阿海水電站大壩混凝土質量控制綜述

李福年 張繼全

(云南華電金沙江中游水電開發有限公司, 云南 昆明 650228)

阿海水電站大壩混凝土質量控制綜述

李福年 張繼全

(云南華電金沙江中游水電開發有限公司, 云南 昆明 650228)

本文以阿海水電站大壩混凝土施工質量控制為研究對象，結合水電站所處的氣候和地形特點及國內碾壓混凝土質量現狀，從混凝土原材料優選、施工配合比試驗研究、生產質量、入倉方式及溫控措施等方面研究并提出提高混凝土質量的控制措施與對策，并應用于工程施工，混凝土施工質量控制達到預期效果。

阿海水電站； 混凝土； 質量控制； 綜述

1 工程概況

阿海水電站位于云南省麗江市玉龍與寧蒗兩縣交界的金沙江中游河段，上游為梨園水電站，下游為金安橋水電站，屬金沙江中游水電規劃“一庫八級”的第四級。

1.1 工程樞紐布置

樞紐布置型式為河床壩后式廠房，主要由碾壓混凝土重力壩、左岸溢流表孔、左岸泄洪沖沙底孔、右岸沖沙底孔、壩后主副廠房等構成。其中，擋水建筑物為碾壓混凝土重力壩，壩頂設計高程1510.00m，建基面最低高程1378.00m，最大壩高132.00m，壩頂總長度482.00m。壩體和消力池混凝土總量約280萬m3，其中碾壓混凝土150萬m3。

1.2 工程氣候及地形特征

壩址地處金沙江中游干熱河谷，其流域氣候特征差異很大，工程所在的直門達以下至攀枝花河段，大部分地處橫斷山脈地帶，該地區受地形影響，氣候在水平和垂直方向上差異很大，立體氣候明顯。冬春時節天氣以晴朗干燥、降雨少為主；夏秋時節西南暖濕氣流沿河谷溯源入侵形成降雨，主汛期7、8、9三個月的雨量多、強度大。壩址所在區的年總降水量在710mm左右，年均氣溫18.7℃，年平均蒸發量大致為1100～2500mm。

壩址部位金沙江流向大致由北向南，Ⅴ線以上河道較順直，以下河道呈弧形凸向右岸。枯期河水位高程1408.00～1410.00m，水深一般8.0～15.0m，相應水面寬度一般60～150m，大壩正常蓄水位高程1504.00m處一般河谷寬350～400m，河谷為“V”形，兩岸谷峰相對高差大，地形坡度一般為30°～45°。

1.3 阿海水電站混凝土質量控制目標

阿海水電站工程是云南華電金沙江中游水電開發有限公司的第一個母體電站，也是中國華電集團在云南板塊開發的第一個百萬級水電站，工程建設伊始就明確了“百年大計、質量第一”和“科學管理、精益求精”的質量方針，以“實現達標投產，爭創國家優質工程獎”為質量目標，努力將阿海水電站工程打造成華電云南的窗口。

2 國內碾壓混凝土工程質量現狀

碾壓混凝土除了混凝土存在的一般質量缺陷外，由于其本身的特殊性也存在著其他質量問題，如層間結合不良、密實度不夠、滲漏及溫度裂縫等，另外還存在著人力資源投入不足的現象。

2.1 層間結合不良

碾壓混凝土是一種低水泥用量的干硬性混凝土，和易性相對較差，在運輸和攤鋪過程中易分離，整體抗滲性能較常態混凝土差，如果層間結合面處理不好，極易在結合面形成滲漏通道，從而降低壩體的整體抗滑穩定性，增加壩體的滲流量，給建筑物安全可靠運行埋下重大隱患。

2.2 密實度不夠

碾壓混凝土只有在施工過程中經碾壓達到設計規定的密實度后才能達到其預期的強度和不透水性。但在施工過程中因混凝土原材料質量波動、施工強度高、工期緊、施工作業隊伍技術水平不平衡等各種因素影響，雖然按施工工藝參數進行碾壓，但不一定能達到設計所要求的密實度。

