高填充自密實(shí)混凝土砌石技術(shù)在米底河大壩的應(yīng)用

陳榮妃 廖仕信 劉 辛 石 佳

（1貴州師范大學(xué)材料與建筑工程學(xué)院 2貴州新中水工程有限公司）

高填充自密實(shí)混凝土砌石技術(shù)在米底河大壩的應(yīng)用

陳榮妃1廖仕信2劉 辛2石 佳2

（1貴州師范大學(xué)材料與建筑工程學(xué)院 2貴州新中水工程有限公司）

為使工程早日運(yùn)行，米底河大壩將原設(shè)計(jì)的細(xì)石混凝土砌石重力壩變更為高填充自密實(shí)混凝土砌石重力壩。闡述了自密實(shí)混凝土砌石的施工工藝及質(zhì)量檢驗(yàn)成果，實(shí)踐表明，其施工工藝具有加快工期、節(jié)約投資、保證工程質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。

混凝土砌石壩 自密實(shí)混凝土 施工材料 施工工藝 米底河水庫(kù)

1 工程概況

米底河水庫(kù)位于貴州省畢節(jié)百里杜鵑風(fēng)景名勝區(qū)。大壩為砌石重力壩，最大壩高32.9 m，壩頂寬4.0 m，最大壩底寬28.66 m，壩頂全長(zhǎng)247.98 m；壩體上、下游面為M10砂漿砌C15混凝土預(yù)制塊；壩體上游設(shè)C20混凝土防滲墻，墻體厚度為30-80 cm；大壩底部設(shè)0.50 m厚C10混凝土基礎(chǔ)墊層。

根據(jù)初步設(shè)計(jì)方案，大壩采用C10細(xì)石混凝土?？紤]到細(xì)石混凝土砌石壩施工工藝較為復(fù)雜，施工機(jī)械化程度不高，人員、設(shè)備投入較大，施工質(zhì)量難以保證，且施工工期較長(zhǎng)，為滿足業(yè)主方早日投產(chǎn)的愿望，設(shè)計(jì)方根據(jù)實(shí)際，提出了大壩施工工藝變更建議，將原設(shè)計(jì)的細(xì)石混凝土砌塊石變更為高填充自密實(shí)混凝土砌石壩的新型施工工藝。

自密實(shí)混凝土砌石施工方式類似堆石混凝土，即先將初步篩分的塊石直接入倉(cāng)，然后澆筑自密實(shí)混凝土，利用自密實(shí)混凝土的高流動(dòng)性能，使其自動(dòng)流入塊石的空隙中，形成完整、密實(shí)、有較高強(qiáng)度的混凝土[1]。在水利工程大壩中采用自密實(shí)混凝土，壩體中可以堆砌大量的石塊，從而降低大壩大體積混凝土的水化溫升，有利于保障壩體混凝土質(zhì)量，同時(shí)提高施工機(jī)械化程度，加快施工進(jìn)度[2]。

2 工程所用的原材料及自密實(shí)混凝土的配合比

2.1 工程所用的原材料

2.1.1 壩體堆石料

大壩堆石料選自位于米底河左壩肩下游約400 m處的塊石料場(chǎng)。按照設(shè)計(jì)規(guī)范要求，上壩塊石料應(yīng)新鮮、完整、質(zhì)地堅(jiān)硬，不得有剝落層和裂紋，表面干凈，無泥土、石粉及其他污物，飽和抗壓強(qiáng)度不小于40 MPa，粒徑控制在300 mm以上，塊片石含泥量不超過0.5%，泥塊含量不超過0.5%。施工期間，對(duì)塊石共抽檢6組，檢查其飽和狀態(tài)時(shí)的強(qiáng)度，抽檢結(jié)果見表1。從表1看出，檢驗(yàn)結(jié)果符合《水工混凝土外加劑技術(shù)規(guī)程》（DL/T5100-2014）的規(guī)范要求。

表1 塊石試驗(yàn)成果表

2.1.2 水泥

大壩混凝土采用貴州金沙華潤(rùn)水泥廠生產(chǎn)的P.C 32.5復(fù)合硅酸鹽水泥。施工期間，共抽檢散裝水泥15組，袋裝水泥21組，抽檢結(jié)果見表2。從表2看出，該水泥的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)滿足《通用硅酸鹽水泥》（GB 175-2007）的標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.1.3 粉煤灰

