1、碾压混凝土坝现场碾压工艺试验工法葛建忠 钟彦祥一、前言根据水工碾压混凝土施工规范（DL/T 51122000）3.0.2 款要求，碾压混凝土施工前宜进行现场试验，验证设计配合比、施工工艺流程、施工系统及施工设备的适应性，并确定施工工艺和参数。通过现场碾压试验可以验证混凝土配合比设计的合理性；检验施工过程中原材料生产系统、混凝土制备系统、运输系统和平仓、碾压机具等的运行可靠性和配套性；通过试验确定合理的施工工艺和参数。如摊铺方式、平仓厚度、碾压厚度、碾压遍数等。此外，对于缺乏施工实践经验的人员起到技术培训的作用。碾压混凝土筑坝工艺现场试验目的是为了保证碾压混凝土大坝的施工能达到“高质量、高水平、
2、高速度”的目标。二、工法特点（一）本工法是在长期、大量的水利水电工程现场试验过程中形成的示范性工艺，具有广泛的实用性和可操作性。（二）严格按照 RCC 设计指标及规范要求，紧密结合工程所处的地域环境、气候条件、施工条件和原材料特性，规范了现场试验程序。（三）本工法提供了现场拌合物验证方法，验证碾压混凝土各项物理力学指标能否达到设计要求；验证碾压混凝土配合比的可碾性及分离等情况；验证碾压混凝土配合比中其它有关指标。（四）本工法提供施工机具性能验证方法：拌和站拌合系统拌制碾压混凝土的能力、质量；混凝土运输能力及卸料情况；推土机、平仓机平仓水平、平整度、工效；振动碾压实厚度，遍数及工效等；其它设备有
3、关性能、效率。（五）验证劳动组织与管理：劳动组合的合理性及关键岗位；工时、工效资料；现场指挥及有关组织经验；其它有关管理的问题。（六）现场试验重点是验证施工工艺的以下内容1、施工工艺流程的校正；2、碾压混凝土碾压厚度、遍数、顺序的确定；3、混凝土拌和工艺及质量控制；4、VC 值确定及其损失试验；5、水平缝处理及各种接头处理方法；6、变态混凝土施工工艺。三、适用范围本工法适用于水利水电工程水工建筑物的碾压混凝土现场施工试验，其他工程的碾压混凝土施工也可参照执行。四、工艺原理（一）根据设计要求，严格按照 RCC 设计指标及规范要求，紧密结合工程所处的地域环境、气候条件、施工条件和原材料特性，制定科
4、学合理的技术路线和工艺试验计划，规划布置工艺试验场地。（二）工法重点突出模拟主体工程 RCC 施工，确定合理的 RCC 配合比，关键技术是对新拌混凝土坍落度（VC 值） 、含气量、凝结时间、表观密度等性能与时间、时段、温度变化等相互间的关系进行研究，找出其内在规律。（三）工法通过规范试验工艺，确定满足设计、规范、施工要求合理的施工参数。五、施工工艺与操作要点（一）工艺试验时间确定现场工艺试验时间的确定，主要取决于：混凝土室内试验报告完成时间，碾压混凝土技术、人力、设备准备情况及碾压混凝土龄期三个因素。碾压混凝土工艺试验安排在主体 RCC 混凝土开始前完成。（二）工艺试验场地选择结合工程所处的地
5、域环境、气候条件、施工条件和原材料特性，结合工程实际、工期总体生产安排，按照节约工程投资的原则，选择碾压混凝土现场试验场地，试验场地应与主体工程 RCC 施工条件相近。（三）工艺流程见图 1（四）工艺措施与要求1、使用工程材料工程所使用的水泥、粉煤灰、骨料、外加剂、水以及其它材料，使用前必须进行有关指标测试，并且符合 图 1 施工工艺流程有关标准、设计及相关施工规范的要求。2、碾压混凝土拌制与运输原材料检验混凝土拌和汽车运输入仓混凝土摊铺混凝土碾压初凝检测变态混凝土第二层铺料、碾压养护钻孔取芯混凝土配合比设计仓号准备立模、埋件仓号清理、合格证汽车运输前冲洗VC 值测试入仓前汽车冲洗取样、评定压
