水工混凝土施工技術(shù)的進(jìn)展及問(wèn)題探析

1、水工混凝土施工技術(shù)的進(jìn)展及問(wèn)題探析我國(guó)的混凝上壩起步于1950年代初，發(fā)展很快，基本上是10年一個(gè)臺(tái)階，水工混凝丄施工技 術(shù)也有長(zhǎng)足進(jìn)步，如優(yōu)先使用散裝水泥車，摻用摻合料外加劑，混凝土運(yùn)輸條碼識(shí)別，水平、垂直 運(yùn)輸一體化，倉(cāng)面機(jī)械配套以及混凝土保養(yǎng)工程等等。盡管如此，仍存在一些問(wèn)題需要探討，比如 規(guī)范混凝土澆筑的倉(cāng)1僑配套，澆筑過(guò)程控制和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等。1. 概述人們對(duì)于水t混凝十的認(rèn)識(shí)，始于20世紀(jì)初，隨著越來(lái)越多的混凝十人壩的施t興建，対混凝 土的了解越來(lái)越深刻。如：發(fā)現(xiàn)混凝土的強(qiáng)度與水灰比有關(guān)，才逐步用低流態(tài)混凝土代替高流態(tài)混 凝土；對(duì)混凝土配比進(jìn)行設(shè)計(jì)，才懂得選擇不同級(jí)配骨料代替以往不洗不

2、篩；為調(diào)節(jié)和降低混凝土 水化熱，才推行利用屮、低熱水泥品種，摻加摻介料和外加劑等措施；為適應(yīng)大體積混凝土施工受 溫度控制的制約，普遍采用柱狀分塊法澆筑、骨料預(yù)冷、加冰拌和、快速入倉(cāng)、通倉(cāng)薄層澆筑等綜 介措施。正是上述認(rèn)識(shí)和措施；為混凝土壩向更人高度、更大規(guī)模發(fā)展創(chuàng)造了條件，為水工施工走 條不斷提高質(zhì)量、縮短工期、降低造價(jià)，改善結(jié)構(gòu)性能的通路找到了一條途徑。我國(guó)的混凝土壩建設(shè)起步于20世紀(jì)50年代初，比工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家落后數(shù)10年。由于我國(guó)是個(gè)農(nóng) 業(yè)大國(guó)，水電資源非常豐富，建壩綜合效益特別顯著，所以，盡管建國(guó)初期工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，科技相 對(duì)落后，資金也很短缺，但是國(guó)家和政府把水電建設(shè)放在非常重耍的位置，

3、推動(dòng)了水電事業(yè)的快速 發(fā)展，基本上是每10年就上一個(gè)臺(tái)階。1950年代建設(shè)了一批壩高100m級(jí)的混凝土壩，其代表性的壩有梅山連拱壩，壩高88. 24m：新 安江水電站，壩高105m,三門峽水電站，壩106m等。1960年代建設(shè)了一批壩高100150m級(jí)的混凝土壩，其代表性的壩有劉家峽重力壩，壩高147m 等。1970年代后期至80年代，建設(shè)了一批壩高150200m級(jí)的混凝土壩，其代表性的壩冇龍羊峽 垂力拱壩，壩高178m；烏江水電站，壩高165m；東江雙曲拱壩，壩高157m等。1990年代初列為壯界混凝土壩先進(jìn)行列的二灘水電站雙曲拱壩進(jìn)入施工，其壩高達(dá)240m；與此同時(shí)，世界最人的水利樞紐三峽