大壩混凝土采用貴州名川粉煤灰有限公司生產(chǎn)的Ⅱ級(jí)粉煤灰。施工期間，共抽檢16組，結(jié)果見表3。從表3看出，該粉煤灰的技術(shù)指標(biāo)滿足《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T1596-2005）標(biāo)準(zhǔn)中的Ⅱ級(jí)粉煤灰要求[3]。

表2 大壩水泥試驗(yàn)成果表

表3 粉煤灰試驗(yàn)成果表

2.1.4 混凝土的粗骨料

大壩混凝土所用粗骨料由工地石料破碎而成，最大粒徑不大于20 mm，采用連續(xù)級(jí)配。施工期間，共抽檢小石料14組，結(jié)果見表4。從表4看出，壩體混凝土所用粗骨料的技術(shù)指標(biāo)符合《水工混凝土施工規(guī)范》（SL677-2014）的要求。

2.1.5 砂料

大壩混凝土所用的砂料同樣由工地石料破碎而成，最大粒徑小于公稱粒徑5 mm。按照設(shè)計(jì)要求，砂的含泥量、泥塊含量分別不大于3.0%和1.0%，細(xì)度模數(shù)在2.3-3.0范圍內(nèi)，含水率應(yīng)保持穩(wěn)定不宜超過6%，必要時(shí)應(yīng)采取加速脫水措施[4]。施工期間，共抽檢18次，結(jié)果見表5。從表5看出，壩體混凝土所用砂料的技術(shù)指標(biāo)符合《水工混凝土施工規(guī)范》的要求。

2.1.6 外加劑

外加劑采用云南天辰化學(xué)建材有限公司生產(chǎn)的聚羧酸系高性能減水劑。實(shí)踐表明，該減水劑具有摻量低、減水率高、混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)快、混凝土拌合物坍落度損失小、拌合物黏滯阻力小等優(yōu)點(diǎn)，并還具有引氣功能，可以明顯改善混凝土的收縮性能，在一定程度上彌補(bǔ)了自密實(shí)混凝土收縮大的缺點(diǎn)。施工期間，共抽檢7組，結(jié)果見表6。從表6看出，壩體混凝土所用減水劑的技術(shù)指標(biāo)符合《聚羧酸系高性能減水劑》（JG/T223-2007）的標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2 自密實(shí)混凝土的配合比

按照設(shè)計(jì)要求和《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T283-2012），經(jīng)過試配，得到C15自密實(shí)混凝土配合比為：水泥 223kg/m3，粉煤灰 223kg/m3，砂 996 kg/m3，碎石756 kg/m3，水 152 kg/m3，外加劑5.35 kg/m3。性能檢測(cè)結(jié)果為：坍落度260-274 mm，坍落擴(kuò)展度660-713 mm，倒流度6.2-8.0 s，倒流坍落度245-279 mm，倒流擴(kuò)展度540-688 mm，U型箱通過性1.6-2.0 s，抗壓強(qiáng)度14.8 MPa和18.5 MPa，滿足技術(shù)要求。

3 自密實(shí)混凝土砌石施工

3.1 塊石入倉(cāng)

塊石裝車時(shí)，使用碎石鋪底，禁止將泥土帶入車箱。運(yùn)輸塊石，采用自卸汽車直接入倉(cāng)。為避免車輪將泥土帶入倉(cāng)內(nèi)，在運(yùn)輸?shù)缆飞显O(shè)置輪胎沖洗點(diǎn)和脫水帶，對(duì)車輪進(jìn)行沖洗及入倉(cāng)前對(duì)車輪進(jìn)行脫水處理。當(dāng)沒有合適的入倉(cāng)道路時(shí)，塊石采用長(zhǎng)臂反鏟、人工配合等其他方式入倉(cāng)。在塊石入倉(cāng)過程中，塊石體外露面含有的粒徑小于200 mm的石塊數(shù)量不得超過10塊/m2。

