碾压混凝土施工技术在水库大坝工程中的应用

付龙

摘要：随着我国经济水平的不断提高，水利水库工程建设发展十分迅速，但我国水利水库现代化施工体系还十分的落后，本文结合工程实例，对碾压混凝土大坝施工技术进行研究，希望为类似工程提供参考借鉴。

Abstract： With the continuous improvement of China's economic level， the construction of water conservancy reservoirs is developing rapidly， but the modern construction system of water conservancy reservoirs in China is still very backward. This paper combines engineering examples to study the construction technology of roller compacted concrete dams， to provide reference for the similar projects.

关键词：碾压混凝土;大坝工程;施工技术

Key words： roller compacted concrete;dam engineering;construction technology

中图分类号：TV4                                         文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）15-0096-03

0  引言

水利水电设施在国民经济发展中扮演着重要的支撑作用，而这其中，水库大坝是所有水利工程设施中比较常见的一种结构物。过去经济发展落后的年代，土石坝体是使用较多的坝体形式，但随着经济发展和多种混凝土施工技术的不断进步，傳统土石坝明显不能胜任当下大坝对强度要求高、抗渗性能好、坝身可溢流等多重要求。

本文结合工程实例，详细阐述碾压混凝土在水库大坝施工中的应用，为同类工程提供借鉴和参考。

1  碾压混凝土大坝概述

碾压混凝土坝是指用振动碾压实超干硬性混凝土修建的坝体。这其中，振动碾压技术是工程建设中已经很常见的一套成熟技术。而超干硬性混凝土比较不好理解，其实，超干硬性混凝土是一种干硬性贫水泥的混凝土，使用各类原料和添加剂拌制而形成的一种干硬性混凝土，其无无塌落度，采取适宜设备分层振动压实，碾压混凝土坝在兼具土石坝施工程序简单、快速、经济、可使用大型通用机械的优点的同时，更具有混凝土体积小、强度高、防渗性能好、坝身可溢流等特点，为快速高效优质修建水库大坝提供了可能。目前，国际上碾压混凝土坝主要有两种形式，一是“金包银”式（Roller Compacted Dam-Concrete），也称RCD，这种形式特点是中心部分为碾压混凝土填筑，外部用常态混凝土进行防渗和保护。另一种是全碾压混凝土坝（Roller compacted concrete），也称为RCC，这种结构形式不需要进行外部防渗处理，全断面内分层直接进行碾压成型，结构简单，施工机械化程度高。本文主要结合工程实例对RCD形式的碾压混凝土坝进行阐述。

2  碾压混凝土应用实例

2.1 工程概况  西南某水库大坝为碾压混凝土重力坝，坝顶高程E.L1165.0m，坝底高程E.L1105.0m，最大坝高60.0m，坝顶宽6m，坝顶长234.0m。上游边坡E.L1128.0m高程以下1：0.25，以上垂直。下游E.L1157.00m以下边坡1：0.75，以上垂直;坝顶溢流，进口净宽3（孔）×8.0m;

坝体材料主要为：在上游迎水面为了防渗，可选取C20二级配变态混凝土，厚度为0.5m;之后为C20二级配碾压混凝土，坝顶选用常态混凝土路面，其厚度为0.25m;下游面设有C15三级配变态混凝土，厚度为0.8m。

2.2 主要施工技术

2.2.1 基础处理  在水利工程水库大坝的实施建设中，地基处理技术是最基础、最常用的处理技术，基础工程处理的好坏甚至直接关乎大坝的安全及成败，因此对于相关单位和人员来说，必须深刻意识到水利工程中地基处理技术。然而关于工程地基处理技术各个地方存在一定差异，因此在具体的实施过程中应结合各地实际情况进行综合考虑，实行具体情况具体分析有效处理。

本例中，对于大坝两侧采用钻爆法开挖灌浆平洞，而后在灌浆平洞内对进行坝体两侧基础及山体进行帷幕注浆加固处理，而对于灌浆平洞的洞顶部位，则采用回填灌浆进行处理，固结灌浆完成并经检查合格后方可帷幕灌浆。帷幕灌浆的灌浆方法宜选取自上而下分段钻进，分段灌浆，孔内循环方法。

