西安市李家河水库大坝碾压混凝土现场生产性试验分析

郭 仪

(西安市辋川河引水李家河水库工程建管处， 陕西 西安 710000)

科学研究及工程设计

西安市李家河水库大坝碾压混凝土现场生产性试验分析

郭 仪

(西安市辋川河引水李家河水库工程建管处， 陕西 西安 710000)

李家河水库工程碾压混凝土双曲拱坝施工前，进行了现场碾压混凝土工艺生产性试验，确定了该工程碾压混凝土的施工工艺、碾压混凝土的压实参数和控制标准等各项参数，切实有效地解决了节约工程成本、控制工程质量、提高工程建设效率等一系列问题。

大坝；碾压混凝土；现场试验；分析

西安市辋川河引水工程位于灞河一级支流辋川河中游段，是国务院批复的《渭河流域重点治理规划》中的重点项目。工程由李家河水库和输水工程两大部分组成。工程建成后，与岱峪水库联合调节，每年新增市供水量7669万m3，可解决西安市东部地区的生活生产用水问题，进一步缓解西安市地面沉降和地裂缝等环境地质灾害问题，彻底实现西安市中心区供水从地下水为主到地表水为主的转变，对西安市东部地区社会经济可持续发展具有十分重要的作用。

1 工程概况

李家河水库工程地处西安市蓝田县玉川乡李家河村，距西安市68km，坝址断面多年平均径流量1.33亿m3；50年一遇洪水洪峰流量990m3/s， 500年一遇洪水洪峰流量1790m3/s。工程由碾压混凝土双曲拱坝、引水洞及坝后发电站组成，水库设计正常蓄水位880.00m，坝顶高程884.00m，最大坝高98.50m，坝顶弧长351.71m，弦长309.43m，坝顶宽8m，底宽31m；坝后电站装机5000kW，多年平均发电量1723万kW·h，水库总库容5260万m3。李家河水库是一座以城乡供水为主，兼有防洪、发电效益的中型水库。

李家河水库工程大坝设计为碾压混凝土双曲拱坝，坝体上游防渗采用二级配C9020碾压混凝土，坝体内部采用三级配C9020碾压混凝土，上下游坝面0.5m范围内采用变态混凝土。碾压混凝土双曲拱坝技术指标要求高，施工技术复杂，难度较大，为确保工程施工质量，李家河水库大坝工程在大坝混凝土施工前，专门进行了碾压混凝土配合比设计试验和现场混凝土碾压生产试验。

2 大坝混凝土设计技术要求

按照工程施工图设计要求，李家河水库大坝碾压混凝土设计力学指标见表1。

表1 李家河水库大坝碾压混凝土设计力学指标

3 现场试验项目及目的

李家河水库工程初步设计阶段，由中国水电顾问集团某工程科研实验分院进行了李家河水库大坝碾压混凝土设计配合比试验。2011年6月，水库大坝碾压混凝土开始施工前，为保证大坝碾压混凝土施工达到设计要求指标，结合当地水文气象条件和施工现场交通路况、运输距离等因素，根据设计推荐配合比及李家河水库项目部现场实验室室内试验结果，拟定了现场生产性碾压混凝土初步配合比，并进行了碾压混凝土现场生产性试验，确定了大坝碾压混凝土具体施工参数。

3.1 碾压混凝土拌和时间试验

在拌和楼出机口进行碾压混凝土半成品试验。采用其他工程的混凝土骨料投放顺序，拟定不同的拌和时间，经反复测算，在保证混凝土拌和物均匀性的前提下，确定最小拌和时间。

3.2 现场施工碾压参数试验

通过现场碾压混凝土摊铺、碾压工艺性试验，选定摊铺厚度下不同VC值(即碾压混凝土拌和物的工作度)与碾压遍数、静压与振动压实遍数组合、压实机械选配及其行进速度等具体生产性组合之间的关系，确定最佳压实遍数。李家河水库大坝按经验选择摊铺厚度34cm，结合项目部施工配备的履带式推土机(D-80)推平摊铺、BW202AD-2型串联式振动碾(10t)静振两用压路机进行压实，静压1遍，振动压实6遍，再静压1遍的组合方式，选择压路机行进速度为1.50～2km/h，配合BW-75S型手扶式振动碾进行边角碾压。