4、工程也于1994年底正式開(kāi)工，其最人壩高181m.隨著壩工建設(shè)的高速進(jìn)展，水電施工技術(shù)也得到了長(zhǎng)足進(jìn)步，特別是近20年來(lái)，水電就工技術(shù) 在許多方面都獲得了較大突破，與傳統(tǒng)的施工技術(shù)和比，產(chǎn)牛了許多新的變革。2. 就工技術(shù)主要進(jìn)展2.1優(yōu)先使用散裝水泥口詢，我國(guó)的建筑業(yè)施工，主要使用袋裝水泥，而水工混凝土則規(guī)定優(yōu)先使用散裝水泥。在水 t混凝十-中使用散裝水泥可以方便施工、降低成本、改善環(huán)境、滿足人規(guī)模的批量需求，是一項(xiàng)技 術(shù)成熟、可靠性高的施匸新技術(shù)。2. 2水工混凝土中應(yīng)摻摻合料水工混凝土通常由膠凝材料、骨料、砂和水等組成，隨著工程的需要，摻合料已成為水工泯凝 土小不可缺少的第5組分?；炷林?/p>

5、摻入摻合料后，可以降低水化熱，抑制堿骨料反應(yīng)，節(jié)約水泥, 降低成本，綜合效益非常顯著。常見(jiàn)摻合料有粉煤灰（也有用作膠凝材料）、凝灰?guī)r、硅粉、氧化鎂、 陶瓷、金屬或非金屬礦渣等。2. 3水丄混凝土中必須摻外加劑近10多年來(lái)，混凝土外加劑技術(shù)飛速發(fā)展，品種越來(lái)越多，性能越來(lái)越好，技術(shù)也越來(lái)越完善, 為此，規(guī)定在混凝土屮必須摻外加劑。日前常用的外加劑有：引氣劑、普通減水劑、緩凝減水劑、 引氣減水劑、高效減水劑、緩凝高效減水劑、緩凝劑、泵送劑等。在水工混凝土中摻入外加劑后， 能夠改善混凝土和易性，調(diào)整凝結(jié)時(shí)間，提高各項(xiàng)物理力學(xué)性能和耐久性，增強(qiáng)混凝土適應(yīng)環(huán)境的 能力等。2. 4混凝土運(yùn)輸條碼識(shí)別在多品

6、種混凝上同時(shí)運(yùn)輸?shù)那樾蜗拢枰獙?duì)其正確識(shí)別，傳統(tǒng)的方法是在車輛的前部顯著位置 設(shè)置標(biāo)志，然而這種方法易于出錯(cuò)。為此，三峽t程采用混凝土運(yùn)輸計(jì)算機(jī)條碼識(shí)別系統(tǒng)，成功應(yīng) 用在左右岸拌和系統(tǒng)。其工作原理為：當(dāng)調(diào)度發(fā)布運(yùn)行指令后，紅燈轉(zhuǎn)為綠燈，即裝冇條碼識(shí)別牌 的車輛可以通行。千輛在行進(jìn)屮觸發(fā)女裝在入ii處的紅外開(kāi)關(guān)，微機(jī)檢測(cè)到該信號(hào)后，指令女裝在 識(shí)別棚上方的攝像裝置和圖像采集r進(jìn)行采樣，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像識(shí)別處理，獲取該車需運(yùn) 輸?shù)幕炷疗贩N即秤桿號(hào)信息。根據(jù)每座拌和樓的生產(chǎn)狀況，按照優(yōu)化調(diào)度的原則，在識(shí)別棚出口 處前方的顯示牌指示車輛要去的樓號(hào)。同時(shí)，通知拌和樓按指定秤桿牛產(chǎn)混凝土。整個(gè)處理

7、過(guò)程大 約在1秒鐘左右全部口動(dòng)完成。在三峽右岸85m 程系統(tǒng)混凝上牛產(chǎn)、運(yùn)輸中，利用條碼識(shí)別近10萬(wàn)車次，誤識(shí)別率小于萬(wàn)分 z五。通過(guò)該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了群樓集控，提高了拌和樓群的綜合牛產(chǎn)能力，避免了錯(cuò)料等質(zhì)量事故發(fā)牛, 取得了顯著的綜合效益。2. 5混凝土水平和垂直運(yùn)輸一體化皮帶機(jī)以連續(xù)運(yùn)輸為特征，具冇較鬲的生產(chǎn)效率。尤其是近年來(lái)，塔帶機(jī)（頂帶機(jī)）和胎帶機(jī) 的引進(jìn)和應(yīng)用，將混凝土水平運(yùn)輸和垂直運(yùn)輸合二為一，實(shí)現(xiàn)了對(duì)混凝土運(yùn)輸傳統(tǒng)方式的變革，從 而導(dǎo)致了皮帶機(jī)運(yùn)輸混凝土的廣泛應(yīng)用。以tc2400型塔帶機(jī)為例，其工作幅度100m,輸送帶寬760mm,基座為固定式,主塔直徑3. 5m, 分13個(gè)塔節(jié)（標(biāo)準(zhǔn)

