碾压混凝土斜层铺筑质量控制关键措施浅析

(中国水利水电第六工程局有限公司二分局，辽宁 丹东 118001)

1 工程概况

朱昌河水库大坝采用碾压混凝土重力坝，共分10个坝段，最大坝高100.9m，坝顶长264.9m、宽8.2m，坝底最大宽度约90m。坝体采用全断面碾压混凝土浇筑，并按照全坝段通仓连续浇筑的方案施工。由于现场条件所限，实际入仓最大强度约为150m3/h，按照6h单层铺筑时间控制，其最大铺层面以控制在不超过3000m2(单层压实厚度30cm)为宜。然而，在全坝段通仓连续浇筑时采用常规平层铺筑法，其大部分仓号的单层铺筑面积均超出了拟定的控制面积要求。为此，经与参建各方协商，并借鉴以往工程实践经验，最终拟定采用斜层铺筑法，以满足控制仓面铺层面积的要求。采用斜层铺筑法浇筑碾压混凝土后，有效缩减了仓面铺层面积和单层铺筑时间，实现了层间快速覆盖，保证了层间结合质量；同时，随着铺层面积的减少，便于喷雾保湿等人工气候措施和排水、覆盖等防雨措施的实施，有利于保证碾压混凝土浇筑质量。

2 碾压混凝土斜层铺筑法工艺原理

碾压混凝土斜层铺筑法是按照起始端以平段起始、中间以不陡于1∶10的斜面逐层向前平推铺筑、至末端以平层收仓的层面结构进行铺筑作业(起始和末端平段长度应以不小于10m的宽度控制，以满足机械作业要求)；同时，通过以斜层平推铺筑的方式逐段进占进行基面二次冲洗、铺设砂浆、摊铺碾压、冷却水管铺设等工序作业，从而完成碾压混凝土的铺筑；单次进占新增铺筑宽度以铺筑层坡脚前铺延展宽度控制，并按铺料和浇筑方向逐条带进行卸料摊铺(需沿浇筑方向逐条带进行卸料摊铺作业，并按照铺料方向控制条带摊铺的先后顺序)、按照浇筑方向进行逐条带碾压(条带及碾压方向平行于浇筑方向)；斜层铺筑方式及工艺控制原理见图1～图3。

图1 斜层铺筑法平面展示图

图2 斜层铺筑法剖面展示图

图3 砂浆铺设平面展示图

斜层铺筑平推方向应沿长度方向(以短边宽度作为斜层铺筑面的固定边长)，但不能形成倾向下游的斜面。斜层铺筑以尽可能陡的斜面(但坡度不应陡于1∶10)替代平面，以斜面作为摊铺碾压面进行铺筑作业。通过控制斜面坡度，从而保证铺料厚度均匀和碾压质量，其要求斜面坡度应以保证摊铺碾压机械能正常作业为标准，尤其是要保证振动碾能在斜面上缓慢匀速行驶(一般不大于1.5km/h)。为有效控制铺层面积，需要控制单仓升程的高度，通常为3.0m左右(约束区有要求的，应执行设计规定)，基本与单块模板支立的高度一致。相较平铺法来说，采用斜层铺筑工艺，其摊铺碾压的具体工艺并没有改变，均参照平铺法执行，如仍按照分条带铺料、碾压，铺层厚度也参照平铺法进行控制，通常压实厚度约为30cm、虚铺厚度约为35cm。混凝土内温控冷却水管则沿斜面铺设，并按照图纸设计的管间距及每层间隔高度进行水管铺设(铺设时，每层间隔高度可以变相换作以斜层垂直厚度进行控制，厚度数值与间隔高度数值一致)。

3 碾压混凝土斜层铺筑法质量风险分析

碾压混凝土的材料质量和配比控制仍是关键，拌制的碾压混凝土具有较好的可碾性是保证铺筑质量的关键所在；但由于材料质量不佳、配比参数选择不佳及拌和掺量控制不准等原因，造成碾压混凝土料骨料裹浆差、分离严重，导致碾压泛浆效果差、碾压层干硬缺乏弹性，从而无法保证层面结合质量。

碾压工艺参数同样直接决定了碾压混凝土的铺筑质量，压实机具、层厚、压实遍数、碾压行驶速度等参数如未按碾压试验确定相应参数控制，将导致铺筑的碾压混凝土不密实，不仅影响了实体混凝土强度，也会导致渗水问题发生。