3.3 层面结合处理试验

根据碾压混凝土层面结合、层面间歇时间不同情况，在连续上升、接近初凝和终凝后层面处理情况下，选择最佳层面结合处理工艺。

3.3.1 连续上升不同间歇时间试验

为了解碾压混凝土连续上升层间的最大允许间歇时间，进行了混凝土初凝前不同间歇时间、层面不处理上升对碾压混凝土性能影响试验。根据室内试验结果，现场试验拟定了不间歇连续上升、间歇6h不处理上升和间歇8h不处理上升三种情况，以确定连续上升层间的最大允许间歇时间。在混凝土达到龄期后，通过钻孔取芯，测试混凝土层间接触面室内抗剪强度和抗拉强度，并对层面结合部位进行分段压水试验，根据层面混凝土力学性能指标和压水试验结果，确定碾压混凝土连续上升层的最大允许间歇时间。

3.3.2 接近初凝的层面处理试验

考虑到施工中可能出现的不确定异常因素影响，导致混凝土接近初凝的情况，试验中根据室内碾压混凝土初凝时间试验结果，在接近初凝2h左右进行层面处理试验，按照间歇时间10h，进行层面铺砂浆上升和不铺砂浆直接上升试验，以确定接近初凝时层面处理工艺。

3.3.3 终凝后的层面处理试验

根据其他碾压混凝土工程现场生产性试验成果，进行冲毛后摊铺砂浆终凝后层面处理工艺试验。终凝后层面处理间歇时间为3天，对层面采用高压水枪冲毛，清除混凝土表面的浮浆和松动骨料后，摊铺砂浆，继续上升。在混凝土达到龄期后，根据钻孔取芯和混凝土原位抗剪试验结果验证层面处理质量。

3.4 诱导缝和锚杆拉拔试验

通过现场试验提出防护要求的诱导缝施工工艺；通过锚杆拉拔试验，确定坝体模板最小的反转时间。

4 碾压试验场地布置及碾压试验

4.1 场地布置

根据现场实际情况，选取52.50m×12m试验场地，场地坚实，并浇筑一层厚15～20cm的C20混凝土。试验块周边立模高度为150cm，混凝土强度达到15MPa后开始进行碾压混凝土摊铺碾压试验，碾压混凝土铺筑分A、B、C三个条带，每个条带宽4m，试验有效压实长度为45m，两侧为0.5m变态混凝土区或低VC值碾压混凝土替代变态混凝土区(见图1)。

图1 碾压混凝土试验场地布置

4.2 试验器具

混凝土运料入仓采用15t自卸汽车，以D-80推土机平仓，采用10t双筒振动碾，振动频率45Hz，振幅0.35～0.74mm，变态混凝土或低VC值碾压混凝土替代变态混凝土区用插入式振捣器振捣后，采用小型振动碾进行表面收平，压实密度检测采用MC-3型核子密度仪。

4.3 试验过程

碾压混凝土水泥采用525号水泥，粉煤灰采用Ⅱ级粉煤灰，细骨料和粗骨料采用人工砂和碎石，由混凝土拌和场1号楼3×1.50m3自落式拌和系统供料，采用汽车运输直接入仓，运输距离2.50km，采用端退法卸料，人工及时分散集中的骨料，用推土机推平，分条带碾压。汽车入仓前用压力水冲洗车轮，待轮胎脱水后才允许入仓。道路随碾压混凝土的升高而逐步加高，冲洗处至仓面之间路面铺设碎石层，入仓口用干砌块石封仓，道路铺筑随混凝土浇筑连续上升。

现场工艺试验用三级配混凝土理论容重为2421kg/m3，二级配混凝土理论容重为2401kg/m3，核子密度仪现场密度测试前用标准块标定，现场生产性试验松铺厚度340mm。

现场碾压混凝土试验共进行五层。前三层分别进行了C9020三级配和二级配碾压混凝土，压实厚度300mm时，不同VC值、不同碾压遍数与压实密度的关系试验。为满足现场工程施工需要，工艺试验时现场VC值分别按1～3s、3～6 s控制，每层A、B、C三个条带分别采用静压2遍加振动压实4遍，静压2遍加振动压实6遍，静压2遍加振动压实8遍。第四层和第五层采用最佳碾压遍数，第五层主要进行了终凝后层面处理工艺试验。振动碾的行车速度为1～1.5km/h。试验分层情况见图2；不同VC值、不同碾压遍数与容重的关系试验成果见表2，不同VC值、不同碾压遍数与容重的关系曲线见图3。

