第四节 大坝混凝土工程

朱庄水库枢纽工程，混凝土浇筑62.47万m³，占整个主体工程量106.5万m³的58%。混凝土浇筑部位主要为基础垫层，溢流坝、大坝廊道、大坝上游防渗墙、消力池及电站压力管道及电站厂房下部结构部位。混凝土浇筑由河北省工程局水工五队施工，民工配合。自1972年5月—1980年8月全部完成。总耗资3174.25万元，占全部投资的31%，用工89.66万个工作日。

1 浇灌混凝土前准备

1.1 砂石骨料

朱庄水库坝型的确定，主要是从经济效益出发，建筑材料，就近可取。砂石骨料，一是料场离坝较近，且储量丰富；二是石质坚硬，风化极少，成品率高；三是运输方便，开采中占地少。经勘察比较，砂石骨料场选在大坝下游朱庄村东、村南，纸房村东，孔庄村南、村北，左村北，西坚固村南河滩共7个料场，开采面积达6km²，总储量达900万m³。共采集90.5万m³，其中粗骨料49.4万m³，砂41.1万m³。

由于自然级配粗细骨料不均，直径5～20mm的中、小石含量较少，不足混凝土浇筑使用。为此，自1974年开始，由任县县团邢家湾连队生产上述规格机碎石19.6万m³。并将机碎石筛余的小豆石选出作为粗沙用。粗骨料为质地坚硬的河卵石。各砂、石骨料储存天然级配岩石性、质量分析见表4-7、表4-8。

细度模数表征天然砂粒径的粗细程度及类别的指标。天然砂又分河砂、海砂和山砂。砂子的粗细按细度模数分为4级。粗砂：细度模数为3.7～3.1，平均粒径为0.5mm以上。中砂：细度模数为3.0～2.3，平均粒径为0.5～0.35mm。细砂：细度模数为2.2～1.6，平均粒径为0.35～0.25mm。特细砂：细度模数为1.5～0.7，平均粒径为0.25mm以下。细度模数越大，表示砂越粗。普通混凝土用砂的细度模数范围在3.7～1.6，以中砂为宜，或者用粗砂加少量的细砂，其比例为4∶1。表4 9为用砂质量试验表。

砂石骨料，从1971年开始，由南河县团人工采集和筛分。利用孔径40～80mm、20～40mm、5～20mm三种编制铁筛进行筛分，不同规格的成料分别堆放，待水库工程指挥部质检组验收后集中运输。

砂石骨料运输以762型火车为主，辅助以汽车，双轮车短线倒运。C2型762MM窄轨蒸汽机车主要特征是无风泵，煤水车采用3轴式。此车为1953年石家庄动力机械厂生产，长度为10.06m，宽度为2.05m，高度为3.15m，整备重量28t，净重20t。762轻轨铺设，由混凝土拌和低系统（即河滩系统）后料台，顺河滩一直延伸到西坚固料场，全长15km。铁路运营管理由水库工程指挥部火车队负责。火车卸料后，用推土机推料入仓。

骨料质量控制，首先由施工班、组、连队进行自检，然后县团检查，最后水库工程指挥部质检组抽检验收。质量项目包括筛网尺寸、砂石骨料规格及超径情况。水库工程指挥部质检组抽样方法，采用定时（10d）或定量（200m³）抽样一组，粗骨料用标准筛进行筛分，评定超逊径及针片状含量（砂砾石要求石质坚硬、清洁、含泥量小于1%，针片状含量不大于10%，超径小于5%，逊径小于10‰）。细骨料（砂），取样送试验室筛分，评定其细度模数、杂质含量。抽样结果通报施工县团，不合格者，予以返工。