8、節(jié)每節(jié)長(zhǎng)9. 3m）,能借助液壓千斤頂口動(dòng)爬升。塔柱抗彎力矩為33354rnm.吊 鉤以下的髙度為95m,給料皮帯和送料皮帶長(zhǎng)分別為90m和130m,帯寬760mm.工作電源為480v60hz 或380v50hz，總功率300kw.其混凝土輸送能力為:三級(jí)料7m3/min、四級(jí)料5m3/min.塔帯機(jī)的主要技術(shù)特性如下：（1）塔柱具有自升功能。初始安裝時(shí)間約需6周，以厲自身加高一節(jié)塔身只需3h.（2）操作方便。正常操作僅需1人，加上維護(hù)、管理人員，每臺(tái)每班只需3人。（3）控制范圍大，輸送能力高。tc2400型塔帶機(jī)控制幅度100m,三級(jí)配混凝土的小時(shí)輸送能 力理論上可高達(dá)420m3.（4）一機(jī)

9、二用，除用于混凝土澆筑入倉(cāng)布料外，還可作為塔吊使用。塔機(jī)的工作幅度為84m, 從皮帶輸送狀態(tài)轉(zhuǎn)換成吊車狀態(tài)僅需15min左右。2. 6陡坡與垂直運(yùn)輸設(shè)備（1）負(fù)壓（真空）溜槽榮地、江婭、普定等工程采用了負(fù)圧（真空）溜槽，其原理為:當(dāng)混凝土從集料斗進(jìn)入溜槽卜彳丁時(shí)，由于溜槽具冇良好的密封性，溜槽內(nèi)部的空氣從底部排出。由于混凝土在溜槽內(nèi)并非密 實(shí)，與槽壁之間存在空隙，當(dāng)混凝土卜行時(shí)，在管內(nèi)產(chǎn)生真空度（即負(fù)壓），此時(shí)槽內(nèi)氣壓力小于外 界氣壓，使柔性橢圓槽內(nèi)向變形，槽內(nèi)的混凝上受擠壓產(chǎn)牛摩擦力，減緩了混凝上的下行速度。 混凝土在溜槽內(nèi)速度變化時(shí)的隨機(jī)過(guò)程為：速度大時(shí)，真空度越大，因此，壓緊力越大，即摩

10、擦力 越大，使速度下降；反z,速度小時(shí)，真空度越小，即擠壓產(chǎn)牛的摩擦力越小，使速度加快。負(fù)壓（真空）溜槽由于采用真空負(fù)壓挾裹混凝土，能口動(dòng)控制混凝土下卸速度，它不需耍動(dòng)力， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，運(yùn)行噪音小，無(wú)污染，制造成本低，適用于坡度為1 ： 0.751 : 1陡峻斜面 運(yùn)輸。（2）myb0x在三峽工程永久船閘豎井混凝土澆筑中，采用了具冇二次攪拌功能的垂直連續(xù)式運(yùn)輸設(shè)備myb0x. 該設(shè)備為日本前田公司的專利產(chǎn)品，混凝土料在myb0x內(nèi)自上而下自由下落，每經(jīng)過(guò)一節(jié)就會(huì)增加 2倍次的混合，當(dāng)經(jīng)過(guò)n節(jié)，即增加2n倍次的混合，它不需要外部能源或動(dòng)力，能冇效避免混凝土 垂宜運(yùn)輸屮的離析，使川方便。利

