朱昌河水庫大壩變態混凝土施工關鍵技術

(中國水利水電第六工程局有限公司，遼寧 沈陽 110179)

1 工程概況

朱昌河水庫大壩采用碾壓混凝土重力壩，共分10個壩段，最大壩高102.1m，壩頂長264.9m，壩頂寬度8.2m，壩底最大寬度約90m。壩體采用全斷面碾壓混凝土澆筑，并按照全壩段通倉連續澆筑的方案施工。在壩體碾壓混凝土澆筑的過程中，模板邊、鋼筋埋件影響范圍、與岸坡相接處及與其他結構相接處等周邊和空間狹小區域無法有效碾壓。為此，朱昌河水庫大壩在碾壓混凝土周邊設計采用了變態混凝土澆筑方案：上游面下部(4號、5號壩段在1425.0m高程以下，其他壩段在1400.0m高程以下)0.8m厚、上部0.5m厚的范圍內采用C18020W8F50二級配變態混凝土，下游面1.15m厚(垂距)范圍內采用C18015W6F50三級配變態混凝土；與左右岸坡相接處分別設置0.573m、 0.447m厚變態混凝土，與預制廊道、墊層常態混凝土等其他結構相接處采用0.5m厚變態混凝土，鋼筋、埋件等構件影響范圍及空間狹小區域等不宜碾壓的部位均采用變態混凝土，澆筑時按照級配分區采用相應級配種類的變態混凝土。

2 變態混凝土澆筑原理

變態混凝土是指在碾壓混凝土拌和物中加入適量的水泥灰漿(一般在變態混凝土總量的4%～7%之間)，使其具有可振性，再用插入式振搗器振動密實，形成一種具有常規混凝土特征的混凝土[1]。因此，可在碾壓混凝土周邊及無法實施碾壓作業的區域完成碾壓混凝土料的卸料攤鋪后，通過向已攤鋪、未碾壓的混凝土料(即變態混凝土底料)中注入一定量的灰漿后，采用常態混凝土的振搗工藝振搗密實。變態混凝土澆筑采用先碾后振工藝(變態區混凝土應在相鄰條帶碾壓混凝土鋪筑層碾壓密實，并檢測合格后施工)，通過控制灰漿比重，采用梅花形布點插管注漿、插管上下緩慢移動注漿，按核算的注漿時間來控制注漿量、控制振搗泛漿標準及碾壓變態交界處交叉振搗等措施，有效保障變態混凝土澆筑質量。

3 變態混凝土施工特點

a.變態混凝土是在碾壓混凝土的基礎上注漿振搗形成的，既具備碾壓混凝土便于運輸、機械平倉、分層連續澆筑的特點，又具備常態混凝土的可塑性好、防滲性能高、振搗質量易于控制的特點，利于快速施工和提高混凝土澆筑質量。

b.變態混凝土性能可達到同等級常態混凝土的各項性能要求，且水泥膠材用量相較常態混凝土少，利于降低大體積混凝土水化熱溫升和提高混凝土澆筑質量，也節省了工程投資。

c.變態區碾壓混凝土料與碾壓區的混凝土料同步拌制、同步運輸進倉、同步卸料、同步分層平倉攤鋪、同步澆筑上升，采用推土機等攤鋪機械統一攤鋪，對于攤鋪機械無法攤鋪的區域則輔助采用反鏟、人工等方式進行攤鋪，機械化施工速度快、效率高，節省施工成本。

d.變態混凝土澆筑是在倉面已攤鋪但未碾壓的碾壓混凝土料中進行注漿、振搗密實，其單獨額外的工序分為拌制灰漿、注漿、振搗三個步驟；灰漿采用砂漿攪拌機按照出具的配比參數拌制，拌制好的漿液通過耐壓輸漿管輸送至注漿面后，通過細鋼管直接插入已攤鋪的酥松碾壓混凝土料中進行注漿，注漿后即可按照常態混凝土的振搗工藝振搗密實，施工方法簡單、易于操作。

