四川省武都水库大坝碾压混凝土施工质量控制

陈义斌 徐波 石子明 杨莉英 张见知

摘要：以四川武都水库大坝工程为例，详细介绍了该工程监理机构具体实施的质量控制措施。碾压混凝土施工质量控制工作分为混凝土浇筑前、浇筑施工和浇筑后3个阶段进行。浇筑前施工质量控制措施主要包括完善质量控制程序和施工准备阶段的检查、审查、审批、测量和试验工作以及碾压混凝土生产性试验等;浇筑施工质量控制手段包括选取主要施工质量控制点和方法以及施工过程质量检查检测等;浇筑后质量控制手段包括无损检测、缺陷修复、钻孔取芯试验和压水试验、安全监测、质量评定和验收以及运行等。质量控制结果表明：武都水库大坝碾压混凝土施工质量得到了有效控制，工程完工至今运行良好。对其他类似工程的混凝土施工质量控制具有良好的借鉴意义。

关键词：碾压混凝土，施工质量控制，武都水库大坝，四川省

中图法分类号：TV512文献标志码：A DOI：10.15974/j.enki.slsdkb.2020.02.009

1 工程概况

武都水库工程位于四川省江油市武都镇上游约4km，是涪江上一座具有防洪、灌溉（控灌总面积约15.24万hm³）、发电、供水、改善环境、旅游和水产养殖等综合利用效益的龙头水库，为工等工程。其主要建筑物水库拦河坝、溢流坝段和厂房坝段等级为1级，坝型为碾压混凝土重力坝，最大坝顶高程661.34m，最大坝高120.34m，坝顶长度736.0m，水库总库容5.72亿m³，电站装机容量为3×50MW。除溢流道的溢流面、闸墩和导墙以及坝顶的混凝土为常态混凝土外，基础垫层混凝土和廊道周边混凝土为变态混凝土，其余部位均为碾压混凝土，混凝土总方量约188万m³，其中碾压混凝土约148万m³。

2 碾压混凝土施工质量控制

施工质量控制实行以“单元工程为基础、工序控制为环节、重点部位旁站、全面全过程控制”的标准化、程序化和量化管理。质量检测实行施工单位“三检”自检和监理机构抽检制度，全面实施碾压混凝土浇筑前、浇筑施工和浇筑后的施工质量检查和检测控制工作。

2.1 浇筑前施工质量控制

2.1.1 完善质量控制程序

为实现工程施工质量控制的标准化、程序化和量化管理以及做到“执行上道工序不合格不得进行下道工序”的施工质量控制原则，监理机构根据SLl76-2007《水利水电施工质量检验与评定规程》要求与参建各方共同协商，并经质监站审批后确定武都水库大坝工程划分为1个单位工程、17个分部工程以及若干个单元工程;先后编制与碾压混凝土质量控制有关的监理工作管理程序和监理实施细则11个、专业签证记录表和质量评定表57个，确保工程施工质量得到了有序和有效控制。

2.1.2施工准备阶段工作

施工准备阶段的检查、审查、审批和测量以及试验工作包括：检查施工单位组织机构设置和人员配备情况;检查有关质量保证体系方面的文件和规章制度的制定以及执行情况;审查施工、质检、测量和试验以及安全等各專业人员的资格、持证上岗和培训情况（包括特殊工种）;检查质量试验检测和测量设备设施、检测、测量方案以及其落实情况等;审查施工单位报送的施工组织设计、施工方案、措施（重点审查施工质量和安全保证措施）制定的合理性、准确性、可行性和可操作性并及时审批（包括浇筑要领图的审批），批复的施工方案作为工程施工质量控制的依据;对工程使用的水泥、粉煤灰、钢筋和钢绞线、砂石骨料、外加剂、外掺料、钢板、止水材料、冷却水管、中间产品和成品、仪器设备实行进场报验制度，按照相关规定申请见证取样;积极参加对氧化镁、水泥、粉煤灰和LIP高弹防渗涂料等材料生产厂家的考察;及时审批报送的原材料和中间产品的试验自检检测报告（包括混凝土配合比）和仪器设备率定报告;日常巡视检查砂石骨料的生产全过程，监督施工单位及时自检，在自检合格的基础上按照相关规定进行抽样检测;同时对部分材料的自检试验和仪器率定的过程进行旁站监理。

