胶凝人工砂石碾压因素及施工工艺控制研究

胶凝人工砂石碾压因素及施工工艺控制研究

陈亚伟、孔琪琪

（中国水利水电第四工程局有限公司  青海西宁  810000）

摘要：以陕西省泾河东庄水利枢纽胶凝人工砂石围堰为例，就碾压混凝土施工中碾压遍数与压实度、冲毛时间、变态料加浆量控制、施工工艺等进行了论述，通过试验和实践验证，总结出改进碾压混凝土标准化施工的部分要素：①碾压遍数：静压2遍+动压6遍为宜。②变态加浆量宜按6%控制体积比，变态混凝土可满足技术要求。③冲毛时间间隔按37h～38h控制，压力按35～40MPa控制，冲毛效果较好，冲毛后粗细骨料外漏。

关键词：变态混凝土；加浆量；碾压胶凝人工砂石；

目前，随着我国高碾压混凝土坝的建设不断发展，变态混凝土的应运已逐渐成熟，从1989年的岩滩围堰施工起始至目前的广泛应运，极大程度的解决了碾压混凝土碾压操作不便及质量难保证的疑难。本文通过论述在胶凝人工砂石围堰中变态混凝土碾压的相关因素，以优化现场实际施工、减少成本输出。胶凝人工砂石结构是介于混凝土面堆石结构与碾压混凝土结构之间的一种新结构，对填筑材料、施工工艺及地基要求及低，凸显“宜材适构”新理念，具有较好的经济效益与环境效益。

东庄水利枢纽工程上游围堰为胶凝人工砂石围堰，堰前水位637.85m，堰顶高程639.20m。围堰建基面座落于强卸荷底线，建基面高程584m，最大堰高55.2m。围堰堰顶宽7m，上游面边坡634.2m以上垂直，以下1:0.5，下游坡坡比634.20以上垂直，以下1:0.6，最大断面底宽62.22m，堰顶长72.8m。堰顶采用1m厚C2810W2加浆振捣胶凝料，上游防渗层采用C2810W6加浆振捣胶凝料，顶部宽1m，底部宽2m，外侧坡比1:0.5，内侧坡比 1:0.48；堰体内部采用C284W2 胶凝料；下游保护层采用C2810W2加浆振捣胶凝料，厚度1m，坡比1:0.6；基础垫层采用1m厚C2810W6加浆振捣胶凝料。

东庄水利枢纽工程上游围堰采用胶凝人工砂石围堰，围堰采用碾压浇筑，围堰胶凝人工砂石总方量约6.7万m³，根据施工总进度计划安排，上游胶凝围堰按期完成是保证大坝基坑施工实现安全度汛的控制性关键线路，而上游围堰施工工期紧，尤其围堰填筑施工仅有3个月半的工期，工序之间交叉或平行作业，干扰大，如何从施工工艺和方法上不断优化以加快施工进度是一重难点。下面以东庄水利枢纽碾压胶凝人工砂石围堰作为工程实例，通过预碾压试验确定施工中的机械参数，行走速度，最佳碾压遍数为后续各类工程施工提供参考价值。

1.主要设备选择

以下设备为例，具体工程施工中可选择相类似参数设备：采用柳工6626E-单驱全液压单钢轮压路机振动碾。胶凝胶凝人工砂石料搅拌设备选用胶凝砂砾石专用拌和设备。模板周边变态料振捣采用高频式振捣器。拌和好的胶凝砂石料采用25T自卸汽车运输。冲毛设备采用冲毛机。

2.胶凝人工砂石料性能检测

     2.1 VC值及损失

胶凝人工砂石料碾压工艺试验，出机口VC值控制在3～5s，根据现场运输时间、天气及气温状况，测试胶凝砂石料VC值的损失情况。施工过程中的气温、日照、风速等对胶凝砂石料的VC值都有着极大的影响。施工时必须根据工程所处的位置、气温因素、原材料等实际情况，对VC值实行动态控制，变化幅度控制在±5s。

胶凝砂石料碾压工艺试验VC值检测结果统计表

2.2 强度试验

成型150×150试件时，采用湿筛法剔出40mm粒径以上的骨料，人工进行翻拌三次，确保拌和物翻拌均匀后装入试模，后进行标准养护，根据不同龄期要求进行强度试验。在出机口进行胶凝砂石料的成型和浇筑现场进行变态混凝土的成型，并分别测定其7d、14d、28d抗压强度。

强度试验检测结果统计表

3.碾压试验

3.1碾压遍数与压实度

在碾压现场试验室分别对不同铺层厚度行测试，进行静碾2遍后动碾6、8遍再加静碾2遍的组合碾压遍数试验。根据曲线图：在碾压层厚一定的条件下，碾压遍数越多，压实度越高；在碾压遍数一定的条件下，碾压层厚度越薄，压实度越高。在静碾2遍+动碾压6遍+静碾2遍的组合下，振动行走速度为1.0km/h，碾压层厚为70cm时，压实度达到为96.5%；即碾压层厚宜控制在66～70cm厚。

