堆石混凝土技術(shù)的研究與應(yīng)用

王寬會

摘 要：通過對灑谷水庫堆石混凝土壩施工現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)地考察學(xué)習(xí)，擬在拉里么水庫工程中推廣堆石混凝土技術(shù)，通過實(shí)踐觀察和收集相關(guān)數(shù)據(jù)，對堆石混凝土技術(shù)的具體應(yīng)用進(jìn)行探討，總結(jié)了堆石混凝土技術(shù)的各種優(yōu)勢，并形成了一系列的科技成果。

關(guān)鍵詞：堆石混凝土；拉里么水庫工程；優(yōu)化；應(yīng)用

為完善傳統(tǒng)土石壩、砌石壩、混凝土壩等筑壩技術(shù)體系，推廣“宜材適構(gòu)”筑壩理念，解決中小型工程中的大體積混凝土施工困難，清華大學(xué)發(fā)明了堆石混凝土施工技術(shù)，并獲得了三個國家專利，堆石混凝土技術(shù)不僅擁有完整的自主知識產(chǎn)權(quán)，而且在實(shí)際工程中不斷得到推廣和應(yīng)用。2013年11月7日下午，由楚雄州水務(wù)局牽頭，北京華石納固科技有限公司、永仁縣水務(wù)局、楚雄欣源水利電力勘察設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司及水利行業(yè)有關(guān)專家參與，對堆石混凝土技術(shù)優(yōu)勢及推廣應(yīng)用存在問題進(jìn)行認(rèn)真分析討論，會后參會單位對正在施工的曲靖市羅平縣灑谷水庫堆石混凝土壩施工現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)地考察學(xué)習(xí)，擬對永仁縣拉里么水庫工程進(jìn)行堆石混凝土技術(shù)的推廣應(yīng)用。

1 堆石混凝土技術(shù)概述

堆石混凝土是指先將滿足一定粒徑要求的塊石（或卵石）自然堆滿倉面，然后在堆石體表面澆注滿足特殊要求的專用自密實(shí)混凝土，無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，其具有低碳環(huán)保、低水化熱、工藝簡便、造價低廉、施工速度快等特點(diǎn)，其構(gòu)成如圖1所示。

在大壩等建筑中，為了降低混凝土的水化熱和成本，都希望能夠降低水泥用量。因此，一般采用減少用水量或采用大粒徑骨料以增加骨料用量的方法。前者，如碾壓混凝土，即是采用干硬混凝土的方法，但需要大功率的碾壓機(jī)械，依靠強(qiáng)大的機(jī)械力量使混凝土密實(shí)。在實(shí)際生活中，更多的是采用四級配骨料，骨料最大粒徑可達(dá)到150mm。在中小型工程中，也有采用混凝土砌石、毛石混凝土、埋石混凝土等方式筑壩，但是，這些筑壩方式要求較高的專業(yè)技術(shù)人員，施工人員的技術(shù)水平直接影響大施工質(zhì)量。隨著近年來，人工成本的上漲，采用混凝土砌石、毛石混凝土等筑壩技術(shù)的成本也愈來愈高。

2 拉里么水庫工程簡介

拉里么水庫位于永仁縣猛虎鄉(xiāng)阿里地村委會的拉里么河上。壩址地理坐標(biāo)為東經(jīng)101°31′02″，北緯26°02′09″，控制徑流面積18.9km2，設(shè)計(jì)總庫容313.17萬立方米，其中：正常庫容265.02萬立方米，死庫容36.68萬立方米，興利庫容228.34萬立方米。設(shè)計(jì)灌溉面積0.67萬畝，其中：新增灌溉面積0.48萬畝，改善灌溉面積0.19萬畝。大壩壩型為堆石混凝土重力壩，最大壩高57.2m，壩軸線長106.9m，堆石混凝土工程量：總填筑量5.98萬m3（堆石占55%～60%），其中：塊石料約1.8萬m3，C15混凝土填筑量4.2萬m3。

3 堆石混凝土技術(shù)的應(yīng)用與優(yōu)化

3.1 前期準(zhǔn)備

混凝土施工技術(shù)的前期準(zhǔn)備包括了原材料的選用和質(zhì)量的規(guī)定。堆石混凝土的材料一般選擇新鮮、完整和質(zhì)地較好的塊石，并且塊石的大小有一定的要求，如粒徑不宜小于300mm，最大粒徑不應(yīng)超過結(jié)構(gòu)斷面最小邊長的1/4，塊石的飽和抗壓強(qiáng)度（Rs）也有要求，不得小于30MPa。而水泥一般選用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、中熱或低熱硅酸鹽水泥。選用質(zhì)地堅(jiān)硬的，表觀密度不小于2450kg/m3、最大粒徑不超過150mm的砂礫料；選用粉煤灰、沸石粉、火山灰、石粉等作為摻和料；選用特定的外加劑。