对于坝体基础底部则采用打眼固结注浆的方式进行处理，待完成处理后，为确保最终的地基施工技术顺利完成，应对机械摊铺和人工摊铺库底，必要情况下还需进行碾压。

2.2.2 基面处理  坝基基面采用浇筑常态混凝土垫层的方式进行处理，基础垫层混凝土浇筑完成后方可进行坝基固结灌浆处理。处理后再进行碾压混凝土施工。浇筑第一层混凝土前，应先铺一层水泥砂浆，厚度在2.5cm左右，然后再浇筑常态混凝土。为确保混凝土与基岩结合良好，应保证砂浆水灰比与混凝土的浇筑强度相适应。下料厚度30～50cm，用Φ100振捣器振捣。

2.2.3 碾压混凝土施工  形成混凝土拌和系统后，参考试室内配合比试验成果，选择符合要求和标准的场地开展混凝土现场碾压试验。为提升最终试验结果的说服力，试验中应采取和实际大坝施工相同的人员构成、机械设备、施工工艺及相关参数值等，严格依照相关规范流程进行试验，确定施工组织中人、机、料、法、环等的匹配程度是否满足现场施工需要。碾压试验验证各种机具组合及相关参数满足施工要求后即可进行碾压混凝土施工。

坝基垫层混凝土同步坝体碾压混凝土填筑进行施工，由于水库工程的特殊性，使得其碾压混凝土存在工期紧、工程量大等特点，对比分析各经济技术，采用平层铺筑和斜层铺筑两种浇筑施工方式。结合本工程特点（本工程最大仓面面积3085m2），在仓面面积不大于1563m2时，碾压混凝土采用大面积连续铺筑，铺筑方法采用平层通仓法，在仓面面积大于1563m2时，采用斜层碾压，铺筑的面积与铺筑强度及碾压混凝土允许层间间隔时间相适应。

针对平层铺筑，首要应支立浇筑单元四周模板，将入仓口预留出来，若坝块高于三米，为便于联接仓内外交通，可采取1.5m高的斜坡钢栈桥。RCC从一侧开始，依照规范流程摊铺、碾压，确保各个浇筑层均水平，碾压层厚30cm，以十层为一个单位，形成一个3m高的浇筑升程。待拆除横缝模板后，才能开始浇筑其它混凝土。

针对斜层铺筑，无需划分坝体单元，每个坝段就是一个仓面，首先在大坝一段铺料、碾压，使其形成一个符合标准的斜面，即端部高度3m，坡度1：10～1：20，然后在斜面上继续分条带铺料、碾压，形成一个30cm厚的碾压层，并慢慢向对岸扩展，直到约终点处20m转换成平层铺筑。

斜层铺筑坡脚部位位置特殊，推土机只能自上而下摊铺，当铲刃底缘距底板混凝土15～20cm时，应向上抬起铲床，否则会与底板混凝土接触，发生磨擦、碰撞，所以坡脚前缘只能是15～20cm高，稍稍向上抬起的陡坡面，不会形成薄层和尖角，与平层摊铺形成的前缘形状基本相同。碾压时，振动碾碾压压边线必须距坡脚前缘20～30cm，剩余的20～30cm留等下层一起碾压。

斜层铺筑法与传统浇筑法相比，无需划分浇筑单元，并且可实现长时间的连续铺筑，不仅如此，还对于提高RCC施工设备的系统利用效率大有助益。

图1为RCC平层铺筑法施工工艺流程，图2为RCC斜层平推铺筑法施工工艺流程。

2.2.4 水平施工缝处理  处理施工缝时可采取高压水冲毛辅以人工打毛方式，清除表面异物，露砂成毛面，冲毛时间根据现场环境气温条件及混凝土初凝时间确定。冲毛后缝面采用流水或喷雾养护，直至浇筑上一层碾压混凝土。

在水平施工缝面每个碾压条带摊铺碾压混凝土前，先摊铺一层1.5～2cm厚扩散度大的砂浆，然后紧接着摊铺该条带的碾压混凝土，保证在砂浆初凝前完成其上的混凝土浇筑，未摊铺砂浆的仓面，应保持湿润状态。

