堆石混凝土技術(shù)在防波堤胸墻中的應(yīng)用研究

李曉雷

（滄州港務(wù)集團有限公司 河北 滄州 061113）

1 堆石混凝土技術(shù)的主要工藝

堆石混凝土技術(shù)是在粒徑較大的塊石堆積體表面澆筑高流動性、抗分離性能好、穿透能力強的高自密實性能混凝土，依靠高自密實性能混凝土自重完全充填塊石空隙而形成的完整、密實、低水化熱的大體積混凝土施工技術(shù)。堆石混凝土與常規(guī)現(xiàn)澆素混凝土相比，具有水泥用量少、工程造價低，且能降低水化熱產(chǎn)生的溫度應(yīng)力等特點；與漿砌塊石結(jié)構(gòu)相比，堆石混凝土具有機械化程度高、人工投入少、施工效率高、質(zhì)量易于控制等優(yōu)勢[1]。

堆石混凝土主要施工工藝為堆石選取、支立模板、堆石入倉和專用自密實混凝土的生產(chǎn)與澆筑。

（1）堆石的選取

堆石混凝土所用的堆石材料應(yīng)是新鮮、完整、地址堅硬、不得有剝落和裂紋，堆石料粒徑范圍為300mm～500mm。堆石混凝土強度標號應(yīng)不低于C25，堆石材料的飽和抗壓強度應(yīng)不低于60MPa，堆石料的含泥量不高于0.5%，不允許含有泥塊。

（2）支立模板

堆石混凝土兩側(cè)均為漿砌塊石墻，能有效解決模板的剛度、強度及密封的問題。但漿砌石墻應(yīng)具有足夠的承載能力、剛度和穩(wěn)定性，能可靠地承受澆筑專用自密實混凝土的側(cè)壓力。澆筑過程中，應(yīng)安排專職人員檢查漿砌石墻的位置和形態(tài)，防止變形、漏漿。

（3）堆石入倉

采用挖掘機從運石船或圍堰下部直接取石入倉，此工序操作可不受潮水漲幅限制。運至現(xiàn)場的石料可通過簡易篩選，將300mm以上的石料用以堆石混凝土澆筑。堆石宜進行沖洗，以控制堆石含泥量，嚴禁混入泥塊、軟弱巖塊。

（4）專用自密實混凝土的生產(chǎn)與澆筑

專用自密實混凝土用量比例按設(shè)計要求不超過堆石混凝土方量的45%，使用強制式雙臥軸拌機進行拌合，采用混凝土攪拌船攪拌，專用自密實混凝土出機后可直接通過混凝土輸送泵澆筑至倉面。

專用自密實混凝土從堆石體表面澆筑，利用其卓越的流動性能、抗離析性能和填注性能堆石空隙充填密實，澆筑過程中無需振搗。澆筑前必須檢查堆石倉尺寸、高程，確認正確無誤后，方可進行澆筑。表面外觀有較高要求的部位，為防止表面氣泡，澆筑后，可在表面進行抹平。澆筑點應(yīng)與均勻布置，澆筑點間距不宜超過2m。在澆筑過程中應(yīng)遵循單向逐點澆筑的原則，每個澆筑點澆滿后方可移動至下一澆筑點澆筑，澆筑點不應(yīng)重復(fù)使用。澆筑時的最大自由落下高度宜在5m以下。

圖1 現(xiàn)澆混凝土胸墻及漿砌塊石結(jié)胸墻構(gòu)斷面圖（原設(shè)計）

堆石混凝土技術(shù)由于其工藝簡單、人為干預(yù)小、體積穩(wěn)定性好、質(zhì)量影響因素小、機械化程度、效率高等優(yōu)勢已廣泛應(yīng)用于水利水電行業(yè)中的大壩、擋土墻等工程，并具有完整的施工工藝與技術(shù)標準[2]。目前堆石混凝土技術(shù)還未在水運工程中廣泛應(yīng)用。本文以黃驊港地區(qū)某防波堤胸墻工程為例，介紹堆石混凝土在水運工程中應(yīng)用實例，為類似工程設(shè)計及施工提供參考。

2 工程實例

黃驊港地區(qū)某防波堤長為16510m，結(jié)構(gòu)型式為拋石斜坡堤，防波堤胸墻原設(shè)計采用2種結(jié)構(gòu)型式，分別為現(xiàn)澆混凝土胸墻和漿砌塊石胸墻，現(xiàn)澆混凝土胸墻長7288m，漿砌塊石胸墻長9282m?，F(xiàn)澆混凝土胸墻混凝土設(shè)計標號為C30F300，漿砌塊石胸墻砂漿設(shè)計標號為M20。原設(shè)計胸墻結(jié)構(gòu)斷面如圖1所示。

原設(shè)計現(xiàn)澆混凝土胸墻及漿砌塊石胸墻均需干地施工，而整個防波堤工程地處外海，胸墻施工作業(yè)時間受潮汐水位影響較大。為加快施工進度，降低潮汐水位對施工的影響，需對胸墻原設(shè)計方案進行優(yōu)化。

