水利水电工程中水下混凝土施工技术的质量控制

引言

在水利水电工程建设中，水下混凝土施工广泛应用于大坝基础、船闸底板、取水构筑物等关键部位，其施工质量直接关系到工程的结构安全与使用寿命。水下混凝土施工环境复杂，面临水流冲刷、压力变化及无法直接振捣等挑战，据行业统计，约 30% 的水下混凝土工程存在强度不足、裂缝渗漏等质量问题。传统施工中对配合比设计、浇筑工艺的控制缺乏系统性，难以适应复杂水下工况的要求。研究科学的质量控制技术，对提升水下混凝土施工质量、保障水利水电工程安全运行具有重要工程意义。

一、水下混凝土施工的特点与质量影响因素

（一）施工环境与技术特点

水下混凝土施工与陆上施工存在显著差异。施工环境方面，水下混凝土浇筑过程中受水流速度、水温及水压影响，某大江截流工程中，水流速度 :>1.5m/s 时，混凝土拌合物的水泥流失率达 15%^[1]∘ 技术特点表现为无法采用机械振捣，依赖混凝土的自流平性能填充模板空间，某水闸底板施工中，混凝土的扩展度需 ⩾500mm 才能保证密实性。施工过程具有隐蔽性，浇筑质量无法实时目视检查，某水库大坝基础施工中，因未及时发现导管堵塞，导致局部混凝土疏松，后期检测发现缺陷深度达 2m 。此外，水下混凝土养护条件特殊，水温低会延缓水泥水化，某寒区工程中，5^cC 水温下混凝土强度增长速率较 20% 时降低 40% 。

（二）质量影响的关键因素

水下混凝土质量受材料、工艺、环境多因素耦合影响。材料因素中，水泥品种与掺合料选择至关重要，矿渣硅酸盐水泥在水下环境中的抗侵蚀性优于普通硅酸盐水泥，某沿海工程采用矿渣水泥后，混凝土抗氯离子渗透性能提升 30% 。配合比参数直接影响混凝土的抗分散性，砂率控制在 45%-50% 时，混凝土的抗水洗损失能力最佳，砂率过低易导致水泥浆流失，过高则影响流动性。施工工艺方面，导管埋深控制是关键，埋深应保持在 2-6m ，埋深不足会导致混凝土离析，某码头施工中因导管埋深仅 1m，造成浇筑面出现蜂窝麻面；埋深过大则导管难以提升，某水库工程曾因导管埋深达 8m ，导致导管拔断。环境因素中，水温影响水泥水化速率，低温环境下需添加早强剂，水温 <5% 时，早强剂掺量宜为水泥用量的 3%-5%. 。

二、水下混凝土施工的关键技术与质量控制原理

（一）导管法施工的技术要点

导管法是水下混凝土施工的主流方法，其技术要点包括导管布置与浇筑控制。导管采用直径 200-300mm 的钢管，壁厚 ⩾3mm ，接头处设置橡胶密封圈防止漏水，某工程因密封圈老化导致导管进水，混凝土强度降低 20% 。导管底部距浇筑面保持200-300mm 的距离，初始浇筑时通过剪球或拔塞使混凝土挤出导管，形成封底混凝土，封底厚度应 ⩾1m ，某水电站蜗壳施工中，封底厚度不足导致水流渗入，影响后续浇筑质量。浇筑过程中导管应匀速提升，提升速度 ⩽2m/min ，同时保持埋深稳定，某大桥桩基施工中，因提升速度过快（ 4m/min ），导致混凝土面出现夹层。

（二）抗分散混凝土的性能优化

抗分散性能是水下混凝土质量控制的核心，通过配合比优化与外加剂使用实现。选用高效减水剂降低水胶比，水胶比控制在 0.4-0.5 之间，某工程将水胶比从 0.55降至 0.45 后，混凝土的抗水洗损失率从 25% 降至 10% 。添加纤维素醚类抗分散剂，掺量为胶凝材料的 0.1%-0.3% ，可显著改善混凝土的黏聚性，某水库面板施工中，抗分散剂使混凝土在水流速度 2m/s 时的水泥流失率 。粉煤灰与硅灰的复掺可提升混凝土的流动性与抗渗性，复掺比例控制在粉煤灰 20%-30% 、硅灰

