水库大坝碾压混凝土质量控制技术研究

朴希金

(本溪关门山水库实业有限公司，辽宁 本溪 117100)

1 工程概况

观音阁水库建于太子河干流，承担着城市供水、防洪排涝、水力发电、农田灌溉、水产养殖等功能，控制流域2 795km2，总库容21.68亿m3，以10000a一遇洪水校核，以1000a一遇洪水设计，枢纽工程为一等，与下游葠窝水库形成太子河干流梯级开发。

根据设计任务要求，观音阁水库大坝划分为电站坝段、溢流坝段、底孔坝段和挡水坝段，该混凝土坝是我国北方严寒地区修建的第一座大型(RCD)碾压混凝土坝。水电站总装机容量为2.075万kW，装有3台6 500kW和1台1 250kW水轮发电机组。坝体选用“金包银”型式坝体剖面，上游2m基础垫层、3m防渗层和上游2.5m保护层属于常态混凝土，底孔、廊道等孔洞周边为1m厚钢筋混凝土，其他内部均为含30%-35%粉煤灰的干贫碾压混凝土。枢纽主体工程混凝土187.6万m3，碾压混凝土96.61万m3，总工程量达到202.6万m3；帷幕灌浆进尺20.17万m，固结灌浆8.39万m；金属结构制作安装3 446t，总工期为6a。

2 碾压混凝土施工情况

2.1 施工情况

拦河坝浇筑过程中面临着劳动强度大、作业范围广、施工条件差、工期紧张、环境温度高的现状，为保证项目工期以及提高碾压混凝土施工质量，对此项目部成立了现场质量控制QC小组。

通过统计分析和深入调查已施工的碾压混凝土，采取对照质量控制标准、现场检查以及施工跟踪等方法，对抽取的5仓碾压混凝土进行现状调查，结果显示其优良率仅有75.8%。深入分析发现，施工过程控制、现场设备运行、铺筑厚度和其他因素，对碾压混凝土质量的累计影响频率占比为60%、20%、15%、5%。经QC小组成员充分论证最终达成一致性意见：制定专项施工措施控制碾压混凝土施工质量，以“顾客满意、质量至优、诚信至上”的服务理念和“持续改进、高效施工、精益求精、实事求是”的质量理念，以技术创新为起点贯穿整个施工全过程，通过有效的质量控制保证碾压混凝土质量达到优良，确保优良率不低于90%。

2.2 要因分析

为了有效解决前期施工过程中发现的问题，及时准确的掌握第一手原始资料以及切实提升碾压混凝土质量，首先要现场分类统计已浇筑碾压混凝土质量问题，详细分析引起工程质量达不到优质的原因[1-3]。根据监理与业主要求，考虑工程经济、人员、施工现状以及现场调查结果，对碾压混凝土质量利用因果图法，从人、料、机、环、法的角度深入分析，发现设备运行不规范、浇筑温度过高及保温不及时为引起碾压混凝土质量问题的主因[4]。对此，QC小组调查统计了引起多次质量问题的原因，如图1。

图1 碾压混凝土质量因果分析

由图1可看出，影响碾压混凝土质量的因素较多，QC小组充分讨论分析了碾压混凝土质量关键性控制因素，即：机械设备操作不规范、砂石骨料质量不稳定、仓面过大且未采用斜层浇筑、高温施工未及时调整VC值、外加剂选用不当、雨季及高温施工未及时采取措施、责任制不健全、人员培训不足等。

3 碾压混凝土质量控制与效益评估

3.1 质量控制方法

3.1.1 完善质量责任制

项目部成立了专门控制碾压混凝土施工质量的领导小组，小组成员主要有各部门负责人和项目总工，制定了奖优罚劣制度与质量进度计划，对于作业人员、操作员及现场管理人员项目部实施24h全过程跟踪监控，并设立阶段性目标奖，然后对当班按照监控结果实施评价。此外，针对碾压混凝土施工质量QC小组还要定期开展总结及调查分析大会[5]。

3.1.2 合理选择外加剂

掺入适量的外加剂能够显著改善碾压混凝土性能，在加快施工进度、减少用水量、节约水泥和工程投资成本的同时，还能提高混凝土质量[6-7]。碾压混凝土前期使用的YJ-P型引气剂和YJ-PC减水剂不适用，从而导致铺筑过程中没有实现全面的泛浆，并且层间结合性未达到预期效果。因此，为保证后期碾压混凝土质量特邀请该领域的资深专家，到施工现场指导，经施工、设计、监理、业主和专家讨论，统一认为有必要更换前期的外加剂，即利用JM-2型引气剂和ZB-1RCC15型减水剂替代前期使用的外加剂。

3.1.3 及时调整VC值

拌合物VC值和初凝时间是碾压混凝土现场控制的关键环节，而碾压混凝土的层间结合质量和可碾性主要取决于VC值，因此试验时增加了对VC值的检测频率，每小时对出机口及现场VC值组织专门的试验员检测一次，要准确记录VC值在运输过程中的损失量，并考虑运输过程中VC值损失和气温条件变化对出机口VC值及时调整，出机口VC值、现场VC值的适宜控制区间为2-5s和2-8s，从而确保层间结合质量和混凝土可碾性。