3.2 具體施工

堆石混凝土的施工包括了具體的施工流程，相關(guān)設(shè)備的選擇，以及具體的施工方法。具體而言：結(jié)合拉里么水庫工程的具體情況，將施工流程分為倉面處理-測量放線-模板安裝-堆石入倉-自密實(shí)混凝土澆筑-混凝土收倉、養(yǎng)護(hù)等六個過程，各個過程都必須檢驗(yàn)合格后方能進(jìn)行下一道工序；現(xiàn)場設(shè)備的選擇主要是指運(yùn)輸設(shè)備的選擇，包括型號的確定與設(shè)備的具體布置，根據(jù)壩體填筑的高度（最大壩高為57.2m），為解決上部壩體塊石的垂直運(yùn)輸，結(jié)合大壩施工特點(diǎn)和現(xiàn)場的實(shí)際地形條件，上部壩體的塊石主要采用塔式起重機(jī)吊運(yùn)入倉。而具體的施工方法則是包括六個方面，一是基面處理，即對開挖基礎(chǔ)面，應(yīng)挖至新鮮的基巖面，并將基巖面上的松動巖石撬挖掉，清除干凈，然后用高壓風(fēng)將表面吹干凈；在處理上、下層混凝土?xí)r，應(yīng)將結(jié)合面清除干凈。二是測量放線，即在基面處理完成后，驗(yàn)收合格時，用全站儀測出結(jié)構(gòu)物位置、輪廓線及其高程，以確定模板的安裝位置。三是模板安裝，即在測量放線所確定的位置上進(jìn)行模板安裝，模板一般選用定型鋼模板或普通木模板作為主體，用自制木模板和普通小鋼模板作為補(bǔ)充；模板的加固采用內(nèi)拉外頂式的方法。四是堆石料入倉，入倉前，需要對塊石進(jìn)行全面質(zhì)量檢查，確保其符合施工要求；檢查合格后，對壩體上下部采用不同的運(yùn)輸方式入倉，如下部用10t以上自卸汽車，上部用塔式起重機(jī)；入倉后，對倉面進(jìn)行人工平倉，或挖掘機(jī)平倉，并對倉內(nèi)進(jìn)行清理；在監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格后，才能進(jìn)行下一工序。五是自密實(shí)混凝土澆筑，其中包括了自密實(shí)混凝土拌和、自密實(shí)混凝土的運(yùn)輸和自密實(shí)混凝土的澆筑等步驟，拌合需要對材料進(jìn)行清理、調(diào)配，并選擇合適的攪拌機(jī)。運(yùn)輸則是用混凝土輸送泵。澆筑則是需要根據(jù)一定的程序和規(guī)定，嚴(yán)格進(jìn)行清理和施工，確保澆筑的科學(xué)穩(wěn)固。六是堆石混凝土養(yǎng)護(hù)，主要是指保持堆石混凝土的濕潤，避免暴曬。

3.3 優(yōu)勢對比

相比埋石砼，堆石砼有著較為明顯的優(yōu)勢，雖然在直接成本上有所增加，如表1所示。

但在施工工期對比中，我們發(fā)現(xiàn)埋石砼澆筑施工工期為14個月，完成澆筑方量約為6萬立方米。根據(jù)施工場地及施工機(jī)械配備條件不同，堆石砼澆筑速度一般為5000～20000立方米/月。結(jié)合本工程實(shí)際施工組織設(shè)計(jì)方案，月均澆筑速度約為5500立方米，施工工期為11個月，可節(jié)約工期21.4%。因此，采用新型堆石混凝土技術(shù)雖比設(shè)計(jì)的埋石混凝土方案增加投資10.14萬元，但工期縮短了3個月，按18萬元/月的施工成本計(jì)算，可節(jié)省投資54萬元。所以實(shí)施結(jié)果比原方案節(jié)省投資43.86萬元。優(yōu)化后方案可行。

4 結(jié)束語

總而言之，堆石混凝土技術(shù)在拉里么水庫工程建設(shè)中較為成功，優(yōu)化方案具體可行。堆石混凝土技術(shù)對大壩建筑的工期和成本都具有重大意義。

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