水電站混凝土施工的監(jiān)控

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本文作者：丁漁剛作者單位：浙江華東工程咨詢有限公司

1概述

1.1工程簡介

官地水電站位于雅礱江干流下游、四川省涼山彝族自治州西昌市和鹽源縣交界的打羅村境內，系雅礱江卡拉至江口河段水電規(guī)劃5級開發(fā)方案的第3個梯級電站。工程等級為一等，主要水工建筑物為1級，次要建筑物為3級。官地水電站大壩為碾壓混凝土重力壩，壩頂高程1334.00m，最低建基面高程1166.00m，最大壩高168.0m，最大壩底寬153.2m，壩頂軸線長516.0m。整個壩體共24個壩段，從左至右由左岸擋水壩1#～9#壩段、左中孔10#壩段、溢流壩11#～14#壩段、右中孔15#壩段和右岸擋水壩16#～24#壩段組成。右岸地下廠房裝4臺600MW機組，總裝機容量2400MW。

1.2RCC施工簡介

官地水電站碾壓混凝土澆筑總方量達271.54萬m3，主要通過高線和低線兩個混凝土拌和系統(tǒng)進行生產。其中，低線混凝土系統(tǒng)設置2座HL360-2S6000L型強制式拌和樓，高線混凝土系統(tǒng)設置一座4×3m3型混凝土拌和樓和一座2×6m3型混凝土拌和樓。碾壓混凝土入倉主要采用自卸汽車直接入倉，入倉道路根據現(xiàn)場實際情況進行布置。當不具備自卸汽車直接入倉條件時，主要通過滿管溜槽或貝雷橋卸料、倉面用自卸汽車轉料方式入倉。大壩碾壓混凝土施工主要采用斜層平推法通倉澆筑，每層壓實厚度30cm。倉面配備SD16L濕地型平倉機和寶馬BW202AD型（或Dynapac雙鋼輪）振動碾等設備。

2RCC施工流程和質量控制

2.1施工流程

官地水電站各倉號碾壓混凝土施工過程主要可以分為三個階段，即備倉階段、澆筑階段和收倉階段。備倉階段的施工主要包括：基礎面及縫面處理、模板架立、鋼筋安裝、預埋件安裝及澆筑準備；澆筑階段的施工主要包括：配料及拌和、混凝土運輸、卸料及平倉、碾壓、造縫、變態(tài)混凝土澆筑、埋件施工、特殊氣候條件下施工、溫控及養(yǎng)護；收倉階段的施工主要包括：溫控和養(yǎng)護。碾壓混凝土具體施工流程見圖1。

2.2質量控制

官地水電站碾壓混凝土施工質量主要按照不同階段和工序來進行控制，分述如下。

2.2.1備倉階段質量控制

（1）基礎面、縫面處理

凡建基面表面為緩傾、平直、光滑的結構面或附有鈣膜、水銹時，均應進行鑿毛處理，并用高壓水沖洗干凈；在施工間歇層的上層混凝土碾壓前，對下層混凝土的施工縫面進行高壓水沖毛處理。混凝土施工縫沖毛后要求無乳皮、成毛面、微露粗砂。

（2）模板架立

大壩上、下游及橫縫面主要采用懸臂翻升模板，局部小范圍不規(guī)則部位采用小型鋼模板。懸臂翻升模板具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性，能可靠地承受各項施工荷載。面板板面平整、光潔，且拼縫密合。由于懸臂翻升鋼模板自重較重，在多層模板疊加情況下僅靠模板間的調節(jié)系統(tǒng)（螺旋千斤頂）連接很難自穩(wěn)，因此采取蛇形柱支撐并加拉桿方式對其進行加固。

（3）鋼筋安裝

鋼筋安裝質量控制要點主要包括：鋼筋規(guī)格、形狀、尺寸、數量、間距、錨固長度、搭接長度、接頭布置及保護層厚度等。在施工過程中，按照設計及規(guī)范要求對其各控制點進行嚴格檢查，確保其施工質量滿足要求。

