基于水利水電工程中混凝土檢測(cè)及質(zhì)量控制的要點(diǎn)

余光輝

（貴州智龍水利監(jiān)理有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550002）

1 工程概況

勝土水庫(kù)壩址以上流域集水面積17.33km2（其中：明流區(qū)集雨面積1.79km2，閉流區(qū)15.54km2），壩址以上主河道河長(zhǎng)8.83km，平均坡降36.2‰。水庫(kù)校核洪水位1145.32m，總庫(kù)容515萬(wàn)m3；正常蓄水位1143.00m，相應(yīng)庫(kù)容為442萬(wàn)m3；死水位1113.00m，相應(yīng)庫(kù)容為19.3萬(wàn)m3，興利庫(kù)容422.7萬(wàn)m3。勝土水庫(kù)工程任務(wù)為供水和灌溉，其中供水包括鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水、農(nóng)村人畜飲水和工業(yè)用水。年供水量為570.4萬(wàn)m3，將解決平定營(yíng)鎮(zhèn)、甕水辦3個(gè)村（社區(qū)）共計(jì)44667人的飲水（設(shè)計(jì)人口）、8家企業(yè)的供水及5883畝耕地（其中水田4428畝，旱地1455畝）灌溉用水。

2 本次工程中混凝土應(yīng)用情況

根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)（GB 50201—2014）》、《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)（SL 252—2000）》及《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范：（SL/T 191—2008）》的有關(guān)規(guī)定，本工程擋水建筑物、泄水建筑物為4級(jí)建筑物，次要建筑物為5級(jí)建筑物，臨時(shí)建筑物為5級(jí)。

趾板及趾板下游水平防滲段范圍內(nèi)進(jìn)行固結(jié)灌漿和噴錨支護(hù)。在趾板基礎(chǔ)布置兩排固結(jié)灌漿孔，間、排距為3m，河床段孔深8m，岸坡段孔深5m。在趾板下游水平防滲段布置兩排固結(jié)灌漿孔，間、排距3m，河床段孔深8m，岸坡段孔深5m。趾板基礎(chǔ)布置錨桿，河床段趾板設(shè)25錨桿，L=4.5m，間、排距3m；河床段趾板下游水平防滲段、岸坡段趾板及其下游水平防滲段設(shè)φ25錨桿，L=4.5m，間、排距2m。

混凝土面板面板等厚0.4m，面板共分19塊，單塊寬度8.04～12m。面板上游依次為鋪蓋區(qū)（頂部高程1113.00m，水平寬度2.5m），蓋重區(qū)（頂部高程1113.00m，頂部水平寬度2.5m）；面板下游依次為墊層區(qū)（水平寬度3m）、過(guò)渡區(qū)（水平寬度3.5m）、主堆石區(qū)及下游塊石護(hù)坡（厚40cm）。本工程防浪墻高2.2m，采用倒“T”型布置，為4級(jí)鋼筋混凝土擋墻。

3 本次工程中混凝土檢測(cè)及質(zhì)控分析

在本次工程中，混凝土面板及趾板采用線彈性模型，其他材料采用彈性非線性鄧肯－張E-B模型，混凝土與其他材料的接觸部位采用無(wú)厚度Goodman接觸面單元進(jìn)行模擬。壩基巖采用Druker-Prager屈服準(zhǔn)則的彈柔性本構(gòu)關(guān)系。

本工程防浪墻高2.2m，采用倒“T”型布置，為4級(jí)鋼筋混凝土擋墻。墻底與堆石料接觸面的抗滑穩(wěn)定性，按抗剪強(qiáng)度公式計(jì)算：

式中：Kc——擋土墻沿基底面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；

f——擋土墻與堆石之間的摩擦系數(shù)，本處取0.4；

ΣG——作用在擋土墻上全部垂直于水平面的荷載；

ΣH——作用在擋土墻上全部平行于基底面的荷載。

式中：K0——擋土墻抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)；

ΣMV——對(duì)擋土墻基地前趾的抗傾覆力矩，kN·m；

ΣMH——對(duì)擋土墻基地前趾的傾覆力矩，kN·m；

計(jì)算中主要考慮以下兩種工況：①正常運(yùn)行工況，防浪墻在堆石壓力及汽車荷載作用下的抗滑穩(wěn)定、抗傾覆穩(wěn)定及基底應(yīng)力計(jì)算；②校核工況下防浪墻在上游水壓力作用的沿防浪墻底面的抗滑穩(wěn)定計(jì)算，見(jiàn)表1。

堆石壩布置于主河道，壩頂高程1145.50m，壩頂設(shè)有40cm厚碎石墊層，路面混凝土厚30cm，壩頂下游側(cè)設(shè)有高1.2m的不銹鋼護(hù)攔。根據(jù)工程類比經(jīng)驗(yàn)，施工中壩頂預(yù)留有縱向超填區(qū)，最大超填高度25cm，位于大壩中部。

表1 防浪墻穩(wěn)定應(yīng)力分析成果

面板堆石壩上游迎水面設(shè)置混凝土面板，是壩體的防滲結(jié)構(gòu)，并將上游水壓力傳給堆石體。由于堆石體在水壓力作用下的變形會(huì)導(dǎo)致面板撓曲變形，因此面板混凝土不僅要求有足夠的抗?jié)B性能，還應(yīng)有足夠的柔性，以適應(yīng)壩體的變形，同時(shí)還應(yīng)有足夠的強(qiáng)度及耐久性，以承受一定的不均勻變形，防止面板開(kāi)裂和提高抗風(fēng)化、抗凍能力，見(jiàn)表2。

