水电站混凝土施工的监控

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本文作者：丁渔刚作者单位：浙江华东工程咨询有限公司

1概述

1.1工程简介

官地水电站位于雅砻江干流下游、四川省凉山彝族自治州西昌市和盐源县交界的打罗村境内，系雅砻江卡拉至江口河段水电规划5级开发方案的第3个梯级电站。工程等级为一等，主要水工建筑物为1级，次要建筑物为3级。官地水电站大坝为碾压混凝土重力坝，坝顶高程1334.00m，最低建基面高程1166.00m，最大坝高168.0m，最大坝底宽153.2m，坝顶轴线长516.0m。整个坝体共24个坝段，从左至右由左岸挡水坝1#～9#坝段、左中孔10#坝段、溢流坝11#～14#坝段、右中孔15#坝段和右岸挡水坝16#～24#坝段组成。右岸地下厂房装4台600MW机组，总装机容量2400MW。

1.2RCC施工简介

官地水电站碾压混凝土浇筑总方量达271.54万m3，主要通过高线和低线两个混凝土拌和系统进行生产。其中，低线混凝土系统设置2座HL360-2S6000L型强制式拌和楼，高线混凝土系统设置一座4×3m3型混凝土拌和楼和一座2×6m3型混凝土拌和楼。碾压混凝土入仓主要采用自卸汽车直接入仓，入仓道路根据现场实际情况进行布置。当不具备自卸汽车直接入仓条件时，主要通过满管溜槽或贝雷桥卸料、仓面用自卸汽车转料方式入仓。大坝碾压混凝土施工主要采用斜层平推法通仓浇筑，每层压实厚度30cm。仓面配备SD16L湿地型平仓机和宝马BW202AD型（或Dynapac双钢轮）振动碾等设备。

2RCC施工流程和质量控制

2.1施工流程

官地水电站各仓号碾压混凝土施工过程主要可以分为三个阶段，即备仓阶段、浇筑阶段和收仓阶段。备仓阶段的施工主要包括：基础面及缝面处理、模板架立、钢筋安装、预埋件安装及浇筑准备；浇筑阶段的施工主要包括：配料及拌和、混凝土运输、卸料及平仓、碾压、造缝、变态混凝土浇筑、埋件施工、特殊气候条件下施工、温控及养护；收仓阶段的施工主要包括：温控和养护。碾压混凝土具体施工流程见图1。

2.2质量控制

官地水电站碾压混凝土施工质量主要按照不同阶段和工序来进行控制，分述如下。

2.2.1备仓阶段质量控制

（1）基础面、缝面处理

凡建基面表面为缓倾、平直、光滑的结构面或附有钙膜、水锈时，均应进行凿毛处理，并用高压水冲洗干净；在施工间歇层的上层混凝土碾压前，对下层混凝土的施工缝面进行高压水冲毛处理。混凝土施工缝冲毛后要求无乳皮、成毛面、微露粗砂。

（2）模板架立

大坝上、下游及横缝面主要采用悬臂翻升模板，局部小范围不规则部位采用小型钢模板。悬臂翻升模板具有足够的强度、刚度和稳定性，能可靠地承受各项施工荷载。面板板面平整、光洁，且拼缝密合。由于悬臂翻升钢模板自重较重，在多层模板叠加情况下仅靠模板间的调节系统（螺旋千斤顶）连接很难自稳，因此采取蛇形柱支撑并加拉杆方式对其进行加固。

（3）钢筋安装

钢筋安装质量控制要点主要包括：钢筋规格、形状、尺寸、数量、间距、锚固长度、搭接长度、接头布置及保护层厚度等。在施工过程中，按照设计及规范要求对其各控制点进行严格检查，确保其施工质量满足要求。

（4）预埋件安装

预埋件包括排水管、通气管、灌浆管、电气和金属结构等，预埋件的安装位置通过测量放样进行定位，预埋件埋设好用钢筋骨架将其加固牢靠。

（5）浇筑准备

浇筑准备工作主要包括：原材料备料；仓面各项设计图纸标明的预埋件、监测设备验收；仓面各项施工需要的冷却水管、灌浆管路模板锚固等验收；拌和、运输、浇筑、变态砼制浆人员机具到位准备；施工方案（浇筑要领图）工程师审查；仓面冲洗干净。

2.2.2浇筑阶段质量控制

（1）配料及拌和

每次拌制前均严格按设计配合比进行各种原材料掺量、投料顺序及拌和时间设置，并对设备的正常运行进行定期检查和校核。每次拌和混凝土所用水量均根据骨料含水量和级配变化情况作相应调整。碾压混凝土出机口温度严格按照设计要求进行控制，不符合设计要求的一律进行废弃处理。