4 變態混凝土澆筑技術措施

4.1 灰漿制備

灰漿采用自制制漿站統一拌制，制漿站就近布置于澆筑部位上方高處平臺，采用φ30～40的耐壓輸漿管引至注漿工作面，采用自流或灌漿泵加壓輸送漿液。采用灰罐儲存水泥、粉煤灰料，螺旋輸送機輸料入電子稱量斗稱量后放入下方砂漿攪拌機；配置外加劑池，提前按照一定比例將水和外加劑稀釋成混合液(外加劑混合液所含水量應在計算配比加水量時予以扣除)，通過水泵按照摻量將混合液抽提至攪拌機(根據摻量和水泵流量核算出時間，以此作為摻量控制標準)；水則通過水泵抽提至攪拌機，并通過刻度線控制加水量(按照單盤灰漿所需加水量提前核算好水深線，并予以刻度標識)?；覞{拌制按照先加水、后加外加劑、最后加水泥粉煤灰的順序投料，并按照配比參數控制各料摻量，以保證灰漿施工配比的準確性。

4.2 變態混凝土底料注漿

采用先碾后振工藝，變態區鋪筑層應隨同倉號同層碾壓混凝土一同攤鋪平整，并在變態區相鄰條帶完成碾壓，并檢測壓實度合格后實施注漿。常規的變態混凝土加漿方式主要有表層加漿、分層加漿、掏槽加漿、插孔加漿等[2]，朱昌河水庫大壩變態混凝土澆筑則在插孔加漿上進行了改進，采用插管注漿，實現了成孔和注漿并行，具體如下：

采用人工插管注漿方式，利用端部做成斜坡口、直徑15～25mm的細鋼管作為插管，其尾部與耐壓輸漿管相連，利用插管尖銳的端部插入松散狀的變態混凝土底料下部進行注漿。在注漿過程中，插管上下緩慢移動注漿，實現上、中、下不同高度同時注漿，盡可能使灰漿均勻滲入松散料的縫隙或空隙中。當單排孔不能滿足設計要求的厚度時，就應采用兩排及以上的多排孔進行注漿的原則[3]，改進實施了多排插點注漿的方式，插入點呈梅花形交錯布置，并按照插入后的有效注漿時間來控制注漿量，具體要求為：根據壩體變態混凝土設置厚度提前擬定插管點布置的間排距，每個插入點的注漿時間則根據配比確定的加漿比例(通常按碾壓混凝土體積的5%控制)、插入點輻射范圍(核算出輻射范圍需注漿的混凝土體積)、注漿管流量(開倉前應實測注漿管輸漿流量)等參數核算，具體按下式計算：

h=abcd103/e

式中h——每個插入點的注漿時間，s；

a——插入點布置排距，m；

b——插入點同排間距，m；

c——振搗密實后的分層厚度，m；

d——變態混凝土加漿比例，%；

e——倉面實測的注漿管流量，L/s。

4.3 注漿后振搗

加漿后放置10～15min，使漿液泌入后即可振搗[4]。變態混凝土振搗與常態混凝土振搗工藝一致，采用人工振搗方式，振搗采用100型高頻振搗器，配直徑100mm振搗棒，應垂直插入下層已振搗密實的混凝土約5cm，振搗至表面充分泛漿、無明顯氣泡上返為止。與碾壓混凝土搭接部位要求高頻振搗器向碾壓混凝土一側振搗,使兩者互相融混密實[5]，故在變態混凝土振搗過程中，重點應將振搗棒自變態區傾斜插入與碾壓區的交界面，并盡可能伸入碾壓區內進行交叉式振搗(插入部位宜在碾壓層的中部)，以保證碾壓區與變態區的結合強度。

5 質量控制關鍵措施

a.制漿站盡量采用電子稱量裝置稱量各料，嚴格按照施工配比參數配料拌制；變態混凝土澆筑期間，應在制漿站定時對灰漿比重進行檢測，檢測合格方可開閥供漿；漿液隨拌隨用，暫時未使用的漿液注意循環攪拌，避免因漿液沉淀造成比重不合格。

b.首層料攤鋪前，應進行基面的沖洗(斜層鋪筑法施工時應進行基面二次沖洗)和砂漿鋪設(砂漿鋪設厚度1～2cm，并鋪設均勻)；在倉面碾壓混凝土平倉攤鋪時，可使變態區側略低于碾壓區，以防止加漿、振搗過程中漿液流入碾壓區而造成漿液流失。

c.加快倉面攤鋪碾壓速度，攤鋪完成后應優先進行變態區相鄰條帶的碾壓，以便盡早實施注漿振搗；攤鋪碾壓時，保持機械沿交界線碾壓一側平行筆直行駛，避免駛入變態區造成攤鋪料硬結而影響注漿振搗效果。