第一层(C9020三级配)第二层(C9020三级配)第三层(C9020二级配)第四层(C9020二级配)第五层(C9020三级配)A条带VC值1～3s碾压2+4遍A条带VC值3～6s碾压2+4遍A条带VC值1～3s碾压2+4遍A条带VC值3～6s最佳遍数：2+6A条带VC值3～6s最佳遍数：2+6B条带VC值1～3s碾压2+6遍B条带VC值3～6s碾压2+6遍B条带VC值1～3s碾压2+6遍B条带VC值3～6s最佳遍数：2+6B条带VC值3～6s最佳遍数：2+6C条带VC值1～3s碾压2+8遍C条带VC值3～6s碾压2+8遍C条带VC值1～3s碾压2+8遍C条带VC值3～6s最佳遍数：2+6C条带VC值3～6s最佳遍数：2+6

图2 试验块分层

表2 不同仓面VC值、不同碾压遍数与容重的关系试验成果

图3 不同VC值、碾压遍数与容重关系曲线

5 碾压试验成果

在不同的碾压遍数情况下，按静压2遍+振动压实6遍进行碾压的混凝土容重值基本上为最高值，碾压遍数继续增加后，混凝土容重值提高很小，或呈下降趋势。三级配仓面VC值3～6s时，按静压2遍+振动压实6遍进行碾压的混凝土容重值最高，碾压遍数再增加时混凝土容重值反而降低(见表2、图2)。

根据碾压混凝土振动压实原理，碾压混凝土的压实是从塑性阶段转化为弹性阶段的过程。塑性阶段以静压为宜，因为松散的混凝土不能传递振动波，易在混凝土内部形成封闭气体而造成空腔。弹性阶段由塑性向弹性转化，通过振动，骨料颗粒重新排列成骨架，孔隙被胶浆所充填而达到设计密度，则碾压混凝土处在弹性阶段，因而不再吸收能量，当增加碾压遍数后反而会降低密实度。

同时看出，无论VC值1～3s还是3～6s，按静压2遍+振动压实6遍碾压，试验容重均超出了控制容重，即试验容重与理论容重的比值均大于98%。实际施工时仓面VC值可按季节和气温变化进行动态控制，可以先按静压2遍+振动压实6遍进行碾压，根据碾压后表面泛浆情况及容重检测情况决定是否再增加碾压遍数，控制标准见表3。

表3 碾压参数及压实控制标准

当VC值控制在1～3s时，在相同碾压遍数情况下容重值较高，因此，实际施工时，应采取喷雾保湿、遮盖、加快施工速度等措施，以尽量减小VC损失。

6 结 语

李家河水库大坝工程现场碾压混凝土生产性试验成果，对优化施工工艺、提高工作效率，以及施工标准化和规范化都起到了决定性的作用。通过现场碾压工艺试验及对试验数值的分析，确定了该工程碾压混凝土的施工工艺、碾压混凝土的压实参数和控制标准等各项参数，切实有效地解决了节约工程成本、控制工程质量、提高工程建设效率等一系列问题。

[1] DL/T 5112—2009 水工碾压混凝土施工规范[S].北京：中国电力出版社，2009.

[2] DL/T 5433—2009 水工碾压混凝土试验规程[S].北京：中国电力出版社，2009.

[3] DL/T 5144—2001 水工混凝土施工规范[S].北京：中国电力出版社，2001.

[4] DL/T 5241—2010 水工碾压混凝土耐久性技术规范[S].北京：中国电力出版社，2010.

[5] SL 352—2006 水工混凝土试验规程[S].北京：中国水利水电出版社，2006.

[6] 顾志刚，张东成，罗红卫.碾压混凝坝施工技术[M].北京：中国电力出版社，2007.

[7] 杨阳.碾压混凝土坝施工方案及费用优化决策系统[D].成都：四川大学，2001.

Roller Compacted Concrete Site Production Test Analysis of Lijiahe Reservoir Dam in Xi’an City

GUO Yi

(Xi’anCityWangchuanRiverDiversionLijiaheReservoirEngineeringConstructionandAdministrationOffice,Xi’an710000,China)

Before the construction of roller compacted concrete double-curvature arch dam of Lijiahe Reservoir project, carry out the production test of site roller compacted concrete technology, confirm various parameters like the construction technology, the compacting parameter of the roller compacted concrete and control standards and so on, settle series problems such as saving engineering cost, controlling engineering quality, enhance engineering construction efficiency practically and feasibly.

dam; roller compacted concrete; site test; analysis

10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2017.03.016

TV41

A

1673- 8241(2017)03- 0058- 05