（2）运输

碾压混凝土运输主要采用自卸汽车运输方式，运输能力应与拌和、浇筑能力和仓面具体情况相适应。入仓口设置洗车槽及脱水槽，汽车入仓前将轮胎清洗并脱水干净。为防止自卸汽车对防渗区混凝土碾压破坏，在入仓口防渗区混凝土面上铺设2cm厚钢板。混凝土在运输过程中，应尽量缩短运输时间及减少转运次数。运输工具须设置遮盖，防止运输途中混凝土温度回升。在仓面运行的车辆应尽量避免急刹车、急转弯以及其他有损混凝土质量的操作。

（3）卸料与平仓

碾压混凝土卸料采用退铺法依次进行。严格控制卸料高度，避免骨料离析，若出现少量分离骨料由人工或机械将其均匀分散到混凝土内。卸料时注意对模板、钢筋及预埋件进行保护，防止位移、变形。碾压混凝土主要采用斜层平推法摊铺，铺层厚度为34cm，第一层铺筑宽度限两个条带宽度。铺筑面积与浇筑设备能力及不同季节的碾压混凝土连续升层的允许层间间歇时间相适应。大坝迎水面二级配防渗区采用平层铺筑，平仓及碾压垂直水流方向。

（4）碾压

碾压作业要求条带清楚，条带宽度同振动碾轮压宽度。碾压条带间的搭接宽度为10～20cm，端头部位搭接宽度不小于100cm。碾压遍数采用“静碾2遍+有振碾6～8遍+静碾2遍”。振动碾行走速度控制在1.0～1.5km/h范围内。斜层碾压时，坡度控制在1∶10～1∶20范围内，坡脚部位应避免形成尖角和大骨料集中，厚度小于15cm的尖角要求清除。廊道周边、上下游坝面等部位应采用小型振动碾压实。碾压后的混凝土面应具有泛浆、微弹、无粗骨料集中的良好状态。碾压应在最长碾压允许历时内完成，气温超过25℃或多风干燥（1-5月）时最长碾压允许历时为1.5h，其余气候条件为2.0h。每个碾压条带作业结束后，及时按网格布点检测混凝土压实度，要求不低于98.5%。若不合格，必须采取补碾等措施直至压实度满足设计要求。

（5）成缝

大坝横缝采用手扶式液压切缝机切缝，采用先碾压后切缝再骑缝补碾的顺序成缝。为了保证切缝位置准确，在碾压混凝土仓号准备时，通过测量放线在上、下游模板上标定出结构缝位置。完成切缝后立即将已裁剪好的彩条布嵌入缝中，彩条布间距不大于10cm，切缝深度为该层铺料厚度的2/3，成缝面积每层应不小于设计面积的60%。

（6）变态混凝土

变态混凝土随碾压混凝土浇筑按照“先碾压，后变态”的顺序逐层施工。变态混凝土采用造孔法进行施工，采用不小于准32mm的造孔器人工造孔，注浆孔深入到下层变态混凝土内3～5cm。注浆孔造孔应按梅花型布置，其孔、排距为15cm。混凝土加浆量按混凝土量的5%～7%进行控制，注浆孔的注浆量为注浆孔深度的2/3。在保证变态混凝土振捣密实、均匀的前提下，可尽量减小注浆量，以利于混凝土的温控和防裂。变态混凝土与碾压混凝土搭接部位搭接宽度应大于20cm，在大碾碾压完成后，再用小碾补碾3～4遍。

（7）埋件施工

冷却水管：约束区垂直间距为1.5m，水平间距为1.5m；自由区垂直间距为3.0m，水平间距为1.5m。冷却水管距坝面距离要求为0.8～1.5m，局部不应小于0.5～1.0m。坝体冷却水管采用蛇形布置，蛇形管应大致垂直于水流方向布置。单根蛇形管长度不大于300m，冷却水管接头采用膨胀式防水接头。各个坝段冷却水管相互独立，不跨坝缝布置。冷却水管铺设过程中采用准8U型钢筋按间距3m对其进行加固。温度计：埋设在每一浇筑升程的中部，温度计沿坝段横向中线进行布设，离上下游表面0.5～1.0m范围内埋设一支温度计，其余沿河流方向每隔15m埋设一支温度计。温度计按照混凝土仓面设计要求进行埋设，埋设过程中详细记录每支温度计的编号、埋设位置、代表位置等，已埋好的温度计电缆上粘贴醒目的标签。

（8）特殊气候条件施工

高温季节施工：碾压混凝土浇筑时，设置专人对仓面进行喷雾。通过喷雾使仓面形成小气候。喷雾口不得正对混凝土面，喷头须高出混凝土面1.5m以上；根据施工仓面实际情况，及时调整碾压混凝土Vc值；选定合适高效的缓凝剂，以延长混凝土的凝结时间。雨季施工：雨季到来前，准备足量的防雨布及排水工具。在降雨强度小于3mm/h的条件下，可适当加大机口拌和物Vc值，适当减小水灰比，继续施工；降雨强度等于或大于3mm/h时，应暂停施工，并作好仓面处理。已入仓的拌和料迅速平仓、碾压；如遇大雨或暴雨，来不及平仓碾压时，应用防雨布迅速全仓面覆盖，待雨后进行处理。

