王家洲水库碾压混凝土大坝质量控制要点浅析

(福建省南平市水利局，福建 南平 353000)

1 工程概况

浦城县王家洲水库工程地处福建省浦城县忠信镇柘溪的上游，坝址位于浦城县忠信镇王家洲村上游1.5km的河谷处。王家洲水库大坝坝址集水面积73.6km2，水库总库容2093万m3，为中型水库，水库正常蓄水位413.00m，王家洲水库的主要功能为灌溉，并有灌区供水和城市防洪等功能。王家洲水库大坝坝型为碾压混凝土重力坝，最大坝高61.8m，坝顶长度309.97m，坝顶高程416.90m，溢流坝段位于河床中心，溢流坝段长26.50m，堰顶高程406.00m，采用挑流消能方式进行消能，溢洪道设置2个泄洪孔，泄洪孔单孔净宽为10.0m。

王家洲水库大坝总混凝土浇筑方量约20万m3，其中碾压混凝土浇筑方量17.62万m3，常态混凝土浇筑方量2.38万m3，碾压混凝土浇筑比例为88%。

王家洲水库大坝施工前，建设单位组织了施工、监理、设计单位对碾压混凝土大坝施工工艺、施工过程质量控制措施和容易出现问题的薄弱环节进行了认真的分析和研究，制定了施工质量控制体系和质量管理制度，并严格执行。

2 原材料质量控制

王家洲水库大坝使用的主要原材料有水泥、粉煤灰、细骨料、粗骨料、减水剂以及引气剂。水泥使用42.5级普通硅酸盐水泥，粉煤灰使用Ⅱ级粉煤灰，使用的减水剂和引气剂型号分别为GK-4A和GK-9A，砂、小石、中石、大石全部为项目部系统自产。王家洲大坝项目部根据原材料用量和相关标准、规范要求，制定原材料检测计划，并按照检测计划严格进行检测，不允许不合格料进场使用(见表1)。

表1 原材料检测项目及频率

3 碾压混凝土配合比质量控制

王家洲水库大坝主要针对防渗层混凝土(二级配)、内部混凝土(三级配)和外表面变态混凝土进行碾压混凝土配合比设计，项目部委托相关公司王家洲水库项目试验室进行配合比试验和设计，试验室通过对不同级配粗骨料组合开展组合容重试验，选择骨料振实容重最大、空隙率最小的组合作为骨料的组成比例，根据试验，碾压混凝土二级配中粗骨料级配采用小石∶中石=50∶50，碾压混凝土三级配采用小石∶中石∶大石=30∶40∶30，为满足碾压混凝土施工需要，配合比设计中拌和物按VC值3～5s，含气量3.0%～5.0%控制。

4 施工过程质量控制

4.1 碾压混凝土浇筑分层分块

该工程依照入仓道路的布置对碾压混凝土进行分层分块浇筑，共有五个区施工，Ⅰ～Ⅳ区采用自卸汽车直接运输入仓浇筑，受施工条件限制，Ⅴ区采用仓外自卸汽车+满管+仓内自卸汽车转运进行浇筑(见图1、图2)。

图1 碾压混凝土浇筑分区情况(单位：mm)

图2 碾压混凝土浇筑分层情况(单位：mm)

基础约束区以内按1.5m、约束区以外按3m分层控制，并按照坝体结构特性调整分层厚度，也可薄层连续上升。

4.2 碾压混凝土入仓

按照王家洲水库大坝特点和快速、经济的原则，碾压混凝土采用自卸汽车入仓。临时填筑入仓道路宽不应少于6m，路面高程随碾压混凝土的升高而提升；路面采用清洁干净的石渣铺筑，施工完成后视情况挖除。自卸汽车在运输混凝土前应清洗干净，并在入仓前设专用洗车台，使用高压水枪冲洗车轮，并设长度不少于30m的碎石路面脱水，保证污染物以及杂物不进入仓内。

