摘要：由于碾壓混凝土筑壩技術(shù)已較為成熟，碾壓混凝土壩的規(guī)模也迅速增加，同時(shí)碾壓混凝土大壩的高度和工程量也不斷增加，出現(xiàn)了許多碾壓混凝土高壩，本文針對(duì)碾壓混凝筑壩的設(shè)計(jì)和施工技術(shù)做出探討。
關(guān)鍵詞：大壩施工；碾壓混凝土；技術(shù)應(yīng)用
1 碾壓混凝筑壩的設(shè)計(jì)
碾壓混凝土壩的設(shè)計(jì)思想，原創(chuàng)于在允許的條件下，采用土石壩的施工方法進(jìn)行干硬性混凝土的運(yùn)輸、攤鋪、碾壓，以達(dá)到快速施工的目的。隨著實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累，碾壓混凝土壩的設(shè)計(jì)原理不斷獲得新的發(fā)展。
1.1 碾壓混凝土配合比
碾壓混凝土的配合比是借助于經(jīng)驗(yàn)并根據(jù)施工條件通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)來(lái)決定的。早期的碾壓混凝土壩大多采用膠凝材料用量較低的貧漿碾壓混凝土，水泥＋活性摻合料在100kg/m3 以下，現(xiàn)在大多采用膠凝材料用量較高的富漿碾壓混凝土，水泥＋活性摻合料在150kg/m3 以上。富漿碾壓混凝土壩是水電行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。
綜合目前已建成的碾壓混凝土壩的平均水平，膠凝材料用量在150kg/m3 以上的碾壓混凝土壩占絕對(duì)大多數(shù)，膠凝材料低于100kg/m3的碾壓混凝土壩較少。目前我國(guó)碾壓混凝土壩的平均膠凝材料用量是173kg/m3，其中水泥79kg/m3、活性摻合料94kg/m3。
近年來(lái)膠凝材料的概念也出現(xiàn)了新的變化。過(guò)去人們認(rèn)為膠凝材料是指水泥加活性摻合料，最早使用的活性摻合料多為粉煤灰。隨后許多工程技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)了更多有價(jià)值的摻合料，并認(rèn)識(shí)到了適當(dāng)?shù)氖蹞搅浚?.5% 左右）對(duì)提高碾壓混凝土強(qiáng)度具有一定作用。近年來(lái)出現(xiàn)了由多種活性摻合料混合而成的膠凝材料，其中可以完全沒(méi)有水泥成分，該技術(shù)雖然還不成熟，但在國(guó)外已有碾壓混凝土壩使用了這項(xiàng)新技術(shù)。
某水電站大壩碾壓混凝土采用膠凝材料用量較高的富漿碾壓混凝土水泥＋活性摻合料在150kg/m3以上，膠凝材料用量是172kg/m3，其中水泥86kg/m3、活性摻合料86kg/m3。
1.2 上游面的防滲
碾壓混凝土澆筑層間的水平縫是大壩滲水的主要通道，必須采取相應(yīng)的措施，增加上游面的不透水性和耐久性。碾壓混凝土防滲方式較多，具體有以下幾種：①在碾壓混凝土壩上游面設(shè)50cm 左右的常態(tài)混凝土層防滲，常態(tài)混凝土與碾壓混凝土同步上升；②碾壓混凝土大壩直接使用碾壓混凝土防滲，在碾壓混凝土中摻入較高含量的無(wú)黏性細(xì)粉來(lái)提高碾壓混凝土的防滲性能；③碾壓混凝土大壩采用混凝土預(yù)制面板加PVC 膜防滲；④碾壓混凝土大壩上游面澆筑30～50cm改性混凝土壩面作為大壩防滲面，并在大壩上游面2～3m 條帶的碾壓混凝土攤時(shí)鋪灑水泥粉煤灰凈漿增加抗?jié)B性能，其施工方法為：在每一層碾壓混凝土攤鋪后，向上游面30～50cm碾壓混凝土中摻入水泥粉煤灰凈漿后，用插入式振搗器振搗密實(shí)。碾壓混凝土大壩上游面設(shè)30～50cm 改性混凝土壩面的防滲技術(shù)，由于其施工較為方便快捷、施工質(zhì)量容易控制，故成為了國(guó)內(nèi)近年來(lái)的主流防滲技術(shù)，某水電站的碾壓混凝土大壩也是采用了該項(xiàng)防滲技術(shù)，而且近期已建和在建的碾壓混凝土大壩多數(shù)采用該項(xiàng)防滲技術(shù)。
