浅谈碾压混凝土双曲拱坝施工技术

摘 要：碾压混凝土拱坝筑坝技术在我国不断提高，应用规模不断扩大，在总结各方面成功经验、不断改善和提高筑坝技术、完善筑坝理论的基础上，使该技术不断进步、不断发展，发挥更好的经济效益和社会效益。文章根据实际施工中的经验，总结了碾压混凝土的施工流程和注意事项等。

关键词：碾压混凝土；双曲拱坝；施工技术

中图分类号：TU37文献标识码： A

引言

碾压混凝土技术是干硬性混凝土利用土石坝施工工艺，以振动碾压实的一种新的混凝土施工技术，突破了传统的混凝土大坝柱状浇筑法。它具有机械化程度高，缩短工期，简化施工程序，节省投资等特点，又具有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。碾压混凝土坝（RCC）拱坝筑坝技术在我国不断提高，应用规模不断扩大。

一、工程概况

西安市辋川河引水李家河水库大坝工程位于西安市蓝田县，距蓝田县县城23km，是解决西安市东部用水紧张的骨干供水工程之一，工程由水库枢纽和输水工程两大部分组成。水库枢纽主要由挡水建筑物、泄水与引水建筑物及电站组成，输水工程主要包括总干渠、南支线、北干线三部分。

工程枢纽拦河坝为碾压混凝土抛物线双曲拱坝，最大坝高98.5m，拱坝中心线走向NW63.14°，顶拱中心角85.65°，坝顶弧长351.71m，弦长309.43m，坝体厚高比0.315。

大坝碾压混凝土区底面高程787.0m，顶高883.0m，底宽30.821m，整个坝体分7个坝段；泄洪表孔布设在坝体中部的河床段，表孔采用单孔，堰顶高程872.0m，堰宽12m；泄洪底孔紧临溢洪表孔的左侧布置，进口高程828.00m，孔口尺寸为4.0×5.0m。

大坝基础垫层、泄洪表孔堰体和闸墩边墙、泄洪底孔堰体和闸墩边墙及胸墙、消力池护坦等部位为常态混凝土；大坝上游坝面（C1区）为50cm厚C9020W8F200变态二级配混凝土；坝体上游为防渗层（B区），采用C9020W8F200碾压二级配混凝土，其水头与厚度比为15，最大厚度为6.39m；坝体内部为C9020W6F150碾压三级配混凝土；下游坝面为50cm厚C9020W6F200变态三级配混凝土。

二、碾压混凝土施工方法

碾压混凝土施工流程：仓位准备骨料筛分配料拌和运输入仓摊铺碾压检测分缝养护下一个仓位准备。碾压混凝土坝通常是在下层块铺砂浆，汽车运输入仓，推土机机平仓，振动压实机压实，在拟切缝位置拉线，机械对位，在振动切缝机的刀片上装铁皮并切缝至设计深度，拔出刀片，铁皮则留在混凝土中，切完缝再沿缝无振动碾压两遍。上一个碾压混凝土升程填筑后，适时拉毛，在下一个碾压混凝土升程填筑前，用水清洗干净仓面后再摊铺一层水泥砂浆即可进行碾压混凝土的施工。

三、施工技术及质量控制要点

1、模板施工

坝体上、下游面为双曲面，适合大型模板作业，辅带木模进行相应的补缝作业。该大坝将采用可调式悬臂模板。面板由定型钢模板拼成，规格为3.00m×1.90m,交替提升。大坝坡面与底部基础面采用小模板拼装而成。悬臂模板每块约为0.8t,安拆时用一台25t汽车起重机及4名工人配合完成。由于悬臂模板使用时没有拉筋，对混凝土施工机械没有阻碍，振动碾可行驶到距离模板1m处，加快了混凝土碾压施工进度。

