喀斯特地貌地區(qū)首座自密實(shí)混凝土堆石壩施工技術(shù)探討

牟楠 吳恒

【摘要】余慶打鼓臺水庫屬于貴州省喀斯特地貌地區(qū)首座自密實(shí)混凝土堆石壩，為了保證打鼓臺水庫自密實(shí)混凝土堆石壩施工質(zhì)量，施工前通過試驗(yàn)確定了合理的混凝土配合比，確保骨料不分離，在施工過程中不斷優(yōu)化施工方案，確保自密實(shí)混凝土的澆筑質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】余慶打鼓臺水庫大壩；自密實(shí)混凝土；施工技術(shù)

引言

為確保貴州省喀斯特地貌地區(qū)首座自密實(shí)混凝土堆石壩的填筑質(zhì)量，打鼓臺水庫工程形成了系統(tǒng)化、規(guī)范劃、標(biāo)準(zhǔn)化的施工管理。通過對建筑材料的開采、加工過程、采購進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制，保證各種材料的質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)默F(xiàn)場試驗(yàn)，確定合理的施工工藝和施工參數(shù)，為大壩填筑提供質(zhì)量保證。

1、工程概況

余慶打鼓臺水庫位于貴州省余慶縣，攔河壩橫跨于后溪河，壩體為C15堆石混凝土結(jié)構(gòu)，防滲面板為C15自密實(shí)混凝土，大壩壩頂軸線長198.00m，最大壩高42.0m，壩頂高程▽799.00m，壩底高程▽757.00m。大壩0+092.54m設(shè)置10m寬溢洪道一處，溢洪道下游設(shè)置消力池，溢洪道旁設(shè)置放空排沙孔一道。

2、施工重點(diǎn)和難點(diǎn)分析及應(yīng)對措施

2.1施工重點(diǎn)和難點(diǎn)分析

本工程大壩為堆石砼大壩，如何保證砼澆筑質(zhì)量、堆石料質(zhì)量是本合同工程的重點(diǎn)之一。

2.2應(yīng)對措施

為保證大壩砼澆筑強(qiáng)度和質(zhì)量，混凝土運(yùn)輸充分利用左、右岸施工道路進(jìn)行。布置1臺沈陽K40/21塔機(jī)用于鋼筋吊裝及模板安裝，布置一臺HBT60混凝土泵澆筑混凝土，布置1臺1.6m3反鏟進(jìn)行堆石料攤鋪找平。堆石料填筑前，堆石毛料必須經(jīng)洗石站沖洗潔凈后才能運(yùn)輸至大壩施工。

3、余慶打鼓臺水庫自密實(shí)混凝土堆石壩施工技術(shù)

3.1施工方案

堆石混凝土大壩澆筑共分為4個施工時段，第一個枯水期澆筑右壩段▽770.0m高程以下部位，第一個汛期澆筑右壩段▽770.0m高程以上1#～3#壩段，第二個枯水期澆筑左壩段▽770.0m高程以下部位，第二個汛期澆筑右壩段▽770.0m高程以上4#～6#壩段，壩體防滲混凝土隨壩體澆筑高程相應(yīng)施工。

3.2施工方法

（1）基礎(chǔ)處理

基礎(chǔ)墊層采用C15常態(tài)混凝土，采用集中拌合站拌和混凝土，6m3罐車水平運(yùn)輸，用HBT60混凝土拖泵入倉，人工平倉，Ф50插入式振搗棒（1.1kw）振搗，模板為組合模板。

基礎(chǔ)倉面混凝土應(yīng)滿足以下要求：①、基礎(chǔ)倉面上的混凝土乳皮、表層裂縫、泌水造成的低強(qiáng)度混凝土必須予以清除，并進(jìn)行鑿毛處理。②、基礎(chǔ)倉面必須保證清潔，不應(yīng)有積水。