11、川myb0x共澆筑15力多m3,既解決了洞井施工干擾的矛盾，乂 保證了澆筑質(zhì)量，縮短了工期。與常規(guī)的吊罐或泵送混凝土垂直運(yùn)輸方式相比，不僅大大降低勞動(dòng) 強(qiáng)度，而且節(jié)約運(yùn)輸成木40%.2. 7倉(cāng)面五小機(jī)平倉(cāng)機(jī)、振搗機(jī)、高壓水沖毛機(jī)、倉(cāng)面吊及噴霧機(jī)被稱之為倉(cāng)面“五小機(jī)”，它是隨著混凝土施 工技術(shù)的發(fā)展應(yīng)運(yùn)而牛的。在三峽、二灘等許多人型水電工程的人倉(cāng)位混凝土澆筑中，平倉(cāng)已采取專用平倉(cāng)鏟、主振搗設(shè) 備已采用帶有多個(gè)振搗棒頭的振搗機(jī)，這對(duì)于加快澆筑進(jìn)度，保障澆筑質(zhì)量起到了積極的保障作用。高壓水沖毛技術(shù)是一項(xiàng)高效、經(jīng)濟(jì)而又能保證質(zhì)量的縫面處理技術(shù)，其沖毛壓力為2050mpa, 沖毛時(shí)機(jī)以收倉(cāng)厲2436h為

12、宜，沖毛延時(shí)以每平米0. 751. 25min效果最佳。倉(cāng)血吊主要用于輔助倉(cāng)內(nèi)模板、鋼筋安裝籌項(xiàng)丁作，最人吊高9m,最大吊重5t,其體積小，自 重輕，運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，可適應(yīng)于全倉(cāng)位作業(yè)。倉(cāng)面噴霧機(jī)是在澆筑倉(cāng)血上空形成一道霧化屏障，以隔離倉(cāng)外氣溫進(jìn)而形成倉(cāng)血小氣候的溫控 設(shè)酒。在夏季混凝土澆筑中，采用倉(cāng)面噴霧的倉(cāng)位，其倉(cāng)內(nèi)小氣候溫度要比倉(cāng)外氣溫降低46°c, 溫控效果i分明顯。2. 8混凝土保溫技術(shù)混凝土的側(cè)而永久保溫，已rh過(guò)去的掛草席、布簾改為具有良好保溫性能的化工產(chǎn)品。當(dāng)采用 拆模后外掛（或外粘）施工方法時(shí)，多選用適當(dāng)厚度的聚乙烯卷材，為增加卷材強(qiáng)度，可在卷材兩 面覆上彩條布。當(dāng)采用在

13、立模后內(nèi)貼施工方法時(shí)，多選用聚苯乙烯板材，拆模后保溫材料就留在混 凝土表面。當(dāng)采用拆模后在混凝土表面噴涂施工方法時(shí)，則選用雙組份發(fā)泡聚氨酯材料。這些新的 保溫技術(shù)，均比傳統(tǒng)保溫方法工效高，效果好，無(wú)污染，現(xiàn)場(chǎng)文明美觀。2. 9其它除上述各項(xiàng)z外，還在預(yù)埋冷卻水管的材料和方法、預(yù)埋件的施工工藝、大升層（3m）混凝土 澆筑、施工縫面釆用低一級(jí)配的混凝土或同-級(jí)配的富漿混凝土替代鋪砂漿以及混凝土溫控、養(yǎng)護(hù) 等方面均取得了進(jìn)展，這里不再一一詳述。3. 問(wèn)題討論水工混凝土經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展到如今，雖然在施工技術(shù)、管理等各方面都得到了巨大的發(fā) 展，已經(jīng)能夠建造起如三峽水利樞紐等這樣的世界巨型工程，然而，