碾壓混凝土壩的防滲問(wèn)題不可能僅靠上游壩面的防滲面板就可以完全解決。壩體防滲還可以通過(guò)合理的設(shè)計(jì)、施工進(jìn)行控制，設(shè)計(jì)壩體內(nèi)的排水廊道和集水井以及施工過(guò)程中優(yōu)化碾壓混凝土配合比、控制攤鋪厚度、提高碾壓密實(shí)度、提高接縫處理質(zhì)量等，均可提高碾壓混凝土壩體的防滲能力。當(dāng)然也有部分碾壓混凝土大壩施工完成后、蓄水前對(duì)大壩上游防滲面涂刷一層防水涂層，但防水涂層的耐久性和抗腐蝕性是難以滿足永久性防滲要求的。
1.3 層間接縫
碾壓混凝土筑壩中的施工縫及冷縫是個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，往往形成滲漏通道，影響抗滑體穩(wěn)定，對(duì)縫面處理的要求較高。水平施工縫和冷縫應(yīng)進(jìn)行處理，一般采用高壓水沖毛、機(jī)械刷毛和人工鑿毛等方法清除混凝土表面浮漿、乳皮及松動(dòng)骨料（以露出砂粒、小石為準(zhǔn)）。處理后，先均勻鋪一層厚1～1.5cm 的高流動(dòng)度水泥粉煤灰砂漿，然后進(jìn)行上層混凝土攤鋪碾壓，并且上層碾壓混凝土須在砂漿初凝前鋪筑碾壓完成。垂直施工縫進(jìn)行人工鑿毛處理，毛面起伏差1～1.5cm，與碾壓混凝土連續(xù)時(shí)，用30～50cm 的C20 常態(tài)混凝土過(guò)渡。
1.4 壩體橫縫
碾壓混凝土橫縫的合理設(shè)計(jì)對(duì)避免碾壓混凝土壩體產(chǎn)生溫度裂縫具有重要作用。碾壓混凝土大壩橫縫縫距設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)目前仍處于研究探索階段，大部分壩體橫縫設(shè)計(jì)是以經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)的，早期的有些碾壓混凝土壩甚至不設(shè)橫縫，隨著碾壓混凝土筑壩技術(shù)的不斷發(fā)展，目前幾乎所有碾壓混凝土大壩都設(shè)橫縫，分縫的間距和成縫結(jié)構(gòu)均得到了完善和提高。一般壩體分縫有機(jī)械切縫、模板分縫和誘導(dǎo)成縫。縫內(nèi)填充材料有鍍鋅鋼板、合成縫板、瀝青浸木板以及接觸灌漿等�？p間一般要求設(shè)置銅止水和橡膠止水。
以某水電站碾壓混凝土雙曲拱壩為例，該拱壩壩頂曲線長(zhǎng)160m、壩底長(zhǎng)90m，設(shè)計(jì)了兩條橫縫，橫縫間距為50m，橫縫采用誘導(dǎo)成縫，縫內(nèi)進(jìn)行接觸灌漿。
2 碾壓混凝土施工技術(shù)
近年來(lái)碾壓混凝土筑壩技術(shù)在國(guó)內(nèi)得到了迅速發(fā)展，在施工工藝、施工質(zhì)量、施工水平及施工速度上均進(jìn)行了不斷創(chuàng)新和發(fā)展，使國(guó)內(nèi)碾壓混凝土施工水平達(dá)到了世界領(lǐng)先地位。
2.1 碾壓混凝土施工強(qiáng)度
碾壓混凝土因其具有施工速度快的優(yōu)點(diǎn)，而得到了廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，大型碾壓混凝土大壩施工中，碾壓混凝土日澆筑上萬(wàn)立方已經(jīng)較為普遍。即使是在小型碾壓混凝土壩施工中，碾壓混凝土的日澆筑方量通常也能達(dá)到一千立方以上。一般情況下，只有混凝土拌和系統(tǒng)的生產(chǎn)能力足夠高的情況下，碾壓混凝土的施工強(qiáng)度可以是同等條件下常態(tài)混凝土施工強(qiáng)度的3倍以上。
2.2 碾壓混凝土的模板
早期的碾壓混凝土壩的施工采用常規(guī)移動(dòng)模板和滑模，但隨著施工技術(shù)的不斷創(chuàng)新，常規(guī)移動(dòng)模板和滑模已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足碾壓混凝土的快速施工要求。目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)碾壓混凝土壩都采用連續(xù)翻升的懸臂模板。