运入后料仓的骨料，质检组再定期（10d）检查，确定是否合格，或改变混凝土配比，通知施工单位和试验室。

从1971—1980年，共采集砂石骨料90.5万m³，其中砂41.1万m³，总用工422万个工作日。机碎石19.6万m³，用工119.7万个工作日。

1.2 混凝土拌和系统

朱庄水库工程混凝土拌和系统，按照大坝浇筑高程不同，兴建了河滩、北山和消力池三处混凝土拌和系统。

1.2.1 河滩混凝土拌和系统

河滩混凝土拌和系统设在大坝下游河滩左侧高程210.00m，距坝脚50余m，由9台0.8m³鼓式拌和机组成。该系统兴建于1971年，次年正式投产。全系统由存储骨料厂、水泥仓库、762火车轻轨及610斗车轻轨线路组成，总占地面积1750m²。担负着大坝166.50～215.00m高程间的25万m³混凝土浇筑任务（占混凝土总量的41%）。每年分春、秋两季施工，为防汛期来大水，拌和系统每年汛前拆除，汛后恢复，一直延续到1976年底开挖消力池时全部拆除。

砂石骨料先由后料仓装入双轮车，过磅后卸入610斗车运入拌和机中搅拌。前料台采用传送带将熟料运至浇筑仓面。该系统最高日产量1249m³，最高班产432m³。1974年，将拌和机分为南北两组，北5台采用斗车进料，南4台利用传送带进料，并创最高日产974m³。

1.2.2 北山拌和系统

北山拌和系统设在北非溢流坝下游高程204.00m的平台上，距坝脚30m。1975年上半年始建，下半年投产。至1980年8月底共浇筑混凝土23万m³，占总体混凝土的38%。该系统由4台0.8m³鼓式拌和机组成。后料台由地垄、储料仓、水泥库组成，总面积6000m²。骨料由推土机和人工倒运进入设在地弄上的漏斗内，落入自动衡量器，再由传送带将骨料运入搅拌机。前料台仍采用传送皮带将熟料输送到浇筑仓面。

该系统浇筑高程在215.00～261.50m和坝下游的电站混凝土浇筑。混凝土最高班产量433m³，最高日产量918m³。

1.2.3 消力池浇筑拌和系统

该系统是1977年上半年在消力池下游新设系统。分南北两组拌和机，南站采用地弄配料，传送带运输；北站利用612斗车配料运输，熟骨料用传送带运输。

该系统控制高程为194.00～200.00m，浇筑范围长137.2m，宽120m，面积近1.7万m²，共计浇筑混凝土13.25万m³，占总体混凝土的20%。本系统南站机组最高班产673m³，最高日产量1278m³；北站最高班产量504m³，日产量最高1189m³。在浇筑高潮时，北山系统同时投入，最高日产量达3200m³。

1.2.4 拌和系统不同进料方式比较

水泥的标号是水泥“强度”的指标。水泥的强度是表示单位面积受力的大小，是指水泥加水拌和后，经凝结、硬化后的坚实程度（水泥的强度与组成水泥的矿物成分、颗粒细度、硬化时的温度、湿度以及水泥中加水的比例等因素有关）。水泥的强度是确定水泥标号的指标，也是选用水泥的主要依据。测定水泥强度目前使用的方法是“软练法”。表4-10、表4-11分别为三条拌和系统混凝土质量对比表和经济效益比较表。

1.3 模板、钢筋加工与安装

朱庄水库枢纽工程混凝土浇筑所使用的模板，分为小型标准模板、特殊形状模板、混凝土镶面模板、混凝土预制模板和液压滑动模板，共计5种。

各种模板均有河北省水利厅工程局五队制作。木模板由木器工厂加工，该厂设在朱庄水库工程指挥部北侧，占地8000m²；混凝土模板由混凝土预制厂加工，该厂设在1号桥右侧河滩，占地2400m²。

小型标准模板使用最多。其规格180～200cm，高90～100cm，厚3～4cm；板带为5cm×7cm，站杆围令均为10cm×15cm，特殊形状模板适用于各种孔洞形结构和闸墩圆头部位（如防水洞、泄洪底孔、大坝廊道等）混凝土镶面模板使用在溢流坝闸墩上；混凝土预制模板用在大坝廊道顶部；液压滑动模板用于溢流坝曲线面。主体工程混凝土模板消耗木材共计10000m³，平均1.0m³混凝土使用木材0.016m³。