6、实度试验合格上下游模板、边角VC 值测试碾压混凝土拌和采用本工程投入使用的拌和站或拌合楼，应试验的项目及应获取的资料如下：（1）投料顺序确定。（2）拌和能力考核，记录每次混凝土拌和时间，每小时拌和量及每台班产量，并记录拌和期间遇到的问题等，以便分析其实际生产能力，确定大坝碾压混凝土施工时的最大仓号面积。（3）混凝土运输能力试验：运输时，要有专人记录其接料时间、仓内卸料时间，以确定使用车辆台数，期望大坝碾压时能将运输车辆台数选择合理。（4） VC 值损失试验：从拌和楼出机口至仓号碾压时，整个运输过程中，由于时间差、气温、湿度等环境因素的影响，会有一定的损失。为了便于碾压施工时在出机口控制 VC
7、值，应找出其损失值。其方法如下：试验时，每小时必须在出机口测一次 VC 值，并记录下时间、车号，混凝土入仓后，在碾压前应在仓内实测相对应车次所运料的 VC 值，并记录相应气象条件，以对比其损失情况。（5）出机口质量控制：碾压混凝土试件应在搅拌机口取样成型。碾压混凝土生产质量控制以15cm 标准立方体试件、标准养护 28d、90d 或设计龄期的抗压强度为准；混凝土抗冻、抗渗、弹模、轴压强度、极限拉伸等检验。3、混凝土平仓与碾压自卸汽车车轮经冲洗后（采用压力水管冲洗）入仓，推土机、平仓机平仓，大型振动碾碾压，边角部分使用手扶式小型振动碾碾压。其施工工艺及试验方法如下：（1）卸料：卸料时掌握二个环节
8、，一是防止分离，二是卸料定点。汽车运输时应观察、描述卸料情况。定点卸料是防止骨料分离，保证平仓质量的有效手段，汽车卸料点的间排距，取决于碾压厚度、松铺系数及每车运输量等因素。 （根据经验，暂定松铺系数为 1.2，碾压厚度为 36cm，每车运料 9m3，汽车卸料间距为 2.5m，则车距为 9.6m。 ）（2）平仓：仓面是否平整，是保证碾压混凝土压实度及均匀性的主要条件之一，必须引起我们足够的重视。推土机或平仓机操作人员应有较高的操作水平，试验前通过考核选拔。铺料厚度应严格控制，测量人员负责安排在周边模板上每隔 10m 画线放样，标识桩号、高程，工程技术部技术员绘制平仓控制线，用于控制摊铺层厚。摊
9、铺要求一是要平，二是厚度要准。检测方法采取两种：一是用激光经纬仪测量平整度及高程；二是用钢筋插入法测量厚度，并做好记录。测点根据仓号大小现场确定。铺料时，如发现局部有骨料分离现象则采用人工翻拌。（3）碾压试验：碾压时大面积采用大型自行式振动碾，边角部分使用手扶式小型振动碾压实。此工艺主要做以下试验项目： 松铺系数确定：碾压前后，用激光经纬仪测量高程，分别计算出二级配和三级配碾压混凝土松铺系数。碾压遍数的确定：现场碾压密实度的测定，使用核子密度仪。每测点均需采用散射法和透射法两种方法测量。透射法要求每 5cm 深度一个测值。最后整理出碾压影响深度曲线、碾压遍数与密实度关系曲线：测试点数应不少于
10、10 个测点，每个测点均应有振碾压 4 遍、6 遍、8 遍、10 遍、12 遍、14 遍的实测容重。最后实测成果绘制成碾压遍数与容重关系曲线及碾压影响深度曲线，找出最优碾压遍数和松铺厚度。对于手扶式振动碾的试验，和大振动碾一样得出以上两条曲线。但在试验碾压遍数时，由于小振动碾激振力小，遍数应增加，测点应调整为：10 遍、12 遍、14 遍、16 遍、18 遍、20 遍、22 遍。碾压时，无论其有振碾压遍数是多少，有振碾压前均需进行无振碾压 2 遍，完成有振碾压后，最后再无振碾压 2 遍收面。无振碾压采取大错距，即每遍搭接 20cm。有振碾压采取半错距，即每遍碾压错开半个压轮，按 2 遍计算。振