縮短防波堤胸墻施工作業(yè)時間的常規(guī)方法為抬高胸墻底板底高程及堤心石頂高程。在原設(shè)計堤心石坡度不變的條件下，該方案將導(dǎo)致整個防波堤結(jié)構(gòu)斷面增大，工程造價增加，而且受護面塊體扭王塊高度限制（見圖1），胸墻底板高程抬高空間不大。

堆石混凝土堆石入倉施工工序不受潮汐影響，即可水下拋石入倉。待水位低于胸墻底板底高程時，澆筑高自密實性能混凝土，從而大大延長了胸墻施工作業(yè)時間，堆石混凝土胸墻施工工序如圖2所示。

圖2 堆石混凝土胸墻施工工序

圖3 現(xiàn)澆混凝土胸墻及漿砌塊石結(jié)胸墻構(gòu)斷面圖（優(yōu)化后）

在不改變原設(shè)計胸墻尺度及高程的前提下，結(jié)合堆石混凝土施工工藝，優(yōu)化后胸墻設(shè)計方案如下，胸墻斷面結(jié)構(gòu)詳見圖3所示。

（1）現(xiàn)澆混凝土胸墻3.70m以下采用堆石混凝土，3.70m高程以上部分與原設(shè)計一致，高自密實性能混凝土標號為C30F300；漿砌石胸墻4.10m以下采用堆石混凝土，4.10m高程以上部分與原設(shè)計一致，高自密實性能混凝土標號為C25F250。

（2）胸墻底板兩側(cè)采用一定厚度漿砌塊石作為堆石混凝土模板。

3 綜合分析

3.1 質(zhì)量分析

（1）從現(xiàn)場鉆芯取樣來看，高自密實性能混凝土與塊石結(jié)合緊密，未出現(xiàn)蜂窩、麻面等現(xiàn)象。

（2）堆石混凝土中，高自密實性能混凝土填充率為40%左右，塊石用量為60%左右，堆石混凝土產(chǎn)生水化熱與現(xiàn)澆混凝土相比顯著降低，絕熱溫升不超過15℃[4]。

（3）專用高自密實性能混凝土標準試件檢測結(jié)果顯示，C30高自密實性能混凝土抗壓強度約為37.4MPa，C25高自密實性能混凝土抗壓強度約為34.4MPa，滿足設(shè)計要求。

3.2 工期分析

（1）堆石混凝土堆石入倉工序不受潮汐水位影響，即可水下施工，堆石入倉完畢后，水位降至胸墻底板底時，干地澆筑高自密實性能混凝土。堆石混凝土中高自密實性能混凝土填筑率為40%左右，與現(xiàn)澆混凝土胸墻相比，混凝土用量減半，施工作業(yè)效率提高一倍。

（2）原設(shè)計漿砌塊石胸墻同樣需要干地施工，漿砌石常規(guī)施工速率約為0.4m3/（人·h），施工效率低下。堆石混凝土堆石入倉工序不受水位影響，水下可完成堆石入倉工序，待具備干地施工條件時，澆筑高自密實性能混凝土，高自密實性能混凝土常規(guī)澆筑速率為20m3/h，堆石混凝土施工速率較漿砌石能夠大大提高。

3.3 造價分析

原胸墻設(shè)計方案中，漿砌石胸墻造價約為350元/m3，現(xiàn)澆素混凝土胸墻造價約為780元/m3。堆石混凝土造價約為450元/m3（含塊石及自密實混凝土），低于現(xiàn)澆素混凝土，略高于漿砌石，優(yōu)化后整個項目胸墻造價較原設(shè)計方案節(jié)省。

4 結(jié)語

通過分析堆石混凝土技術(shù)在黃驊港地區(qū)某防波堤胸墻工程應(yīng)用實例，得出堆石混凝土與傳統(tǒng)素混凝土及漿砌塊石相比具有以下特點，為類似工程設(shè)計及施工提供參考。

（1）堆石入倉工序不受潮汐水位影響，為后面澆筑高自密性能實混凝土贏得了施工時間，施工效率提高。

（2）堆石混凝土中高自密實性能混凝土填充率為40%左右，與現(xiàn)澆混凝土胸墻相比，混凝土用量減半，施工作業(yè)效率提高一倍；與漿砌塊石胸墻相比，施工效率明顯提高。

（3）工程造價方面，每方堆石混凝土比現(xiàn)澆素混凝土低，略高于漿砌塊石造價。

（4）堆石混凝土中，塊石用量為60%左右，與傳統(tǒng)現(xiàn)澆素混凝土相比，水化熱顯著降低。陜西水利

[1]安雪暉，金峰，石建軍．高自密實性能混凝土充填堆石體試驗研究[J]．混凝土，2005，1：3-6.

[2]金峰，安雪暉．堆石混凝土大壩施工方法[P]．中國專利：03102674，2003-02-14.

[3]中交水運規(guī)劃設(shè)計院.黃驊港散貨港區(qū)航道南側(cè)圍堰二期工程施工圖設(shè)計.2013（1）.

[4]金峰，李樂，周虎，等．堆石混凝土絕熱溫升性能初步研究 [J].水利水電技術(shù)，2007，39：59-63.