表2 面板混凝土主要性能要求

在面板的截面中部設(shè)置單層雙向鋼筋，以承受混凝土溫度應(yīng)力和干縮應(yīng)力，縱、橫向鋼筋配筋率均為0.35%，在面板拉應(yīng)力區(qū)或岸邊周邊縫附近可適當(dāng)配置增強(qiáng)鋼筋。

4 本次工程針對(duì)混凝體選擇的檢測(cè)方法

4.1 強(qiáng)度檢測(cè)

重點(diǎn)對(duì)混凝土構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)，了解其拉彈性、抗折強(qiáng)度等指標(biāo)是否能夠滿足本次水利工程的實(shí)際需求，具體方法包括回彈法、超聲法等，其中本次工程中采用回彈法進(jìn)行試驗(yàn)。

4.2 腐蝕程度檢測(cè)

混凝土與鋼筋結(jié)構(gòu)構(gòu)筑形成建筑整體框架，考慮到本次水利水電工程情況很可能受到長(zhǎng)期水的影響，進(jìn)而導(dǎo)致鋼筋材料出現(xiàn)腐蝕[1]。因此需加強(qiáng)對(duì)材料腐蝕程度的檢測(cè)，從而明確混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。本次工程中采用半電池電位檢測(cè)法，具體操作是將銅線穿插連接到混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋中，另一端連接腐蝕檢測(cè)儀通過(guò)這種操作從而判斷鋼筋的腐蝕強(qiáng)度。

4.3 抗壓性檢測(cè)

抗壓檢測(cè)作為混凝土檢測(cè)中非常重要的一部分，目前常用的檢測(cè)方法，包括超聲法、拔出法、射釘法等，在本次工程中考慮采用超聲法進(jìn)行檢測(cè)，利用聲波展示出來(lái)的特性，從而進(jìn)一步了解工程混凝土抗壓能力情況。

4.4 密實(shí)性檢測(cè)

混凝土密實(shí)性檢測(cè)直接關(guān)系到整個(gè)建筑的承載能力。考慮到工程實(shí)際，本次混凝土密實(shí)性檢測(cè)采用熱圖無(wú)損檢測(cè)方法，這種方法就是利用信息化技術(shù)來(lái)了解混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的質(zhì)量情況，一旦發(fā)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)中存在異常，應(yīng)立即進(jìn)行修補(bǔ)[2]。

5 本次工程中提高混凝土質(zhì)量的措施分析

5.1 加強(qiáng)原材料控制

本次工程中為提高混凝土質(zhì)量，針對(duì)混凝土原材料的控制重點(diǎn)從水泥、骨料和外加劑三個(gè)方面進(jìn)行嚴(yán)格控制。其中水泥作為混凝土的主要材料，在不同的具體工程中，對(duì)水泥的含量要求也各不相同，加強(qiáng)水泥檢測(cè)保證水泥質(zhì)量達(dá)到工程需求非常重要。主要開(kāi)展的檢測(cè)方法包括相容性試驗(yàn)和原材料試驗(yàn)兩種。重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)水泥細(xì)度、膠砂強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度等方面的質(zhì)量控制。另外骨料作為混凝土結(jié)構(gòu)中的重要一部分，具體分為細(xì)骨料和粗骨料，在骨料的選擇與采購(gòu)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照工程要求和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行配比，其中針對(duì)外加劑，本次工程中使用的外加劑包括速凝劑、緩凝劑、高效減水劑。在不同的施工過(guò)程中采用相應(yīng)的外加劑，旨在提高混凝土的整體質(zhì)量。

5.2 提高混凝土澆筑質(zhì)量

由于混凝土的構(gòu)造非常復(fù)雜，如果在澆筑過(guò)程中沒(méi)有加強(qiáng)質(zhì)量控制可能引發(fā)各種質(zhì)量問(wèn)題，考慮到水利水電工程的實(shí)際情況，混凝土一般是采用鋼模形式來(lái)保證澆筑質(zhì)量。

5.3 做好設(shè)備管理

在本次工程中，根據(jù)水工建筑物各部位混凝土量、所在位置、施工總布置規(guī)劃和混凝土入倉(cāng)工藝，工程壩區(qū)混凝土系統(tǒng)集中布置，輸水線路區(qū)混凝土分散布置，采取移動(dòng)式攪拌機(jī)供應(yīng)混凝土。壩區(qū)可用平地較少，綜合考慮各種因素，擬在砂石加工系統(tǒng)旁邊設(shè)置一座混凝土拌和系統(tǒng)，由拌和站、水泥庫(kù)、空壓機(jī)房等部分組成。承擔(dān)大壩、溢洪道、輸水系統(tǒng)進(jìn)水口等部位的混凝土生產(chǎn)任務(wù)。由于各項(xiàng)設(shè)備不僅關(guān)系到施工的正常開(kāi)展，也關(guān)系到施工的質(zhì)量，特別是混凝土在制作與澆筑的過(guò)程中，需要使用到各種大型設(shè)備，這些大型設(shè)備的工作效率直接關(guān)系到混凝土的澆筑質(zhì)量。如果未重視加強(qiáng)設(shè)備管理，不僅直接影響到施工進(jìn)度，甚至還可能對(duì)工程帶來(lái)不必要的損失。因此相關(guān)工作人員必須加強(qiáng)對(duì)機(jī)械設(shè)備的管理。要求安排相應(yīng)的技術(shù)人員加強(qiáng)對(duì)機(jī)械設(shè)備的維護(hù)與保養(yǎng)，確保能夠?yàn)槭┕さ捻樌M(jìn)行提供保障。