基于模糊综合评价法的堆石混凝土质量评价_杨凯.pdf

第 37 卷 第 1 期 工 程 管 理 学 报 Vol.37 No.1 2023 年 02 月 Journal of Engineering Management Feb.2023 基于模糊综合评价法的堆石混凝土质量评价 杨 凯，秦拥军（新疆大学，新疆 乌鲁木齐 830046，E-mail：）摘 要：为解决堆石混凝土缺乏统一的质量综合评价方法的现状，基于德尔菲法-层次分析法对堆石混凝土质量评价指标进行了识别和权重计算。采用模糊综合评价法建立了堆石混凝土单元工程质量综合评价模型，提出了其质量定量评价分数的计算方法，得到堆石混凝土质量评价指标重要度排序及堆石混凝土质量重点控制项目。应用该模型对案例工程进行质量评价，验证了该模型具有良好的可操作性和适用性，并可以量化指出其质量控制不足之处，为提升整体质量提出改进意见。此模型在一定程度可以通用于堆石混凝土质量评价。关键词：堆石混凝土；质量评价；模糊综合评价法 中图分类号：TU712.3 文献标识码：A 文章编号：1674-8859（2023）01-108-06 DOI：10.13991/ki.jem.2023.01.019 Evaluation of Rock-fill Concrete Quality Based on Fuzzy Comprehensive Evaluation Method YANG Kai，QIN Yongjun（Xinjiang University，Urumqi 830046，China，E-mail：）Abstract：To solve the problem of lack of unified comprehensive quality evaluation method for rock-filled concrete，based on Delphi method and analytic hierarchy process，the quality evaluation indicators of rock-filled concrete were identified and the weight of each indicator was calculatedOn this basis，the fuzzy comprehensive evaluation method is used to establish the comprehensive evaluation model of rock-filled concrete unit engineering quality，and the calculation method of its quality quantitative evaluation fraction is proposedThe importance ranking of rock-filled concrete quality evaluation indicators and the key control items of rock-filled concrete quality are obtained This model is used to evaluate the quality of case studies，which verifies that the model has good operability and applicability，can quantitatively point out its quality control deficiencies.Meanwhile,this study puts forward improvement suggestions for improving the overall quality.This model can be used to evaluate the quality of rock-filled concrete to some extent.Keywords：rock-filled concrete；quality evaluation；fuzzy comprehensive evaluation method 堆石混凝土是一种基于自密实混凝土1和预填骨料混凝土2，3而发明的一种大体积混凝土技术。堆石混凝土是利用自密实混凝土高流动抗分离的性能，借鉴已广泛应用的压浆混凝土施工方式，提出一种新的混凝土施工方式4。堆石混凝土具有无需振捣、强度较高、水化热低等特点，无需采取温控措施，即可满足大体积混凝土的温控要求5。堆石混凝土拱坝通过简易的温控措施，就能满足堆石混凝土拱坝温控防裂安全的要求6。堆石混凝土技术可以充分利用当地石料，减少碳排放量，对环境友好，经济性好，工艺简单，建造速度快，已在工程建设中快速推广应用。截至2020 年底，已新建、在建堆石混凝土大坝 114 座，其中，重力坝104座，拱坝10座，最大坝高90m7。堆石混凝土中的块石一般以硬岩（大于 30Mpa）为主，目前四川红层地区已有软岩8（小于 30Mpa）在堆石混凝土中的应用探索。在粉煤灰资源相对缺乏的西南地区，开展了石粉自密实混凝土9的应用研究。基于堆石混凝土技术，水下自护式混凝土技术10的发展也相对成熟，在水下混凝土施工领域具有一定优势，将水下混凝土施工提高到一个更高水平。收稿日期：2022-09-29 第 1 期 杨 凯，等，基于模糊综合评价法的堆石混凝土质量评价 109 目前已在工程中广泛应用，在理论、试验、检验检测等方向已经进行了大量的研究，验证了堆石混凝土技术的可行性及先进性。其作为一种新技术，尚缺乏对其工程质量进行综合评价的统一方法。目前堆石混凝土质量评价，一般是结合堆石混凝土推荐性规范，自拟质量评定表格并备案使用。影响工程质量的因素，在工程的整个实施过程中无处不在，要提高完成后工程实体质量，需要从施工过程中的多方面入手。