基于水利水电工程中混凝土检测及质量控制的要点

余光辉

（贵州智龙水利监理有限公司，贵州 贵阳 550002）

1 工程概况

胜土水库坝址以上流域集水面积17.33km2（其中：明流区集雨面积1.79km2，闭流区15.54km2），坝址以上主河道河长8.83km，平均坡降36.2‰。水库校核洪水位1145.32m，总库容515万m3；正常蓄水位1143.00m，相应库容为442万m3；死水位1113.00m，相应库容为19.3万m3，兴利库容422.7万m3。胜土水库工程任务为供水和灌溉，其中供水包括乡镇供水、农村人畜饮水和工业用水。年供水量为570.4万m3，将解决平定营镇、瓮水办3个村（社区）共计44667人的饮水（设计人口）、8家企业的供水及5883亩耕地（其中水田4428亩，旱地1455亩）灌溉用水。

2 本次工程中混凝土应用情况

根据《防洪标准（GB 50201—2014）》、《水利水电工程等级划分及洪水标准（SL 252—2000）》及《水工混凝土结构设计规范：（SL/T 191—2008）》的有关规定，本工程挡水建筑物、泄水建筑物为4级建筑物，次要建筑物为5级建筑物，临时建筑物为5级。

趾板及趾板下游水平防渗段范围内进行固结灌浆和喷锚支护。在趾板基础布置两排固结灌浆孔，间、排距为3m，河床段孔深8m，岸坡段孔深5m。在趾板下游水平防渗段布置两排固结灌浆孔，间、排距3m，河床段孔深8m，岸坡段孔深5m。趾板基础布置锚杆，河床段趾板设25锚杆，L=4.5m，间、排距3m；河床段趾板下游水平防渗段、岸坡段趾板及其下游水平防渗段设φ25锚杆，L=4.5m，间、排距2m。

混凝土面板面板等厚0.4m，面板共分19块，单块宽度8.04～12m。面板上游依次为铺盖区（顶部高程1113.00m，水平宽度2.5m），盖重区（顶部高程1113.00m，顶部水平宽度2.5m）；面板下游依次为垫层区（水平宽度3m）、过渡区（水平宽度3.5m）、主堆石区及下游块石护坡（厚40cm）。本工程防浪墙高2.2m，采用倒“T”型布置，为4级钢筋混凝土挡墙。

3 本次工程中混凝土检测及质控分析

在本次工程中，混凝土面板及趾板采用线弹性模型，其他材料采用弹性非线性邓肯－张E-B模型，混凝土与其他材料的接触部位采用无厚度Goodman接触面单元进行模拟。坝基岩采用Druker-Prager屈服准则的弹柔性本构关系。

本工程防浪墙高2.2m，采用倒“T”型布置，为4级钢筋混凝土挡墙。墙底与堆石料接触面的抗滑稳定性，按抗剪强度公式计算：

式中：Kc——挡土墙沿基底面的抗滑稳定安全系数；

f——挡土墙与堆石之间的摩擦系数，本处取0.4；

ΣG——作用在挡土墙上全部垂直于水平面的荷载；

ΣH——作用在挡土墙上全部平行于基底面的荷载。

式中：K0——挡土墙抗倾覆稳定安全系数；

ΣMV——对挡土墙基地前趾的抗倾覆力矩，kN·m；

ΣMH——对挡土墙基地前趾的倾覆力矩，kN·m；

计算中主要考虑以下两种工况：①正常运行工况，防浪墙在堆石压力及汽车荷载作用下的抗滑稳定、抗倾覆稳定及基底应力计算；②校核工况下防浪墙在上游水压力作用的沿防浪墙底面的抗滑稳定计算，见表1。

堆石坝布置于主河道，坝顶高程1145.50m，坝顶设有40cm厚碎石垫层，路面混凝土厚30cm，坝顶下游侧设有高1.2m的不锈钢护拦。根据工程类比经验，施工中坝顶预留有纵向超填区，最大超填高度25cm，位于大坝中部。

