第四篇水利工程施工（第6章）

混凝土面板堆石坝和RCC大坝质量检测第四篇水利工程施工（第6章）淮河委员会副总工程师李良义6.3混凝土面板堆石坝《混凝土面板堆石坝施工规范》SL49-946.3.1技术背景与应用现状混凝土面板堆石坝是由土质心墙堆石坝转化发展出的一种新坝型。60年代在土质心墙堆石坝建设中采用振动平碾，使堆石具有较高的变形模量，由此出现了一种新型堆石，即碾压堆石。碾压堆石与混凝土面板相适应，解决了面板裂缝和渗漏问题，从而碾压式混凝土面板堆石坝开始得到更快发展。随着混凝土面板堆石坝应用现代工程技术和机械设备的发展，混凝土面板堆石坝从80年代开始在我国得到了迅猛发展，关门山、西北口等工程相继建成投入使用，特别是坝高95m的西北口水库大坝做为国家“七五”科技攻关项目的一项试验性工程，使我国在百米级的混凝土面板堆石坝技术形成了系列配套的筑坝技术。以此为基础，水利电力部委托葛洲坝工程局施工科研所、辽宁省水利电力厅编写完成了我国第一部《混凝土面板堆石坝施工规范》SL49-94，1994年正式颁布执行。在“七五”科技攻关的成果基础上，“八五”、“九五”科技攻关项目继续以天生桥一级（坝高178m）等工程为目标，取得了一批丰硕成果。目前，我国已建、在建的百米以上的混凝土面板堆石坝有天生桥一级（178m）、黑泉、乌鲁瓦提、珊溪、白云等，坝高在50m以上的工程约70多座。6.3.2混凝土面板堆石坝挡水度汛的要求《强制性条文》根据《混凝土面板堆石坝施工规范》SL49-94的要求，着重对施工挡水度汛提出以下要求：当确定未浇筑混凝土面板的坝体挡水时，必须对上游坡面进行碾压砂浆、喷射混凝土或喷洒阳离子乳化沥青等防渗固坡处理。在施工期间，混凝土面板堆石坝允许利用坝体进行挡水度汛，甚至可以适量允许过水，为工程的导流度汛方案带来极大的便利和经济优势，也是混凝土面板堆石坝得以迅速发展的原因之一。设计中确定的导流度汛方案中，明确需要堆石坝体在面板未浇筑前进行挡水时，施工中应该在汛前将坝体抢筑至设计高程，为保证坝体分区填筑料的安全和上游坡面的稳定，必须在汛前对上游坡面进行防渗固坡处理。对上游坡面进行防渗固坡处理，目前行之有效的处理方法有以下三种：1碾压砂浆固坡：在垫层面进行斜坡碾压后，摊铺5~8厘米厚的水泥砂浆，用振动碾压实，以形成坚固的表层。关门山坝采用50#砂浆固坡，挡水深11米；成屏坝采用150#砂浆固坡，挡水深18米，均取得良好的挡水效果。2喷射混凝土固坡：在碾压后的垫层表面喷5~8厘米厚的混凝土，以起到防渗、固坡作用。我国西北口坝采用该法，汛期挡水深达30米，效果良好。3喷洒阳离子乳化沥青固坡：在压实后的垫层表面，喷洒2~3层乳化沥青，各层间并撒以河砂，进行碾压，形成坚实表层。6.3.3混凝土面板堆石坝碾压试验的要求《强制性条文》根据SL49的要求，着重对混凝土面板堆石坝碾压试验提出以下要求：堆石坝填筑开始前，应进行坝料碾压试验，优化相应的填筑压实参数。碾压试验的压实参数，主要为铺料厚度、碾压遍数、加水量等。由于每一工程的规模、坝体设计要求，填筑坝料的性质、施工单位的技术装备和技术水平等各不相同。填筑与压实的参数也有差别，因此，本条要求在堆石坝填筑开始之前，对坝料进行碾压试验，其目的在于根据工地具体条件，对设计提出的压实标准进行复核，选择合适的施工机械和确定合理的施工参数（铺料厚度、碾压遍数、加水量等），并提出完善的施工工艺和措施。6.3.4对混凝土面板堆石坝填筑的质量要求《强制性条文》根据SL49的要求，着重对混凝土面板堆石坝填筑的质量控制提出以下要求：施工中应严格控制填筑压实参数，并应进行抽样检查。对规定的铺料厚度应经过仪器检查。填筑压实参数确定后，强调在施工中应严格控制并抽样检查，依靠严格掌握压实参数来保证填筑质量，以减少施工干扰，提高施工效率。6.3.5对混凝土面板堆石坝碾压的质量要求《强制性条文》根据SL49的要求，着重对混凝土面板堆石坝碾压工序的质量控制提出以下要求：坝料碾压必须采用振动碾，并按材料分区分段进行。