采用斜层铺筑法时，斜层坡脚形成薄层尖角，粗骨料易被压碎、新旧混凝土结合不好，且初凝速度快易被碾碎，直接影响坡脚处混凝土铺筑质量；同时，坡脚在碾压过程中会因挤压向前延展，易超出砂浆摊铺区域，造成层间结合不良。

采用斜层铺筑法时，其斜面铺层是由一端逐层向前平推进占，未铺筑段混凝土基面在机械车辆行走过程中易形成二次污染物；同时，因振动碾黏料带入未铺筑段，与污染物掺杂，并在振动碾碾压作用下会附着于混凝土基面上形成薄壳；以上情况如未及时进行清洗处理，而直接在该基面上铺筑混凝土，将直接影响新老混凝土面的层间结合质量，容易形成渗漏通道。

斜面坡度过陡，振动碾等压实机械易打滑，尤其是在喷雾或降雨情况下，碾压面光滑且较湿，振动碾很容易打滑而无法正常行驶进行碾压作业，必然影响碾压层的压实质量，从而影响实体混凝土强度和抗渗等性能指标。

初凝时间控制也是影响碾压混凝土铺筑质量的关键，由于碾压混凝土单层铺筑时间长，初凝时间过短无法满足单仓碾压混凝土最大层面在下层混凝土初凝前完成铺筑，将严重影响层间结合质量，易形成层间渗漏面。

不良天气也将影响混凝土铺筑质量，晴热的高温天气、雨天和低温天气都不利于碾压混凝土浇筑：气温过高致使混凝土水分散失快、初凝时间大幅缩短，易出现下层混凝土已初凝但上层混凝土却尚未铺筑完成的质量问题，以及因温度过高造成入仓浇筑温度超标而不利于温控防裂；雨天雨水冲刷和渗透，易造成浆液流失和掺水加大水灰比等问题，从而影响层间结合质量和混凝土本身的强度、抗渗等性能指标；低温，尤其是环境气温低于0℃时，极易形成凝冻天气，易造成摊铺的混凝土料发生冻融而影响混凝土浇筑质量。

4 质量控制关键措施

4.1 材料质量和配比控制

原材料质量和配比控制仍是碾压混凝土浇筑质量控制的关键环节，是保证各项性能指标的前提条件。

a.原材料质量控制。原材料规格及质量必须符合设计及规范要求：砂料细度、砂料石粉含量、粗骨料超逊径及砂石料级配等关键指标符合要求。宜使用低水化热水泥及高效缓凝减水剂，粉煤灰等其他材料符合质量标准，均是保证拌制合格碾压混凝土料的前提保证。

b.配比控制。要保证混凝土性能指标和施工可碾性，需要通过适宜的配比控制来实现。碾压混凝土浇筑正式开始前，必须根据初步选定的原材料和现场条件进行配比试验，确定合理的配料参数。通过配比试验，以尽可能低的水泥掺量、适宜的砂率和粗骨料比例(三级配料大石∶中石∶小石为30∶40∶30，二级配料中石∶小石为55∶45)，获得具有较好施工性能和符合设计各项指标要求的混凝土料。

浇筑过程中，尚需根据原材料质量检测情况进行施工配比调整，重点以控制VC值(仓面一般控制在3～5s为宜)来确保碾压混凝土的可碾性，主要通过控制砂料石粉含量(宜为16%～20%，不足时可临时采取适量粉煤灰替代砂料的方案解决)、砂率(宜为32%～36%)、减水剂含量(宜为0.8%～1.5%)、配比微调(可适当增加单位用水量，但不应过多，以保持水胶比相对稳定)等方式对VC值进行调整。

4.2 碾压工艺参数控制

在完成碾压混凝土配比试验后，应按照现场施工条件进行碾压工艺试验，以确定合理的工艺控制参数，包括压实机具、铺层厚度、压实遍数、碾压行驶速度、适宜的VC值控制标准等。实际施工中，需要做好过程监督控制，浇筑时段技术质检、试验检测实行24小时跟班控制，浇筑过程中严格按照经报批的工艺试验成果确定的工艺参数进行施工。工艺参数控制需要现场管理人员和技术工人共同协作来实现，为此，在碾压混凝土正式施工前，必须做好施工技术交底，让其熟知和理解这些工艺参数，切实严格执行。

