碾压混凝土坝施工技术要点分析

碾压混凝土坝施工技术要点分析
碾压混凝土是水利工程中性能良好，成本较低的新型混凝土材料。

其单位用水量和水泥用量较少，粉煤灰掺量可达114Kg/m3，无流动性。

经过振动碾压养护等工艺，碾压混凝土具有结构密实，强度高，耐久性好，干缩性小，节约水泥，水化热低的优点。

基于此，文中笔者就碾压混凝土坝施工相关技术进行了简要的阐述。

标签：碾压混凝土;施工技术;技术要点
一、前言
随着相关实验研究和实践探索，碾压混凝土坝的施工技术得到持续不断的创新与完善，由于其自身特点得到广泛的应用。

在我国，碾压混凝土筑坝技术的发展起步较晚，但进展很快，这使得我国在碾压混凝土坝筑坝技术方面也取得了喜人成果。

二、碾压混凝土的材料
碾压混凝土建筑材料主要包括水泥、活性掺合料、骨料、外加剂及拌合用水。

胶凝材料中掺合料所占的重量比，在外部碾压混凝土中不宜超过总胶凝材料的55%，在内部碾压混凝土中不宜超过总胶凝材料的65%。

1、水泥，凡适用于水工混凝土使用的水泥，均可用于碾压混凝土。

性质稳定，有较低水化热、教高抗裂性能的水泥较为理想。

优选32.5R或42.5R低热矿碴硅酸盐水泥，以控制坝内温升，有效降低坝体内温度应力。

2、砂石骨料，由于适当的石粉（d≤0.16mm的颗粒）含量能显著改善碾压混凝土的和易性、保水性，提高碾压混凝土的密实性、抗渗性和力学指标，且工程实践经验表明，采用人工骨料的碾压混凝土性能较天然骨料为优，因此不少工程均采用人工轧制粗、细骨料。

当采用天然砂时，为了提高碾压混凝土的密实度和改善其可碾性，可掺入岩粉来解决。

此外，应避免使用对混凝土产生碱骨料危害反应的骨料。

3、粉煤灰、火山灰、粒化高炉矿渣等活性掺合料能与水泥化物中的氢氧化钙发生二次水化反应，生成稳定的水化硅酸钙和水化铝酸钙，从而改善混凝土的性能。

为适应碾压混凝土连续、快速施工，降低水泥用量，碾压混凝土中均掺入掺合料，一般可达水泥用量的30%～65%，其中使用较多的是粉煤灰。

粉煤灰由于燃烧条件不同，其化学成分及质量等级也不同，对碾压混凝土的性能和质量有较大影响，宜采用I级灰或II级灰，质量满足GB1596-91的规定。

在无粉煤灰资源地区或运距太远时，可就近选择技术经济指标合理的其他活性或非活性掺合料，如大朝山水电站碾压混凝土坝采用了当地的凝灰岩粉掺磷矿渣（PT）作为碾压混凝土的掺合料，建造了百米级的碾压混凝土大坝。

4、外加剂，一般包括木质素磺酸钙、奈系列、糖蜜复合剂等。

碾压混凝土中胶凝材料用量少，混凝土无坍落度，必须掺入减水剂以改善其粘聚性与抗离析性能。

为了适应大面积施工的特点，延长初凝时间，减少冷缝，并为改善层面胶结，还必须掺入缓凝剂。

为了补偿碾压混凝土后期收缩，提高抗渗抗冻防裂性能，一些工程还掺入适量膨胀剂（Mg0），外加剂的掺量根据设计指标、施工要求和现场试验适量掺入，Mg0的掺入量应控制在胶凝材料的6%以内。