（2）模板工程

根據(jù)擬定澆筑層高1.5m，采用組合鋼模板，單塊模板尺寸為30cm×150cm，支撐時使用6塊組合，采取Dg50鋼管架支立、鋼筋內(nèi)拉的方式。

模板滿足以下要求：①、用于堆石混凝土的模板須具有小于2mm縫隙的密閉性以防止漏漿的發(fā)生；其剛度和強(qiáng)度必須能夠抵抗自密實(shí)混凝土產(chǎn)生的側(cè)向壓力，側(cè)向壓力大小按2.5倍水壓力計(jì)算。②、堆石體與模板之間應(yīng)保留大于10cm的空隙作為保護(hù)層。③、混凝土強(qiáng)度達(dá)到5MPa以上方可拆模。

（3）堆石入倉

自密實(shí)混凝土堆石壩施工采用15t自卸汽車直接入倉，1.6m3反鏟挖掘機(jī)輔助平倉、局部地方或靠近模板位置采用人工擺放堆石料的入倉方式。堆石入倉采用“倒退法”，由里向外進(jìn)行布倉。堆石入倉應(yīng)滿足以下要求：①、基礎(chǔ)倉混凝土強(qiáng)度達(dá)到5MPa以上方可進(jìn)行入倉。②、堆石毛料必須經(jīng)洗石站沖洗潔凈后才能運(yùn)輸入倉（洗石站沖洗如圖1所示）。③、堆石入倉過程應(yīng)控制不對基礎(chǔ)倉混凝土產(chǎn)生較大的沖擊，以免下層低齡期混凝土內(nèi)部產(chǎn)生微裂縫，對建筑物造成早期損傷。④、將粒徑較大的堆石置于倉面的中下部，粒徑較小的堆石置于倉面的中上部。⑤、與基礎(chǔ)倉混凝土接觸的堆石嚴(yán)格避免大面積接觸，以免影響冷縫的粘結(jié)。⑥、對于粒徑超過800mm的大塊石，宜放置在倉面中部，以免影響堆石混凝土表層質(zhì)量。⑦、在堆石施工過程中，堆石體外露面所含有的粒徑小于200mm的石塊數(shù)量不得超過10塊/m2，且不應(yīng)集中。⑧、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。⑨、每層堆石厚度按1.5m控制。

倉面卸料點(diǎn)控制：由于堆石料卸料時容易產(chǎn)生石渣，通過減少卸料點(diǎn)，保證大部分區(qū)域堆石質(zhì)量，且集中清理卸料點(diǎn)附近的石渣，降低卸料點(diǎn)附近的質(zhì)量風(fēng)險（如圖2所示）。

（4）自密實(shí)混凝土生產(chǎn)及澆筑

1）、自密實(shí)混凝土生產(chǎn)

①、拌和系統(tǒng)選型

a、按月高峰砼澆筑強(qiáng)度確定砼生產(chǎn)強(qiáng)度：根據(jù)施工總進(jìn)度計(jì)劃安排，本工程混凝土施工高峰期月強(qiáng)度約為3358m3/月，每天按2個臺班，每月工作25d，日工作12h計(jì)算，考慮不均勻系數(shù)1.5，混凝土小時澆筑強(qiáng)度為16.7m3/h，確定混凝土生產(chǎn)能力大于16.7m3/h。

b、混凝土拌和站選型： 為保證混凝土質(zhì)量及滿足混凝土泵送要求，根據(jù)計(jì)算，拌和系統(tǒng)選用HZ25強(qiáng)制式拌和站，配置PLD1200型電腦配料機(jī)配合使用；拌和站銘牌小時生產(chǎn)能力為25m3/h，滿足生產(chǎn)需要，且有一定富裕度。在施工時，盡量將各工作面混凝土澆筑錯開。拌和系統(tǒng)末形成之前，混凝土用JS350攪拌機(jī)拌制。

c、混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)布置

根據(jù)施工進(jìn)度計(jì)劃及建筑物的分布情況，布置1座HZ25拌和站，拌和站占地面積為1600m2；布置在1#公路附近，混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)由攪拌站、水泥罐、成品骨料堆料倉、配料機(jī)、外加劑車間、袋裝水泥庫房等。水泥儲量按高峰用量7天考慮，粉煤灰儲量按高峰用量10天考慮。

d、料罐配置

根據(jù)混凝土高峰期月強(qiáng)度約為3358m3/月計(jì)算，則每座拌和系統(tǒng)按3358m3/月計(jì)算，水泥按300kg/m3計(jì)，7天儲量考慮，則需水泥儲量為=3358÷25×300×7÷1000=282t。在每個拌和站配置2個50t的水泥罐，另配置1個100m2袋裝水泥庫房。