各种模板制作后，经过自检运往工地。浇筑仓面放线后即架立模板。模板外围树立站杆围令撑固定，内侧用拉筋（一般采用直径6～8mm盘条）固定。特殊模板，如廊道拱模板，一般规格为50cm×200cm×5cm，镶面模板规格为58cm×58cm和58cm×118cm两种。其抗压强度250号。镶面模板的支立，是站筋加固后，在站筋内侧支立模板，并用梯形钉固定后上围令，经调整顺直加螺栓，面板支立时留有2～3cm缝隙，以便在镶面拉板后面采用同标号水泥砂浆勾缝，勾缝时砂浆不超过1/2镶面模板厚。当混凝土浇筑3～5d后镶面模板表面清缝，用同标号水泥砂浆勾缝。镶面模板与木模板比较，每立方米可节省木材0.01～0.02m³，钢材1kg，同时减轻支模劳动强度与拆模时间。

钢筋制作架立及检查。钢筋制作架设均有河北省水工队承担，设有钢筋厂，该厂位于木器厂南侧，占地7500m²。

钢筋厂负责钢筋调直，切割、焊接，成型等工序。钢筋在使用前，首先经水库实验室抽样检查是否合乎规格，检验项目包括拉力，屈服极限、断裂强度、断面收缩率及延伸率等。钢筋经加工成型后运往工地架立、绑扎、焊接。钢筋架立结束，首先自检，而后交水库质检组验收。验收项目包括钢筋型号、架立位置、高程、搭焊接长度，焊缝质量及除锈等。主要工程共耗用钢筋540.5万kg，占工程总用钢材量的979.1万kg的66%。

2 混凝土浇筑

混凝土浇筑是皮带输送熟料，通过溜斗或吊桶入仓。仓面一般300～600m²，人工平整，振捣器振捣，浇筑厚度1.5～3m。浇筑前进行老混凝土面凿毛、冲洗，铺设钢筋，架立模板，预埋件埋设等，并检验验收合格，方可开盘。

混凝土浇筑高潮是1975—1977年。施工场地脚手架林立，条条传送带如巨龙腾空，机械轰鸣，夜晚灯火通明，场地异常壮观。这三年每年浇筑混凝土11万～15万m³。1975—1978年混凝土浇筑高峰期完成情况见表4-12。

2.1 溢流坝面浇筑

1976年汛后，浇筑大坝溢流面混凝土，采用液压滚动模板试验成功，解决了抗冲混凝土在曲线型的平整度和密实性等方面的技术难题，不用模板，节约木材600m³，并且节省立模和拆模等繁重的体力劳动，总计节约投资12万元。

溢流坝面总宽度110m，总面积近600m²，分三个坝段，由于分期施工，横向分5块，纵向分9块，仓面宽度12.25m和12.5m，最大仓面187.5m²，为抗冲 （最大流量30m³/s），其表面采用250号混凝土，浇筑厚度为1m。其反弧段圆弧曲线半径79.185m，坡度1∶2.3～1∶1。

液压滑动模板系三角形钢架，全长13.5m，宽1m。为运输方便，分四节，每节3.11m，用直径16mm螺栓连成整体。在滑模两端各装有一对滚轮和丝杆组成滚动机构，其作用是约束和引导滑模在预定轨道上滑动及调整升降。滑模总重量3500kg，两端各装一台液压千斤顶，爬杆采用两根直径25mm的元钢，上端固定在仓外的锚固定点上，下端穿入千斤顶内。滑模依靠千斤顶沿爬杆实现滑升。在滑模后面挂有抹面台车，随时对脱模混凝土表面进行抹平和压光。

滑模轨道采用7.5kg/m钢轨，并按溢流面设计要求成型。仓外侧沿不同高程现浇混凝土墩或焊支架以固定轨道。两轨道之间距离13.28m。油压设备皆装在滑模一段的控制柜中，并联引出两条高压油管道直通千斤顶。

滑模加配重共5000kg，滑模和混凝土附着力按200kg/m考虑，共需爬升力6000kg，采用两台双油路7000kg油压千斤顶，行程12cm。完成一个循环约1min。为施工安全和防止提升设备出故障，加5000kg慢速卷扬机作辅助牵引。