4.3 坡脚处理

斜层铺筑法的特点决定了其坡脚部位必然会形成薄层尖角，而这严重影响碾压混凝土铺筑质量。由于振动碾碾压作业时，坡脚摊铺的混凝土在挤压过程中会向前延展，因此在摊铺作业时，其先前铺设的砂浆必须保证超出混凝土摊铺范围0.3～0.5m，以保证坡脚碾压过程中不因挤压延展造成层间砂浆漏铺。同时，砂浆铺设范围还应跨过坡脚向斜面延展10～15cm，以包裹较为薄弱的坡脚，增强结合质量。对于坡脚形成的薄层尖角，应在砂浆铺设前对坡脚进行适当切除(切除高度以10～15cm为宜)；如局部切出的混凝土底部无砂浆时，应该继续往后切，直至切出的混凝土底部出现砂浆。

4.4 仓面二次冲洗

为保证层间结合质量，在斜层向前平推进占过程中，必须在每个斜层铺料前对铺料范围的混凝土基面进行冲洗，清除污染物和薄壳体。在冲洗过程中，易采用高压水枪先行进行冲洗，以有效清除黏附于表面的薄壳体；然后采用水管跟进洗面，最后排干积水。二次冲洗后，应进行基面检查，确认洁净、湿润且无积水后方可进行砂浆铺设。

4.5 坡度控制

为保证机械有效作业，必须合理控制斜面坡度，按照规范要求应不陡于1∶10，常规应控制在1∶10～1∶20，具体应根据入仓浇筑强度、气温条件等因素合理确定，以满足仓面铺层面积控制需要和保证层间及时覆盖为标准。为此，开仓前应在模板面采用喷漆标识起始端平段宽度，并标识每层前铺的宽度；铺筑期间，由质检人员和仓面指挥人员严格控制铺料范围，以保证斜面成形坡度符合要求。

4.6 初凝时间控制

首先应根据入仓浇筑强度和铺层面积合理确定所需的初凝时间，之后通过控制高效缓凝减水剂掺量、调整VC值及仓面喷雾保湿等措施来获得所需的初凝时间，但具体还应根据不同季节时段的天气温度情况合理选用，并通过试验验证。通过降低VC值、保持水胶比不变下提高高效缓凝减水剂掺量、仓面喷雾保湿等措施均可达到不同程度延长初凝时间的效果，其中以调整高效缓凝减水剂掺量最有效，延长的初凝时间最长。在调整时，应以保持配比水胶比不变为原则，涉及配比调整的幅度不应过大。

4.7 不良天气质量管控措施

a.晴热高温天气浇筑措施。主要是通过保持施工所需的初凝时间、控制入仓浇筑温度、仓面喷雾及防晒等措施来降低晴热高温天气对碾压混凝土浇筑的影响，保证混凝土料可碾性和层间结合质量。同时，注重和加强浇筑后的碾压混凝土保湿养护和通水冷却管理，避免和减少因养护不到位而造成温的度裂缝等质量问题。

b.雨天浇筑措施。降雨量不大于3mm/h时，可在采取防雨措施后正常浇筑；降雨量大于3mm/h时，不得开仓浇筑，已开仓浇筑的应安排停仓遮盖防雨，对已摊铺未碾压的应尽快完成碾压，已卸料未摊铺的应进行遮盖防淋。雨天浇筑应适当提高VC值，以保证仓面铺筑时获得适宜的VC值，并保持仓面混凝土配比实际的水胶比稳定。同时，可采取边遮盖、边摊铺、边碾压的方式，分区域交替流水作业，并加强坡脚附近区域和碾压完的混凝土面上的积水排出工作。

c.低温时段浇筑措施。日平均气温低于3℃时或最低气温低于-3℃时，应采取低温施工措施，主要采取提高混凝土出机口温度，运输浇筑过程中做好覆盖保温和增加机械设备提高单层铺筑速度等措施。但对于南方湿度大的区域，低温易形成凝冻天气，在遇有凝冻天气时，仍应暂停混凝土浇筑工作。

5 结 语

由于碾压混凝土斜层铺筑法可缩减铺层面积和层间覆盖时间，便于喷雾保湿等人工气候措施和排水、覆盖等防雨措施的实施，使得斜层铺筑法具有极大的施工优势，已被越来越多的水电工程所采用。因此，如何掌握和做好碾压混凝土斜层铺筑施工质量控制，显得尤为重要。通过对朱昌河水库大坝碾压混凝土斜层铺筑法的工艺特点和质量风险分析，并借鉴以往工程实践经验，确定并实施了关键质量控制措施，保证了朱昌河水库大坝碾压混凝土的浇筑质量，可为类似工程提供借鉴。