以某電站碾壓混凝土雙曲拱壩為例，采用了可連續(xù)翻升的懸臂模板，單套模板高1.8m、寬3m（0.75m+1.5m+0.75m）, 水平方向設(shè)可調(diào)節(jié)系統(tǒng)，平直段長(zhǎng)1.5m，可調(diào)節(jié)段長(zhǎng)各0.75m，可調(diào)節(jié)度6～10cm。這種結(jié)構(gòu)尺寸可適應(yīng)壩體水平曲率變化大和豎向曲率變化大的特點(diǎn)。單套模板主要由面板系統(tǒng)、桁架系統(tǒng)、水平調(diào)節(jié)系統(tǒng)、豎向調(diào)節(jié)系統(tǒng)和錨固系統(tǒng)等組成。每組模板由上、下兩套組成，高3.6m，上下套之間采用節(jié)間調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行力的傳遞和實(shí)現(xiàn)俯仰調(diào)節(jié)功能。RCC 的側(cè)壓力（倒懸部分RCC 的自重）、機(jī)械自重及振動(dòng)荷載等，通過(guò)面板系統(tǒng)傳遞給桁架系統(tǒng)，再由豎向調(diào)節(jié)系統(tǒng)傳力給其下一層模板的桁架系統(tǒng)，最后傳力給最下一層模板的錨固系統(tǒng)，并由錨固系統(tǒng)中埋置在RCC 中的錨筋與RCC 之間的握裹力來(lái)與之平衡。單塊模板的自重約為780kg，在大壩上升過(guò)程中，采用8T 汽車吊在壩內(nèi)工作面進(jìn)行吊裝，人工配合安裝。
2.3 碾壓混凝土的入倉(cāng)
碾壓混凝土的入倉(cāng)方式有：自卸汽車直接入倉(cāng)、深槽皮帶機(jī)、塔帶機(jī)以及真空負(fù)壓溜槽等。
使用自卸汽車運(yùn)送碾壓混凝土直接入倉(cāng)的方式最為方便、簡(jiǎn)單和快捷，但該入倉(cāng)方式對(duì)地形條件、交通條件及入倉(cāng)高度均有限制，存在入倉(cāng)道路的墊砟問(wèn)題，且在入倉(cāng)前必須沖洗輪胎，設(shè)置脫水路段。自卸汽車直接入倉(cāng)方式可在大壩下部，倉(cāng)面高程較低位置，且只能從大壩下游入倉(cāng)，從上游入倉(cāng)時(shí)會(huì)破壞上游防滲面的防滲效果而不采用。
深槽皮帶機(jī)入倉(cāng)的方式可用于小型碾壓混凝土壩，其入倉(cāng)方式簡(jiǎn)單、進(jìn)度易于控制，但通常其速度不夠快捷。塔帶機(jī)輸送系統(tǒng)是方便快捷的運(yùn)輸手段，可直接從拌和樓將混凝土運(yùn)至倉(cāng)面，但其維護(hù)和運(yùn)行人員多、成本高，可用于大型碾壓混凝土壩的施工。
對(duì)于壩肩較陡的大壩，我國(guó)首創(chuàng)了負(fù)壓真空溜槽法輸送碾壓混凝土，該項(xiàng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)比較成熟，真空負(fù)壓溜槽的入倉(cāng)方式由于其簡(jiǎn)單、方便、成本低、易于操作，目前在國(guó)內(nèi)得到廣泛使用。
2.4 碾壓混凝土的溫控
碾壓混凝土澆筑過(guò)程中的溫度控制同樣是防止溫度裂縫的關(guān)鍵。溫度控制措施有控制溫升、采用低熱水泥、增加活性摻合料用量、采取保溫措施、在適宜的氣候下澆筑、埋設(shè)冷卻水管以及預(yù)冷卻等方法。因碾壓混凝土澆筑倉(cāng)面大，受周圍氣候的影響大，預(yù)冷卻法的效果不明顯，所以預(yù)冷卻法已經(jīng)基本上不用。一般來(lái)說(shuō)，碾壓混凝土施工氣溫在3～25℃較為合適。
2.5 碾壓混凝土的質(zhì)量控制
目前常用的幾種主要質(zhì)量控制方法為：①在混凝土拌合站及倉(cāng)面，采用VC 值測(cè)定儀適時(shí)測(cè)量碾壓混凝土的VC 值，通過(guò)控制碾壓混凝土的VC 值來(lái)控制碾壓混凝土的可碾性及配合比；②在碾壓過(guò)程中，用核子密度儀對(duì)碾壓混凝土的濕容重和壓實(shí)度進(jìn)行監(jiān)測(cè)；③碾壓混凝土的強(qiáng)度在施工過(guò)程中是以監(jiān)測(cè)容重進(jìn)行控制的，碾壓混凝土澆筑90 天后，通過(guò)鉆孔取芯樣校核其強(qiáng)度是否滿足設(shè)計(jì)要求。