（4）預埋件安裝

預埋件包括排水管、通氣管、灌漿管、電氣和金屬結構等，預埋件的安裝位置通過測量放樣進行定位，預埋件埋設好用鋼筋骨架將其加固牢靠。

（5）澆筑準備

澆筑準備工作主要包括：原材料備料；倉面各項設計圖紙標明的預埋件、監(jiān)測設備驗收；倉面各項施工需要的冷卻水管、灌漿管路模板錨固等驗收；拌和、運輸、澆筑、變態(tài)砼制漿人員機具到位準備；施工方案（澆筑要領圖）工程師審查；倉面沖洗干凈。

2.2.2澆筑階段質量控制

（1）配料及拌和

每次拌制前均嚴格按設計配合比進行各種原材料摻量、投料順序及拌和時間設置，并對設備的正常運行進行定期檢查和校核。每次拌和混凝土所用水量均根據骨料含水量和級配變化情況作相應調整。碾壓混凝土出機口溫度嚴格按照設計要求進行控制，不符合設計要求的一律進行廢棄處理。

（2）運輸

碾壓混凝土運輸主要采用自卸汽車運輸方式，運輸能力應與拌和、澆筑能力和倉面具體情況相適應。入倉口設置洗車槽及脫水槽，汽車入倉前將輪胎清洗并脫水干凈。為防止自卸汽車對防滲區(qū)混凝土碾壓破壞，在入倉口防滲區(qū)混凝土面上鋪設2cm厚鋼板。混凝土在運輸過程中，應盡量縮短運輸時間及減少轉運次數。運輸工具須設置遮蓋，防止運輸途中混凝土溫度回升。在倉面運行的車輛應盡量避免急剎車、急轉彎以及其他有損混凝土質量的操作。

（3）卸料與平倉

碾壓混凝土卸料采用退鋪法依次進行。嚴格控制卸料高度，避免骨料離析，若出現(xiàn)少量分離骨料由人工或機械將其均勻分散到混凝土內。卸料時注意對模板、鋼筋及預埋件進行保護，防止位移、變形。碾壓混凝土主要采用斜層平推法攤鋪，鋪層厚度為34cm，第一層鋪筑寬度限兩個條帶寬度。鋪筑面積與澆筑設備能力及不同季節(jié)的碾壓混凝土連續(xù)升層的允許層間間歇時間相適應。大壩迎水面二級配防滲區(qū)采用平層鋪筑，平倉及碾壓垂直水流方向。

（4）碾壓

碾壓作業(yè)要求條帶清楚，條帶寬度同振動碾輪壓寬度。碾壓條帶間的搭接寬度為10～20cm，端頭部位搭接寬度不小于100cm。碾壓遍數采用“靜碾2遍+有振碾6～8遍+靜碾2遍”。振動碾行走速度控制在1.0～1.5km/h范圍內。斜層碾壓時，坡度控制在1∶10～1∶20范圍內，坡腳部位應避免形成尖角和大骨料集中，厚度小于15cm的尖角要求清除。廊道周邊、上下游壩面等部位應采用小型振動碾壓實。碾壓后的混凝土面應具有泛漿、微彈、無粗骨料集中的良好狀態(tài)。碾壓應在最長碾壓允許歷時內完成，氣溫超過25℃或多風干燥（1-5月）時最長碾壓允許歷時為1.5h，其余氣候條件為2.0h。每個碾壓條帶作業(yè)結束后，及時按網格布點檢測混凝土壓實度，要求不低于98.5%。若不合格，必須采取補碾等措施直至壓實度滿足設計要求。

（5）成縫

大壩橫縫采用手扶式液壓切縫機切縫，采用先碾壓后切縫再騎縫補碾的順序成縫。為了保證切縫位置準確，在碾壓混凝土倉號準備時，通過測量放線在上、下游模板上標定出結構縫位置。完成切縫后立即將已裁剪好的彩條布嵌入縫中，彩條布間距不大于10cm，切縫深度為該層鋪料厚度的2/3，成縫面積每層應不小于設計面積的60%。