3.1.4 斜层铺筑施工

结合现场实际状况利用斜层平推法铺筑，由此解决层间覆盖时间于大通仓平层碾压过长的问题[8]。根据仓面设计文件以及报批的斜层施工方案，必须先熟悉施工方案再对碾压混凝土实施浇筑，施工组织应符合仓面设计文件要求。施工过程中必须保持碾压层面向于上游倾斜，并注意坡脚、厚度及坡度的控制，一般控制施工坡度为1∶15-1∶10为宜，各层平仓线应沿周边模板准确测量刻画，设置平仓浇筑厚度35cm，经碾压呈薄层尖角的斜层碾压坡脚容易被压碎，对此选择切角工艺。然而，由于搁置时间过长使得切角施工切出的大部分混凝土需做报废处理，在变态混凝土施工时需要做灰浆铺洒处理。

3.1.5 提高质量意识

各部门负责人和项目总工负责培训教材的编写，QC小组要组织现场所有施工人员定期学习工程图纸、现场施工流程、施工规范、碾压混凝土基本知识以及施工要求，以强化作业人员的责任心，提高其专业技能。培训要求及时发现问题、解决问题，并全面巡视每道施工工序。贯彻落实交接班制，每班组浇筑过程中要有经验丰富的作业人员带班，对各班生产中发现的问题项目部总工要给予现场指导，切实提升学习培训效果。

3.1.6 确保骨料品质

对骨料的性能品质碾压混凝土具有较高的要求，为此砂石筛分厂升级改造了加工工艺，从而确保了砂石骨料品质能够达到要求。现有砂石筛分系统由筛分、制砂、一筛筛分、中碎车间、粗碎车间、细砂处理、检查筛分等车间组成，为提高砂石产量质量、提高中碎产能及增加半成品进料量，将一套制砂系统和一台JY1380型圆锥破碎机增设置中碎车间，且升级改造后的车间有利于减少反击破负荷。

针对砂石骨料成品质量、生产过程项目部派专职试验人员和工程师赴现场实施监控，并及时下达指令对运行参数实行动态调控，严格控制细骨料微粉与石粉含量、含泥量、含水率、标贯密度、细度模数、颗粒级配以及粗骨料的细屑淤泥黏土含量、含水率、超逊径等，由此保证砂石料能够100%合格[9]。通常情况下，对于每班内的每种骨料质量试验室都要实行试验检查，并做好数据分析、资料整理等工作，针对质量发生异常的砂石骨料还要增加检查频次，从而为及时改进和纠正问题提供数据支持。

3.1.7 制定季节性施工方案

结合浇筑过程中碾压混凝土通常出现的问题及以往的实践经验，项目部编制了特殊季节的施工方案。①施工过程中遇低于小雨降雨等级的情况要停止拌合，对正实施的碾压、平仓、卸料工作要迅速的完成，采取排水和防雨措施保护仓面；②施工过程中遇到大风时会快速的吹散混凝土表现的水分，对此要采取补偿水分的喷雾措施以保持仓面湿润；③对仓面进水、积水等失控因素要及时的发现，为防止出现质量事故还要及时的作出调整。

3.1.8 加强设备管理

对于现场碾压混凝土质量状况项目部要组织施工及技术人员进行检查，并严格按照程序组织碾压混凝土施工，对每个施工环节实行严格的控制，从而提高施工质量[10]；同时，必须对平仓设备、现场碾压和车辆运输司机加强学习教育，促使形成良好的工作习惯；应及时保养设备，保证易损件的齐全配备。根据仓面设计和现场施工要求，对施工人员及设备严格组织到位，做到设备不足或者质检员不在不开仓；以试验数据为基准科学设计碾压遍数和厚度，按规范要求合理设定振动碾的行驶速度，在碾压完毕的混凝土表面上行走各种设备时要避免对已成型层面的损坏。浇筑过程中加强现场巡查，按操作流程严格控制设备，严加制止、及时纠正不符合规范要求的施工行为，由此确保施工质量。

3.2 质量效益评估

实践表明，QC小组活动显著提高了现场人员的责任、质量意识和组内成员的业务水平，为有效控制碾压混凝土质量积累了宝贵的管理经验，为期6个月的QC小组活动节省设备及人工成本达到91.6万元，同时确保了现场施工质量。QC小组活动的实施保证了既定目标的实现，评定结果显示碾压混凝土质量自QC活动实施后的优良率为91%、合格率达到100%。

4 结 论

通过深入分析影响碾压混凝土质量的因素，项目部采取了行之有效的管控对策，保证了施工工期和碾压混凝土质量优良率目标的实现，其经济、社会效益明显，可节省设备及人工成本91.6万元。QC小组活动为其他工程碾压混凝土施工及观音阁水库后续建设积累了宝贵的经验，为其他QC活动的开展提供了借鉴实例。