11、动碾行走速度为 12km/h，并且不得在仓号内转弯掉头。碾压混凝土初凝时间测定：碾压混凝土在一层覆盖时必须测定其是否已经初凝，如果已经初凝，则应按冷缝处理，如果没有初凝，可继续摊铺。测试仪器使用现场初凝时间测定仪，方法是在每层首先卸料的地方，下一层铺料前进行测试。如果测得已经初凝，应按铺料顺序依次增加检测点，找出已初凝的部位及面积，以便选择处理办法。检测时，应记录检测位置，混凝土入仓温度及碾压间隔时间。资料整理时，应得出碾压厚度、压实厚度及成熟度控制标准度时。（4）水平缝处理方法验证：水平缝可分为：间歇缝、冷缝、碾压缝及防渗缝四种。间歇缝：即每碾压一定层厚混凝土，按设计要求应有一定间歇期（57
12、d） ，此时形成的缝为间歇缝隙。间歇缝应在混凝土铺筑前先铺一层同标号砂浆，砂浆厚 2cm。砂浆铺筑前应将平面全部冲毛，冲毛方法使用冲毛机，但应降低冲水压力，掌握好冲毛时间，冲毛时间及使用压力与气温有关，也应做试验。冷缝：冷缝是指在混凝土连续碾压过程中，某层碾压混凝土出现的初凝现象。此时，两层碾压混凝土无法粘结，被称做冷缝。冷缝可分为两类，类缝为混凝土已经初凝，但未终凝；类冷缝为混凝土已经终凝。对冷缝的处理一般是：类缝在面积不大时，无需处理，继续铺料即可，当面积较大时应加铺砂浆。类冷缝一般是扫毛加浆处理，即扫毛后，加工 2cm 厚砂浆继续铺料碾压即可。碾压缝：指混凝土未初凝即被覆盖的缝。此缝不做
13、任何处理，连续铺料碾压。防渗缝：上游坝面（或下游水下部分坝面）设计有 23m 厚富胶材碾压混凝土，作为大坝防渗的唯一屏障。防渗缝处理方法很多，有外粘式隔水法，加浆振捣法，加浆振压法及浇筑常态混凝土、变态混凝土（为目前常用方法）等。变态混凝土方法是：每层铺料完毕并平仓后，在距模板 40cm 部位加一定数量的变态混凝土进行振捣，变态混凝土坍落度控制在 13cm，振捣器使用佛山 100150 型大型振捣器，振捣完毕后再进行其它部位的混凝土碾压工作。缝面铺设砂浆时必须在碾压混凝土卸料前完成。（5）大坝横缝施工方法试验：根据设计设置横缝及灌浆系统，在试验块做相应的横缝，横缝施工可采取切缝、设置横缝诱导模
14、板等方法。现场进行横缝止水施工方法以及诱导模板灌浆系统埋设试验。4、变态混凝土振捣试验：（1）变态混凝土采用两种施工方法：一是可采用拌和机拌制变态混凝土，二是现场加浆法。（2）变态混凝土与碾压混凝土同时铺料平仓，平仓后在碾压混凝土进行碾压时，应先振捣变态混凝土部位，后再碾压相邻部位的混凝土。（3）变态混凝土作业时，若采用机拌变态混凝土则用汽车运输至仓号摊铺，若采用现场加浆挖槽法进行施工，注浆量按混凝土体积的 57%的掺量洒铺，灰浆的水灰比为与碾压混凝土相一致，施工时注浆应均匀。（4）变态混凝土需经强力振捣才能保证密实度、均匀性和层间良好结合，相邻区域混凝土碾压时与变态混凝土搭接宽度应大于 20
15、cm。变态混凝土与碾压作业完成后其结合部宜再由小振动碾进行补充压实。变态混凝土质量（加浆量均匀度、振捣密实效果）由操作者负责，质检人员负检查责任。（5）变态混凝土施工，必须满足设计要求的各项物理性能指标和耐久性指标。同时应满足现行水工碾压混凝土施工规范的有关规定。（6）变态混凝土施工工艺与要求 变态混凝土应随碾压混凝土浇筑逐层施工，一般宜采用底部或中部加浆法；变态混凝土的铺层厚度宜与平仓厚度相同。变态混凝土施工的工序为：平仓碾压挖槽加浆填槽振捣复碾。碾压时，变态混凝土捣部位不得碾压，其它部位仍按要求的密实度碾压。目的是为了防止浆体扩散到变态混凝土区域之外，保证变态混凝土施工质量。加浆量应经试验
