等过程[1]。施工技术流程如图1 所示。

图1 混凝土碾压施工技术流程图

3.1 混凝土碾压入仓

入仓过程中，主要运输线路是：混凝土制备完成—上坝公路—转移至入仓道路—执行浇筑仓面。

在运输混凝土碾压期间，应用载重量为150 kN（15 t）的自卸式汽车，转移至仓内以后，借助100 kN（10 t）自卸式汽车进行转输。

3.2 混凝土碾压卸料过程

汽车在仓内执行铺料期间，通常会应用退铺法，以保证物料依次平洒在卸料区域。在卸料过程中，要按照多点式卸料，尽可能降低料堆的高度，并防止出现骨料分离的情况。混凝土卸料，需要放置在已被平仓处理过的混凝土上部，此条件下，可以确保平仓机完全搅动料堆，使骨料集中的风险得以降低。

3.3 混凝土碾压摊铺阶段

通常应用条带法对混凝土碾压实施摊铺。摊铺过程中需要确保条带方向和坝轴线保持平行，根据施工层的宽度，有效控制条带的宽度[2]。根据仓面面积及设备施工能力，混凝土碾压摊铺分为平层法和斜层平推法两种方式。

平层法施工：混凝土碾压仓面面积＜2 000 m2，层面略向上游倾斜。保证汽车在卸料过程中合理控制与模板条带的距离。通常情况下，料堆边缘部位和模板的距离应大于1 m。和模板相接触的区域，通常要采用人工铺料的方式进行控制。在仓内期间，汽车进行转送物料时，各个条带起始卸料时需要应用梅花形布料法，操作中保证堆中心距离约控制在7 m，单个排间距约为4 m，卸料过程中会出现约6 m 宽的条带。经过测量，如果铺料条带的长度已经维持在约20 m，需启动平仓程序，混凝土碾压期间，厚度应控制在30 cm，并且保证按照两次辅料完全碾压的操作进行。单次铺料时厚度应达到约18 cm，总体上平仓厚度需要维持在33~35 cm。

斜层平推法施工：若混凝土碾压仓面面积超过2 000 m2，需采用该方式进行施工。通常斜层按照从左到右进行倾斜，斜层的坡度比例介于1∶10~1∶15。需要注意的是，如果在斜坡的前端部位存在陈旧的混凝土或者杂物，需要借助高压水枪对其实施清除，确保其中的杂物被清理干净，为后续的平推段摊铺砂浆创造条件。此外，如果观察到上一段平推期间还存在没有被碾压的情况，则未曾碾压的前缘部位需要使用砂浆实时包裹，混凝土面主要应用摊铺机来铺砂浆。针对上层没有被碾压过的区域，还需要借助人工辅助铺砂浆的方法来处理。

3.4 混凝土碾压阶段

在开展碾压作业期间，主要应用条带搭接法确保碾压方向和坝轴线方向平行，使不同碾压条带间的搭接宽度控制在约15 cm。条带端头部位搭接宽度应控制在约100 cm，针对碾压期间无法操作的死角部位或者有重要预埋件的区域，主要采用浇筑变态混凝土的方式。碾压期间，针对施工缝面的砂浆，需要采用分段摊铺的方法，按照顺序和层次，确保逐渐向上进行碾压。随着施工的进行，还需要借助摊铺机对砂浆进行铺设，如果存在没有被碾压的边缘部位还需要借助人工铺砂浆的方法来完成。正常状态下，属于最新铺设的砂浆应该保证在30 min 内完成覆盖过程。

4 混凝土碾压施工技术要点及难点

4.1 施工技术要点

1）碾压速度：控制在1.0～1.5 km/h。

2）碾压遍数：为了避免在振动碾压期间突然设备陷入混凝土中，需要对初始铺设的混凝土进行重复碾压。在执行两次无振碾压后，使其维持在平整状态，然后再采用有振碾压的方式，碾压约7 遍，在混凝土碾压的表面表现为泛浆状态后，还需要在无振状态下继续碾压2～3 次。

3）压实度检测[3]：在碾压次数满足规定标准后，需要应用核子密度仪对经过压实处理过后的混凝土执行容重检测，如果发现测定结果不满足指标要求，需要重新执行振补碾压操作，最终保证压实度数值大于98%。