2.3 溫控裂縫問題

對于大體積混凝土來說，混凝土澆筑初期會產生大量的水化熱，使得混凝土內外存在較大溫差，容易形成溫度裂縫，如果在施工過程中處理不當容易造成貫穿裂縫。在大體積碾壓混凝土施工中，溫度裂縫控制是一項較復雜的問題且具有普遍性。

目前，“層間結合、溫控防裂”仍然是碾壓混凝土施工質量控制的核心，在工程建設過程中出現的各種質量缺陷、問題甚至事故與多種因素有關。只有切實遵循客觀規律，重視各環節的質量監督控制，才能真正保證工程建設質量的全面實現，并從根本上消除工程質量隱患。

3 阿海水電站大壩混凝土質量控制的難點

鑒于阿海水電站就近混凝土膠凝材料選擇余地少，經過原材料優選試驗，采用P·O42.5普硅水泥。普硅水泥在大體積混凝土應用時增加了水化熱的控制難度，需要在混凝土施工過程通過施工配合比選擇、優化施工工藝參數和溫控等措施的落實，以防止溫度裂縫產生；同時考慮到水泥生產廠為新投產設備，材料管理部門和試驗部門應加強與水泥廠的溝通與協調，動態掌握水泥生產情況，確保質量穩定。

另外，阿海水電站工程處在中國較典型干熱地區的金沙江流域干熱河谷，其特殊的氣候特征加大了施工技術風險。在金沙江干熱河谷的高溫季節連續澆筑，需要有專項的設計措施、原材料措施、施工措施及溫度控制措施，預防溫度裂縫發生。在阿海水電站大壩混凝土施工期間加強了與當地氣象部門的合作，尤其是在6—10月汛期期間，由氣象部門實時發布氣象預報信息，生產部門及時了解雨情和其他氣象情況，妥善安排施工進度；同時在雨天施工時加強降雨量觀測，當雨量小于3mm/h時，碾壓混凝土繼續施工，需采取防雨布覆蓋、臨時排水溝等措施；當雨量達到或超過3mm/h時，暫停施工，未完成碾壓作業的條帶和整個倉面全部覆蓋并停止進料。

在工程建設期間，正值中國水電開發建設的高峰期，加上中國水電企業走出去戰略的實施，設計、施工、監理、建設等人力資源都不滿足工程建設管理的要求，導致國內水電建設的現場施工管理與作業人員素質參差不齊，相關人員質量意識淡薄，往往很多是勞務分包，甚至存在以包代管的現象。工程項目實施伊始，在做好質量策劃的基礎上，應結合工程實際情況，控制好施工作業人員上崗前的技能培訓與過程中的監督力度，使之能熟練地掌握與實施混凝土施工工藝流程及質量控制要點。

大壩壩體不分施工縱縫，碾壓混凝土采用全斷面通倉薄層攤鋪澆筑，澆筑倉面大，施工強度高。阿海水電站河谷較為狹窄，呈深V形，壩體總長為482m，入倉道路的布置難度大，需進一步優化混凝土的運輸及入倉方式，縮短碾壓混凝土層間隔，運輸澆筑強度滿足大倉面層面最短間歇時間要求。

4 因地制宜做好質量控制

4.1 工程混凝土原材料優選試驗

混凝土原材料是配制高品質、高性能混凝土的基礎，科學、合理的配合比則為混凝土各項良好性能提供保障，而施工質量的好壞是影響混凝土耐久性的最直接因素。

根據阿海水電站工程總進度計劃安排，大壩碾壓混凝土施工時段為2009年11月至2011年8月，歷時22個月。雖然2007年中國水泥產能已達14多億t，但水泥產量區域分布極其不平衡，華東和中南地區的產量占總產能66%；而工程建設地點周邊大理、麗江和迪慶地區的水泥廠相對較少、產能較低，恰逢同期金沙江中游、瀾滄江流域水電建設高峰期，混凝土原材料水泥處于需大于求的局面。

在選擇原材料時，以“技術、經濟、合理”為原則，在對周邊地區的水泥、粉煤灰廠家進行廣泛調研、分析、綜合比較的基礎上，充分考慮生產廠家的生產產能、質量穩定性、市場需求、貨到工地的綜合價格等制約因素，進行原材料的優選試驗研究，確定混凝土原材料，以確保在工程建設順利推進的同時，降低工程投資。

