水庫大壩碾壓混凝土質量控制技術研究

樸希金

(本溪關門山水庫實業有限公司，遼寧 本溪 117100)

1 工程概況

觀音閣水庫建于太子河干流，承擔著城市供水、防洪排澇、水力發電、農田灌溉、水產養殖等功能，控制流域2 795km2，總庫容21.68億m3，以10000a一遇洪水校核，以1000a一遇洪水設計，樞紐工程為一等，與下游葠窩水庫形成太子河干流梯級開發。

根據設計任務要求，觀音閣水庫大壩劃分為電站壩段、溢流壩段、底孔壩段和擋水壩段，該混凝土壩是我國北方嚴寒地區修建的第一座大型(RCD)碾壓混凝土壩。水電站總裝機容量為2.075萬kW，裝有3臺6 500kW和1臺1 250kW水輪發電機組。壩體選用“金包銀”型式壩體剖面，上游2m基礎墊層、3m防滲層和上游2.5m保護層屬于常態混凝土，底孔、廊道等孔洞周邊為1m厚鋼筋混凝土，其他內部均為含30%-35%粉煤灰的干貧碾壓混凝土。樞紐主體工程混凝土187.6萬m3，碾壓混凝土96.61萬m3，總工程量達到202.6萬m3；帷幕灌漿進尺20.17萬m，固結灌漿8.39萬m；金屬結構制作安裝3 446t，總工期為6a。

2 碾壓混凝土施工情況

2.1 施工情況

攔河壩澆筑過程中面臨著勞動強度大、作業范圍廣、施工條件差、工期緊張、環境溫度高的現狀，為保證項目工期以及提高碾壓混凝土施工質量，對此項目部成立了現場質量控制QC小組。

通過統計分析和深入調查已施工的碾壓混凝土，采取對照質量控制標準、現場檢查以及施工跟蹤等方法，對抽取的5倉碾壓混凝土進行現狀調查，結果顯示其優良率僅有75.8%。深入分析發現，施工過程控制、現場設備運行、鋪筑厚度和其他因素，對碾壓混凝土質量的累計影響頻率占比為60%、20%、15%、5%。經QC小組成員充分論證最終達成一致性意見：制定專項施工措施控制碾壓混凝土施工質量，以“顧客滿意、質量至優、誠信至上”的服務理念和“持續改進、高效施工、精益求精、實事求是”的質量理念，以技術創新為起點貫穿整個施工全過程，通過有效的質量控制保證碾壓混凝土質量達到優良，確保優良率不低于90%。

2.2 要因分析

為了有效解決前期施工過程中發現的問題，及時準確的掌握第一手原始資料以及切實提升碾壓混凝土質量，首先要現場分類統計已澆筑碾壓混凝土質量問題，詳細分析引起工程質量達不到優質的原因[1-3]。根據監理與業主要求，考慮工程經濟、人員、施工現狀以及現場調查結果，對碾壓混凝土質量利用因果圖法，從人、料、機、環、法的角度深入分析，發現設備運行不規范、澆筑溫度過高及保溫不及時為引起碾壓混凝土質量問題的主因[4]。對此，QC小組調查統計了引起多次質量問題的原因，如圖1。

圖1 碾壓混凝土質量因果分析

由圖1可看出，影響碾壓混凝土質量的因素較多，QC小組充分討論分析了碾壓混凝土質量關鍵性控制因素，即：機械設備操作不規范、砂石骨料質量不穩定、倉面過大且未采用斜層澆筑、高溫施工未及時調整VC值、外加劑選用不當、雨季及高溫施工未及時采取措施、責任制不健全、人員培訓不足等。

3 碾壓混凝土質量控制與效益評估

3.1 質量控制方法

3.1.1 完善質量責任制

項目部成立了專門控制碾壓混凝土施工質量的領導小組，小組成員主要有各部門負責人和項目總工，制定了獎優罰劣制度與質量進度計劃，對于作業人員、操作員及現場管理人員項目部實施24h全過程跟蹤監控，并設立階段性目標獎，然后對當班按照監控結果實施評價。此外，針對碾壓混凝土施工質量QC小組還要定期開展總結及調查分析大會[5]。

3.1.2 合理選擇外加劑

摻入適量的外加劑能夠顯著改善碾壓混凝土性能，在加快施工進度、減少用水量、節約水泥和工程投資成本的同時，還能提高混凝土質量[6-7]。碾壓混凝土前期使用的YJ-P型引氣劑和YJ-PC減水劑不適用，從而導致鋪筑過程中沒有實現全面的泛漿，并且層間結合性未達到預期效果。因此，為保證后期碾壓混凝土質量特邀請該領域的資深專家，到施工現場指導，經施工、設計、監理、業主和專家討論，統一認為有必要更換前期的外加劑，即利用JM-2型引氣劑和ZB-1RCC15型減水劑替代前期使用的外加劑。

3.1.3 及時調整VC值

拌合物VC值和初凝時間是碾壓混凝土現場控制的關鍵環節，而碾壓混凝土的層間結合質量和可碾性主要取決于VC值，因此試驗時增加了對VC值的檢測頻率，每小時對出機口及現場VC值組織專門的試驗員檢測一次，要準確記錄VC值在運輸過程中的損失量，并考慮運輸過程中VC值損失和氣溫條件變化對出機口VC值及時調整，出機口VC值、現場VC值的適宜控制區間為2-5s和2-8s，從而確保層間結合質量和混凝土可碾性。

