論堆石混凝土在堤防工程的施工技術(shù)

蔡誼燕

(梅州市梅州大堤管理處，廣東 梅州514000)

堆石混凝土(自密實(shí)混凝土)壩技術(shù)作為一種新技術(shù)在水利工程中正在進(jìn)行推廣應(yīng)用，其具有施工工藝簡(jiǎn)單、施工速度快、質(zhì)量可靠、壩體塊石含量高水化熱溫升低等諸多優(yōu)點(diǎn)。本文根據(jù)梅州大堤南堤除險(xiǎn)加固達(dá)標(biāo)工程堆石混凝土的施工工藝為例，分析堆石混凝土在堤防工程中的運(yùn)用。

1 工程概況

梅州大堤南堤除險(xiǎn)加固達(dá)標(biāo)工程位于梅州城區(qū)梅江河右岸，堤圍全長(zhǎng)12.11公里，設(shè)計(jì)堆石砼約9.0萬(wàn)m3；設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇,堤防級(jí)別為2級(jí)，本工程計(jì)劃工期18個(gè)月，其中75米高程以下（即基礎(chǔ)部分）必須在2012年5月4日前完成，實(shí)際施工期就6個(gè)月。這期間已過(guò)了水利工程施工的黃金期，氣候多雨。由于該工程所在地為梅州城區(qū)，施工期間對(duì)城區(qū)的景觀及交通等影響較大。根據(jù)廣東省水利廳的批復(fù)及施工設(shè)計(jì)圖，基礎(chǔ)工程施工需采用西陽(yáng)電站開(kāi)閘放水，恢復(fù)天然河道。在堤防前筑一低水圍堰兼作施工便道施工圍堰頂高程為天然河道水位加上0.5m。再對(duì)堤防迎水坡基礎(chǔ)進(jìn)行開(kāi)挖。因工程采用西陽(yáng)電站降低水位后填筑圍堰，對(duì)堤防前坡開(kāi)挖至基巖，開(kāi)挖高度相對(duì)較大。同時(shí)為減少堤防在開(kāi)挖過(guò)程中的塌落的危險(xiǎn)，采取間隔開(kāi)挖（如30m左右）及在較危險(xiǎn)的地段先采取針對(duì)性的防護(hù)措施后進(jìn)行開(kāi)挖等多種方法以確保墻體的安全。

堆石混凝土施工技術(shù)在本工程主要應(yīng)用于基礎(chǔ)處理、回填、擋墻的素混凝土部位。堆石料主要采用開(kāi)采的大粒徑塊石、開(kāi)挖料中的大粒徑塊石（或卵石）等，經(jīng)初級(jí)篩分保留粒徑大于300mm的石塊，通過(guò)自卸汽車(chē)直接運(yùn)輸至倉(cāng)面自然堆積，堆石吊入倉(cāng)面自然堆積，堆石厚度控制在1.5m左右，利用強(qiáng)制式拌和機(jī)生產(chǎn)專(zhuān)用自密實(shí)混凝土，通過(guò)泵送直接澆注入倉(cāng)。

2 堆石混凝土施工技術(shù)簡(jiǎn)介

堆石混凝土(Rock-filled Concrete，簡(jiǎn)稱(chēng)RFC)施工技術(shù)是清華大學(xué)水利水電工程系發(fā)明并獲得國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利授權(quán)的新型大體積混凝土施工技術(shù)，具有低碳環(huán)保、低水化熱、工藝簡(jiǎn)便、造價(jià)低廉、施工速度快等特點(diǎn)。堆石混凝土是指先將滿(mǎn)足—定粒徑要求的塊石(或卵石)自然堆滿(mǎn)倉(cāng)面，然后在堆石體表面澆注滿(mǎn)足特殊要求的專(zhuān)用自密實(shí)混凝土(Self-Compacting Concrete，簡(jiǎn)稱(chēng)SCC)，無(wú)需振搗僅依靠其自重充填堆石體的空隙，所形成完整密實(shí)的混凝土。

3 堆石混凝土的施工

3.1 堆石料的選擇

堆石料應(yīng)新鮮、完整，質(zhì)地堅(jiān)硬，不得有剝落層和裂紋。堆石料可以使用毛石、塊石、粗料石和卵石，其中部或局部厚度不宜小于30cm，卵石不宜小于25cm，最大粒徑以運(yùn)輸、入倉(cāng)方便為限，且不宜超過(guò)1.0m；允許使用少量片石但其重量不得超過(guò)堆石料總重的10%。堆石料的飽和抗壓強(qiáng)度（Rs）不得小于50MPa。