4）碾压要求：根据对碾压提出的要求，碾压期间必须保证作业条带足够清晰，总体走向偏差维持在20 cm 以内，不同条带间的重叠宽度控制在约15 cm。如果在碾压期间同一碾压层的不同碾压带出现了凸起的区域，应该采用无振慢速碾压操作，碾压2 次以后进行收平处理。针对收仓面上呈现出来的凸出带，应借助无振缓慢碾压的方式进行收平处理。

4.2 施工技术难点

4.2.1 变态、异种混凝土施工控制

在处理大坝混凝土碾压模板边沿50 cm 区域、止水埋没区域、孔洞周围、难以直接展开振动碾压的区域时，均需要采用变态混凝土。对于变态混凝土和混凝土碾压的结合位置，应当使用BW75S 振动压实，并进行收平，值得注意的是，整个浇筑工序要依据混凝土碾压施工依次进行。首先，针对已被处理完成的层面要均匀铺设1 层水泥掺合料浆，并保证其体积限定在变态混凝土所规定掺量的1/2，等到铺筑完成首层混凝土碾压后，摊铺好的混凝土碾压上层还应当铺设水泥掺合料浆，随后完成对第二层混凝土碾压的铺设。完成第二层混凝土碾压摊铺流程后，需要使用大功率的振捣器将混凝土液浆捣实，如果观察到层面出现连续上升的情况，需要控制上层混凝土浇筑期间振动器的深度置入下层变态混凝土的5~10 cm。拔出振捣器以后，确保混凝土表面不会出现孔洞，并且在振捣时，时间需要控制在搅拌水泥掺合料后的1 h 以内，严格按照规范操作。在操作期间，保证混凝土表现为外光内实的状态，尽可能避免欠振、漏液的情况发生。

对于异种混凝土施工，其主要涵盖大坝混凝土碾压和基础面层常态混凝土、大坝混凝土碾压和岸坡斜段连接区域、大坝混凝土碾压和常态混凝土的同步浇筑3 种情况。

大坝基础面垫层常态混凝土浇筑完毕固结灌浆施工完成后，使用高压水对垫层常态混凝土表面进行冲刷处理，及时清理混凝土表面存在的松动骨料和部分浮浆，完成处理流程后，还需要均匀摊铺厚度约2 cm 的砂浆，并确保砂浆的强度大于混凝土碾压后的强度，随后在上面浇筑混凝土碾压。

与变态混凝土连接时，混凝土碾压与变态混凝土碾压应同步进行，按照施工流程，首先执行混凝土碾压操作，然后再对常态混凝土实施浇筑。如果在浇筑常态混凝土时观察到混凝土碾压的坡角位置出现松动迹象，要将处于分离状态的骨料予以挖除，并有效确保常态混凝土和混凝土碾压的结合处于良好状态。

大坝碾压后的混凝土和常态混凝土在连接时，需要按照规范化顺序来操作，混凝土碾压施工完成后，浇筑常态混凝土。正确使用高频振捣器沿着岩基朝向仓内方位实施振捣，插入下层混凝土的幅度约5 cm。针对以上两种混凝土的结合部位区域，需要按照规范化操作精心振捣，并积极保证上述两种混凝土呈现出融混密实的状态。此外，针对异种混凝土结合区域，在其表面还要使用BW75S 进行振动，并保证达到碾压收平的状态。

4.2.2 缝面及层面处理

对于结构缝，根据坝体结构布置与混凝土碾压的施工特点，采取以下方法成缝：通仓浇筑坝体横缝止水，在缝面区域应用钢支架对止水片以及沥青杉木板进行固定，在该部位还需要浇筑变态混凝土。同时，在对坝提横缝进行止水后，需要对缝面进行处理，利用切缝机执行切缝操作，按照先碾后切的操作流程。针对混凝土碾压横缝的缝面区域，需要利用测量放样的方法进行定位，正确使用切缝机保证切缝成型，切出的宽度限定在10~12 cm，并符合连续性特征。横缝成缝面积不小于设计成缝面积，填缝材料为彩条布。分仓浇筑坝体横缝采用立模成缝，折模后在缝面上安装固定填缝材料。

对于施工缝处理，连续上升铺筑混凝土碾压时，要充分考虑层面的间隔时间，确保其铺筑时间合理。在具体操作过程中，要优先在其表面铺设砂浆或者水泥粉煤灰净浆，完成后铺筑碾压混凝土。在对施工缝和冷缝处理时，借助高压枪实施刷毛操作，尽快清除混凝土表面存在的浮浆或者松动的骨料成分。