14、仍存在一些問(wèn)題需要探討和解 決。3.1混凝土的強(qiáng)度等級(jí)對(duì)于水工混凝土的強(qiáng)度等級(jí)c,目前主要存在兩派意見(jiàn)：一派意見(jiàn)認(rèn)為，水工混凝土應(yīng)與國(guó)際 和建筑業(yè)混凝土接軌，即用c來(lái)表示，在此情況下，c代表的涵義是尺寸為15cni的混凝土立方體試 件在28d標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)齡期下，達(dá)到95%強(qiáng)度保證率的強(qiáng)度等級(jí)（mpg；而另一派則認(rèn)為，水工混凝土 應(yīng)體現(xiàn)水工混凝土充分利用后期強(qiáng)度的特色，繼續(xù)用r表示，齡期可以通過(guò)下腳標(biāo)來(lái)表示，強(qiáng)度保 證率則隨著齡期的加長(zhǎng)而相應(yīng)降低。顯然，上述兩派意見(jiàn)各有道理。就混凝十施工角度而言。希望僅以一套指標(biāo)為控制準(zhǔn)繩，不希 望有多套指標(biāo)同步控制，比如用28d齡期和90d齡期同步控制，結(jié)果往往不

15、能兼顧；即使做到了兩 者兼顧，則將導(dǎo)致不必要的浪費(fèi)。由此可見(jiàn)，用強(qiáng)度等級(jí)c要顯得合理些，關(guān)健在于應(yīng)在c和r之 間找到相應(yīng)的關(guān)系。tj前在水工混凝土施工中，采取了將二者折中的辦法，即采取了用c帶下標(biāo)的做法，當(dāng)齡期加長(zhǎng)時(shí),仍將強(qiáng)度保證率相應(yīng)降低。如c9020即表示15cm立方體混凝土試件,標(biāo)養(yǎng)90天,達(dá)到85% 強(qiáng)度保證率的強(qiáng)度等級(jí)為20mpa.但這樣處理畢競(jìng)是一個(gè)過(guò)渡的辦法，有待于進(jìn)一步完善。3. 2混凝土澆筑的倉(cāng)面配套混凝土澆筑的倉(cāng)血配套在過(guò)去一直都未受到應(yīng)有的重視，更沒(méi)有過(guò)標(biāo)準(zhǔn)，然而，它卻直接關(guān)系 到混凝上澆筑的質(zhì)量。三峽工程的混凝上澆筑實(shí)踐表明，澆筑倉(cāng)面配套需從以下兒方面入手。3. 2.

16、1倉(cāng)面設(shè)計(jì)倉(cāng)而設(shè)計(jì)用以對(duì)澆筑倉(cāng)內(nèi)的資源配置和各種混凝十 來(lái)料進(jìn)行詳細(xì)規(guī)劃，以保障各道工序正常、 有序、高效運(yùn)彳亍。倉(cāng)而設(shè)計(jì)的基本原則是：澆筑條帶布置要盡量簡(jiǎn)化，混凝土殆種切換次數(shù)盡可能地少，供料線 路要短且易操作，資源配置要充足，來(lái)料流程要優(yōu)化。倉(cāng)面設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：（1）倉(cāng)1僑情況，包括倉(cāng)面所在壩段、壩塊、高程、面積、方量、混凝土級(jí)配種類，倉(cāng)位施工特 點(diǎn)等；（2）倉(cāng)面預(yù)計(jì)開(kāi)倉(cāng)時(shí)i'可、收倉(cāng)時(shí)i'可、澆筑歷時(shí)、入倉(cāng)強(qiáng)度、供料拌和樓；（3）倉(cāng)面資源配置包括機(jī)具、工具、材料、人員數(shù)量要求；（4）倉(cāng)面設(shè)計(jì)圖，圖上標(biāo)明混凝土分區(qū)線、混凝土種類、澆筑順序等；（5）混凝土來(lái)料流程表；（6