3.2 基礎(chǔ)倉(cāng)面的處理

堆石入倉(cāng)前的基礎(chǔ)倉(cāng)面的處理，可按常規(guī)混凝土的處理方法進(jìn)行?；A(chǔ)倉(cāng)面上的混凝土乳皮、表層裂縫、由于泌水造成的低強(qiáng)混凝土（砂漿）以及嵌入表面的松動(dòng)堆石必須予以清除，并進(jìn)行鑿毛處理。3基礎(chǔ)倉(cāng)面必須保證清潔，不應(yīng)有積水。

3.3 堆石入倉(cāng)

選擇入倉(cāng)的堆石料應(yīng)嚴(yán)格滿(mǎn)足要求，但其片石不得集中堆放?；A(chǔ)倉(cāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到5MPa以上方可進(jìn)行堆石入倉(cāng)。對(duì)于石料表面附著的泥土，必須清洗干凈。堆石入倉(cāng)時(shí)不得將泥土帶入堆石倉(cāng)面，對(duì)于已帶入倉(cāng)內(nèi)的泥土必須在澆筑自密實(shí)混凝土前予以清除，否則不得澆筑自密實(shí)混凝土。

宜將粒徑較大的堆石置于倉(cāng)面的中下部，粒徑較小的堆石置于倉(cāng)面的中上部。與基礎(chǔ)倉(cāng)混凝土接觸的堆石應(yīng)嚴(yán)格避免大面積接觸，以免影響冷縫的粘結(jié)。對(duì)于粒徑超過(guò)800mm的大塊石，宜放置在倉(cāng)面中部，以免影響堆石混凝土表層質(zhì)量。對(duì)于表面可見(jiàn)的小于20cm的堆石碎塊應(yīng)予以清除。堆石完成后應(yīng)做好防雨（水）措施，在澆筑自密實(shí)混凝土前必須防止雨（水）沖刷堆石導(dǎo)致泥漿在接觸面上堆積。每層堆石厚度可按1.0～1.5m控制。

3.4 模板施工

堆石混凝土在堆石過(guò)程中，模板拉條容易被大石碰彎、壓斷，因此拉條周邊宜采用粒徑約為200mm的堆石進(jìn)行人工平倉(cāng)。同時(shí)，堆石后應(yīng)對(duì)模板進(jìn)行校正，加固拉條。在堆石體與模板之間應(yīng)保留大于3cm的空隙作為保護(hù)層?；炷翉?qiáng)度達(dá)到5MPa以上方可拆模。

3.5 混凝土入倉(cāng)與澆筑

堆石混凝土澆筑，一個(gè)特點(diǎn)是堆石，另一個(gè)特點(diǎn)是特高坍落度混凝土。

澆筑自密實(shí)混凝土?xí)r，嚴(yán)禁在倉(cāng)內(nèi)加水。如發(fā)現(xiàn)混凝土和易性較差，應(yīng)采取加強(qiáng)措施（如添加外加劑、重新拌和等），以保證質(zhì)量。在澆筑過(guò)程中澆注點(diǎn)應(yīng)均勻布置于整個(gè)倉(cāng)面，其間距不得超過(guò)3m；必須在澆筑點(diǎn)的自密實(shí)混凝土填滿(mǎn)后方可移至下一澆筑點(diǎn)澆筑，澆筑順序應(yīng)做到單向順序，不可在倉(cāng)面上往復(fù)澆筑。

鑒于堆石混凝土模板承受的側(cè)壓力大，模板支撐難度大，建議專(zhuān)用自密實(shí)混凝土澆筑倉(cāng)高度宜控制在1.5m以?xún)?nèi)，自由下落高度時(shí)宜控制在5m以?xún)?nèi)，并應(yīng)在澆筑過(guò)程中控制專(zhuān)用自密實(shí)混凝土的澆注速度。

3.6 堆石混凝土養(yǎng)護(hù)

澆筑完成的堆石混凝土，在養(yǎng)護(hù)前宜避免太陽(yáng)暴曬。應(yīng)在澆筑完畢6～18h內(nèi)開(kāi)始灑水養(yǎng)護(hù)?；炷翍?yīng)連續(xù)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期內(nèi)始終使混凝土表面保持濕潤(rùn)?；炷琉B(yǎng)護(hù)時(shí)間，不宜少于28d，有特殊要求的部位宜適當(dāng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間。

3.7 堆石混凝土的優(yōu)點(diǎn)