考虑仓面备仓施工情况，在坝体下游面预留2块悬臂大模板的空位，形成宽为6m的自卸车入仓通道。

对于仓面较高的仓面，在上一仓混凝土浇筑完成后，及时对施工道路进行填筑，使施工道路与坝体顺接，保证车辆于坝外能正常通行。

4.3 卸料和摊铺

4.3.1 卸料

低温施工时段，控制层间覆盖时间为6h，按30cm控制压实厚度。高温施工时段，按3～4h控制层间覆盖时间，按照入仓条件、仓面面积等因素选用平层或者斜层碾压方式进行碾压，当入仓强度达到覆盖强度要求时选用平层法碾压，入仓强度不能达到要求时选用斜层法进行碾压。

a.碾压混凝土按条带开展浇筑工作，铺料、平仓以及碾压方向须平行于坝轴线，条带宽度原则上控制在6m左右。自卸汽车利用退铺法多点依次卸料来降低料堆高度，以减少骨料分离的不良情况发生。

b.汽车卸料时不得接近模板，料堆边缘要保持与模板的距离不小于1m；靠近模板部位要使用人工辅助铺料以保护模板。

c.汽车在仓内转运时，每一条带卸料应采用梅花形进行布置，料堆中心之间间距控制在7m上下，排距控制在4m上下，卸料两排形成6m上下宽条带，铺料条带至20m长度后方可进行平仓。

d.采用一次铺料一次碾压的方式，控制总平仓厚度在32～36cm之间，压实后碾压混凝土厚度严格控制在30cm上下。并在预制廊道或者模板等参照物上标出分层的高度线，辅助进行控制。

e.采用一边卸料一边摊铺的方式及时对卸下的碾压混凝土料进行摊铺。为了减少混凝土料水分的蒸发，对不能及时进行碾压的混凝土料覆盖塑料薄膜等材料，同时对施工过程中离散出来的粗骨料要人工分撒到未碾压好的混凝土料面上。

f.卸料平仓过程中注意控制不同级配碾压混凝土的分界线，二级配碾压混凝土的推铺宽度应满足设计要求同时误差不大于30cm。

4.3.2 摊铺

依照一边卸料、一边摊铺、一边平仓的施工原则，严格控制卸料位于已平仓混凝土的面层之上(见图3)。选用操作灵活和接地比压小于0.1MPa的平仓机平仓。

图3 铺料平仓示意图

4.4 碾压

采用条带搭接法平行坝轴线方向进行碾压。条带间搭接宽度10～20cm，端头搭接宽度大于100cm。

碾压施工技术要点如下：

a.碾压速度。一般控制在1.0～1.5km/h范围内。

b.碾压次数。刚铺平的部位无振碾压2遍初步平整，然后有振碾压6～8遍，表面泛浆后无振碾压1～2遍，使之能够达到要求。

c.压实度检测。达到规定的碾压遍数后，采用的核子密度仪(MC-S-24)对压实后的混凝土进行容重检测，不达标的进行补振碾压，保证建筑物外部混凝土相对压实度不小于98%；内部混凝土不小于97%。当混凝土太早出现不正常回弹反馈时，立即对混凝土拌和物的泌水、分离现象进行检查，及时采取相关措施调整，必要时将其挖除，重新铺料振捣密实。

d.碾压要求。施工时要条带清楚地开展碾压工作，控制走向偏差尽量在20cm之内，条带间尽量控制重叠在10～20cm之间，凸出带用无振慢速碾压1～2遍完成收平工作。

e.覆盖时间控制。碾压混凝土出拌和楼后2h完成碾压；层间间隔时间应小于6h。

f.碾压现场气温、风力等因素影响严重时，碾压层面由于水分蒸发而致使VC值太大，发生久压而不泛浆的情况时，应采取其他有效的措施补碾(预防措施是进行人工喷雾保持仓面湿润)，使碾压混凝土表面充分泛浆。

4.5 结构缝成缝

根据碾压混凝土施工特点和大坝结构布置，采用在止水片部位缝面钢支架固定设置止水片和沥青杉木板的做法来成缝。碾压混凝土使用测量放样来确定横峰位置，并使用切缝机连续缝隙，切缝宽度为10mm，按照施工图纸标示的材料填缝。

