浅谈混凝土双曲拱坝关键施工质量控制技术

浅谈混凝土双曲拱坝关键施工质量控制技术

倪晓东

中国水利水电建设工程咨询西北有限公司 710000

摘要:近些年来，国内系列高拱坝的成功建成投运，在发挥可观经济效益的同时也推动着我国筑坝质量控制技术的突破和发展，本文重点对混凝土双曲拱坝关键施工质量控制的技术应用、先进经验进行总结与分析，为后续混凝土双曲拱坝施工提供参考。

关键词:混凝土；双曲拱坝；关键施工；质量控制

1.前言

综合混凝土双曲拱坝筑坝特点和施工质量控制难点，拱坝工程渗漏与变形、坝体混凝土温控与防裂技术的智能化、精细化管理与应用，是整个枢纽工程质量控制的重中之重，事关大坝安全稳定运行和使用寿命^[1]。

2.混凝土双曲拱坝关键施工质量控制技术

2.1渗漏与变形控制技术

2.1.1地质缺陷处理

地质缺陷关系到工程安全稳定与渗漏变形，水利水电工程地质缺陷主要包括断层、软弱夹层及溶洞等，常见处理措施有挖除换填、布设限裂钢筋、固结灌浆等，对于大坝建基面出露的断层、较大的软弱夹层等处理方式如下：

（1）当地质缺陷结构面倾角大于 45°时，处理深度参照公式 h=（1.5～2.0）b 计算，并不小于 50cm。式中 b 为断层带或软弱夹层带出露宽度，h 为处理深度；处理长度为建基面内出露部分^[2]。当结构面倾角小于 45°时，处理深度按上覆完整岩体最小厚度不少于 1.0m控制。

（2）对于横穿建筑物基础的层间错动、裂隙、断层或软弱夹层等地质缺陷，沿其走向延伸扩挖，处理长度不短于该部位设计水头的 1/10，坝肩范围断层带覆盖范围较大时，需布设抗剪洞对断层带开挖，置换混凝土并进行固结灌浆。

（3）处理地质缺陷所形成的坑槽清除浮渣黄泥，并冲洗干净，排除渍水，对规模较大、且开挖坡较陡的地质缺陷，其开挖面上埋设锚筋、限裂钢筋，经监理组织有关单位验收合格后，方可回填混凝土，回填混凝土的强度等级与相应建筑物基础部位的强度等级相同。

2.1.2止水施工

根据拱坝结构设计要求，大坝横缝、伸缩缝位置设铜止水片和橡胶止水带，上游横缝常设2道复合W型铜止水和1道复合型橡胶止水，下游横缝设1道铜止水或橡胶止水，止水接头连接质量、安装精度控制及止水部位混凝土施工质量的好坏，关系到止水效用发挥、横缝渗水与结构稳定^[3]。

（1）复合止水的复合工艺

用 80#砂布对铜止水欲复合胶接的部位进行打磨，用有机溶剂（如汽油、丙酮、乙酸乙酯等）去除油污，将铜片待粘贴部位用湿棉纱擦拭干净。用塑料焊枪（功率不小于 1000W）或喷灯将铜片表面粘接部位加热 10～30s ，使铜片表面温度达到 110℃左右，涂复合胶压实；铜止水采取双面搭接焊接，搭接长度不小于 20mm；止水铜片的“十”字接头和“T”字形接头由厂家按设计尺寸提供成型产品^[4]。橡胶止水带接头常用硫化热粘接，热粘接温度根据环境温度试验确定。

（2）止水安装

止水片采用专用止水模板按设计位置跨缝对中安装，立模后将止水架设在预定位置上，并用托架、卡具、角钢等将其固定，避免发生移位。在浇筑坝体混凝土时，清除止水片周围混凝土料中的大粒径骨料，并确保混凝土浇筑振捣质量。

2.1.3智能灌浆与质量检查

为解决好枢纽工程渗漏控制，工程中常采用固结、帷幕、接缝、接触灌浆形成防渗幕。近些年来，智能灌浆系统与物探检测技术的应用，对提升灌浆工程质量、节约工程投资具有重要意义。