三、碾压混凝土坝的构造设计
1、分缝。

碾压混凝土重力坝不宜设置纵缝，根据工程的具体条件和需要设置横缝或诱导缝。

横缝或诱导缝间距应根据坝基地形地质条件、坝体布置、坝体断面尺寸、温度应力、施工强度等因素综合比较确定，其间距宜为20m～30m。

碾压混凝土拱坝设计应研究拱坝横缝或诱导缝的分缝位置、分缝结构及灌浆体系。

2、防渗。

碾压混凝土坝的上游面应设防渗层。

防渗层宜优先采用二级配碾压混凝土，其抗渗等级的最小允许值为：H150m时，应进行专门试验论证。

（H 为水头，m）二级配碾压混凝土防渗层的有效厚度，宜为坝面水头的1/30～1/15，但最小厚度应满足施工要求。

二级配碾压混凝土防渗层上游表面采用变态混凝土时，变态混凝土的厚度宜为30cm～50cm，最大厚度不宜大于100cm。

采用沥青材料、合成橡胶、复合土工膜及常态混凝土作为碾压混凝土坝的防渗方式在以往国内外碾压混凝土筑坝中均有成功应用的实例。

采用常态混凝土防渗层时，其与碾压混凝土的结合由于两者初凝时间不一致，施工干扰大，不易做到同步浇筑，是一个薄弱环节。

近年来，采用二级配碾压混凝土作为大坝防渗层已经非常普通，但沥青易老化，维护复杂，在坝体横缝或诱导缝内设置沥青井对混凝土施工干扰较大，因此实际工程中不宜设沥青井。

3、廊道。

为满足碾压混凝土坝体内灌浆、排水、观测、检查、交通等要求，根据坝的重要性、结构布置、运行条件和地质条件等因素，可在大坝基础设置排水廊道。

廊道可采用变态混凝土、常态混凝土或混凝土预制构件等形成。

为了减少施工干扰，避免加大施工作业面，尽量减少廊道层数和数量，一道多用。

碾压混凝土坝的基础灌浆、排水、检查、安全监测及交通等廊道宜予合并;低坝可设置1条，中、高坝可设置1～3条。

廊道的断面应满足施工、运行、安全监测和检修等要求。

4、止水及排水。

为减小坝体内的渗透压力，碾压混凝土坝均需布置坝体排水设施。

碾压混凝土重力坝高坝横缝或诱导缝上游面附近的止水应采用两道厚1.0mm～1.6mm的止水铜片。

中、低坝的横缝或诱导缝止水可适当简化，但中坝横缝或诱导缝上游面的第一道止水片应为铜片。

止水铜片每一侧埋入混凝土内的长度可为20cm～25cm。

坝内竖向排水孔应设在上游防渗层下游侧，可采用钻孔、
埋设透水管或拔管等方法形成，孔距为2m～3m。

钻孔的孔径宜为76mm～102mm，透水管或拔管的孔径宜为15cm～20cm。

四、碾压混凝土坝的温度控制及坝体防裂
碾压混凝土重力坝的高、中坝应采用三维有限元法对坝体温度场、温度应力进行分析，对坝体温度进行控制设计，低坝可参照类似工程经验，提出坝体温度控制要求及防止裂缝的措施。

1、碾压混凝土坝温度控制设计应收集坝址区年平均气温和变幅、多年月平均气温、旬平均气温、气温骤降的变幅和历时及相应的频率、河流水温、坝基地温以及类似工程水库水温等资料。

2、碾压混凝土坝温度控制设计应研究基础容许温差、内外温差和坝内最高温度，并应重视遇寒潮及冬季的保温设计。

高、中坝的基础容许温差应根据坝址地区的气候条件、碾压混凝土的抗裂性能和热学性能及变形性能、浇筑块的高长比、基岩变形模量等因素，通过温度控制设计确定。

以下各情况的基础容许温差应进行专门论证确定：
（1）在基础约束范围内长期间歇或过水的浇筑块;
（2）基岩变形模量与混凝土弹性模量相差较大;
（3）基础回填混凝土、混凝土塞及陡坡坝段;
3、在不影响碾压混凝土强度及耐久性的前提下，应采取合理确定掺合料的掺量、采用发热量较低的水泥及使用高效减水剂等措施降低水泥用量，减少发热量。

4、合理安排混凝土浇筑进度，宜利用低温季节的有利时段浇筑碾压混凝土。

必要时可采取下列温度控制措施：
（1）在粗骨料堆上洒水、喷雾、料堆加高、地垅取料、加设凉棚;
（2）用冷却水或加片冰拌和碾压混凝土;
（3）仓面喷雾或流水养护;
（4）骨料预冷;
（5）在碾压混凝土运输过程中防止热量倒灌;
（6）埋设冷却管。

5、应合理布置、简化坝体细部结构。

在碾压混凝土铺筑方式上宜优先采用
连续均匀上升，不宜在基础约束范围内长期间歇。

根据结构物布置和受力情况，对重要部位及易产生裂缝部位应适当布置限裂钢筋。

五、结语
综上所述，在碾压混凝土坝设计及施工技术日益进步的今天我们应当对此有更高的追求，当前对碾压混凝土筑坝技术的研究与实践致力于修建更安全、速度更快、成本更低廉、更加有利于环境保护、同时质量更加合格的碾压混凝土坝。

相信未来我国修建的碾压混凝土坝将会越来越多，大体积碾压混凝土坝将会越来越高。

参考文献：
[1]连华：《水利工程碾压混凝土施工技术的现状及发展》，《中国新技术新产品》，2011年15期
[2]石义刚，程志华：《高碾压混凝土坝关键施工技术》，《中国水能及电气化》，2011年10期
[3]毛爱华：《梁式转换层混凝土施工技术探析》，《中华民居》，2012年01期
[4]王成磊：《浅析碾压混凝土坝的发展趋势》，《科技创新导报》，2010年19期。