16、确定，严格按规定用量控制。宜采用能计量的专用加浆器具，加浆量应通过计算控制（如：上游坝面振捣宽度为 30cm，碾压层厚 30cm，加浆量（加浆量按 6）为每米加入31030.065.4 升） 。视碾压混凝土的 VC 值的变化，可适当调整加浆量。变态混凝土振捣应使用高频振捣器，振捣时间宜大于常态混凝土 12 倍。保证浆体翻至表面。同时振捣器应插入下层混凝土 5cm，保证均匀性和上下层结合。在变态混凝土与碾压混凝土的接合部，用振动碾复碾。复碾的范围应进入变态混凝土 20cm以上。碾压遍数为仓面碾压遍数的二分之一。 止水片周围是变态混凝土施工的关键部位之一，应严格按设计要求施工，采取措施支撑和保护止
17、水材料，确保振捣密实。如图 2 所示。5、异种混凝土施工常态混凝土、碾压混凝土这两种混凝土同步上升称为异种混凝土施工。常态混凝土与碾压混凝土的结合部位可取图 3 中的一种方法施工，两种混凝土应交叉浇筑，并在初凝前完成施工。图2 变态混凝土施工工艺要点示意图图3 常态混凝土与碾压混凝土结合部位施工采用(b)法施工时，碾压混凝土的碾压作业，振动碾必须下至坡角进行碾压，在常态混凝土铺筑前，应将碾压混凝土坡角集中的石子及失水的混凝土散开或挖出处理。采用(a)方法作业后，在两种混凝土的结合部，适当将碾压部位延伸，并用小振动碾做补充压实。常态砼 碾压砼振捣器振捣范围常态混凝土 碾压混凝土振捣器振捣范围(a
18、)先浇筑常态混凝土后铺筑碾压砼(b)先铺筑碾压混凝土后浇筑常态砼6、冷却水管布设按照设计要求进行铺设；7、碾压混凝土试件应在搅拌机口取样成型。碾压混凝土生产质量控制以 15cm 标准立方体试件、标准养护 28d、90d 的抗压强度为准；混凝土抗冻、抗渗、弹模、轴压强度、极限拉伸等检验。8、碾压混凝土取芯检查钻孔取样可在碾压混凝土达到设计龄期后进行。钻孔的部位和数量应根据工程需要确定。钻孔取样检查内容如下：芯样获得率：评阶碾压混凝土的均质性；压水试验：评定碾压混凝土抗渗性；芯样的物理力学性能试验：评定碾压混凝土的均质性和力学性能；耐久性试验：评定碾压混凝土的均质性和力学性能；芯样外观描述：评定碾
19、压混凝土的均质性和密实性，（五）编写试验总结报告及需要总结成果内容1、碾压混凝土原材料检测成果2、碾压混凝土拌制投料顺序、拌制时间，拌和机拌制能力；3、原材料拌制时温度、混凝土出机口温度、气温、混凝土入仓及混凝土浇筑温度；4、混凝土一期、二期冷却效果；5、碾压混凝土出机口 VC 值与现场碾压混凝土 VC 值在运输、施工过程中时间气温之间关系；6、碾压混凝土覆盖时间、碾压混凝土均匀性、可碾性、混凝土初凝终凝时间；7、松铺厚度、压实厚度及松浦系数；碾压遍数与压实度及压实容重关系；8、出机口碾压混凝土物理性能试验成果及碾压混凝土取芯成果9、其它相关试验内容。六、机械设备配置本工法采用的机具设备见表
20、1。表 1 机械设备配置表序号 设备名称 规格型号 单位 数量 备注1 强制性拌和机 DW150 座 1 投入工程所用2 强制式拌和机 拌变态混凝土 台 1 投入工程所用3 汽车吊 8t 台 1 模板安装4 平仓机 T140、 台 1 平仓5 振动碾 BW202AD 台 2 投入工程所用6 振动碾（手扶式） BW75S 台 2 投入工程所用7 自卸汽车 12.5t 部 5 混凝土运输8 混凝土振捣器 佛山100、130 台 49 Vc 稠度仪 台 210 核子密度仪 5100-EZ 型 台 211 混凝土初凝测定仪 台 112 地质钻 台 1 钻取砼芯样13 试验设备 套 114 水泥净浆搅拌