2、碾压混凝土施工

碾压混凝土是一种干硬性混凝土，单位用水量和水泥用量较少，粉煤灰掺量可达114kg/m3，无流动性。该挡水坝碾压混凝土配合比为水泥78kg/m3，水88kg/m3，粉煤灰117kg/m3，砂子679kg/m3，石子1560kg/m3，外加剂掺量0.29％。碾压混凝土具有结构密实，强度高，耐久性好，水化热低等特点。碾压混凝土的施工质量受多方面因素的影响，压实容重、抗压强度、耐久性、受力变形特性层面的结合性能等均对碾压混凝土的质量有较大的影响。

2.1碾压混凝土拌和

李家河水库大坝位于V型河谷处，施工现场场地狭窄，根据现场地形条件观察，混凝土生产系统布置在料场附近距坝约1.5km处，设施布置紧凑。为了保证混凝土的浇筑强度，拌料时选用了先进的拌和设备，混凝土拌和设备为两台120m3/h生产能力的拌和站，以满足碾压混凝土在高峰期的拌和能力与拌和质量。

2.2混凝土的入仓

根据地形条件对碾压混凝土运输方式采用自卸汽车运输直接入仓，在运输混凝土的自卸车上、皮带机上设防阳棚，减少水分蒸发；设置刮浆板减少水泥浆损失。每种强度等级和级配的碾压混凝土运离搅拌楼时，用标志牌清楚地加以区分，以便正确识别碾压混凝土，并在皮带机或负压溜槽受料斗处与仓面内指挥卸车的人员之间采用对讲机联系，确保各种级配标号的混凝土浇筑在建筑物的指定部位上。自卸汽车入仓前，采用在距仓面50m处修建清洗池，并对车轮进行冲洗。防止泥土和水带入仓内，经过40～50m脱水段入仓，在仓内行驶的车辆避免急刹车和急转弯等行车动作。

2.3卸料和铺料

碾压混凝土入仓后，按设计要求垂直与水平方向进行卸料。汽车卸料应做到梅花桩型卸料，以防止骨料分离及平仓机推料不均匀，卸料堆边线和模板之间应有一定的距离，以防止对模板产生影响，卸料后立即由平仓机（湿地推土机）进行平仓，平仓不到位的边角由人工配合山猫进行平仓。根据实验碾压厚度按30cm控制，则铺料厚度应按33～34cm控制，升层高度为3m。卸料平仓连续作业，平仓应做到仓面平整，没有明显起伏，平整度控制在规定范围内。

2.4混凝土碾压

本工程采用20t振动碾和手扶式振动碾，碾压方向与铺摊方向一致，振动碾碾压行走速度1.5km/h以内，根据不同层次分别采用无振2遍＋有振6～8遍＋无振2遍碾压，碾压至有振4遍后开始压实度检测，最终压实遍数以压实度检测合格为准。碾压作业采用条带搭接法，碾压条带间的搭接宽度为20cm，端头位置的搭接宽度不小于振动碾轮距＋10cm。碾压混凝土铺筑后，由专人检查混凝土表面是否有局部粗骨料窝、表面失水产生的白干现象，如有及时挖除，立即进行补料碾压。碾压混凝土从拌和楼加水搅拌至碾压完毕，控制在2h内完成，碾压混凝土的层间允许间歇时间按施工参数要求控制，碾压后的混凝土用核子密度仪检测，要求其密实度达到设计要求。

2.5伸缩缝处理

伸缩缝主要采用振动切缝机切缝，同一浇筑仓面内伸缩缝在每层混凝土铺设完成，无振碾压两遍后切缝，填料材料为干砂，随着切缝机切刀的振动可自行渗入。

2.6层间结合处理

冷升层采用清水冲洗，保证混凝土表面无浮浆、松动骨料和各种污染物。层间砂浆或净浆摊铺均匀、无漏铺。砂浆厚度按1～1.5cm控制，砂浆标号须高于碾压混凝土一个等级，摊铺面积以30min能够铺盖为准。因降雨或其他原因造成施工中断的，停止铺筑的混凝土面碾压成不陡于1∶4的斜坡面，并采取恰当的防护措施施工作业，保证混凝土的强度达到设计要求才能保证其施工质量。