模糊综合评价法1114在质量评价领域应用较广泛，且适应性较好。一般是将模糊综合评价法应用于整个工程的质量评价，存在通用性较差的问题。而一般单元工程，如普通混凝土单元工程，其单元工程量较小，应用模糊综合评价法会增加大量工作量。堆石混凝土单元工程由于其特性，工程量较大，如在风光水库中，采用全断面整体上升式施工方式。堆石混凝土工程整体单元工程较少，应用模糊综合评价法可以大量降低工作量15。为解决堆石混凝土缺乏统一的质量综合评价方法的现状，将模糊综合评价法进一步细化引入到对堆石混凝土单元工程的质量综合评价中。解决了堆石混凝土质量综合评价问题及类似评价模型针对整个工程进行研究，通用性较差的问题。使用德尔菲法-层次分析法识别堆石混凝土质量评价指标并计算权重，通过堆石混凝土质量评价指标权重排序，找出堆石混凝土质量控制的主控项目。在此基础上采用模糊综合评价法建立堆石混凝土单元工程质量评价模型，通过案例验证模型的可操作性和适用性，为堆石混凝土质量评价提供一种统一的量化评价方法。1 堆石混凝土施工工艺流程及特点 堆石混凝土施工工艺分为堆石型和抛石型，堆石型使用自卸卡车将块石运输至仓面，使用机械设备辅助进行堆积。然后将高自密实混凝土从堆石体上方进行浇筑，形成堆石混凝土。抛石型先浇筑一层高自密实混凝土，后将块石或者卵石使用机械或者人工的方式抛入，高自密实混凝土可随时将石块缝隙填充密实，在循环进行浇筑和抛石，最终形成堆石混凝土。堆石混凝土施工工艺流程如图 1 所示。堆石混凝土主要包含基础面或施工缝处理、模板制作与安装、高自密实混凝土浇筑、堆石入仓等工序。（1）基础面或施工缝处理。堆石混凝土的层间结合质量是影响其抗渗性能16和层间抗剪性能的重要因素17。堆石混凝土每仓浇筑高度一般以浇筑至预留的大量块石高出浇筑面 515cm 控制，预 基础面或施工缝处理模板制安工艺类型堆石料开采堆石料清洗堆石料入仓高自密实混凝土浇筑抛入石料高自密实混凝土浇筑养护拆模下阶段施工抛石型堆石型 图 1 堆石混凝土施工工艺流程图 留块石棱角以提高层间接触性能。堆石混凝土的施工缝处理质量需要严格进行控制，以增强层间结合并防止因施工缝处理不合格而产生渗漏等质量问题。实际施工中，可结合施工部位采取不同凿毛方式，对于抗渗要求较高的部位，可以采用凿毛至露石，对于抗渗要求较低的部位，可采取冲毛措施。（2）模板制安。目前国内堆石混凝土施工采用的模板主要为钢模板、预制块模板18。由于高自密实混凝土具有高流动性，相对于普通混凝土，对模板有更大的侧压力，且更易从模板接缝处漏浆。所以对于堆石混凝土模板制安质量较普通混凝土而言，有更高的要求。堆石混凝土模板要求具有良好的密闭性、刚度和强度。流动的高自密实混凝土会对模板产生较大的水平侧向压力，若模板底部支撑不足，则会出现跑模现象。成型的模板应构造紧密，缝隙小于 2mm，若模板接头封堵不严，则会导致混凝土漏浆。（3）堆石料入仓。堆石料入仓工序主要包含：堆石选取、堆石运输、堆石清洗、挖机辅助平仓、及仓面清理等工作内容19。堆石混凝土主要适用于大体积混凝土，堆石料的用量均较大，一般采用在料场自行开采的方式获取堆石料。堆石料粒径有不宜小于 300mm 的规定，堆石料开采需要经过爆破设计确定爆破方式，以提升合格料的产出率。堆石入仓需要控制堆石料含泥量及堆石过程因碰撞产生的碎屑。目前堆石混凝土冲洗方式主要有两种：料场冲洗、冲洗平台冲洗。人工用水管在挖斗中对堆石料表面冲水冲洗，效率较低，不适合高强度堆石料入仓。冲洗平台设置在堆石料运输路线上，在自卸汽车行至喷水管底部，由顶部喷水管喷水冲洗，冲洗后运输至仓面，可以明显提高堆石冲洗效率，适用于高强度堆石料入仓。堆石入仓主要需要解决堆石料的三维运输问题，从现有工程实施经验来看，主要用到的堆石入仓方案有自卸汽车入仓+挖掘机辅助平仓和塔吊。在实际工程案例中，往往坝体下部仓面较大，一般采用自卸汽车入仓方式，110 工 程 管 理 学 报 第 37 卷 当施工至坝体上部，随着仓面减小，又会采用塔吊入仓的方式。（4）高自密实混凝土浇筑。在大体积堆石混凝土施工过程中，为保障充填效果，需要对高自密实混凝土浇筑过程进行专门设计。高自密实混凝土浇筑一般采用泵送+布料机的组合入仓方式，入仓高度和浇筑点需要按照浇筑设计及规范要求进行。在猫溪沟水库施工过程中，采用塔机配合泵管入仓浇筑的方式。高自密实混凝土的供应强度必须保证浇筑的连续性，一般采用地泵连接布料机进行浇筑。浇筑过程中应该按照浇筑设计点位顺序进行，浇筑点布置均匀，浇筑点间距不能超过 3m，每个浇筑点浇满之后方可移动到下一个浇筑位置，浇筑点不应重复使用20，21。2 堆石混凝土单元工程质量评价模型建立 堆石混凝土单元工程质量评价模型的建立步骤如图 2 所示。实际模型应用过程中需要对二级指标进行评价调查，通过对工程师评价结果收集，并分别建立单因素模糊关系矩阵。把各因素的权重与模糊关系进行合成运算，得出模糊综合评价分数，根据评价层划分的分值区域得出堆石混凝土单元工程的质量综合评价等级。确定评价指标建立评价指标体系确定指标权重确定评价等级建立评判矩阵专家评价模糊综合评价 图 2 堆石混凝土质量模糊综合评价实施流程图 2.1 评价指标的识别 基于堆石混凝土施工工艺，从堆石混凝土施工形成实体的工艺流程入手，分析堆石混凝土单元工程质量评价指标。主要通过文献、现有规范，实际施工过程中采用的堆石混凝土单元工程质量验收评定表等进行评价指标收集22。通过德尔菲法，在堆石混凝土施工工艺及质量要求的基础上进行分析得出。基于此，建立堆石混凝土单元工程质量评价指标集，主要包含基础面或施工缝处理、模板制安、高自密实混凝土浇筑、堆石入仓、外观质量等5 项一级指标及 20 项二级指标，具体如表 1 所示。2.2 评价指标权重的确定 采用层次分析法对建立的堆石混凝土单元工程质量评价因素进行权重计算。2.2.1 建立指标单因素判断矩阵 基于德尔菲法，邀请专家对堆石混凝土质量评 表 1 堆石混凝土单元工程质量评价指标 一级指标 二