2.2.5 碾压施工工艺  碾压设备：主要是BW219D-2型振动碾，辅以BW-75S手扶式振动碾。

碾压参数：初拟碾压遍数为：无振2遍→有振6～8遍→无振2遍，主碾压设备行驶速度1.0～1.5km/h;用BW-75S振动碾碾压时，碾压遍数为BW219D-2型振动碾的两倍。具体参数由现场碾压砼试验后方才能确定。

碾压时间控制：连续上升铺筑的混凝土，层间允许间隔的时间并不是固定的，其受到天气等因素影响，应结合现场实际情况合理调整，必须经监理人批准执行。此外，应注意保证将混凝土拌合物从开始到结束的时间控制在两小时以内。

碾压施工：采用BW-75S手扶式振动碾碾压边缘和特殊部位，采用BW219D-2型振动碾碾压大面积砼。采用搭接法施工碾压作业，严格依照相关规范流程，将误差控制在合理范围内。

平仓后先无振碾压两遍，再按试验确定的振碾遍数振动碾压，再无振碾压两遍，以弥合表面部分不规则的细纹。碾压方向大面均为顺坝轴线方向碾压，仓面较小的，为使碾压更全面，可采用顺水流方向碾压，但针对距上游坝面5m以上的情况，要求必须采用顺坝轴线方向碾压，具体顺坝轴线方向的碾压范围：

①上游面防渗砼宽度>5m时，按防渗砼宽度控制;

②上游面防渗砼宽度<5m时，按5m宽度控制。

端头部位搭接宽度≥80cm，碾压条带间搭接宽度≥20cm，正常碾压端头搭接处结束后，再采取加强碾压措施，顺序是顺水流方向。

碾压期间若发现碾压层面存在异常情况，比如水分蒸发导致的砼VC值偏大问题等，应及时采取有效的应对措施，确保最终的碾压质量不受影响。

压实度检测：每层碾压作业完成后，及时采取有效手段检测混凝土壓实度，砼压实容重检测可选用MC-3双管核子密度仪。检测点的布置应满足以下要求：每100～200m2至少有一个;每个仓面布设至少有三个检测点等。

碾压混凝土压实度的质量控制标准：建筑物内部混凝土≧97%;外部混凝土≧98%。若所测容重不符合标准，应及时采取应对措施，待满足要求后方能开展下一步操作。

2.2.6 变态混凝土施工  变态混凝土主要用于横缝及诱导缝处、大坝上下游面、廊道周边和其它孔口周边以及振动碾碾压不到的地方等。变态混凝土掺用的水泥粉煤灰净浆配合比设计通过试验确定，变态混凝土的各项物理力学指标不低于相应碾压混凝土的标准，并经监理工程师批准。

随着碾压混凝土浇筑，变态混凝土同步逐层施工，其厚度与平仓厚度一致。

2.2.7 碾压混凝土防渗体施工  坝体上游面一定范围内是坝体防渗的关键防线，它是防渗层混凝土。为此，必须高度重视上游坝体防渗层施工，确保混凝土防渗效果。采用优化施工配合比，使各项技术指标均满足设计要求，同时该部位碾压混凝土施工时，每碾压一层混凝土层后，后续碾压前应先铺洒2mm厚水泥粉煤灰净浆，要求同部位碾压混凝土水胶比值大于水泥粉煤灰净浆水胶比。水泥粉煤灰净浆采用仓面储浆车边铺洒水泥煤灰净浆，边摊铺混凝土。应安排专人负责此项施工，将施工时间控制在规定范围内。

2.2.8 异种混凝土结合部位的施工  ①大坝河床部位基础常态混凝土浇筑结束，同时冲毛合格，7～10d之后，在正式开始施工前应先均匀摊铺1.5～2cm砂浆，然后再摊铺碾压混凝土。②坝体碾压混凝土与靠岸坡岩面上的常态混凝土垫层等同步上升进行施工。③常态混凝土与碾压混凝土结合部位，先行碾压混凝土作业，后浇筑常态混凝土，为确保坝体最终的施工质量，在两种混凝土结合处，振捣器应插入到碾压混凝土中，依照规范流程振捣和碾压，确保混凝土密实。