滑模浇筑混凝土的入仓方式，是根据工程布置特点和现有机械设备情况，采用皮带机进临仓面配缓降机加小溜入仓和悬空，脚手架单皮带机配缓降器直接入仓的综合方法。

2.2 保质量促节约

在确保混凝土质量的前提下，最大限度地节约水泥，降低混凝土成本，降低混凝土前期水化热，采用以下措施。

合理分区，充分利用混凝土的后期强度。根据大坝各部位的受力大小不同，合理划分混凝土标号区，根据混凝土标号予以配比，节约水泥，同时，对非溢流坝混凝土标号采用90d令期强制控制，使单位水泥用量降低23kg左右。

2.2.1 大体积混凝土埋石块

大体积混凝土埋石块，减少混凝土方量，节约水泥。根据统计，1975年以前浇筑混凝土35万m³，埋入块石2.2万m³，折合混凝土1.4万m³，平均埋块石率达5%，最大埋块石率16%，节约水泥320万kg。混凝土中埋块石，不仅降低混凝土单位水泥用量，并能降低水化热。实测埋块石部位温度降低1～2℃。

混凝土中合理埋石，毫不影响混凝土质量。大坝上游高程210.00m以下混凝土埋块石后，钻孔压水试验，共钻孔5个，检查深度30m，压水试验14段，单位吸水率在0～0.001L/（min·m·m），达到或超过设计要求。同时对深槽基础混凝土埋石区做了钻孔直径40cm的取样试验，岩芯获取率较高。这说明埋石混凝土的密实性和抗渗性能是好的，埋石与混凝土结合亦是好的。

2.2.2 使用粉煤灰掺和料

1974—1976年，在大体积混凝土浇筑中，共掺用邯郸码头粉煤灰300万kg，节约水泥200万kg。最大掺量控制在30%。为不致造成其他事故，规定对有特殊要求部位的混凝土不掺用粉煤灰，如薄壁防渗墙，廊道及有抗冲要求的部位。在气温低的月份浇筑混凝土也不掺用粉煤灰。适量掺用粉煤灰，不仅不降低混凝土强度，并能增强混凝土的和易性。混凝土浇筑掺用粉煤灰试验成果见表4-13。

2.2.3 混凝土掺用减水剂

自1976年春开始，将试验在混凝土中掺用减水剂为水泥的0.2%～0.3%时，即不影响混凝土的抗压强度和其他指标，并节约水泥6%～11%。如再利用混凝土令期为90d的后期强度，掺粉煤灰并加糖剂，可把150号的混凝土的水泥用量（400号矿渣水泥），每立方米用量从200kg降低到170kg，节约水泥22%。

1976年春，浇筑非溢流坝混凝土时进行试验，掺用糖剂与粉煤灰，共浇筑150号混凝土3683m³，浆砌石砂浆粉煤灰砌石2.75万m³（80号砂浆）共节约水泥130万kg。试验结果见表4-14～表4-16。

2.3 混凝土质量控制与评价

混凝土质量控制，通过以下四个方面实施。

一是设计根据大坝不同部位的受力条件提出混凝土标号，按照标号予以控制。大坝混凝土垫层为100号混凝土，大体积为150号混凝土，重要部位的混凝土标号较高，如溢流坝面和压力管道等为200号和250号混凝土。除高标号混凝土外，一般采用三级配。水泥类别均为500号普通矿酸盐水泥和400号矿渣水泥。

二是工地试验室按照混凝土标号，根据浇筑特征及施工条件，通过试验，提出各种标号的混凝土配比。

三是浇筑专业队按照混凝土配比，现场配料搅拌，并由专业人员按时在机口和仓面取样制模进行抗压试验，验证标号是否达标。

四是质检人员按照规范要求，在现场对搅拌时间，熟料运输，入仓状态，入仓温度，振捣平仓等检查监督。

自1972—1980年混凝土浇筑，共取试样1592组，平均强度均达到或超过设计值。其中150号混凝土的平均强度达到214kg/cm²，200号混凝土的平均强度达到258kg/cm²，250号混凝土的平均强度达到318kg/cm²，300号混凝土平均强度达到340kg/cm²。总体保证率为92.53%，均方差41.94，离差系数0.017，均匀性为丙级。单项工程混凝土取样试验成果见表4-17～表4-21。

对上游防渗墙的防渗标准，浇筑混凝土时取样作抗渗性试验，均达到设计要求。试验成果见表4-22。