4.6 碾压混凝土坝体防渗层施工

王家洲水库防渗层分布在大坝迎水面3.5m范围，是大坝抗渗的重要位置。施工时优化配合比，使各类指标都能达到设计要求，施工防渗层时，在碾压完一层到碾压上一层之间先铺5mm厚的水泥、粉煤灰浆，水泥、粉煤灰浆要比相同位置碾压混凝土水胶比小。

4.7 施工缝处理

王家洲水库大坝碾压混凝土水平施工缝包括工作缝、冷缝两种类型。处理采用以下方式：

a.严格控制连续铺筑碾压混凝土层间间隔时间在允许范围内。

b.施工缝和冷缝的层面，采用人工打毛辅助以高压水枪冲毛清理混凝土表面的松动骨料以及浮浆，然后铺1.5～2cm厚的水泥砂浆。

c.高压水冲毛时间及压力应通过试验确定，不得提前冲毛。

d.因天气等原因施工中断的，立即完成已铺设的混凝土碾压。停止铺筑位置的混凝土面碾压成缓于1∶4的坡面，同时清除坡角、尖角的松散体。采用可行的措施进行层缝面处理后才能复工。

4.8 层间结合的处理

控制碾压混凝土拌和物2h内碾压完成，并尽力减少时间；混凝土制备时优化配合比，并按照外界条件动态控制，确保实际施工配合比最优；施工时减少碾压混凝土上下层面覆盖间隔时间；仓面用喷雾保湿，加强迎水面防渗层碾压混凝土的保湿，利用喷雾降低周边气温，增强上下层混凝土之间的结合效果。

4.9 碾压混凝土的养护和处理

4.9.1 碾压混凝土的养护

结束碾压12～18h后开展洒水养护工作，永久暴露面流水养护至设计要求的龄期180天。

4.9.2 碾压混凝土表面保护

当日平均气温低于3℃以及遇到日平均气温在2～3天内连续下降6℃以上时，为减少碾压混凝土的表面裂缝，坝面和仓面覆盖保温毯，同时恰当延长模板的拆模时间，孔、洞和廊道等出入口采用保温材料进行封堵。

高温气候采用喷雾的方式开展碾压混凝土仓面保湿工作，并使用覆盖彩条布等保湿方式加强效果。

4.10 特殊气象条件下的施工

4.10.1 雨天施工

a.在每小时小于3mm的降雨强度下，可以采用下面的措施继续施工：ⓐ报监理工程师同意后，适当调整加大拌和楼机口拌和物的VC值，适当调整减小水灰比；ⓑ卸料后立即平仓、碾压或覆盖，未碾压的拌和料暴露在雨中时受雨时间不宜超过10min；ⓒ设置排水，以免积水浸入碾压混凝土中。

b.在每小时不小于3mm降雨强度下，马上暂停施工，暂停施工后，相关施工人员坚守各自岗位，同时立即做好仓面相关处理工作，准备随时复工。已入仓的拌和料迅速平仓、碾压；如遇大雨或暴雨，来不及平仓碾压时，应用防雨布迅速全仓面覆盖。

c.大雨过后，当每小时降雨量小于3mm并持续半小时以上，仓面已覆盖未碾压的混凝土尚未初凝时，经现场施工负责人确认报请监理工程师批准同意后可复工。雨后恢复施工，应做好如下工作：ⓐ露天运送混凝土的汽车车箱内的积水必须清除干净；ⓑ新拌混凝土的VC值恢复正常值，但取其上限控制；ⓒ清理仓面，排除积水。