3、变态混凝土

变态混凝土是碾压混凝土铺筑施工中，在上、下游坝面、靠岸坡部位、止水埋设处、分缝细部结构、廊道周边以及孔洞周边、冷却水管和电缆、埋件集中处等振动碾碾压不到的地方。变态混凝土距离模板及岩石一般为50cm，与碾压混凝土同步或滞后施工。变态混凝土采用在碾压混凝土上铺洒水泥粉煤灰灰浆而形成的富浆碾压混凝土，采用常态混凝土的振捣方法捣固密实。其浇筑随碾压混凝土施工逐层进行。主要施工技术要点为：

3.1 掺入变态混凝土中的水泥粉煤灰灰浆，由布置在两岸的集中式制浆站拌制，通过专用管道输送至仓面。为防止灰浆的沉淀，在供浆过程中保持搅拌设备的连续运转。输送浆液的管道在进入仓面以前的适当位置设置放空阀门，以便排空管道内沉淀的浆液和清洗管道的废水。灰浆中水泥与粉煤灰的比例同碾压混凝土一致，其水胶比与碾压混凝土相同或减小0.02。

3.2 靠近上下游坝面、分缝细部结构和廊道周边的碾压混凝土条带摊铺和平仓到一定的范围后，即可以开始进行变态混凝土的施工作业。

3.3 变态混凝土随着碾压混凝土浇筑逐层施工，变态混凝土铺层厚度与碾压混凝土平仓厚度相同。加浆方式采用抽槽加浆法。碾压混凝土摊铺至一个碾压层厚后，进行抽槽并及时注浆，将浆液均匀地注入槽中。采用大功率的振捣器将碾压混凝土和浆液的混合物振捣均匀密实。振捣器拔出时，混凝土表面不得留有孔洞。

3.4 本坝注浆主要采用机械加浆法，即采用ZJY-2型液压变态混凝土注浆机，该设备具有以下特性：自带动力，在仓面作业有较强的机动性；自带一定体积的浆液桶(0.2m3)；注浆桶内有浆液搅拌装置；注浆头数量及间距可进行调整；注浆深度0～30cm。

3.5 振捣作业在水泥粉煤灰灰浆开始加水搅拌后的一小时内完成，并做到细致认真，使混凝土外光内实，严防漏、欠振现象发生。在止水埋设处加强振捣，以防产生任何渗水通道，同时注意保护止水材料。

3.6 变态混凝土与碾压混凝土结合部位，按照规范要求搭接压实，相邻区域混凝土碾压时与变态混凝土区域搭接宽度不小于20cm。

4、碾压混凝土的养护

4.1 养护

4.1.1 碾压混凝土在施工过程中，需采取措施，始终保持混凝土面湿润，正在施工或刚碾压完毕的仓面，应防止外来水流入。

4.1.2 采用洒水养护。在混凝土浇筑完毕后6～18h内开始进行，其连续养护时间不少于28d，有特殊要求的部位适当延长养护时间。大体积混凝土的水平施工缝则养护到浇筑上层混凝土为止。

4.1.3 确保养护用水清洁，水中不含有污染混凝土表面的任何杂质。

4.1.4 混凝土养护安排专人负责，并作好养护记录。

4.2 高温天气施工

4.2.1 高温天气施工时，采取调整分仓面积等措施，在满足覆盖一层的时间(5h)条件下，尽量缩短碾压混凝土的覆盖时间。

4.2.2 在高气温、强日照和大风季节条件下施工时，采取大面积喷雾的措施，以降低环境温度，补偿仓内混凝土表面蒸发的水分，保持仓面湿润，控制整个仓面的温度随气温上升的幅度。必要时，在白天高温时段对碾压混凝土表面覆盖保温材料，以隔热保温。