5%-10% ，某大坝基础采用该复掺方案后，混凝土的抗渗等级从 P6 提升至 P8

三、水下混凝土施工质量控制的实施路径与优化策略

（一）施工前的质量预控措施

施工前的质量预控是保障水下混凝土质量的基础。原材料控制中，水泥需进行安定性与强度复检，某工程因使用安定性不合格的水泥，导致混凝土硬化后出现开裂；粗细骨料的含泥量应分别 ⩽3% 和 ⩽1% ，某河道整治工程中，骨料含泥量超标使混凝土强度离散性增大。配合比设计需通过水下浇筑模拟试验验证，在试验槽中模拟水流条件进行浇筑，检测硬化混凝土的强度与抗渗性，某水电站蜗壳配合比经 3次模拟试验优化后，水下浇筑强度达标率从 70% 提升至 95% 。施工方案编制应明确导管布置图、浇筑顺序及应急措施，某水库溢洪道施工方案中，针对可能的导管堵塞问题，制定了备用导管快速接驳方案。

（二）施工过程的质量实时控制

施工过程的质量控制需从浇筑工艺与参数监测入手。导管安装时，需进行水密性试验，试验压力为 0.6-1.0MPa ，持压 30 分钟无渗漏，某工程因未做水密性试验，浇筑时导管漏水导致混凝土离析。浇筑过程中实时监测导管埋深，采用测绳测量混凝土面高程，每 30 分钟测量一次，某码头施工中，通过严格埋深控制，使混凝土浇筑面平整度偏差 <50mm_⨀ 。环境参数监测包括水温、水流速度等，水温 <5^∘C 时采取热水拌合混凝土措施，某寒区工程将拌合水加热至 60C ，使混凝土入仓温度维持在 10% 以上；水流速度 >1.0m/s 时，采用袋装混凝土或栈桥隔离水流，某大江截流中，通过栈桥隔离使浇筑区水流速度降至 0.5m/s 以下。

（三）质量检测与缺陷防治策略

水下混凝土的质量检测与缺陷防治是事后控制的关键。常规检测采用超声探伤法，通过布置多个检测点形成网格，某大坝基础检测网格间距为 1m×1m ，可发现⩾200mm 的缺陷；取芯检测用于验证超声结果，取芯数量为总浇筑量的 0.5‰ ，某水库取芯检测发现局部强度不足时，及时进行了灌浆补强【3】。常见缺陷防治中，针对蜂窝麻面问题，优化混凝土流动性并控制导管埋深，某工程通过提高扩展度至550mm ，使蜂窝麻面发生率从 15% 降至 3% ；针对裂缝问题，控制水泥用量 ⩽ 400kg/m³ 并添加膨胀剂，某船闸底板添加 UEA 膨胀剂后，裂缝发生率从 20% 降至 5% 。缺陷处理采用水下灌浆技术，根据缺陷类型选择水泥基或环氧树脂灌浆材料，某取水构筑物裂缝采用环氧树脂灌浆后，抗渗性能恢复至设计要求。

结语

水利水电工程水下混凝土施工的质量控制是一项涵盖材料、工艺与管理的系统工程。本研究提出的施工前预控、过程控制及事后检测的全流程控制方案，为水下混凝土施工质量提升提供了可行路径。未来研究可进一步探索智能监测技术在水下混凝土施工中的应用，开发基于传感器网络的实时质量预警系统，同时推动高性能水下混凝土材料的研发，为水利水电工程的安全与耐久提供更强技术支撑。

参考文献

[1] 董兴明. 水利水电工程中的混凝土施工技术与质量控制[J]. 智慧中国,2025,(03):86-87.

[2]练松涛.水利水电工程中混凝土防渗墙施工技术与质量控制要点构架[J].工程建设与设计,2019,(03):141-143.DOI:10.13616/j.cnki.gcjsysj.2019.02.047.

[3]周文惠.浅析水利水电工程中混凝土防渗墙施工技术及质量控制[J].农业科技与信息,2017,(18):112-113.DOI:10.15979/j.cnki.cn62-1057/s.2017.18.056.