21、机 台 1七、质量控制（一）由监理工程师批准的碾压混凝土现场试验大纲，碾压混凝土所使用的配合比设计报告，做为本次试验的技术依据。（二）参加试验的施工队伍应是将来碾压混凝土施工的专业化队伍。试验前，应对队伍进行全员培训，并进行详细的技术交底。现场值班技术人员定员定岗对碾压混凝土试验实施全过程监督；（三）各项试验应有详细的试验方法，各种记录表格准备齐全。（四）拌合系统应在使用前认真检修维护保养且衡量系统应率定，保证拌和设备运转正常。（五）所有试验使用的测试设备已经检修、率定。（六）所使用的振动碾已经检修，率定（振频、振幅） 。（七）其它运输、平仓等设备已经检修，并保证完好。（八）有试验组织机构，专
22、门指挥人员。（九）试验成果整理应落实到专人。（十）有温控要求的碾压混凝土，应根据温控设计采取相应的防护措施；低温季节和寒潮易发期，应有专门防护措施。八、安全措施（一）坚决贯彻执行国家劳动法和有关安全法律、法规；（二）建立健全安全组织机构，设置专职、兼职安全员；（三）整个现场及各项机具无不安全状态，起重操作人员要坚持持证上岗制度；（四）编制安全作业指导书，严格按指导书要求作业。九、环保措施在施工过程中认真贯彻落实国家和部门有关环境保护的法律、法规和规章，做好施工区域的环境保护工作。应做到文明施工、有序，对工艺试验中形成的残渣、杂物和有害物质应实施严格的控制和管理，达到环境保护的要求。十、技术经济
23、分析通过现场碾压试验可以验证混凝土配合比设计的合理性；检验施工过程中原材料生产系统、混凝土制备系统、运输系统和平仓、碾压机具等的运行可靠性和配套性；通过试验确定合理的施工工艺和参数。如摊铺方式、平仓厚度、碾压厚度、碾压遍数等。此外，对于缺乏施工实践经验的人员起到技术培训的作用。中国水利水电第十一工程局在长期水工碾压混凝土工艺试验中，总结形成了一套在理论成熟、技术先进、操作简便、数据准确、经济合理的碾压混凝土工艺试验工法。碾压混凝土工艺试验工法对提升混凝土大坝核心技术起到了有力的支持，采用本工法，具有技术先进、实用性强、经济和社会效益显著等鲜明特点。十一、工程实例（一）石漫滩复建工程采用了本方法
24、施工，该工程为碾压混凝土重力坝，碾压混凝土工程量36 万 m3，通过室内和现场工艺试验研究，进一步解决了浆体设计、浆体量控制、施工工艺、质量控制、等多项技术问题，通过试验确定合理的资源配置、施工工艺和参数，并扩大了变态混凝土的使用范围。节约工程投资 300 多万元, 该工程被评为河南省优质工程。（二）招徕河工程为碾压混凝土高薄双曲拱坝，碾压混凝土工程量 18 万 m3，采用了本方法施工校正施工工艺流程；碾压混凝土碾压厚度、遍数、顺序的确定；混凝土拌和工艺及质量控制；温控效应试验；收缩式翻升模板施工工艺试验、资源配置、主要施工强度指标的确定、各种施工工艺选定等多项技术问题，创下碾压混凝土拱坝月连
25、续上升 27.30m 的新记录，创国内碾压混凝土坝坝工界上升新纪录，在 2005 年度中国十项重大创新项目中，与“神六”载人航天飞船成功进行多人多天太空飞行、青藏铁路格尔木至拉萨段全线铺通等项目一起获得 2005 年度中国十项重大创新项目。该工程提前一年发电而且经济效益显著，节约工程投资 800 多万元。（三）新疆冲乎尔水电站挡水建筑物为碾压混凝土重力坝，碾压混凝土总方量 48 万 m3。冲乎尔水电站作为新疆高寒地区规模较大的电站之一，采用了本方法施工校正施工工艺流程，及时有效解决施工中存在的问题。从混凝土骨料的加工源头做起，通过验证碾压混凝土配合比、入仓手段、机械设备配套、管理体系优化和施工工艺以及高温环境下的降温措施、越冬保温措施，做到全面温控，长期保温，有效防裂等方面实现碾压混凝土大坝快速施工，有效解决高寒地区碾压混凝土大坝施工的难点，充分发挥碾压混凝土连续、快速的施工特点。工程提前 8 个月发电而且经济效益显著，节约工程投资 1000 多万元。审核：赵新民