3.1.4 斜層鋪筑施工

結合現場實際狀況利用斜層平推法鋪筑，由此解決層間覆蓋時間于大通倉平層碾壓過長的問題[8]。根據倉面設計文件以及報批的斜層施工方案，必須先熟悉施工方案再對碾壓混凝土實施澆筑，施工組織應符合倉面設計文件要求。施工過程中必須保持碾壓層面向于上游傾斜，并注意坡腳、厚度及坡度的控制，一般控制施工坡度為1∶15-1∶10為宜，各層平倉線應沿周邊模板準確測量刻畫，設置平倉澆筑厚度35cm，經碾壓呈薄層尖角的斜層碾壓坡腳容易被壓碎，對此選擇切角工藝。然而，由于擱置時間過長使得切角施工切出的大部分混凝土需做報廢處理，在變態混凝土施工時需要做灰漿鋪灑處理。

3.1.5 提高質量意識

各部門負責人和項目總工負責培訓教材的編寫，QC小組要組織現場所有施工人員定期學習工程圖紙、現場施工流程、施工規范、碾壓混凝土基本知識以及施工要求，以強化作業人員的責任心，提高其專業技能。培訓要求及時發現問題、解決問題，并全面巡視每道施工工序。貫徹落實交接班制，每班組澆筑過程中要有經驗豐富的作業人員帶班，對各班生產中發現的問題項目部總工要給予現場指導，切實提升學習培訓效果。

3.1.6 確保骨料品質

對骨料的性能品質碾壓混凝土具有較高的要求，為此砂石篩分廠升級改造了加工工藝，從而確保了砂石骨料品質能夠達到要求。現有砂石篩分系統由篩分、制砂、一篩篩分、中碎車間、粗碎車間、細砂處理、檢查篩分等車間組成，為提高砂石產量質量、提高中碎產能及增加半成品進料量，將一套制砂系統和一臺JY1380型圓錐破碎機增設置中碎車間，且升級改造后的車間有利于減少反擊破負荷。

針對砂石骨料成品質量、生產過程項目部派專職試驗人員和工程師赴現場實施監控，并及時下達指令對運行參數實行動態調控，嚴格控制細骨料微粉與石粉含量、含泥量、含水率、標貫密度、細度模數、顆粒級配以及粗骨料的細屑淤泥黏土含量、含水率、超遜徑等，由此保證砂石料能夠100%合格[9]。通常情況下，對于每班內的每種骨料質量試驗室都要實行試驗檢查，并做好數據分析、資料整理等工作，針對質量發生異常的砂石骨料還要增加檢查頻次，從而為及時改進和糾正問題提供數據支持。

3.1.7 制定季節性施工方案

結合澆筑過程中碾壓混凝土通常出現的問題及以往的實踐經驗，項目部編制了特殊季節的施工方案。①施工過程中遇低于小雨降雨等級的情況要停止拌合，對正實施的碾壓、平倉、卸料工作要迅速的完成，采取排水和防雨措施保護倉面；②施工過程中遇到大風時會快速的吹散混凝土表現的水分，對此要采取補償水分的噴霧措施以保持倉面濕潤；③對倉面進水、積水等失控因素要及時的發現，為防止出現質量事故還要及時的作出調整。

3.1.8 加強設備管理

對于現場碾壓混凝土質量狀況項目部要組織施工及技術人員進行檢查，并嚴格按照程序組織碾壓混凝土施工，對每個施工環節實行嚴格的控制，從而提高施工質量[10]；同時，必須對平倉設備、現場碾壓和車輛運輸司機加強學習教育，促使形成良好的工作習慣；應及時保養設備，保證易損件的齊全配備。根據倉面設計和現場施工要求，對施工人員及設備嚴格組織到位，做到設備不足或者質檢員不在不開倉；以試驗數據為基準科學設計碾壓遍數和厚度，按規范要求合理設定振動碾的行駛速度，在碾壓完畢的混凝土表面上行走各種設備時要避免對已成型層面的損壞。澆筑過程中加強現場巡查，按操作流程嚴格控制設備，嚴加制止、及時糾正不符合規范要求的施工行為，由此確保施工質量。

3.2 質量效益評估

實踐表明，QC小組活動顯著提高了現場人員的責任、質量意識和組內成員的業務水平，為有效控制碾壓混凝土質量積累了寶貴的管理經驗，為期6個月的QC小組活動節省設備及人工成本達到91.6萬元，同時確保了現場施工質量。QC小組活動的實施保證了既定目標的實現，評定結果顯示碾壓混凝土質量自QC活動實施后的優良率為91%、合格率達到100%。

4 結 論

通過深入分析影響碾壓混凝土質量的因素，項目部采取了行之有效的管控對策，保證了施工工期和碾壓混凝土質量優良率目標的實現，其經濟、社會效益明顯，可節省設備及人工成本91.6萬元。QC小組活動為其他工程碾壓混凝土施工及觀音閣水庫后續建設積累了寶貴的經驗，為其他QC活動的開展提供了借鑒實例。