碾压过程中应保证振动碾的规定工作参数。垫层区的水平碾压，振动碾距上游边缘的距离不宜大于40cm。面板堆石坝主要的设计原则是控制堆石坝体的变形，尽量使堆石坝料碾压密实，因此堆石坝的填筑与碾压是控制工程质量的最关键工序，也是保证工程进度的重要环节。混凝土面板堆石坝主要的发展历程告诉我们，只有振动压实才能保证堆石的高密度。为此，规定坝料必须采用振动碾碾压。由于堆石填筑包括卸料、铺料、洒水、压实等多道工序，在垫层坡面上还需要进行修整、斜坡碾压和保护。由于工序较多，为避免混乱和出现安全事故，规定坝面填筑应分区分段进行，适当划分工作面，在各填筑块上依次完成各道工序。振动碾的减振轮胎压力、振动轮的转数等，随振动碾的工作面逐渐降低或衰减，从而影响其工作功能与效率，因而必须定时检查，及时调整、处理。为了确保压实质量，提出应保持振动碾的规定工作参数。垫层区在进行水平碾压时，在保证安全的条件下，应尽可能向上游边缘延伸，以便垫层料能充分压实。根据工程实际经验，40cm是保证安全的最佳距离。6.3.6混凝土面板堆石坝防渗体系的要求《强制性条文》根据SL49的要求，着重对混凝土面板堆石坝防渗体系的质量控制提出以下要求：面板混凝土配合比除满足面板设计性能外，尚应满足施工工艺要求；1水灰比应通过试验确定。2掺用减水、引气、调凝等外加剂及适量的掺合料时，其掺量应通过试验确定。3坍落度应根据混凝土的运输、浇筑方法和气温条件决定。混凝土面板是混凝土面板堆石坝的唯一防渗设施。混凝土面板、趾板、止水系统及坝下防渗体构成一个完整的防渗体系，是防止坝体渗漏和保证工程发挥蓄水效益的关键。国内某混凝土面板砂砾石坝工程，由于止水设施失效，直接导致坝体失事，造成巨大的人民生命财产损失。因此，条文对防渗体系的施工质量做出了许多规定。面板混凝土配合比的选择有其特殊性，即：满足设计要求的前提下，还应满足滑模施工和坡面输送混凝土的特点。本条规定水灰比应通过试验确定，一般宜为0.45~0.55。在混凝土中掺用适量的外加剂能显著改善混凝土的和易性，减少离析和泌水，提高密实性和抗裂性，并明显改善抗冻融性能。为保证面板质量，建议采用槽车输送混凝土。当采用溜槽输送混凝土时，选择配合比应考虑其顺利下滑，并不得离析。6.3.7趾板混凝土浇筑的质量要求《强制性条文》根据SL49的要求，着重对混凝土面板堆石坝趾板浇筑的质量控制提出以下要求：趾板混凝土浇筑应在基岩面开挖、处理完毕，并按隐蔽工程质量要求验收合格后方可进行。趾板混凝土浇筑，应在相邻区堆石填筑前完成。趾板位于上游堆石体的前下部，是石板的基础，按程序应按隐蔽工程验收，并在相邻区堆石填筑前浇筑混凝土。6.3.8对止水片施工的质量控制要求《强制性条文》根据SL49的要求，着重对混凝土面板堆石坝止水片施工的质量控制提出以下要求：金属止水片就位后，与聚氯乙烯垫片接触的缝隙，必须作防止混凝土砂浆浸入其间的封闭处理。金属止水片中心线与设计线的最大偏移量，不得超过5mm。浇筑混凝土时，应防止止水片产生形变、变位或遭到破坏。本条要求保证金属止水片准确就位，精心施工，防止在施工过程中止水片遭到破坏，产生位移。同时还必须对与聚氯乙烯垫片接触的缝隙作防止混凝土砂浆浸入其间的封闭处理。6.4碾压混凝土坝《水工碾压混凝土施工规范》SL53-946.4.1碾压混凝土筑坝技术背景和应用现状碾压混凝土筑坝技术是基于土石坝施工方法的一种干硬性混凝土坝施工方法，采用振动碾对坍落度为0的干硬性混凝土，通过在坝体的铺筑、碾压而成型的工艺，具有温控简单、施工速度快等优点。80年代初，我国从铜街子工程开始进行试验，1986年在福建省坑口水电站建成了我国筑坝史上第一座全断面碾压混凝土坝，随后相继在隔河岩、岩滩、江垭、棉花滩等主体工程中得到大规模运用，我国已具备了建设200米级的碾压混凝土筑坝技术，2001年坝高达192米的龙滩水电站即将开工建设。我国碾压混凝土筑坝技术的发展与美国、日本等国家有较大的差别，主要特点是高掺粉煤灰、富胶凝材料，低水泥用量，不设或少设横缝，采用单设防渗或采用二级配碾压混凝土防渗，达到了简化坝体结构和温控措施，创造了全断面连续施工的条件，使碾压混凝土技术得到快速发展，成为重点推广的坝型之一。