2.1.3 碾压混凝土生产性试验

根据DL/T 5112-2009《水工碾压混凝土施工规范》和批准的碾压混凝土生产性试验施工方案进行了施工前的现场试验。监理机构审批施工单位报送的碾压混凝土生产性试验成果报告和《碾压混凝土施工工法》。经审批的《碾压混凝土施工厂法》是碾压混凝土施工的主要依据。

经试验确定的碾压混凝土主要施工参数为：该工程碾压混凝土的碾压方向垂直于水流方向;碾压遍数为无振2遍→有振8遍→无振1遍;振动碾行走速度为1.2-1.5km/h;碾压混凝土的压实厚度为30cm（其平仓铺料厚度为35cm，特殊情况压实厚度为25cm时其平仓铺料厚度为30cm）;视情采取铺砂浆或铺净浆或直接上升等层间结合工艺;变态混凝土的施工采取人工挖槽加净浆并进行振捣后用小碾碾压收平;明确了投料的顺序及拌和时间等。

2.2 浇筑施工过程质量控制

武都水库大坝工程碾压混凝土浇筑主要采用自卸汽车直接入仓、布料机和左、右岸供料线入仓方式。在碾压混凝土施工过程中，监理机构对铺筑前准备、混凝土拌和及运输、卸料平仓、碾压、层面和缝面的处理以及变态混凝土的制浆等各环节质量进行检查、验收和控制。

2.2.1 主要施工质量控制点和方法

（1）水平施工缝和基岩面。混凝土面和基岩面用高压冲毛枪清除浮浆等松散物，混凝土面以微露粗砂和小石为准，基岩面的地质缺陷采用人工配合机械清理和挖除，施工中的冷缝处理采取及时挖除不合格的混凝土并形成下游高、上游低的不陡于1：4的斜坡后按照施工缝进行处理。

（2）模板。模板的平整度、稳定性、刚度以及强度等应符合要求，模板的接缝必须刮灰压缝以防漏浆后产生麻面等;浇筑过程中模板实施专人看护并及时视情调整和加固;开仓前须将收仓高程线、分层线、分区线以及分区线等在四周模板上每隔5-10m用亮色油漆准确标识，监理人员开仓时逐一检查和核实。

（3）钢筋。现场对钢筋规格型号、数量和制安质量进行检查，钢筋的规格型号和数量必须符合要求、其连接质量（如绑扎和焊接以及必须经试验后检查检测合格方能使用的套筒连接的方式等）和间排距以及保护层厚度必须符合相关要求（在“三检”自检合格的基础上抽样检测合格）。

（4）仓面准备和人力等资源配置。在混凝土开仓前施工单位应执行“三检”自检制;在施工单位“三检”自检合格的基础上，监理人员再进行检查、抽检，并将结果及时告知施工单位现场负责人并要求其迅速完成整改项后再复查;检查施工质量保证和安全等相关保证措施;监理人员严格检查施工单位的备料情况、基面清理，毛面、模板支撑系统的稳定性，混凝土拌和系统和净浆制浆系统的准备以及机械设备（包括混凝土运输设备、平仓和碾压设备、切缝设备和试验设备以及辅助设备等）;检查所有施工人员（包括试验人员）以及夜晚照明设施是否满足浇筑要求以及用于混凝土运输车辆和仓面等的防雨布或保温被的准备情况、应急准备工作（包括備用电源等）;施工方案的报审情况（包括浇筑要领图）以及施工道路等均应满足相关要求;且浇筑期间气象条件满足要求时方可开仓。