通過選取經濟運距內三個廠家的水泥樣品參與優選試驗(其中兩個為42.5中熱硅酸鹽水泥，一個為42.5普硅水泥)，從抗壓強度、劈拉強度、軸拉強度、極限拉伸值、軸心抗拉強度及抗壓彈模6個混凝土性能指標進行綜合比較分析，指標均能滿足設計及規范要求，同時數據結果與水泥品種的選擇是吻合的，雖然中熱水泥碾壓混凝土性能相對普硅水泥碾壓混凝土性能較優，但兩者之間相差甚微。

工程項目建設管理在技術可行的前提下，還需對工程的經濟性進行對比分析。由于中熱水泥到工地的運輸距離297km遠大于普通水泥到工地的運輸距離136km，并且中熱水泥受所在地區水電工程影響，其供應能力無法保證，而普硅水泥運至工地交通方便、運距近，生產質量、供應能力均較穩定，只要在混凝土施工過程中采取相應的質量、技術保證措施，就能夠確保混凝土性能滿足設計要求。

4.2 混凝土施工配合比試驗研究

依據混凝土原材料優選試驗研究確定的原材料并參考國內其他類似工程經驗，阿海水電站大壩碾壓混凝土施工配合比采用42.5普硅水泥高摻Ⅱ級粉煤灰、摻緩凝高效減水劑的中富膠凝材料技術方案，在充分考慮碾壓混凝土拌合物本身的工作度、含氣量、抗分離性和可碾性及硬化混凝土強度、變形、耐久性和抗裂等性能技術指標要求基礎上，結合阿海水電站工程特點，開展碾壓混凝土施工配合比設計試驗研究。

4.3 混凝土生產質量控制

a.混凝土原材料管理。原材料是組成混凝土的基礎，原材料品質的優劣直接影響混凝土質量的好壞，切實關系到大壩的強度、整體性及耐久性能，是一切質量保證的基礎。原材料質量控制的目標是保證用于混凝土的各類原材料各項性能指標滿足工程設計指標及《水利工程碾壓混凝土施工規范》要求，防止將不合格的原材料用于工程。

b.混凝土入倉方式選擇。碾壓混凝土具有施工速度快、成本低、可容納多種機械同時施工的特點。其快速施工的關鍵制約因素往往是混凝土入倉運輸方式。目前，碾壓混凝土的入倉運輸方式有自卸汽車運輸、皮帶機運輸、負壓溜槽運輸、胎帶機運輸等。在鋪筑大面積碾壓混凝土時，因長臂反鏟、門機、塔機、纜機等設備吊運入倉不能滿足混凝土澆筑強度要求，為保證混凝土連續作業，不出現冷倉現象，阿海水電站工程大壩碾壓混凝土入倉采用以自卸汽車直接入倉為主、滿管溜槽為輔的混凝土入倉手段。

在工程施工過程中發現部分碾壓倉號廊道布置單一，為確保倉內施工通暢，采取在預制混凝土廊道預留缺口，設置鋼棧橋跨廊道以滿足自卸汽車跨廊道直接入倉的要求，從而解決了碾壓混凝土倉被廊道分隔后形成多個小倉號混凝土入倉的難題。

c.混凝土溫控措施研究。碾壓混凝土大壩屬于大體積混凝土結構，由于大量摻用粉煤灰，碾壓混凝土水化熱發展推遲，而壩體澆筑速度較快，碾壓混凝土施工過程中通過澆筑層面散失的熱量較少，加之氣溫年變化較大，引發混凝土出現溫度裂縫。為降低溫度應力，預防混凝土產生溫度裂縫，保證建筑物的整體性和耐久性，根據設計要求嚴格控制出機口溫度、入倉溫度、澆筑溫度、混凝土分層分塊及間歇期等，同時采取通水冷卻、混凝土表面養護、混凝土保護等溫控措施來實現大壩混凝土容許溫差、允許最高溫度和灌漿溫度控制性指標，從而預防混凝土裂縫生成。