粉煤灰罐配置：按水泥用量25%考慮，粉煤灰儲量按10天考慮，需粉煤灰儲量為=3358÷25×300×25%×10÷1000=101t，則擬在拌和站配置1個100t粉煤灰罐。

②、自密實(shí)混凝土生產(chǎn)

自密實(shí)混凝土應(yīng)滿足坍落度試驗(yàn)、坍落擴(kuò)展度試驗(yàn)、V形漏斗試驗(yàn)和自密實(shí)性能穩(wěn)定性試驗(yàn)檢測，其指標(biāo)應(yīng)符合表1中的要求。

自密實(shí)混凝土生產(chǎn)時還應(yīng)滿足以下要求：a、拌制自密實(shí)混凝土材料應(yīng)嚴(yán)格遵守現(xiàn)場混凝土配合試驗(yàn)確定的配合比進(jìn)行配料，不準(zhǔn)隨意更改配合比，若因某種原因水泥、粉煤灰的購買廠家發(fā)生變化后必須重新進(jìn)行配合比試驗(yàn)調(diào)整。b、定期對砂的級配情況進(jìn)行檢查，除常規(guī)檢查須符合要求外，細(xì)度模數(shù)變化不超過±0.2，超過時必須重新進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)。c、定期對石子的超徑情況進(jìn)行檢查，當(dāng)超過20mm的石子比率超過5%時必須將超徑部分篩出方可進(jìn)行自密實(shí)混凝土的生產(chǎn)。d、自密實(shí)混凝土生產(chǎn)前應(yīng)對所使用的粗、細(xì)骨料進(jìn)行含水量測定，根據(jù)骨料含水量的變化情況，隨時調(diào)整實(shí)際用水量。若自密實(shí)混凝土生產(chǎn)過程中天氣（氣溫、濕度等）變化較大時或者取料部位發(fā)生變化時，應(yīng)及時對骨料含水量進(jìn)行重新測定從而調(diào)整實(shí)際用水量。e、在進(jìn)行自密實(shí)混凝土生產(chǎn)之前須清洗攪拌機(jī)，并清除攪拌機(jī)內(nèi)存水。f、水泥、粉煤灰、減水劑、水的稱量誤差不得超過±1%，砂石的稱量誤差不得超過±2%。g、自密實(shí)混凝土的拌制順序?yàn)椋簩⒎Q量好的骨料和膠凝材料分別投入攪拌機(jī)干拌，在加入水和外加劑后繼續(xù)拌制60s以上（氣溫低于15℃時攪拌時間應(yīng)不低于90s），目測自密實(shí)混凝土工作性能達(dá)到要求后方可出機(jī)。