（5）混凝土、砂浆、净浆的拌制和运输。混凝土和砂浆拌和及碾压混凝土用净浆的制浆应严格按照监理机构批准的投料顺序、拌和时间进行，以保证混凝土、砂浆以及净浆的拌和物均匀。及时进行细骨料含水率的测定以便调整拌和物用水量和保证出机口VC值的稳定。做好供料部位混凝土、砂浆的强度等级和方量、拌和楼运行情况（包括变态混凝土净浆的制浆）。运输混凝土的自卸车完成装料且驾驶室挂牌后才能驶离拌和楼，未挂标识牌的汽车不得进入仓内;混凝土运输车必须直达仓面或卸料点，自卸汽车人仓前应将轮胎冲洗干净并保持一定脱水距离，以防止将泥土和水带人仓内。混凝土运输车辆在特殊气候条件（包括下雨、下雪、高温和低温以及大风等）下必须进行防护遮盖，以确保混凝土在运输过程中的质量。碾压混凝土用净浆在制浆完成后通过灌浆机组和管路输送至碾压混凝土的仓面。

（6）碾压混凝土施工缝面铺设砂浆。碾压混凝土施工缝面在铺砂浆前应严格清除二次污染物，铺浆后立即覆盖碾压混凝土。平碾法施工时，水平施工缝砂浆一次性摊铺面积与碾压混凝土摊铺速度相适应。

（7）混凝土的铺筑和层厚。严格按已批复的浇筑要领图和碾压混凝土施工工法进行施工。施工中根据仓面特征采用平层通仓法铺料，自卸汽车卸料时采用2-3点下料，控制卸料高度不高于1.5m，卸料方向平行于大坝轴线。当汽车在仓内行驶时，避免急刹车和急转弯等有损混凝土质量的操作。三级配与二级配混凝土的分界线误差控制在0.5m内（一般适当多铺二级配混凝土）。卸料和平仓机平仓采用连链式作业方式。碾压混凝土的铺料厚度一般采用35cm，特殊情况为30cm;每一升层的碾压铺料厚度根据仓面面积和拌和能力决定;如遇突发事件（拌和楼发生故障、道路堵塞等），则仓面视情薄层摊铺以确保碾压混凝土层间间歇时间满足相关要求。

（8）混凝土碾压过程。混凝土的碾压是保证混凝土质量的关键环节，是监理人员在混凝土施工过程中的重点监控部位，监理人员现场进行24h旁站和巡视检查。在施工过程中，碾压混凝土的施工严格按批准的《碾压混凝土施工工法》实施：碾压作业采用条带搭接法，碾压方向平行于坝轴线方向;碾压条带间的搭接宽度不小于20cm，端头部位的搭接宽度不小于100cm;碾压方式为平碾法;碾压设备为德国产BOMAG BW202AD型振动碾;对碾压过程中的碾压混凝土VC值、压实容重和变态混凝土净浆比重以及加浆量等进行检测。当发现铺设厚度超标、骨料集中、碾压遍数不够、VC值偏大或偏小、碾压混凝土所用浆液比重等不符合要求时，现场监理人员立即通知仓面负责质检的人员整改直至合格。当检测未达到设计要求或根据雨天和高温季节来调整VC值时，应及时通知拌和楼并在监理人员许可下按照相关规定进行调整;对压实容重不符合设计要求的部位进行重新碾压直至合格;对抽查浆液容重未达到设计要求浓度的浆液，要求施工单位将浆液弃在仓外指定地点，并要求制浆站重新按照相关规定调整浆液浓度直至合格。变态混凝土采用振捣棒振捣并用BW75S振动碾压实收平。防渗区混凝土采用每个热升层均铺洒净浆的方式处理，以确保防渗区质量。人工操作切缝机采取试验确定的切缝工艺。