（6）變態(tài)混凝土

變態(tài)混凝土隨碾壓混凝土澆筑按照“先碾壓，后變態(tài)”的順序逐層施工。變態(tài)混凝土采用造孔法進行施工，采用不小于準32mm的造孔器人工造孔，注漿孔深入到下層變態(tài)混凝土內3～5cm。注漿孔造孔應按梅花型布置，其孔、排距為15cm。混凝土加漿量按混凝土量的5%～7%進行控制，注漿孔的注漿量為注漿孔深度的2/3。在保證變態(tài)混凝土振搗密實、均勻的前提下，可盡量減小注漿量，以利于混凝土的溫控和防裂。變態(tài)混凝土與碾壓混凝土搭接部位搭接寬度應大于20cm，在大碾碾壓完成后，再用小碾補碾3～4遍。

（7）埋件施工

冷卻水管：約束區(qū)垂直間距為1.5m，水平間距為1.5m；自由區(qū)垂直間距為3.0m，水平間距為1.5m。冷卻水管距壩面距離要求為0.8～1.5m，局部不應小于0.5～1.0m。壩體冷卻水管采用蛇形布置，蛇形管應大致垂直于水流方向布置。單根蛇形管長度不大于300m，冷卻水管接頭采用膨脹式防水接頭。各個壩段冷卻水管相互獨立，不跨壩縫布置。冷卻水管鋪設過程中采用準8U型鋼筋按間距3m對其進行加固。溫度計：埋設在每一澆筑升程的中部，溫度計沿壩段橫向中線進行布設，離上下游表面0.5～1.0m范圍內埋設一支溫度計，其余沿河流方向每隔15m埋設一支溫度計。溫度計按照混凝土倉面設計要求進行埋設，埋設過程中詳細記錄每支溫度計的編號、埋設位置、代表位置等，已埋好的溫度計電纜上粘貼醒目的標簽。

（8）特殊氣候條件施工

高溫季節(jié)施工：碾壓混凝土澆筑時，設置專人對倉面進行噴霧。通過噴霧使倉面形成小氣候。噴霧口不得正對混凝土面，噴頭須高出混凝土面1.5m以上；根據施工倉面實際情況，及時調整碾壓混凝土Vc值；選定合適高效的緩凝劑，以延長混凝土的凝結時間。雨季施工：雨季到來前，準備足量的防雨布及排水工具。在降雨強度小于3mm/h的條件下，可適當加大機口拌和物Vc值，適當減小水灰比，繼續(xù)施工；降雨強度等于或大于3mm/h時，應暫停施工，并作好倉面處理。已入倉的拌和料迅速平倉、碾壓；如遇大雨或暴雨，來不及平倉碾壓時，應用防雨布迅速全倉面覆蓋，待雨后進行處理。

2.2.3收倉階段質量控制

（1）養(yǎng)護

在施工間歇期間，碾壓混凝土終凝后即開始灑水養(yǎng)護。對水平施工層面，灑水養(yǎng)護持續(xù)至上一層碾壓混凝土開始澆筑為止。對于永久暴露面分層掛設噴淋花管進行長期淋水養(yǎng)護。

（2）溫控

新澆混凝土拆模后，外露面粘貼2層2.5cm厚高密度聚苯乙烯泡沫板和塑料薄膜，待表面缺陷處理完畢后外貼保溫被。碾壓混凝土終凝后（或24h）開始通水冷卻。基礎約束區(qū)3-10月采用12℃制冷水，冷卻水流量1.2～1.5m3/h，通水21d（或28d）；自由區(qū)3-10月采用14℃制冷水，冷卻水流量1.2～1.5m3/h，通水21d（或28d）。降溫階段最大日降溫速率≤0.5℃/d，通水溫度與混凝土溫度溫差不大于20℃。冬季用河水冷卻時，冷卻水溫度與混凝土溫差不超過20℃。通水過程中，每日觀測混凝土溫度變化情況，嚴格控制通水流量，保證混凝土溫度峰值不超過設計允許最高溫度。通水過程采用每24h改變水流方向的方法進行冷卻。