③、自密實(shí)混凝土澆筑

自密實(shí)混凝土采用6m3罐車水平運(yùn)輸，用HBT60混凝土拖泵泵送至倉面進(jìn)行澆筑。澆筑方法如圖3所示。

自密實(shí)混凝土運(yùn)輸、澆筑時還應(yīng)滿足以下要求：a、運(yùn)輸車在接料前應(yīng)將車內(nèi)的殘留其他品種的混凝土清洗干凈，并將車內(nèi)積水排盡。b、運(yùn)輸過程中嚴(yán)禁向車內(nèi)的混凝土加水。c、卸料前攪拌運(yùn)輸車應(yīng)高速旋轉(zhuǎn)1min以上方可卸料。d、在混凝土卸料前，如需對混凝土擴(kuò)展度進(jìn)行調(diào)整時，加入外加劑后混凝土攪拌運(yùn)輸車應(yīng)高速旋轉(zhuǎn)3min，使混凝土均勻一致，經(jīng)檢測合格后方可卸料。e、不合格的自密實(shí)混凝土嚴(yán)禁入倉，已入倉的不合格自密實(shí)混凝土必須予以清除。f、澆筑自密實(shí)混凝土?xí)r，嚴(yán)禁在倉內(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，以保證質(zhì)量。g、在澆筑過程中澆注點(diǎn)應(yīng)均勻布置于整個倉面，其間距不得超過3m；必須在澆注點(diǎn)的自密實(shí)混凝土填滿后方可移至下一個澆注點(diǎn)澆注，澆注順序應(yīng)做到單順序，不可在倉面上往復(fù)澆筑。h、除表層自密實(shí)混凝土外，每一倉的澆注的頂面應(yīng)留有塊石棱角，開始棱角的高度 高于自密實(shí)混凝土頂面約5cm～20cm，以便于下一倉的粘結(jié)。

（5）堆石入倉的間隔時間

當(dāng)日平均氣溫高于15℃時，混凝土澆筑完畢一天后可以允許人在倉面上活動。在混凝土澆筑完畢混凝土抗壓強(qiáng)度不低于5MPa時方可進(jìn)行堆石入倉。

（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)前宜避免太陽曝曬。堆石混凝土在澆筑完畢6～18h內(nèi)開始灑水養(yǎng)護(hù)。混凝土應(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。養(yǎng)護(hù)時間，不宜少于28d，有特殊要求的部位宜適當(dāng)延長養(yǎng)護(hù)時間。

（7）雨季施工

雨季施工應(yīng)做好以下工作：

①、砂石料倉應(yīng)排水通暢；②、運(yùn)輸工具應(yīng)有防雨和防滑措施；③、澆筑倉面應(yīng)有防雨措施并備有不透水覆蓋材料；④、增加骨料含水率測定次數(shù)，及時調(diào)整拌和含水量。

（8）冬季施工措施

①、混凝土運(yùn)輸時，應(yīng)盡量縮短混凝土的運(yùn)輸時間，并對混凝土運(yùn)輸設(shè)備用帆布加以覆蓋。

②、在混凝土的配合比設(shè)計(jì)時，應(yīng)考慮摻用外加劑（如早強(qiáng)劑、引氣劑等），使混凝土盡早達(dá)到受凍臨界強(qiáng)度。

③、混凝土采用蓄熱法養(yǎng)護(hù)，混凝土澆筑后，盡快用塑料薄膜加草袋進(jìn)行覆蓋，以對混凝土進(jìn)行保溫。對基礎(chǔ)、外露面，特別是孔口懸臂等部位，易受寒潮和內(nèi)外溫差的影響產(chǎn)生裂縫，應(yīng)盡早做好表面保溫工作。在低溫季節(jié)澆筑混凝土?xí)r，拆模后混凝土表面采用粒狀塑料保溫被覆蓋保溫。

④、混凝土澆筑時采用保溫模板，基巖面如有結(jié)冰時，用熱水沖洗清除，并排除積水。盡可能推遲拆模時間，拆模后覆蓋保溫防風(fēng)材料。

⑤、加強(qiáng)天氣預(yù)報，在寒潮來臨前加強(qiáng)對未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的混凝土進(jìn)行覆蓋保溫。

4、小結(jié)

余慶打鼓臺水庫自密實(shí)混凝土堆石壩屬于貴州省喀斯特地貌地區(qū)首座自密實(shí)混凝土堆石壩。通過前期的施工，混凝土澆筑質(zhì)量、工程進(jìn)度都能滿足要求。塊石入倉、混凝土入倉方式都取得了成功。這為貴州省喀斯特地貌地區(qū)以后的自密實(shí)混凝土堆石壩施工提供了較為豐富的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。

作者簡介：

第一作者：牟楠，出生于1981年4月，男，漢族，重慶江津人，水電九局高級工程師，主要從事建筑技術(shù)研究與應(yīng)用工作。

第二作者：吳恒，出生于1990年9月，男，漢族，四川仁壽人，水電九局助理工程師，，主要從事建筑技術(shù)管理與研究工作。