2.2.9 层间结合处理  为使碾压混凝土层间结合良好，采取以下措施：①应尽量缩短施工时间，将碾压混凝土拌和料从施工开始到结束的时间控制在两小时。②在生产混凝土期间，应选用优质的原材料及外加剂，优化施工配合比，同时参考其他因素，动态控制碾压混凝土拌和物，保证其施工配合比符合标准，使得最终的施工质量满足要求。③针对大坝迎水面防渗部位，每一层防渗碾压混凝土之间都应铺洒一层水泥粉煤灰净浆，厚度在2mm左右，期间注意施工时间的合理控制及采取相应的维护措施。④阳光明媚的天气，应做好控制温度及保湿措施，包括为避免阳光直射，应设置顶棚遮盖运输混凝土机具;采取喷雾保湿措施，保证混凝土仓面湿度符合标准;采取汽水喷雾措施，避免混凝土表面失水问题出现。⑤合理控制料堆高度，减轻骨料分离，采取装载机配人工的方式优化处理骨料较为集中的地方。

3  碾压砼质量保证措施

按照质量控制体系要求并结合碾压砼施工特点，RCC施工按砼拌和前和砼拌和后采取静态和动态两种质量控制技术措施。

3.1 静态控制措施  静态控制措施主要指对日常施工中可用定性的指标进行控制的项目所实施的控制措施。

3.1.1 属静态控制范畴的项目  ①原材料质量控制;②进场的施工设备的性能检测、维修和保养;③参与施工的所有人员的工作技能的培训、质量意识的提高;④成形砼的防护和养护;⑤砼拌和物强度的保证;⑥碾压仓面大小的划分。

3.1.2 控制措施  针对上述不同的项目，采取相应的质量控制措施。

①原材料：外购和业主应的材料必须“三证”齐全，进场后进行复检，复检合格并经监理人批准后方可使用。②所有进场的碾压施工设备应对其性能进行检测评估，应能良好运转，无隐含故障。施工过程中定期保养。③施工前对生产班组人员进行碾压砼生产技能培训，使其了解整个碾压砼的施工过程，熟练掌握自己所在环节的施工操作。④对施工成形的砼，需要保护的部位进行保护。砼终凝后随即进行养护，不同部位按规定要求进行，做好养护记录。⑤对砼拌和两个系统的生产制定详细的保证措施，在过程控制中要严格执行，确保其生产强度。⑥仓面划分不宜过大，以免砼上坝强度不能满足要求，使砼覆盖时间超过其初凝时间。

3.2 动态控制措施  动态控制措施是对碾压施工过程中施工环节、工序及工艺进行控制。其主要控制措施：①VC值控制。合理控制VC值分拌和機机口和仓面，定期检测这两处，并将相关结果反馈给拌合系统，使其做出合理调整。VC通常是3～5s，小雨时约5～10s，该数据随着天气、温度等因素变化而发生变化，可依据需求对其展开合理控制。当1h内降雨超过3mm时，不得进行铺筑和碾压施工。②温控。拌和机机口温度、入仓温度及砼浇筑温度时温控的重点，应安排专人负责检测这三个环节，并及时将检测结果反馈给拌合系统使其及时调整。③平仓。安排专人检查仓面平整度。定时测量仓面的气温和湿度，若测量结果存在异常应及时采取修正措施。④碾压。砼碾压后，应及时检测其压实度，若存在异常应及时采取应对措施。⑤层面处理。砼层面处理必须严格按直接铺筑时间、加垫层铺筑时间控制，异常情况应在施工缝处理后，方能继续碾压上层砼。⑥其它。针对可能出现各类特殊情况，砼碾压前应做好充分的仓面应急措施，以便出现问题时有备无患，更好更快的解决问题。⑦施工缝刷毛。施工缝刷毛时间根据不同施工季节、砼强度、设备性能由试验确定，不得过早。

4  结束语

水利工程中，水库大坝是一种常见的结构物，随着时代的进步，各种高、大坝体不断出现，在给水利事业带来长足发展的同时，也给工程技术提出了新的课题，本文只是浅显的介绍了RCC坝体的施工技术，其中可以看出，要修建好大坝，有很多系统性的工作要开展，在吸收传统施工技术长处的同时，更需要吐故纳新，综合应用多种施工技术，才能确保坝体施工质量的同时，进而推动相关技术的发展。

参考文献：

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