3.2 冲毛时间

第一次碾压试验铺料完成时间为11月3日16:17，现场碾压完成时间18:50，第一次冲毛时间为11月4日14:20，距碾压完成后历时19h30min，冲毛机压力35~40Mpa，冲毛时出现拉槽现象，表明冲毛时间过早，第二次冲毛时间为11月5日上午8:00，距碾压完成后历时37h10min，冲毛机压力35~40Mpa，冲毛效果较好，冲毛后粗细骨料外露。

3.3 变态加浆量

现场变态料的加浆采用5%、6%两种加浆量控制，浆液比重1.8，第一层浇筑左侧模板边1m范围采用5%加浆量，右侧模板面采用6%加浆量。第二层浇筑左侧模板边1m范围采用5%加浆量，右侧模板面采用机制变态料。第三层浇筑左侧模板边1m范围采用5%加浆量，右侧模板面采用机制变态料。混凝土振捣全部采用Φ100高频振捣器。根据现场可振捣性及振捣拆模后的混凝土外观，加浆量为5%的区域能满足振捣性能需求，但拆模后麻面、气泡较多，外观质量较差。加浆量为6%的区域及机制变态区域能满足振捣性能需求，拆模混凝土面局部有少量气泡，外观质量较好。

4 施工工艺

4.1 卸料

胶凝人工砂石宜采用大仓面薄层连续铺筑。卸料：为减少骨料分离，卸料宜采用双点叠压卸料，卸料时将胶凝人工砂石料卸于铺筑层摊铺前沿的台阶上，再由平仓机将胶凝人工砂石从台阶上推至台阶下进行位移式平仓。卸料需均匀。

4.2 平仓

平仓主要采用平仓机，反铲辅助，平仓机和反铲的履带不得破坏已碾压完成的胶凝人工砂石。人工操作用于辅助边缘区及其他被指定或被认可部位的堆卸与平仓作业。胶凝人工砂石卸料后立即平仓，以满足由拌和物投料起至拌和物在仓面碾压完毕控制在3h内的要求，达到平仓过的胶凝人工砂石表面平整、无凹坑效果。

4.3 碾压

振动碾机型的选择，参考碾压效率、激振力、滚筒尺寸、振动频率、振幅、行走速度、维护要求和运行的可靠性。对特殊部位的胶凝人工砂石碾压，浇筑异种胶凝人工砂石（浇筑异种胶凝人工砂石时，需加水泥净浆后振捣，然后进行补碾）。碾压条带间的搭接宽度为30～40cm，端头部位搭接宽度宜为100cm。连续上升铺筑的胶凝人工砂石层间允许间隔时间（系指下层胶凝人砂石拌和物拌和加水时起到上层胶凝人工砂石碾压完毕为止）应控制在4～6h内，最长不允许超出胶凝人工砂石初凝时间。

4.4 变态胶凝人工砂石施工

靠边坡和模板部位的基础变态胶凝人工砂石先于主体胶凝人工砂石浇筑，在碾压胶凝人工砂石施工中，对于靠岸坡垫层胶凝人工砂石部位50cm范围加浆振捣变态或机制变态胶凝人工砂石。变态料可采用机制变态或加浆变态，用振捣器密实。铺浆方式采用人工手提桶铺洒，要求每桶浆液铺洒的宽度和长度固定，均匀铺洒。铺浆数量为胶凝人工砂石量的6%，采用注浆法（即先插孔后加浆）。

4.5 清仓与养护

胶凝人工砂石浇筑收仓后，清理仓面，使仓面处于整洁状态。养护采取喷雾、洒水、覆盖保温被等措施，使胶凝人工砂石的仓面始终保持湿润。在施工间歇期间，胶凝人工砂石终凝后即应开始养护工作。对于水平施工层面，养护工作应持续至上一层胶凝人工砂石开始铺筑时止；对永久暴露面，宜养护不少于28d。

5 结语

通过变态混凝土一系列试验及现场工艺研究，可以得出结论：

⑴ 碾压遍数以：在静压2遍+动压6遍+静碾2遍，碾压层厚控制在66～70cm厚时，碾压混凝土效果最优。

⑵ 在变态混凝土施工中，当变态加浆量体积比控制在6%时，变态混凝土是完全可以满足技术要求的。

⑶ 根据现场两次冲毛效果及间隔时间得出，当气温在2~15℃，冲毛时间间隔控制在37h~38h之内效果最好，冲毛机压力35~40Mpa，后期随着气温的升高可适当调整间隔时间。

参考文献

[1]张国新 . 碾压混凝土坝的温度控制[J].水利水电技术，2007年第6期

[2]黄蓓 . 碾压混凝土坝防渗体设计的相关试验研究[J].水利发电，2010年10月第36卷第10期

[3]SL678-2014 胶结颗粒料筑坝技术导则