4.2.3 混凝土运输过程中，在运输线路、运输设备上加设遮阳棚，以减少因太阳直射引起混凝土的温度回升和VC值损失。

4.2.4 采用较低的VC值，按下限进行控制。

4.2.5 使用高效缓凝减水剂，延长混凝土初凝时间。

4.2.6 控制碾压混凝土的出机口温度，使碾压混凝土的浇筑温度满足设计要求。

4.2.7 加快混凝土运输入仓及仓面覆盖速度，缩短仓面混凝土暴露时间，减少温度回升。

4.3 雨天施工

4.3.1 施工期间加强气象资料收集工作，及时了解雨情和其他气象情况，妥善安排施工进度。

4.3.2 雨天施工加强降雨量的测试工作，雨量测试由设置在拌和系统的现场试验室负责。

4.3.3 在降雨强度每1h小于3mm的条件下，可采取以下措施继续施工。①报监理同意后，适当提高搅拌楼机口拌和物Vc值，适当减小用水量。②卸料后立即平仓、碾压，或覆盖，未碾压的拌和料暴露在雨中的受雨时间不宜超过10min。③在靠近边坡基础或老混凝土与仓面交接的部位，做好临时排水，使外来水不侵入碾压混凝土。

4.3.4 当降雨强度每1h等于或大于3mm，暂停施工，暂停施工的指令后，作业人员坚守岗位，并迅速作好仓面处理，随时准备恢复施工。

4.3.5 大雨过后，当降雨量每1h小于3mm，并持续30min以上，仓面已覆盖未碾压的混凝土尚未初凝时，经监理人批准可恢复施工。

4.4 寒冷天气下的施工

4.4.1 碾压混凝土不得在-3℃以下的环境中进行浇筑，如果碾压后的混凝土层面和拌和料本身的温度保持在3℃以上时，允许继续浇筑碾压混凝土。当环境温度降到0℃以下而且龄期不足21d的碾压混凝土层面温度下降到3℃以下时，则采用厚帆布、毡、草袋等保温材料或其他可用的临时性保护材料覆盖碾压混凝土层面，使混凝土温度保持在3℃以上，直到环境气温升到3℃以上为止。

4.4.2 如果被迫停工，停工前水平层面铺厚0.3～1.0m的砂土保护层或10～50cm泡沫聚氨酯。

4.4.3 雪天碾压混凝土应平仓一段、碾压一段、铺盖一段。

四、仓面组织管理

大坝碾压混凝土施工仓面根据现场施工的实际情况，每班设指挥长一名，副指挥1～2名，并佩带袖标。指挥长负责现场碾压混凝土施工的全面安排、组织、指挥与协调，并对进度、质量、安全负责。指挥长遇到处理不了的问题时，及时向有关部门直至项目经理反映，并尽快解决。现场各施工环节，均设带班工长一名，并持指挥旗，负责各环节(或二种)设备、运行方式的指挥调度。如卸料指挥，具体负责仓内汽车等的运行及卸料位置指挥；平仓工长负责平仓机运行指挥等。质量、安全、试验现场值班人员也佩带袖标上岗，对施工质量和施工安全进行检查，并按规定填写记录。

五、结语

碾压混凝土施工的快速、高效特点决定要有一个高效率的辅助生产系统做保障，可以说碾压混凝土的施工优势的发挥根本取决于辅助生产系统的好坏。人工砂石骨料生产系统尽管在生产能力和生产质量、拌和系统机械设备配置、运输工具方面和入仓方式的选择、碾压混凝土配合比的验证、调整和优化、碾压混凝土层间间隔时间的控制及施工工序等均是影响大坝碾压混凝土浇筑质量的主要控制因素。

李家河水库拱坝采用技术较为成熟的全断面平层碾压施工工艺，应用了国内碾压混凝土筑坝技术发展的经验和成果，并结合工程的具体情况，严格执行碾压混凝土施工方法。认真细化和落实各项施工技术措施，严格工艺作风，是碾压混凝土快速施工和保证质量的先决条件，合理完善的施工及控制，确保大坝浇筑质量.

参考文献

[1]蔡学武.碾压混凝土坝温控防裂探讨[J].水利水电科技进展,2010(02):44-46.

[2]李梅玲.水利大坝混凝土施工质量控制措施[J].中国城市经济,2011(08):332-33.

[3]黄永超.混凝土双曲拱坝温度的控制[J].华电技术,2009(06):119.

作者简介：王西平（1978-），男，陕西富平人，工程师，主要从事水利水电工程建设管理