d.复工前，应对已损失灰浆的碾压混凝土进行必要的处理，并按有关规范、规程和规定要求对层、缝面进行必要的处置。

4.10.2 碾压混凝土温度控制要求

a.当月平均气温高于允许浇筑温度时，采取适当的降温措施，并在混凝土运输过程中避免倒灌。

b.当日平均气温低于3℃以及遇到日平均气温在2～3天内连续下降6℃以上时，坝面及仓面覆盖保温毯，同时恰当延长模板拆模时间。

c.仓面可用喷雾来进行养护和降温，不宜用流水降温。

4.10.3 混凝土温控防裂综合措施

在施工过程中，采用以下综合温控措施，使混凝土最高内部温度和内外温差达到设计和碾压混凝土施工技术要求，预防混凝土温度裂缝产生。

a.优化混凝土配合比设计，提高混凝土抗裂能力。在主体工程混凝土开始碾压浇筑之前，要有足够的时间进行混凝土施工配合比试验和优化工作。

b.合理安排混凝土施工进度及施工程序，防止贯穿性裂缝和表面裂缝出现。

c.采用有力温控措施，降低混凝土出机以及浇筑温度。在较高温时段进行混凝土碾压时，应强化仓面喷雾，有效降低仓面温度。

d.混凝土浇筑过程中温度控制要点如下：ⓐ高温条件下混凝土入仓后要及时开展平仓、碾压及振捣等工作，减少入仓料暴露在空气中的时间。ⓑ第二，高温施工时混凝土开仓时间控制在下午16∶00时至第二日上午10∶00这个时间段，尽量避开高温时段。ⓒ仓面喷雾降温，高温施工时，为防止气温倒灌和过早初凝，使用喷雾机喷雾降温，喷量控制在2.0mm/h之内。利用支架支撑喷雾机，喷雾机高度控制在1.5～2.5m之间，同时控制喷雾方向尽量与风向一致。并按照仓面大小和气温条件选择喷雾机数量和布置位置，确保喷雾降温效果良好。各碾压混凝土施工仓面除配置足够数量的移动式喷雾机外，还要配置一定数量的冲毛枪进行补充喷雾。ⓓ混凝土养护，高温施工混凝土碾压完成后，使用自动喷水器不间断洒水进行养护，同时覆盖保温材料，保持仓面潮湿环境，加强混凝土散热。在养护过程中，养护队伍专人专职，责任到人，同时强化养护过程检查。ⓔ混凝土浇筑分层及层间间歇期控制。混凝土浇筑分层：采用连续上升方式浇筑，控制浇筑层厚在3.0m上下，间歇3～7天，要求10天之内碾压完一层。混凝土层间间歇期控制：通过合理论证，该工程层间间歇时间尽量控制在3天之内，特殊情况下，不得大于10天。ⓕ混凝土表面保护。大坝混凝土施工过程中，随时做好天气预报资料收集工作，特别是做好应对气温骤降的准备工作。

5 结 语

福建省水利水电工程质量监督站于2018年11月对王家洲水库进行了抽样检测，进行坝体压水试验9段，坝体芯样检测1组，检测结果全部合格；南平市水利水电工程质量监督站于2018年10月进行了3组坝体芯样检测，检测结果全部合格。

水库建设单位委托有相应资质的第三方检测机构钻取检查孔1孔，检查孔钻进深度29m，检查孔坝体芯样总体较为连续、完整，芯样大多基本光滑，表面略粗糙，骨料分布基本均匀，检查孔大坝芯样获得率为98%，满足要求。完成大坝坝体压水试验共6段，透水率范围为0.15～0.76Lu，满足设计透水率不大于1Lu的要求。利用钻取的坝体碾压混凝土胶结料芯样共抽取制作混凝土抗压强度代表性试样6组(18个)，混凝土抗压强度换算值范围为19.8～45.2MPa，满足设计强度C18015要求。利用钻取的坝体碾压混凝土胶结料芯样共抽取制作混凝土抗渗等级代表性试样2组(12个)，混凝土抗渗等级满足W6的设计要求。利用钻取的坝体碾压混凝土胶结料芯样共抽取制作混凝土抗冻等级代表性试样2组(6个)，混凝土抗冻等级满足F50的设计要求。

从以上检测结果可以看出，通过原材料、配合比、施工全过程全方位的质量控制，王家洲水库大坝施工效果良好，碾压混凝土施工质量能够达到设计要求。