17、）對(duì)倉(cāng)面特殊部位如止水、止?jié){片周圍，鋼筋密集區(qū)，過(guò)流表面等重要部位指定專人負(fù)責(zé)混 凝土質(zhì)量工作；（7）對(duì)特別重要部位編制專門施工措施，并在倉(cāng)面設(shè)計(jì)“注意事項(xiàng)” 一欄中注明“詳見(jiàn)施工措 施”字樣。（8）倉(cāng)而“澆筑悄況評(píng)述”收倉(cāng)后由質(zhì)檢人員和監(jiān)理工程師對(duì)該倉(cāng)混凝十澆筑情況進(jìn)行簡(jiǎn)要評(píng) 述，對(duì)可能存在的質(zhì)量問(wèn)題提出處理意見(jiàn)。3. 2. 2倉(cāng)而資源配置（1）倉(cāng)血設(shè)備配套主要包括倉(cāng)而工作機(jī)械如平倉(cāng)鏟、振搗機(jī)、手持式振搗棒、倉(cāng)而噴霧機(jī)等。其型號(hào)和數(shù)量都應(yīng) 加以計(jì)算和規(guī)定。（2）倉(cāng)而人員配套一般混凝土澆筑倉(cāng)面需配置值班木工、鋼筋工、預(yù)埋工、電工利供水專職人員。各工序值班、 帶班人員至少1名到位，并掛標(biāo)識(shí)牌。此

18、外，還需配備一定數(shù)量的倉(cāng)面骨料集中、泌水處理、保溫 等輔助t。（3）倉(cāng)面機(jī)具配套要求每個(gè)澆筑倉(cāng)面桶、瓢、鍬“三帶”齊全，清理止水、埋件區(qū)的集中骨料時(shí)要使用專用耙， 為吸取倉(cāng)而泌水，需配備真空吸水管，收倉(cāng)后養(yǎng)護(hù)需配備灑水器。（4）其它器材設(shè)施配套包括風(fēng)、水、電、通訊設(shè)酒、保溫被、防雨布（防雨棚）、插筋等。3. 2. 3倉(cāng)面管理配套為保證混凝土澆筑止常、順暢、高效的運(yùn)行，每一個(gè)倉(cāng)都必須有一個(gè)組織嚴(yán)密、運(yùn)行高效、信 息反饋及時(shí)的倉(cāng)面組織系統(tǒng)。其主要管理功能和職責(zé)范圍如下：（1）綜合協(xié)調(diào)系統(tǒng)對(duì)混凝土一條龍施工技術(shù)、質(zhì)量、安全、機(jī)電設(shè)備提供保障，根據(jù)倉(cāng)面設(shè)計(jì)安排拌和樓、澆筑 手段及開(kāi)倉(cāng)時(shí)間，協(xié)調(diào)澆筑過(guò)程

19、中出現(xiàn)的各種矛盾，組織處理突出事情。（2）澆筑系統(tǒng)（倉(cāng)面指揮）倉(cāng)面指揮全面負(fù)責(zé)澆筑倉(cāng)面的要料、下料、平倉(cāng)振搗、溫控、排水等組織指揮，確?；炷翝?筑質(zhì)量。（3）操作系統(tǒng)由調(diào)度室負(fù)責(zé)纟r織、協(xié)調(diào)，確保各操作系統(tǒng)正常運(yùn)行，拌制合格的混凝土，并使混凝土快速、 準(zhǔn)確的入倉(cāng)。綜上可見(jiàn)，混凝十澆筑的倉(cāng)而配套是保障混凝十澆筑質(zhì)量的重要前提條件，因此，亟待將這方 iftl內(nèi)容進(jìn)一步標(biāo)準(zhǔn)化。3. 3混凝土澆筑過(guò)程控制混凝土澆筑過(guò)程控制是確?；炷翝仓|(zhì)量的最厲一道工序關(guān)鍵環(huán)節(jié)。我們知道，混凝土施工 過(guò)程中澆筑過(guò)程具有其典型的特殊性，即澆筑過(guò)程是不可逆轉(zhuǎn)的，它不象模板施工，出現(xiàn)偏斜了可 以校止，當(dāng)混凝土一旦澆下去