1. 智能化制浆站采用电脑自动控制，可以实现不同浆液配比一键切换，保证了水泥浆配制质量，提高工作效率。目前承包人的智能制浆系统可与发包人的智能监控系统兼容，实现远程监控。

2. 智能灌浆系统采用全自动控制灌浆，输入灌浆参数和灌浆结束条件之后，系统会自动控制配浆系统进行配浆，控制灌浆压力自控系统进行灌浆，直到达到设定的结束灌浆条件或人为中止灌浆。灌浆过程全自动化，无需人工干预,省时省工，提高灌浆效率。

3. 为直观高效检查灌浆效果，工程中第三方物探检测单位的引进对保证灌浆质量和效果意义重大。在传统灌后压水质量检查的措施上，通过灌前灌后岩石声波检测、三维成像、孔内变模测试及孔内电视成像等技术检测手段，对事前、事中、事后灌浆控制、质量检查与效果评价提供技术与数据支撑^[5]。

2.2混凝土温控与防裂

混凝土拱坝温控与防裂是质量控制的重点和难点，通常采取优化配合比设计、选用低热水泥、高掺粉煤灰降低水化热、骨料预冷、加冰或加冰水、仓面保温、喷雾降温、合理选择浇筑时间、通水冷却、花管通水养护、张贴聚苯乙烯泡沫板、喷涂 10 cm 厚聚氨酯泡沫层保温等系列措施降低混凝土浇筑温度，降低混凝土绝热温升，降低混凝土内外温差，控制混凝土裂缝产生。主要控制措施如下：

（1）优化混凝土配合比，提高混凝土抗裂能力，降低水化热温升

在满足设计要求的前提下，选用低热水泥，并严格控制碱含量，氧化镁含量控制在 3.5～5.0％为宜，高掺Ⅰ级粉煤灰30%～35%，优化混凝土配合比设计，减少混凝土单位水泥用量，降低混凝土水化热，有利于混凝土温控与防裂。

2. 控制拌和楼出机口温度和浇筑温度

对混凝土骨料采用一、二次风冷或液氮冷等措施进行预冷，控制骨料堆存高度在 6～8m，堆存时间为 5 天以上；必要时采取加冰、加冷水拌和混凝土，控制混凝土出机口温度满足设计要求。

混凝土分层厚度，须确保混凝土最高温度、降温速率、分期冷却目标温度及冷却降温幅度等要求，通过仓面设喷雾机喷雾并及时覆盖保温、尽量选在低温季节或夜间浇筑混凝土等措施降低混凝土浇筑温度。

（3）通水冷却

拱坝通水冷却以“早冷却、小温差、缓冷却”为原则，分三期通水冷却，降低混凝土内部温度。在各期通水冷却施工中，通过埋设的监测仪器，结合智能温控系统，对各浇筑仓从浇筑温度至封拱温度进行全程跟踪监测，建立温度～时间过程线，并进行分析总结，以指导混凝土温控防裂控制。

3.结论

改革开放40年以来，我国经济发展水平快速提升，各行业快速发展，在国家西电东送、南水北调和实现双碳目标等系列战略部署下，我国水利水电行业蓬勃发展，施工技术水平大幅提升，涌现出一批世界级的水利水电工程，其中混凝土双曲拱坝因其受力、经济等优势备受关注与推广应用，而精细化质量管理、智慧工程技术应用是解决高拱坝渗漏与变形、温控与防裂等关键质量控制难题的方略，需要推广应用，并在工程实践中不断总结与提升。

参考文献：

1. 张富冠.高双曲拱坝碾压混凝土夏季施工探索与实践[J].山西水利,2021,37(03):45-47.

2. 叶纯信,蒙飞花.万家口子水电站双曲拱坝施工温控技术措施综述[J].红水河,2020,39(01):104-107.

3. 邵钰斌.探讨碾压混凝土双曲拱坝廊道层窄仓面施工技术[J].建材与装饰,2019(33):294-295.

4. 赵昕.混凝土双曲拱坝运营期受力分析研究[J].科学技术创新,2018(24):129-130.

5. 黄树鹏,王薇.薄体复杂结构高拱坝碾压混凝土质量控制与高效施工[J].红水河,2020,39(01):81-85.