5 混凝土質量檢驗成果分析與評價

進行質量管理的基礎是真實可靠的數據，“一切用數據說話”才能做出科學的判斷。在質量控制過程中通過科學的檢測方法和合理的檢測頻次，采用數理統計方法，進行收集、整理、分析質量數據，有效地分析、發現過程中存在的問題，便于及時采取糾偏措施，糾正和預防質量事故。

5.1 整體質量評價

施工過程中抽樣檢測、鉆孔取芯試驗及滲漏量檢測結果表明，碾壓混凝土層間結合良好、裂縫少、壩體防滲系統效果好，大壩混凝土施工質量控制措施取得良好效果，混凝土各項性能滿足設計技術要求。

a.碾壓混凝土鉆孔取芯情況。大壩碾壓混凝土經鉆孔取芯檢查，芯樣獲得率99.0%；取芯外觀光潔潤滑，骨料分布均勻，結構密實，層間結合良好。同時在大壩17號壩段三級配碾壓混凝土區，成功取出一根直徑197mm長19.28m的混凝土芯樣，該長度刷新了同期國內碾壓混凝土大壩取芯的最長記錄，芯樣較高的完整度也反映出阿海水電站碾壓混凝土施工質量和取芯技術水平。

b.壓水試驗。鉆孔壓水試驗顯示，二級配防滲區碾壓混凝土滿足最大透水率0.45～0.47Lu<0.5Lu的設計要求，三級配防滲區碾壓混凝土滿足最大透水率0.86～0.95Lu<1.0Lu的設計要求。

c.壩體滲漏量。對正常蓄水位下大壩滲流量監測數據分析，壩基集水井口量水堰實測滲流量匯總值(包括消力池滲流量)為1625m3/d，其消力池排往大壩的滲流量為45m3/d，壩基的實際滲流量為1581m3/d，滿足設計控制參考值3423m3/d的要求。

5.2 第三方評價

電力建設工程質量監督總站對阿海水電站工程竣工階段的質量監督中，對工程建設質量的總體評價為根據拌合物檢測、物理力學指標、溫度控制及外觀質量和裂縫檢查情況，表明已澆筑的大壩混凝土質量受到較好控制；在同類型同等規模壩型中，壩體混凝土裂縫少、滲漏量小。

6 展 望

阿海水電站大壩混凝土施工實踐表明，在經過廣泛調研基礎上開展混凝土原材料優選和配合比試驗研究、驗證、優化，全過程采取質量控制措施，使拌制出來的混凝土施工方便，硬化混凝土具有良好的物理力學性能及耐久性能；優選的原材料和施工配合比滿足碾壓混凝土強度、變形性能和耐久性等設計要求，施工性能良好，具有一定的技術經濟性。

阿海水電站大壩混凝土質量控制效果良好，但與“實現達標投產，爭創國家優質工程獎”的質量目標還有一定的距離。質量管理是工程建設領域一個永恒的話題，在經濟、可靠的前提下提高混凝土抗裂能力技術、澆筑過程有效控制與評價方法等方面，仍有待于進一步探討，還需要在今后的工作中不斷借鑒國內外同行先進的技術、管理經驗，提高混凝土質量控制水平。隨著以上技術問題的解決和認識水平的不斷提高，中國水工混凝土技術必將取得更大的進步，混凝土質量水平也必將邁上一個新臺階。

Overview on concrete quality control in Ahai Hydropower Station Dam

LI Funian， ZHANG Jiquan

(YunnanHuadianJinshaRiverHydropowerDevelopmentCo.,Ltd.,Kunming650228,China)

In the paper, concrete construction quality control in Ahai Hydropower Station Dam is adopted as a research object.Climate and terrain characteristics in the hydropower station as well as current situation of domestic roller compacted concrete quality are combined for studying research concrete quality in the aspects of concrete raw material selection, construction mixing proportion experimental study, production quality, warehousing methods, temperature control measures, etc.The control measures and countermeasures for improving concrete quality are proposed and applied to engineering construction.Concrete construction quality control can achieve the desired effect.

Ahai Hydropower Station; concrete; quality control; overview

10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2017.05.011

TV523

A

1005-4774(2017)05-0039-04