浅谈水利工程碾压混凝土施工技术的现状及发展

　　论文关键词：水利工程　碾压混凝土施工技术　现状及发展 
　　论文摘要：自1974年开始研究碾压混凝土大坝以来，该项技术已取得了巨大进步。现在，在气候条件不同的许多国家中，都在修建碾压混凝土大坝。正在建造的碾压混凝土大坝比其他类型的坝多。碾压混凝土大坝的高度和体积已大大增加。本文阐述了国外碾压混凝土施工技术的现状及发展及我国碾压混凝土筑坝技术的发展历程和特点。 
　　1 国外碾压混凝土施工技术的现状及发展 
　　碾压混凝土技术是干硬性混凝土利用土石坝施工工艺，以振动碾压实的一种新的混凝土施工技术，突破了传统的混凝土大坝柱状浇筑法。它具有机械化程度高，缩短工期，简化施工程序，节省投资等特点，成为水利水电工程大坝首选坝型之一。巴西、美国等碾压混凝土坝多采用粗放、快速模式建坝，对坝体防渗、温度控制与防裂、层面结合等技术要求较宽，对碾压混凝土质量控制要求不严。由此导致混凝土裂缝、渗漏问题时有出现，并视为常规。日本采用层间间断模式浇筑上升。层间结合，不受初凝时间的限制，导致碾压混凝土层间结合不良，坝体整体性由此造成影响，并在层间造成渗水通道，影响坝体稳定和美观。国外的主要研究对象是碾压混凝土施工技术应用方面，对其质量管理研究较少。 
　　1974-1982年，巴基斯坦在修复塔贝拉水利枢纽建筑物时，利用枯水期浇筑了250多万m3的RCC（混凝土），可将其看作是RCC发展的最重要的里程碑。采用筛选的当地材料，其最大粒径150mm、细料（小于0.075mm）用量约为10%。硅酸盐水泥用量开始为133.5kg/m3，后期为110 kg/m3，混凝土连续式混凝土凝土拌和设备拌制，用自卸卡车运往浇筑地点，用振动碾压实。在实现混凝土高速浇筑工艺方面，塔贝拉采用RCC的经验是成功的。 
　　日本碾压混凝土是在混凝土坝工程事务所的领导下于1974年开始研究的。日本首次采用这项新技术（起名RCD法）是1980年修建的89m高的岛地川坝和玉川坝基础板浇筑。碾压混凝土胶凝材料（70%硅酸盐水泥和30%粉煤灰）用量130kg/m3。 
　　1974年美国陆军工程师团研究了碾压混凝土重力坝方案，作为土坝设计替代方案，为1982年竣工的柳溪坝奠定了基础。此坝是世界上第一座全部采用RCC修筑的不设段间缝的大坝。坝高52m，坝顶长518m，混凝土方量33万m3。混凝土采用破碎的人工骨料拌制，骨料最大粒径76mm，细粒料用量4%～10%。胶凝材料视不同坝区而定。水泥用量47 kg/m3，粉煤灰用量19kg/m3，大坝内区RCC浇筑层层厚为24～34cm，并采用激光束控制浇筑质量。 
　　碾压混凝土筑坝技术二十世纪70年代由国外首先起用，我国于80年代初开始研究，并于1986年建成了第一座碾压混凝土重力坝-福建省坑口大坝。在推广初期，部分学者对层间结合、坝体防渗等产生疑虑和争论，曾一度减缓了碾压混凝土坝的应用进程。随着深入的试验研究，原材料、混凝土配合比及施工机械、施工工艺的改进，先进科学的设计理论和实践，碾压混凝土筑坝技术不断提高，日趋完善，解决了各类问题：采用高掺粉煤灰等外掺料，选用适宜水泥、砂石骨料、优质复合型外加剂、核子水分-密度仪国产化研制；石料对碾压混凝土性能的影响规律；对碾压混凝土拌和、运输、摊铺、压实的机械设备不断改进，调整了混凝土稠度Vc值的控制范围；坝体防渗结构的演化发展；在混凝土摊铺、浇筑及分缝处理，分层碾压、模板工程等施工工艺不断改进和提高，研究了变态混凝土、斜层平摊铺筑、诱导缝施工及恶劣环境下的施工技术等新工艺，进一步提高了碾压混凝土大坝的质量，对垂直、水平及其他方向的混凝土芯样检查，芯样已达10m（若不受钻孔机具限制，可能会更长），压水试验的透水率平均水于1Lu，抗剪断试验的破环面不在层面结合面，观测仪器的数值均证实大坝运行正常，大坝渗漏、变形值与常规混凝土相同。在大坝设计方面也有很大突破，除重力坝外，还设计采用了拱坝、包括设计指标很先进的双曲拱坝。 