为规范碾压混凝土筑坝技术发展，1986年水电部水电总局制订了《水工碾压混凝土施工技术规定》，1994年修订为《水工碾压混凝土施工规范》SL53－94，鉴于自该规范颁布以后，我国在高碾压混凝土筑坝技术的科技攻关成果取得了很多成果，新修订的《水工碾压混凝土施工规范》即将完成。6.4.2对现场碾压试验的要求《强制性条文》根据《水工碾压混凝土施工规范》SL53—94的要求，对现场碾压试验提出了以下要求：施工前应通过现场碾压试验验证碾压混凝土配合比的适应性，并确定其施工工艺参数。该项条款的目的是强调在我国大中型水利水电工程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级建筑物的碾压混凝土坝正式施工前应结合工程自身特点进行现场碾压试验，解决碾压混凝土施工中的具体问题。1验证碾压混凝土配合比的合理性，由于水利水电工程处于不同的工程环境，相应每个工程所选用的原材料都不相同，虽然在配合比设计和室内试验成果方面有一些规律可以借鉴，但与现场大批量的实施情况相比，代表性相对较差。通过现场试验，可以验证配合比的可拌性、可碾性、和易性、抗分离性，并可现场取样加工试件验证各种力学指标是否满足设计要求。2检验原材料生产系统、生产工艺是否合理；开采、加工、倒运、仓储等环节是否满足要求；检验该系统的生产能力是否满足施工组织设计、浇筑计划和工程总体进度的需要；检验原材料产品质量是否达到有关规范和配合比设计的要求，粗细骨料质量指标应符合SDJ207《水工混凝土施工规范》的规定，砂料宜质地坚硬，级配良好。人工砂的细度模数宜在2.2～2.9之间，石粉（D≤0.16mm）含量宜控制在10%～20%。人工粗骨料的石粉包裹情况现场应给予特别关注。天然砂细度模数宜在2.0～3.0之间，含泥量（D≤0.08mm）应小于5%。3检验混凝土制备系统运转，包括称量设备和含水率测定装置的检定，混凝土拌和及成品混凝土质量，特别是投料顺序、拌和时间、拌和均刀性、拌和机的灰浆粘附情况及拌和能力。称量系统除检查设备本身精度外，还必须检查实际配料结果。含水率的测定装置，应快速准确的测出细骨料的含水率，以便调整拌和用水量，保证碾压混凝土拌和物的工作度和水胶比。由于搅拌机的特性和拌和物的不同组份，施工规范中不能对投料顺序做出一般性的规定，应结合具体工程的特点，初步拟订投料顺序，再通过现场试验调整确定。拌和时间是影响混凝土质量的主要因素，拌和时间短，混凝土拌和物的均刀性差，变异性很大，直接影响碾压混凝土强度的均刀性。拌和时间过长，粗细骨料的研磨也会造成细度模数的变化，对混凝土产生不利影响。最佳拌和时间随拌和机类型不同而不同，又受搅拌量、粗骨料粒径大小、拌和物稠度等因素的影响，需根据具体拌和设备和拌和物情况通过现场试验确定。有些类型的拌和机粘附情况相对比较严重，如沙溪口的法制C—240拌和楼，拌和机后部粘附大量灰浆，造成灰浆未与砂子拌和均刀，沙浆也未完全包裹粗骨料，拌和物均刀性很不稳定；坑口工程使用的JL2×1m3拌和楼，每拌制20盘，就需清洗一次，否则不仅降低生产能力而且拌和物均刀性差。根据国内工程经验，建议优先使用强制式搅拌机。验证混凝土生产系统在保证质量情况下的生产能力，有利于调整施工计划，合理布置施工仓面，配置运输车辆，以及大坝总体施工进度的安排。4验证碾压混凝土运输系统、平仓方法、平仓机具、碾压设备等运行可靠性和配套性。根据国内外工程实践，碾压混凝土运输系统采用自卸卡车、皮带运输机、负压溜槽已经比较成熟，缆机、门机、塔机也可作为辅助运输工具。现场验证时要注意自卸卡车行走道路的平整度，入仓前车轮携带泥、水情况，适合入仓口结构和封堵要求的施工工艺；皮带运输时的灰浆损失率应控制在0.2%之内，其转运次数、骨料分离、清扫装置、储料斗容积、转料斗起拱情况等也需现场验证；负压溜槽的坡度和拟定的防分离措施需通过现场