层间结合质量直接影响碾压混凝土的整体性或层面渗透性。在大坝碾压混凝土浇筑中保证其层间结合良好的有效措施有：保证碾压混凝土拌和料从拌和到碾压完毕历时不超过2h;设计的配合比采用有显著缓凝作用的缓凝剂，并根据气温条件的不同适时调整，保证碾压混凝土在高温或低温季节的初凝时间都大于或等于8h;在大坝迎水面每层防渗碾压混凝土之间铺洒约3mm厚的水泥掺和料净浆，铺洒水泥掺和料净浆后应及时覆盖混凝土，其间隔时间控制在30-50min以内;高温多风天气时混凝土运输过程中加以覆盖以避免阳光直射和风吹;混凝土仓面采取喷雾加湿措施，以降低环境温度和防止混凝土表面失水而影响层间结合;在进行局部斜层碾压混凝土施工时，随着斜层平推铺筑碾压混凝土斜面的推进，每次平推铺料前用高压水冲洗发生二次污染的部位，然后铺砂浆，随即覆盖碾压混凝土。

在层间间隔时间过长（一般控制在6h以内）或混凝土已凝结硬化而未做处理或处理不当的情况下，若层间间隔时间小于混凝土的终凝，则采取铺砂浆垫层处理;若层间间隔时间超过了混凝土的终凝时间，则视为冷缝并按照施工缝面处理（冲毛和清洗干净后铺设砂浆）;若已碾压层面被污染或被扰动破坏，则挖除被污染的混凝土或补碾被扰动破坏的混凝土;若配合比和施工方法不当造成骨料分离或过分集中于层面（含缝面）上，则尽量不让大石骨料集中在层面上或缝面上，主要采取人工分散骨料的方法处理。

（9）碾压混凝土温控措施。2009年，项目法人组织召开了专家讨论会，确定2009年、2010年高温季节继续进行碾压混凝土的施工。根据专家咨询意见和《武都水库碾压混凝土大坝温度控制施工技术要求》，监理机构审批了施工单位报送的《武都水库大坝碾压混凝土温控实施方案》，并按照该方案要求督促施工单位做好碾压混凝土温度控制的综合措施包括：高温季节尽量利用早晚和夜间浇筑碾压混凝土和粗骨料采取喷淋等措施降温;加强仓面喷雾管理，以降低施工区域局部小环境温度;严格控制混凝土运输时间和仓面浇筑层覆盖前的暴露时间;混凝土运输机具设置保温遮阳设施并减少转运次数;对高温时段施工的碾压混凝土及时进行仓面覆盖，同时仓面按照设计要求铺设冷却水管等。

在冬季进行碾压混凝土施工时，应严格按照相关规程规范和设计等要求进行，如混凝土运输车辆应加上彩条布或帆布覆盖;混凝土表面保温是降低混凝土内外温差、防止混凝土表面产生裂缝的重要措施，要求应尽量在每年11月15日至次年4月10日施工，对碾压混凝土浇筑时间不足90-180d的永久外露面进行保温，如采用一定厚度的彩涤聚乙烯隔热板覆盖保护，对刚浇筑完的碾压混凝土应在收仓后及时覆盖保温被，待上层混凝土浇筑时再移走继续施工。

（10）仓内积、泌水和防雨雪。混凝土浇筑前必须对外来水进行引排，对降雨积水和泌水要及时舀除，对雨水冲刷的混凝土面视情况铺设砂浆或净浆，对暂停的浇筑仓面是否继续浇筑混凝土视其凝固情况确定。仓面浇筑前必须准备大于仓面面积的防雨雪的彩条布或帆布，以确保仓面混凝土的質量。雨季施工碾压混凝土时，平仓碾压仓面略向上游倾斜，形成下游略高、上游略低的排水层面以有利于坝体抗剪。

（11）检查止水、管路、接地、安全监测仪器。严格按照相关的要求连接、固定止水。各种管路埋设时要求不得损坏和堵塞，并对孔口进行临时封堵以防杂物掉人管内，浇筑时严禁下料冲击止水和管路。接地的焊接和走向严格按照要求施工，并应与所经过的钢筋焊接在一起。安全监测仪器的埋设和其电缆及管线的走向必须严格按照要求和批复的文件实施;安全监测仪器周边一定的范围必须采取人工辅助铺料和设置变态混凝土，同时在施工过程中和仓面施工完成时均应随时进行仪器的实测以防止埋设的仪器被损坏。