　　近几年来，我国碾压混凝土筑坝技术得到了飞速的发展，1993年建成了当时世界上最高的坝高75m的普定碾压混凝土重力坝，1996年竣工的福建溪柄坝厚比仅0.19，为世界上第一座碾压混凝土薄拱坝，2001年建成目前世界上最高的坝高132m沙牌碾压混凝土重力拱坝和厚高比最小的（0.17）甘肃省龙首碾压混凝土双曲拱坝（坝高80m）；在建的龙滩大坝（坝高初期196m，终期216.5m）是世界上最高的碾压混凝土重力坝；坑口碾压混凝土重力坝、普定碾压混凝土拱坝两个项目都获得了国家科学技术进步一等奖，并在拱坝设计、倒悬面施工、分缝、并缝、温控及防渗等方面都取得了宝贵经验。随着施工水平和能力的提高，我国碾压混凝土筑坝速度更有了明显的进步，三峡三期上游碾压混凝土重力式围堰高121m，仅用4个月完成总方量110万m3。其月、日最高强度达到47.5万m3、2.1万m3，均居世界首位。截止目前为止，我国已建、在建的碾压混凝土大坝60多座，围堰近20座，我国碾压混凝土筑坝技术已处于国际领先地位。 
　　2 我国碾压混凝土筑坝技术的发展历程和特点 
　　2.1 坝越筑越高 
　　初期建造的碾压混凝土坝多为50～80m，自水口、岩滩两座100m级高坝采用碾压混凝土技术修建主坝以后，相继建成了江垭、棉花滩、大朝山等高坝。正在兴建的有索风营（坝高120m）、百色(130m)和龙滩(196m)等高坝。

　　2.2 拱坝比重不断提高 
　　自普定碾压混凝土拱坝突破了碾压混凝土筑坝应用领域以后，碾压混凝土拱坝近10年发展很快，至今已占碾压混凝土坝总数的1/6，其中还有一些双曲薄拱坝、100m级高拱坝和严寒地共的拱坝。这些拱坝含有许多新的技术突破和发展。 
　　2.3 碾压混凝土工程量在坝体总体积中的比重不断提高 
　　早期的碾压混凝土坝，采用“金包银”式结构，常态混凝土占去坝体体积很大份额，碾压混凝土工程量所占比重约为50%～60%。自开发出变态混凝土和二级配碾压混凝土作防渗体技术后，近期所建重力坝和拱坝，基本上普遍采用全断面碾压混凝土筑坝技术（除溢流坝、竖井等部位采用常态混凝土），使碾压混凝土占坝体工程量比重增高到80%左右。 
　　2.4 筑坝技术要求从细从严 
　　我国碾压混凝土坝，强调层间连续铺筑，层间要有良好结合，上游面混凝土应满足防渗、防裂和抗冻融等主要性能要求，而内部混凝土要满足必要的混凝土温度控制及抗裂要求。 
　　2.5 碾压混凝土筑坝 
　　低水泥用量，高掺粉煤灰，中胶凝材料的干硬性混凝土；薄层连续碾压；二级配碾压混凝土防渗；广泛采用诱导缝，不设纵缝，全仓面或全坝面碾压施工。 
　　2.6 规程规范的编制 
　　除在坝工建设、筑坝技术取得进展外，还编制了碾压混凝土坝设计导则、碾压混凝土重力坝设计规范和水工碾压混凝土施工规范等技术规程。虽然我国水电施工企业在质量管理上取得了较大进步，但还存在许多不足和差距，特别对于碾压混凝土大坝工程施工，其主要表现在：质量管理理念、管理思想和管理素质上还不能适应形势的需要，质量管理体系不健全，质量监督作用不能充分发挥；少数单位和部分职工，特别是个别领导干部不重视工程质量；工程质量和施工工艺水平有待进一步提高，文明施工水平差距较大；现代化管理手段应用少，决策管理系统信息不畅、运转不灵、条块分割、效率低下；片面强调水电施工情况特殊。尤其对近十年才得以迅速发展的碾压混凝土大坝施工，其施工技术还不是很成熟，因此加强其质量管理显得更加重要。 
　　参考文献 
　　[1]梅锦煜,郑桂斌.我国碾压混凝土筑坝技术概述[J].水利水电施工,2004(1):06-08. 
　　[2]石良勇,余世华.国内外碾压混凝土坝的设计、施工及其发展[J].水利水电施工,2000(1):9-12. 
　　[3]梅锦煜,郑桂斌.我国碾压混凝土筑坝技术的新进展[J].水力发电,2005.06,31(6):54-56. 
　　[4]沈崇刚.中国碾压混凝土坝的发展成就与前景[J].贵州水力发电,2002.06,16(2):1-5.