一种基于全过程质量控制的胶结坝施工方法

技术领域

本发明涉及水电水利工程水工建筑物技术领域，特别是涉及一种基于全过程质量控制的胶结坝施工方法。

背景技术

现有的胶结砂砾石坝的骨料粒径一般小于150mm，施工时通常采取剔除大于150mm的大颗粒骨料或者破碎超径骨料的方式来保证所用的骨料粒径。之所以要控制骨料的粒径，是由于随着骨料粒径的增大，骨料的分离现象也越严重，也就越难保证坝体的强度。但我国水库淤积问题严重，影响河道水流形态，而且这些淤积物级配范围广，通常包括大比例的块石，通过对疏浚出的渣料特征分析，粒径大于200mm的约占水下疏浚物料的55％以上，如果不能有效利用这些疏浚渣料将造成很大的资源浪费，也无法保证一些坝址附近的小粒径骨料供应充足。

本技术领域中，通常将粒径小于150mm的骨料称为砂砾石，将粒径大于150mm的骨料称为堆石。

设计一种胶结坝，其包括依次堆叠的若干施工层1，每个施工层1包括从下到上依次堆叠的第一胶结砂砾石层11、胶结堆石层12和第二胶结砂砾石层13，胶结堆石层12中骨料的粒径为大于150mm，第一胶结砂砾石层11和第二胶结砂砾石层13中骨料的粒径小于等于150mm。

该胶结坝能够将骨料的粒径范围延伸到150mm以上，通过施工工艺和施工质量的控制来减轻骨料的分离现象，提高胶结坝的施工质量。

发明内容

针对现有技术中的上述问题，本发明提供了一种基于全过程质量控制的胶结坝施工方法，解决了现有技术中的胶结坝采用大粒径的堆石骨料时，骨料分离现象严重，导致大粒径骨料没有被充分利用，造成资源浪费的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

提供一种基于全过程的胶结坝施工质量控制的方法，该方法包括：

步骤1，通过模拟试验确定拌和砂砾石料的水胶比范围；

步骤2，给拌和设备的供水管道上设置水量观测设备；

步骤3，铺筑第一胶结砂砾石层，之后在将维卡仪插入第一胶结砂砾石层中测量其初凝时长和终凝时长，同时在第一胶结砂砾石层上摊铺堆石；

根据终凝时间，在第一胶结砂砾石层终凝之前完成第一胶结砂砾石层上堆石的摊铺；

步骤4，完成堆石摊铺后，采用影像扫描仪获取堆石的图像信息；根据图像信息，统计并计算堆石的最大粒径、最小粒径、平均粒径以及堆石与堆石之间的间距；

得出的堆石的最大粒径不能大于坝体断面最小边长的1/4，若大于，移出该堆石，并使用粒径符合要求的堆石代替；

当测量的堆石间间距大于胶结砂砾石的最大粒径时，采用反挖掘机或平仓机调整堆石之间的间距，直至堆石间间距小于等于胶结砂砾石的最大粒径；

步骤5，当堆石粒径大小及堆石间间距均满足设计要求后，向堆石上喷洒水泥浆，使水泥浆填满堆石之间的空隙以及包裹所有堆石；

水泥浆喷洒完成以后，采用维卡仪测量其初凝时长，并根据初凝时长，在水泥浆初凝完成时完成第二胶结砂砾石层的摊铺；

步骤6，当完成由第一胶结砾石层、堆石和第二胶结砂砾石层构成的施工层的铺筑后，对施工层进行碾压；

当施工层的厚度下降10％时，采用核子水分密度仪检测碾压面的表观密度；

当表观密度达到设计要求时，停止碾压；

当表观密度未达到设计要求，碾压的同时采用核子水分密度仪检测碾压面的表观密度及测量施工层的厚度下降量；

判断施工层的下降幅度是否达到碾压前施工层厚度的20％～30％及表观密度是否达到设计要求；

若施工层的下降幅度、表观密度中的任一值满足条件，则停止碾压；否则继续碾压，直至两者中的任一值满足条件；

步骤7，判断施工层的数量是否达到设计数量；若是，则进入步骤8，否则返回步骤3；

步骤8，采用无损检测方法探测坝体内部的密实情况，并根据密实情况对大坝进行防渗处理，防渗处理结束后完成大坝的浇注。

进一步地，步骤1中确定水胶比的方法为：

对堆石和砂砾石分别取样，向相同比例的砂砾石、水泥和粉煤灰中加入不同量的水进行模拟试验，记录每次试验添加的水量与对应的堆石下陷到第一胶结砂砾石层中的深度，选取堆石下陷深度为20％～30％对应的加水量得到的水胶比作为实际施工中拌和砂砾石层石料的水胶比。

进一步地，水量观测设备为数显流量计。

进一步地，步骤4中堆石与堆石之间的间距不小于砂砾石最大粒径的比例大于95％。

进一步地，步骤5中水泥浆的水灰比与步骤1中得出的拌和砂砾石料的水胶比相同。

进一步地，步骤6中，每次碾压后静置10分钟，再采用核子水分密度仪检测一次表观密度，每次表观密度测量时间不超过30分钟。以保证核子水分密度仪检测的准确性。

进一步地，碾压完成后的施工层厚度不小于堆石最大粒径的3倍，使每个施工层有足够的强度。

进一步地，每个施工层从拌和砂砾石料至碾压完成的总时间小于1.5h。

进一步地，步骤7中的无损检测方法为超声波检测方法。

本发明的有益效果为：通过试验能够确定不同施工地的不同石料所对应的最优水胶比，并通过拌和设备上设置的水泵和数显流量计精确控制拌和过程中的进水量，减小实际得到的水胶比与试验水胶比之间的差值，通过精确控制水胶比使砂砾石料获得良好的和易性和良好的强度，并能够保证堆石摊铺以后下陷到砂砾石层中的深度合适，提高层间结合力，减轻骨料的分离现象。