堆石混凝土中堆石的體積比例一般可以達(dá)到55%～60%，能夠充分利用初級(jí)開(kāi)采的石料或者開(kāi)挖料中的大塊石，最大限度地降低了膠凝材料用量的同時(shí)還在骨料破碎、混凝土生產(chǎn)澆筑等施工環(huán)節(jié)上大大地節(jié)約了能源，減少了二氧化碳的排放，因此堆石混凝土技術(shù)是一種新型低碳環(huán)保的混凝土施工方法。堆石混凝土技術(shù)用于大體積混凝土施工還具有以下優(yōu)點(diǎn)：

3.7.1 低水泥用量與低水化熱

堆石混凝土可以充分利用粉煤灰、礦渣粉、石粉等活性或惰性摻和料，因此對(duì)于水泥的用量顯著降低，C20等級(jí)堆石混凝土中的水泥含量一般不超過(guò)80kg/m3，絕熱溫升不超過(guò)15℃。在大體積混凝土施工中可以顯著簡(jiǎn)化甚至取消溫控措施。

3.7.2 工藝簡(jiǎn)便，施工快速

堆石混凝土施工主要包括兩道工序：堆石入倉(cāng)和專(zhuān)用自密實(shí)混凝土的生產(chǎn)澆筑。通過(guò)合理的施工組織設(shè)計(jì)，兩道工序均可以通過(guò)大規(guī)模的機(jī)械化施工來(lái)完成，減少了人工的投入，避免了人為的干擾。在完成一定堆石倉(cāng)面后堆石入倉(cāng)和混凝土生產(chǎn)澆筑可以平行進(jìn)行，工序間干擾小，生產(chǎn)效率成倍提升的同時(shí)還降低了設(shè)備生產(chǎn)強(qiáng)度的要求。簡(jiǎn)化消除溫控措施、混凝土生產(chǎn)運(yùn)輸澆筑量減半且無(wú)需振搗等都為加快建設(shè)速度、縮短工期提供了強(qiáng)有力的保證。

3.7.3 降低施工成本

堆石混凝土施工的綜合成本在相同條件下較常態(tài)混凝土可降低10%～20%，略低于埋石混凝土成本。主要通過(guò)三個(gè)方面實(shí)現(xiàn)：大量使用堆石減少膠凝材料用量；工藝簡(jiǎn)單，可節(jié)約工期，同時(shí)節(jié)約管理成本；簡(jiǎn)化或消除了溫控措施，澆筑過(guò)程免去了振搗工序減少了人工成本的投入。

3.7.4 綜合性能穩(wěn)定，安全系數(shù)高

試驗(yàn)研究和工程應(yīng)用證明：堆石混凝土容重通?？梢赃_(dá)到2500kg/ m3以上，各項(xiàng)力學(xué)性能均能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，特別是在抗壓、抗剪強(qiáng)度方面有足夠的安全富余系數(shù)；抗?jié)B性能方面堆石混凝土滲透系數(shù)可達(dá)到10-11m/s（針對(duì)堆石混凝土本身），工程鉆孔壓水檢測(cè)透水率低于1Lu：在抑制收縮、抗裂等方面堆石混凝土在工程應(yīng)用中也表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能。

4 結(jié)束語(yǔ)

堆石混凝土已廣泛用于水利水電工程建設(shè)，施工中施工工藝簡(jiǎn)單、施工速度快、質(zhì)量可靠的優(yōu)點(diǎn)，在堤防工程建設(shè)中提出幾點(diǎn)建議：（1）鑒于堆石混凝土模板承受的側(cè)壓力大，模板支撐難度大，建議專(zhuān)用自密實(shí)混凝土澆筑倉(cāng)高度宜控制在1.5m以?xún)?nèi)，自由下落高度時(shí)宜控制在5m以?xún)?nèi)，并應(yīng)在澆筑過(guò)程中控制專(zhuān)用自密實(shí)混凝土的澆注速度。（2）建筑物建基面由監(jiān)理人及華實(shí)工程師驗(yàn)收合格后，方可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)堆石工作。（3）巖基上的雜物、泥土及松動(dòng)巖石均應(yīng)清除，如遇有承壓水，承包人應(yīng)制定引排措施和方法報(bào)監(jiān)理人及華實(shí)工程師批準(zhǔn)，處理完畢，并經(jīng)監(jiān)理人及華實(shí)工程師認(rèn)可后，方可堆石入倉(cāng)澆筑堆石混凝土，清洗后的基礎(chǔ)巖面在堆石混凝土澆筑前應(yīng)保持潔凈和濕潤(rùn)。本文提出的幾點(diǎn)粗淺建議，進(jìn)一步完善堆石混凝土施工質(zhì)量控制措施，為形成堆石混凝土施工標(biāo)準(zhǔn)而創(chuàng)造條件。

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