基于层次分析法某大坝混凝土配合比优选与施工

张海燕

（山西泽城西安水电有限公司，山西 太原 030002）

1 混凝土配合比优选

层次分析法（简称AHP），是一种针对海量要素进行划分层次权重的决策分析法。将与决策有关的元素分解成目标、准则、方案等要件，进行定性和定量分析。能将复杂的众多影响因素的优选问题，分解、重组成一个有序的递阶层次结构，为决策者提供决策参考[1]。这种方法可用于决策分析、方案比较、指标权重确定等。

根据某混凝土面板堆石坝的混凝土功能、施工条件和混凝土工程造价等因素选定混凝土拌和性能、力学性能、耐久性、经济性为具体准则，选用层次分析法对面板混凝土坝所用混凝土的配合比进行优选。

2 混凝土配合比层次分析法

2.1 建立混凝土递阶层次结构

以混凝土所在大坝结构的综合评价指标体系为基础，根据混凝土性能相互间的关系，将各项混凝土性能指标分成5个层次。

最高层是目标层，是混凝土所要达到的规范使用目标O。中间层的两个准则层，一是混凝土的经济性、和易性、力学性能、耐久性等工程指标A；二是混凝土工程细化指标B。第4层为评价混凝土细化指标的量化指标U，其中包括混凝土性能的具体指标数值，如抗剪强度、抗拉强度的单位（计算机建模分析量与单位要分层分析）第5层为混凝土的21种配合比方案层P。混凝土性能的简化递阶层次结构如图1所示。

2.2 建立评价矩阵

评价矩阵，是将混凝土配合比目标层中的所有影响因素，（指标）建立评价矩阵，首先评价两两指标之间的重要性程度，再计算某一影响因素综合权重Wi。根据某水库大坝混凝土指标递阶层次结构，如图1。用准则层A的四项指标，建立目标层O的判断矩阵，矩阵简化为表1。

图1 综合评价递阶层次结构示意图

表1 准则层A对上一层次目标层O的判断矩阵

2.3 层次指标排序

计算上一层具体指标的重要性，通过其下层联系的各要素指标矩阵，计算其重要性次序，称为层次指标排序。判断矩阵指标层一致性检验及权重值。

（1）拌和性能。拌和性能判断矩阵指标层一致性检验及权重值见表2。

表2 拌和性能判断矩阵指标层一致性检验及权重值

（2）力学性能。力学性能判断矩阵指标层一致性检验及权重值见表3。

表3 力学性能判断矩阵指标层一致性检验及权重值

（3）耐久性能。耐久性能判断矩阵指标层一致性检验及权重值见表4。

表4 耐久性能判断矩阵指标层一致性检验及权重值

（4）最终权重。层次总排序，是计算每一层所有混凝土评价指标，对上一层目标评价指标的权重分配。由最下一层向上计算，直至最上层[3]。

2.4 配比优选

混凝土各项性能的影响要素不同，且各项性能指标存在明显层次关系和内在联系，在客观选取各评价指标权重的基础上应用层次分析法综合评价各配比方案的优劣程度，对混凝土配合比进行优选，形成多目标优化决策，最终选出混凝土最优配比方案。

3 大坝混凝土浇筑施工

3.1 拦河闸坝段混凝土

拦河闸坝段混凝土主要包括：闸底板混凝土、闸墩混凝土、左岸箱式挡墙混凝土以及右岸重力坝段混凝土等。

3.1.1 闸底板混凝土浇筑

闸底板混凝土浇筑厚度为4.5～8m，长32m，宽29m。闸底板混凝土根据导流方案分两期进行浇筑，一期进行闸坝段1—6孔闸底板混凝土和左岸箱式挡墙混凝土浇筑，二期进行闸坝段7—9孔闸底板混凝土和右岸重力坝段混凝土浇筑。

闸坝段底板混凝土浇筑，拟根据闸坝段设计分缝情况，分区块跳仓浇筑。闸坝段底板的混凝土浇筑厚度大，浇筑仓的面积也大，其中最大仓面为32m×29m，混凝土总体积约4180m3。每块闸底板分四层进行浇筑，第一层浇筑齿墙及底板下部50cm，采用泵送入仓；第二层、第三层浇筑1.5m，浇筑至抗冲磨混凝土底部，采用常态混凝土，汽车直接入仓，分层分台阶浇筑，由高频振捣器振捣密实，第四层浇底板上部50cm厚抗冲磨混凝土。

3.1.2 闸墩混凝土浇筑

拦河闸闸墩长32m，厚2m，最大高度为19.2m，混凝土拟分次分层进行浇筑，每次浇筑高度不大于2m，每层铺料厚度不大于50cm，混凝土由混凝土泵车直接泵送入仓，仓内软抽振捣器振捣密实。

3.1.3 箱式挡墙及扶壁式挡墙混凝土浇筑

箱式挡墙及扶壁式挡墙分为底板和墙体混凝土，底板厚度为1.2m，一次分层浇筑成型，每层铺料厚度为60cm，软轴振捣器振捣密实；墙体厚度为0.8m，墙高约10m，混凝土分次分层进行浇筑，每次浇筑高度不大于2m，每层铺料厚度不大于50cm，混凝土由混凝土泵车直接泵送入仓，仓内软抽振捣器振捣密实。

表5 性能最终权重

3.1.4 右岸重力坝段混凝土

右岸重力坝段混凝土主要包括：上下游坝面混凝土、坝体内部混凝土等，分层浇筑，浇筑高度2m/层，各部位同时、同步浇筑。

堆石坝体混凝土浇筑方量、仓面均大，采用分层、分条带浇筑。条带平行坝轴线设置，条带宽度2.0m，每层浇筑厚度分别为0.6m、0.7m，最大条带混凝土方量约26m3。拌和系统生产能力及入仓能力均能满足浇筑要求。根据施工总体安排，混凝土熟料采用混凝土罐车运输，混凝土泵车泵送入仓（或用HB-T60型混凝土泵输送入仓），软抽振捣器振捣密实。

3.1.5 门槽、胸墙等混凝土浇筑

门槽、胸墙等混凝土同样由混凝土罐车运输，混凝土泵车泵送入仓。每次浇筑高度不大于2m，每层铺料厚度不大于50cm，软轴振捣器进行振捣密实。

3.2 消能工程混凝土

消能工程混凝土包括：消力池底板、挡墙混凝土。

底板混凝土厚1.5m，单块长30m，宽29m，分缝同拦河闸坝段底板分缝相同。分块跳仓进行浇筑，分层一次浇筑成型，每层铺料厚度为0.5m，混凝土泵车泵送入仓。

挡墙混凝土分为底板和墙体混凝土，底板一次浇筑成型，墙体分次分层浇筑成型，每次浇筑高度不大于2m，混凝土同样由混凝土泵车泵送入仓。

3.3 电站工程混凝土

电站工程混凝土主要包括引水箱涵混凝土、电站侧墙、闸墩等混凝土。混凝土入仓全部采用混凝土泵车入仓，混凝土分次分层浇筑，一次浇筑高度为2m，每层铺料厚度不大于50cm。