表1 防浪墙稳定应力分析成果

面板堆石坝上游迎水面设置混凝土面板，是坝体的防渗结构，并将上游水压力传给堆石体。由于堆石体在水压力作用下的变形会导致面板挠曲变形，因此面板混凝土不仅要求有足够的抗渗性能，还应有足够的柔性，以适应坝体的变形，同时还应有足够的强度及耐久性，以承受一定的不均匀变形，防止面板开裂和提高抗风化、抗冻能力，见表2。

表2 面板混凝土主要性能要求

在面板的截面中部设置单层双向钢筋，以承受混凝土温度应力和干缩应力，纵、横向钢筋配筋率均为0.35%，在面板拉应力区或岸边周边缝附近可适当配置增强钢筋。

4 本次工程针对混凝体选择的检测方法

4.1 强度检测

重点对混凝土构件进行强度检测，了解其拉弹性、抗折强度等指标是否能够满足本次水利工程的实际需求，具体方法包括回弹法、超声法等，其中本次工程中采用回弹法进行试验。

4.2 腐蚀程度检测

混凝土与钢筋结构构筑形成建筑整体框架，考虑到本次水利水电工程情况很可能受到长期水的影响，进而导致钢筋材料出现腐蚀[1]。因此需加强对材料腐蚀程度的检测，从而明确混凝土结构的强度。本次工程中采用半电池电位检测法，具体操作是将铜线穿插连接到混凝土结构的钢筋中，另一端连接腐蚀检测仪通过这种操作从而判断钢筋的腐蚀强度。

4.3 抗压性检测

抗压检测作为混凝土检测中非常重要的一部分，目前常用的检测方法，包括超声法、拔出法、射钉法等，在本次工程中考虑采用超声法进行检测，利用声波展示出来的特性，从而进一步了解工程混凝土抗压能力情况。

4.4 密实性检测

混凝土密实性检测直接关系到整个建筑的承载能力。考虑到工程实际，本次混凝土密实性检测采用热图无损检测方法，这种方法就是利用信息化技术来了解混凝土内部结构的质量情况，一旦发现混凝土结构中存在异常，应立即进行修补[2]。

5 本次工程中提高混凝土质量的措施分析

5.1 加强原材料控制

本次工程中为提高混凝土质量，针对混凝土原材料的控制重点从水泥、骨料和外加剂三个方面进行严格控制。其中水泥作为混凝土的主要材料，在不同的具体工程中，对水泥的含量要求也各不相同，加强水泥检测保证水泥质量达到工程需求非常重要。主要开展的检测方法包括相容性试验和原材料试验两种。重点实现对水泥细度、胶砂强度、抗折强度等方面的质量控制。另外骨料作为混凝土结构中的重要一部分，具体分为细骨料和粗骨料，在骨料的选择与采购时应严格按照工程要求和相关标准进行配比，其中针对外加剂，本次工程中使用的外加剂包括速凝剂、缓凝剂、高效减水剂。在不同的施工过程中采用相应的外加剂，旨在提高混凝土的整体质量。

5.2 提高混凝土浇筑质量

由于混凝土的构造非常复杂，如果在浇筑过程中没有加强质量控制可能引发各种质量问题，考虑到水利水电工程的实际情况，混凝土一般是采用钢模形式来保证浇筑质量。

5.3 做好设备管理

在本次工程中，根据水工建筑物各部位混凝土量、所在位置、施工总布置规划和混凝土入仓工艺，工程坝区混凝土系统集中布置，输水线路区混凝土分散布置，采取移动式搅拌机供应混凝土。坝区可用平地较少，综合考虑各种因素，拟在砂石加工系统旁边设置一座混凝土拌和系统，由拌和站、水泥库、空压机房等部分组成。承担大坝、溢洪道、输水系统进水口等部位的混凝土生产任务。由于各项设备不仅关系到施工的正常开展，也关系到施工的质量，特别是混凝土在制作与浇筑的过程中，需要使用到各种大型设备，这些大型设备的工作效率直接关系到混凝土的浇筑质量。如果未重视加强设备管理，不仅直接影响到施工进度，甚至还可能对工程带来不必要的损失。因此相关工作人员必须加强对机械设备的管理。要求安排相应的技术人员加强对机械设备的维护与保养，确保能够为施工的顺利进行提供保障。