通过维卡仪测量胶结砂砾石层和胶结堆石层的初凝时间，将上层料的铺筑时间控制在初凝之前，以保证上层料内的骨料能够下沉，嵌入到下层料表面，使得层面与层面之间有较好的结合性，进而减轻了骨料的分离现象，使得粒径大于150mm的堆石能够应用于筑坝工程中，提高了资源的利用率。

通过影像扫描仪确定胶结堆石层内堆石的铺筑质量并及时调整，碾压完成以后通过核子水分密度仪检测表观密度来判断施工层内部的碾压密实程度，在整个坝体施工完成以后，通过超声波探测坝体内部的密实情况，通过对各个施工环节的施工质量进行实时监测并及时调整，以保证坝体的施工质量，提高坝体的强度。

附图说明

图1为胶结坝的结构示意图。

其中，1、施工层；11、第一胶结砂砾石层；12、胶结堆石层；13、第二胶结砂砾石层。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

提供一种基于全过程质量控制的胶结坝施工方法，其包括：

步骤1，对骨料进行筛选、分堆，通过筛孔孔径为150mm的振动筛将骨料分成粒径小于等于150mm的砂砾石和粒径大于150mm的堆石；

对堆石和砂砾石分别取样，向相同比例的砂砾石、水泥和粉煤灰中加入不同量的水进行模拟试验，模拟试验是在施工地旁边采用与坝体施工相同的程序小范围内成型一个施工层1，记录每次试验拌和石料的水胶比所对应的堆石下陷到第一胶结砂砾石层11中的深度，选取下陷深度为20％～30％对应的水胶比作为实际施工中拌和砂砾石层石料的水胶比；

步骤2，采用专用拌和设备拌和胶结砂砾石料，将加入到拌和设备中的砂砾石、水泥和粉煤灰称量以后，结合步骤1中的水胶比计算出需要的水量；在拌和设备的供水管道上数显流量计，施工人员通过流量计上显示的供水量来控制进入到拌和设备中的水量，进而控制胶结砂砾石料的水胶比；

将拌和好的胶结砂砾石料运输到基坑的过程中，必须对胶结砂砾石料不断进行搅拌，使其保持均匀性；为了减少骨料分离，运输砂砾石料的车辆应尽量采用尾巴上翘的自卸车辆。

步骤3，铺筑第一胶结砂砾石层11，之后再将维卡仪插入第一胶结砂砾石层11中测量其初凝时长，同时在第一胶结砂砾石层11上摊铺堆石；

根据上述初凝时间，在第一胶结砂砾石层11初凝之前完成第一胶结砂砾石层11上堆石的摊铺，以保证堆石下陷的深度能够满足设计要求。

步骤4，完成堆石摊铺后，采用影像扫描仪将拍摄的堆石照片扫描到计算机中，通过分析软件分析照片中堆石的最大粒径、最小粒径、平均粒径以及堆石与堆石之间的间距等数据；

得出的堆石的最大粒径不能大于坝体断面最小边长的1/4，若大于，使用反挖掘机移出该堆石，并使用粒径符合要求的堆石代替；

当测量的堆石间间距大于砂砾石的最大粒径时，采用反挖掘机或平仓机调整堆石之间的间距，直至堆石间间距小于等于砂砾石的最大粒径，并保证堆石与堆石之间的间距不小于砂砾石最大粒径的比例大于95％。

步骤5，当堆石粒径大小及堆石间间距均满足设计要求后，向堆石上喷洒水泥浆，使水泥浆填满堆石之间的空隙并包裹所有堆石；水泥浆喷洒完成以后，使用维卡仪测量水泥浆的初凝时长，在该时间内完成第二胶结砂砾石层13的铺筑；喷洒的水泥浆的水灰比与步骤1中得出的胶结砂砾石料的水胶比相同。

步骤6，当完成由第一胶结砂砾石层11、胶结堆石层12和第二胶结砂砾石层13构成的施工层1的铺筑后，采用振动碾按照静碾2遍、振动碾8遍的方式对施工层1进行碾压，

当施工层1的厚度下降10％时，采用核子水分密度仪检测碾压面的表观密度，采用核子水分密度仪检测之前，让碾压面静置10分钟再检测，使施工层1内的各组分均相对静止以后，检测数据更加准确，表观密度检测时间不能超过30分钟；

当表观密度达到设计要求时，停止碾压；

当表观密度未达到设计要求，碾压的同时采用核子水分密度仪检测碾压面的表观密度及测量施工层1的厚度下降量；

判断施工层1的下降幅度是否达到20％～30％及表观密度是否达到设计要求；

若施工层1的下降幅度、表观密度中的任一值满足条件，则停止碾压；否则继续碾压，直至两者中的任一值满足条件。

步骤7，判断施工层1的数量是否达到设计数量；若是，则进入步骤8，否则返回步骤3。每个施工层1从拌和砂砾石料至碾压完成的总时间小于1.5h，以保证胶结砂砾石料和胶结堆石层中的水泥浆保持最佳的结合性能。

步骤8，采用无损检测方法探测坝体内部的密实情况，无损探测方法优选超声波检测，利用超声波探头发射超声波到坝体内部，超声波在坝体内部衍射后通过超声波接收探头接收，接收到的超声信号的幅度和传播时间以直角坐标的形式显示出来，通过波形分析判断坝体内部的密实情况。

根据检测到的密实情况对大坝进行防渗处理，防渗处理结束后完成大坝的浇注。