2.2.4特殊質量控制

（1）使用多功能改性膜

多功能混凝性膜是由改性聚丙烯經特殊工藝制成，使用時將透水模板布貼在模板上，它能把剛剛澆好的混凝土表面多余的空氣和水排出，降低混凝土表面水與水泥的比例值W/C，提高了混凝土的強度和耐磨性，保證了外觀質量。施工時首先在模板上涂刷膠水，當涂刷的膠水用手摸出現(xiàn)粘手時將改性膜氈狀一面（毛面）粘貼至模板，從中間向四周壓實，確保多功能混凝性膜粘貼平滑、無皺褶和氣泡。當一塊模板上需要粘貼多張改性膜時，搭接部位應重疊3～5cm。通過使用多功能混凝性膜，混凝土表面更加致密、堅實，提高了混凝土表面的強度和耐磨力，確保了混凝土在養(yǎng)護期間保持高濕度，將裂縫風險和微小裂縫減到最小。由于多功能改性膜的使用，混凝土表面氣泡逸出后，混凝土砂眼、蜂窩級麻面等明顯減少。

（2）GPS實時控制系統(tǒng)

GPS實時控制系統(tǒng)主要包括：大壩澆筑碾壓質量GPS監(jiān)控系統(tǒng)、混凝土溫度遠程自動監(jiān)控系統(tǒng)、倉面小氣候信息自動監(jiān)控系統(tǒng)及大壩施工現(xiàn)場PDA采集系統(tǒng)。

①碾壓質量監(jiān)控

大壩碾壓混凝土澆筑碾壓質量GPS監(jiān)控系統(tǒng)工作原理見圖2。實時監(jiān)控：對碾壓軌跡、行走速度、碾壓遍數、激振力狀態(tài)、碾壓高程、碾壓厚度、倉面平整度等質量參數進行監(jiān)控。開倉前，將倉號樁號、高程等各項基本參數錄入系統(tǒng)，監(jiān)控過程中做好記錄，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。實時報警：當碾壓機械施工參數不達標時，系統(tǒng)自動給現(xiàn)場管理人員發(fā)送報警信息。收到信息人員及時糾正現(xiàn)場施工存在問題，從而達到控制倉面施工質量的目的。

②溫度監(jiān)控

實時監(jiān)控：對混凝土出機口溫度、入倉溫度、澆筑溫度進行監(jiān)控。實時報警：拌和樓及現(xiàn)場人員對碾壓混凝土出機口、入倉及澆筑溫度進行采集后將信息發(fā)送至混凝土溫度遠程自動監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)根據預先設定的溫控標準，實時分析動態(tài)監(jiān)測到的溫度數據，當不滿足溫度控制標準時，向相關現(xiàn)場人員及時發(fā)送報警信息。現(xiàn)場人員及時對溫度情況予以調整，確保滿足要求。

③倉面小氣候監(jiān)控

定時檢測澆筑倉面濕度、溫度和風速，并將檢測數據以及檢測時間、地點等信息自動傳輸至總控中心數據庫。定時檢測倉面雨量，并自動傳輸至總控中心數據庫。根據檢測數據指導現(xiàn)場施工。

④現(xiàn)場信息PDA實時采集

對拌和樓新拌混凝土質量信息如Vc值、含氣量、抗壓強度等進行PDA采集；對倉面現(xiàn)場Vc值、含氣量、核子密度儀檢測信息等質量檢測數據和鉆孔取樣試驗信息進行PDA采集。對采集數據進行分析后予以反饋指導施工。

3結語

通過采取上述質量控制措施，官地水電站大壩碾壓混凝土溫控和澆筑等重要環(huán)節(jié)施工質量均得到了很好的監(jiān)控。在大壩施工過程中，官地電站實現(xiàn)了對大壩混凝土碾壓質量、溫控、倉面施工、壩面檢測以及大壩施工進度等信息的集成管理，最終官地水電站碾壓混凝土施工質量得到了較好的控制。