d.嚴格按照碾壓工藝試驗確定的鋪料厚度控制變態混凝土底料的實際攤鋪厚度，并攤鋪平整；對于機械無法精細攤鋪的部位，安排人工輔助找平；最終使變態混凝土底料攤鋪的厚度符合工藝參數控制要求，且厚薄均勻，從而確保注漿量控制的準確性。

e.在進行碾壓混凝土料的平倉攤鋪作業期間，應注意檢查變態混凝土底料水分蒸發損失情況，采用噴霧機或沖毛槍進行噴霧補水，必要時采取臨時覆蓋防曬措施。

f.應嚴格按照提前擬定的插入點布置間排距進行插管注漿，以保證按擬定注漿時間控制注漿量的準確性，注漿完成并按要求的時間靜置后及時安排振搗密實。

g.在變態混凝土相鄰條帶碾壓完成后，變態混凝土底料VC值未過多損失時及時進行注漿振搗，并根據變態混凝土底料VC值損失情況調整注漿量和振搗時間，若VC損失較多，應適當增加注漿量，并加強振搗，保證振搗均勻、充分泛漿。

h.保證碾壓變態交界處結合強度是保證壩體澆筑質量的關鍵，采用交叉振搗，盡可能使振搗棒端部深入碾壓體側，以使碾壓變態相互融合并提高結合強度。

6 綜合評價

6.1 效果分析評價

朱昌河水庫大壩變態混凝土澆筑過程中采用了試件成型檢測的方式來驗證其澆筑質量，主要進行了抗壓、劈裂抗拉、抗凍、抗滲等指標檢測，試件安排在倉面變態混凝土注漿振搗密實后，并在初凝前開挖取料制作成型。

6.1.1 抗壓強度及劈裂抗拉強度檢測

變態混凝土抗壓及劈拉強度檢測結果統計見表1。

表1 朱昌河水庫大壩變態混凝土抗壓及劈拉強度檢測結果統計

6.1.2 抗凍指標

變態混凝土抗凍檢測結果統計見表2。

表2 朱昌河水庫大壩變態混凝土抗凍檢測結果統計

6.1.3 抗滲指標

C18015W6F50三級配變態混凝土抗滲性能檢測不低于W6標準，C18020W8F50二級配變態混凝土的抗滲性能檢測不低于W8標準，檢測結果均合格。

前述各項檢測結果顯示，朱昌河水庫大壩變態混凝土的澆筑質量良好，其采用的變態混凝土澆筑技術能夠保證混凝土達到所需各項性能指標要求。同時，通過澆筑后外觀檢查，其表面能夠達到常態混凝土澆筑的外觀效果，蜂窩、麻面等缺陷較少，平整、光面效果較好。

6.2 存在問題及建議

在實際澆筑過程中也發現，碾壓變態交界處交叉振搗實際操作存在一定難度，由于碾壓側經有效碾壓后較為密實，會影響漿液的滲入和振搗棒的有效插入振搗，從而影響交叉振搗質量。而從其他工程實施經驗看，可以通過采用手扶振動碾輔助振動碾壓的方式加以解決，經振動碾壓的交界處相互融合較好、泛漿均勻，無明顯分界痕跡。因此，變態混凝土澆筑期間，可以配置手扶振動碾等小型碾壓設備，在碾壓變態交界處實施交叉振搗的同時，根據需要輔助采用振動碾壓方式進一步改善碾壓變態分界處的結合質量。

7 結 語

碾壓混凝土材料的結構建筑物，其周邊防滲結構施工和模板邊、鋼筋埋件影響范圍、與岸坡相接處及與其他結構相接處等周邊和空間狹小區域的碾壓混凝土澆筑，一直都是影響碾壓混凝土快速施工的難題。朱昌河水庫大壩通過采用變態混凝土施工技術，實現了碾壓變態同步快速澆筑上升，并提高了碾壓混凝土結構的防滲能力和整體澆筑質量，使碾壓混凝土快速施工的優勢發揮至最佳。同時，通過控制灰漿比重，采用梅花形布點插管注漿、插管上下緩慢移動注漿，按核算的注漿時間來控制注漿量、控制振搗泛漿標準及碾壓變態交界處采取交叉振搗等技術措施，有效保障了變態混凝土澆筑質量，其成功應用的經驗可為類似工程提供借鑒參考。