（12）收仓。碾压混凝土浇筑仓面严格按批准的收仓高程收仓和碾压收平。

（13）碾压混凝土养护。碾压混凝土养护是混凝土温度控制的重要环节，是防止混凝土产生裂缝、保证混凝土质量的一项重要措施。采取的养护措施如下：组建专职的混凝土养护班组;碾压混凝土施工结束12-18h后开始采取混凝土的流水或洒水养护，经常保持混凝土表面湿润;及时对冷却水管通冷却水（或河水）以进行碾压混凝土初、中期通水冷却，同时加强冷却水管的上引、外引、冷却水通水管理，保证大坝碾压混凝土正常通水冷却，保证有效控制混凝土温升峰值，在碾压混凝土冷却至设计温度后用浓浆封堵冷却水管;做好养护记录;对一般浇筑层连续养护至上一层混凝土浇筑前，但对较长暴露面的一般部位养护21d、对重要部位养护不少于28d;有特殊要求的部位按照监理人员的要求适当延长养护时间。

2.2.2 施工过程质量检测

（1）原材料和中间产品的质量检测。原材料和中间产品的主要检测结果如下：施工自检511组和监理抽检89组各种不同强度等级的水泥均合格;施工自检676组和监理抽检76组各种级别的粉煤灰均合格;施工自检68组和监理抽检4组各种外加剂均合格;施工自检9754组人工砂石骨料均合格，监理抽检607组人工砂石骨料除部分砂细度模数偏高、粗骨料部分超径和逊径超标外（通过及时整改并调整碾压混凝土配合比和增加粉煤灰等方法处理至满足工程使用要求）均合格;施工自检12组和监理抽检6组橡胶止水和铜止水均合格;施工自检606组和监理抽检146组钢筋（包括连接）均合格。检测结果表明：原材料和中间产品的质量满足要求。

（2）混凝土开仓和仓面的检查检测。碾压混凝土施工开仓时，模板的平整度（局部不平度）和板面缝隙以及断面结构尺寸总计检测31711点，合格率为87.2%;钢筋的焊接、绑接、间距和保护层总计检测77084点，合格率为98.3%;止水安装偏差和搭接长度总计检测11522点，合格率90.4%;碾压过程中的碾压混凝土VC值总计检测检测3052点，合格率92.3%;碾压混凝土的压实容重总计检测34982点，合格率100%;变态混凝土净浆容重总计检测2389点，合格率96.1%。混凝土开仓和仓面的检查检测结果合格。

（3）施工过程中碾压混凝土取样检测。监理机构在监督施工单位自检取样的同时，对碾压混凝土和接缝砂浆的抗压强度、碾压混凝土抗冻和抗渗以及极限拉伸值等设计指标进行了抽检。施工自检和监理抽检全部合格。

2.3 浇筑后施工质量控制

武都水库大坝碾压混凝土在浇筑间歇期（包括层间、汛期和地震等）和浇筑施工完成后通过了施工自检和监理复核复检（包括采取了无损检测、质量缺陷的检查检测和修复、钻孔取芯检测和压水试验、安全监测、单元工程和分部工程以及单位工程的质量评定和验收等方式）进行了浇筑后的质量检测，其检查检测结果符合设计和相关规程规范的要求;本工程通过了行政主管部门主持进行的正常设计水位658m蓄水阶段验收等各种阶段验收，并正常运行至今。以上结果表明：武都水库大坝碾压混凝土浇筑后的整体施工质量满足设计和相关规程规范等的要求。

3 结语

四川省武都水库大坝在经历了2006年坝基深层抗滑稳定重大地质缺陷、2008年初冰雪灾害、2008年“5.12”汶川8.O级特大地震和持续不断的余震、2009年“7.15”洪灾以及因地震导致的原材料供应严重短缺和物价飞速上涨等严重不利于工程施工的情况，监理机构通过大坝碾压混凝土浇筑前、浇筑施工和浇筑后实施控制措施，有效地保证了武都水库工程大坝碾压混凝土的施工质量。工程于2012年11月8日完工，至今运行状况良好。