2.2.3收仓阶段质量控制

（1）养护

在施工间歇期间，碾压混凝土终凝后即开始洒水养护。对水平施工层面，洒水养护持续至上一层碾压混凝土开始浇筑为止。对于永久暴露面分层挂设喷淋花管进行长期淋水养护。

（2）温控

新浇混凝土拆模后，外露面粘贴2层2.5cm厚高密度聚苯乙烯泡沫板和塑料薄膜，待表面缺陷处理完毕后外贴保温被。碾压混凝土终凝后（或24h）开始通水冷却。基础约束区3-10月采用12℃制冷水，冷却水流量1.2～1.5m3/h，通水21d（或28d）；自由区3-10月采用14℃制冷水，冷却水流量1.2～1.5m3/h，通水21d（或28d）。降温阶段最大日降温速率≤0.5℃/d，通水温度与混凝土温度温差不大于20℃。冬季用河水冷却时，冷却水温度与混凝土温差不超过20℃。通水过程中，每日观测混凝土温度变化情况，严格控制通水流量，保证混凝土温度峰值不超过设计允许最高温度。通水过程采用每24h改变水流方向的方法进行冷却。

2.2.4特殊质量控制

（1）使用多功能改性膜

多功能混凝性膜是由改性聚丙烯经特殊工艺制成，使用时将透水模板布贴在模板上，它能把刚刚浇好的混凝土表面多余的空气和水排出，降低混凝土表面水与水泥的比例值W/C，提高了混凝土的强度和耐磨性，保证了外观质量。施工时首先在模板上涂刷胶水，当涂刷的胶水用手摸出现粘手时将改性膜毡状一面（毛面）粘贴至模板，从中间向四周压实，确保多功能混凝性膜粘贴平滑、无皱褶和气泡。当一块模板上需要粘贴多张改性膜时，搭接部位应重叠3～5cm。通过使用多功能混凝性膜，混凝土表面更加致密、坚实，提高了混凝土表面的强度和耐磨力，确保了混凝土在养护期间保持高湿度，将裂缝风险和微小裂缝减到最小。由于多功能改性膜的使用，混凝土表面气泡逸出后，混凝土砂眼、蜂窝级麻面等明显减少。

（2）GPS实时控制系统

GPS实时控制系统主要包括：大坝浇筑碾压质量GPS监控系统、混凝土温度远程自动监控系统、仓面小气候信息自动监控系统及大坝施工现场PDA采集系统。

①碾压质量监控

大坝碾压混凝土浇筑碾压质量GPS监控系统工作原理见图2。实时监控：对碾压轨迹、行走速度、碾压遍数、激振力状态、碾压高程、碾压厚度、仓面平整度等质量参数进行监控。开仓前，将仓号桩号、高程等各项基本参数录入系统，监控过程中做好记录，发现问题及时处理。实时报警：当碾压机械施工参数不达标时，系统自动给现场管理人员发送报警信息。收到信息人员及时纠正现场施工存在问题，从而达到控制仓面施工质量的目的。

②温度监控

实时监控：对混凝土出机口温度、入仓温度、浇筑温度进行监控。实时报警：拌和楼及现场人员对碾压混凝土出机口、入仓及浇筑温度进行采集后将信息发送至混凝土温度远程自动监控系统。系统根据预先设定的温控标准，实时分析动态监测到的温度数据，当不满足温度控制标准时，向相关现场人员及时发送报警信息。现场人员及时对温度情况予以调整，确保满足要求。

③仓面小气候监控

定时检测浇筑仓面湿度、温度和风速，并将检测数据以及检测时间、地点等信息自动传输至总控中心数据库。定时检测仓面雨量，并自动传输至总控中心数据库。根据检测数据指导现场施工。

④现场信息PDA实时采集

对拌和楼新拌混凝土质量信息如Vc值、含气量、抗压强度等进行PDA采集；对仓面现场Vc值、含气量、核子密度仪检测信息等质量检测数据和钻孔取样试验信息进行PDA采集。对采集数据进行分析后予以反馈指导施工。

3结语

通过采取上述质量控制措施，官地水电站大坝碾压混凝土温控和浇筑等重要环节施工质量均得到了很好的监控。在大坝施工过程中，官地电站实现了对大坝混凝土碾压质量、温控、仓面施工、坝面检测以及大坝施工进度等信息的集成管理，最终官地水电站碾压混凝土施工质量得到了较好的控制。