表4 碎石（5-20 mm）試驗(yàn)成果表

表5 砂料試驗(yàn)成果表

表6 外加劑性能試驗(yàn)結(jié)果

3.2 立模

為保證自密實(shí)砌石混凝土澆筑的外觀質(zhì)量及方便模板安裝，本工程采用3 000 mm×2 000 mm的定型組合鋼模板，模板厚度為8 mm，局部異形斷面采用木模板或采用小型鋼模板安裝。所用模板由生產(chǎn)廠家根據(jù)施工需要定制，每節(jié)模板可以單獨(dú)拆除，且不損傷混凝土。模板采用吊裝，應(yīng)保證模板及其支護(hù)可靠地承受澆筑超流態(tài)自密實(shí)混凝土的側(cè)壓力和施工過程中產(chǎn)生的荷載，且與塊石間應(yīng)有3 cm以上的保護(hù)層。模板之間的接縫必須平整嚴(yán)密，縫隙小于2 mm，安裝后粘貼透明膠布以保證接縫平整?；炷练謱訚仓r(shí)，應(yīng)逐層校正下層偏差，模板下端不能有“錯(cuò)臺(tái)”。

3.3 混凝土生產(chǎn)及運(yùn)輸

米底河大壩自密實(shí)混凝土日澆筑量比較大，為滿足澆筑強(qiáng)度要求，混凝土拌和系統(tǒng)安裝一套JS1500型拌和站，就近布置在大壩下游左岸的寬緩臺(tái)地，集中生產(chǎn)本工程樞紐區(qū)混凝土?；炷僚淞蠒r(shí)，各種固體原材料的計(jì)量均按質(zhì)（重）量計(jì)，水和液體外加劑的計(jì)量按體積計(jì)。在生產(chǎn)過程中定時(shí)檢測(cè)骨料的含水率，每一個(gè)工作班應(yīng)不少于2次。當(dāng)含水率有顯著變化時(shí)，應(yīng)增加測(cè)定次數(shù)，并依據(jù)檢測(cè)結(jié)果及時(shí)調(diào)整用水量及骨料用量?；炷恋臄嚢钑r(shí)間按高于60 s控制?；炷劣砂韬险旧a(chǎn)后，從混凝土集料斗經(jīng)梭槽卸入輸送泵接料斗，再由輸送泵輸送至大壩指定澆筑部位。

3.4 混凝土澆筑

自密實(shí)混凝土由混凝土泵送至倉(cāng)面，當(dāng)一個(gè)澆筑點(diǎn)的混凝土澆完后（保證塊石裸露5-10 cm），混凝土泵方可移動(dòng)，且應(yīng)單向從上游至下游移動(dòng)。為保持澆筑的連續(xù)性，移動(dòng)距離不宜超過3 m，避免在澆筑點(diǎn)反復(fù)澆筑。當(dāng)混凝土因停泵時(shí)間過長(zhǎng)不能達(dá)到要求的工作性時(shí)，要及時(shí)清除泵及泵管中的混凝土，重新澆筑。澆筑時(shí)，混凝土澆筑傾落高度應(yīng)在5 m以下，以避免混凝土因下落產(chǎn)生的沖擊力過大造成骨料離析。為防止?jié)仓痪鶆蚣氨砻鏆馀?，一般在模板外?cè)采取輔助敲擊措施。對(duì)于局部塊石不平整部位，在混凝土澆筑后采取人工補(bǔ)石，確保每平方米均有塊石裸露。

3.5 脫模及養(yǎng)護(hù)

澆筑后的砌石混凝土采用覆蓋、灑水、噴霧或用薄膜保濕、噴養(yǎng)護(hù)劑（液）等措施養(yǎng)護(hù)。當(dāng)混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，必要時(shí)可松動(dòng)模板，在離模板接縫頂部約3-5 mm處架設(shè)淋水管，噴淋養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)齡期不小于14 d。拆除模板后，應(yīng)在表面覆蓋麻袋或草簾等覆蓋物，避免陽光直接照射砌石混凝土表面。連續(xù)噴水養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)根據(jù)工程環(huán)境條件確定，一般養(yǎng)護(hù)時(shí)間為15 d，由專人負(fù)責(zé)。

4 壩體混凝土質(zhì)量檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)

C15高填充自密實(shí)混凝土共抽檢52次，自檢52組，見證9組，現(xiàn)將部分項(xiàng)目檢測(cè)情況列出。

4.1 試坑容重檢測(cè)

為了確保工程質(zhì)量和大壩安全，根據(jù)《漿砌石壩施工技術(shù)規(guī)程》要求，采用試坑灌水法現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)填筑體的質(zhì)量。試坑檢測(cè)步驟：①砌石混凝土澆筑完，待混凝土達(dá)到初凝狀態(tài)時(shí)即可確定開挖位置并挖坑；②將所開挖的混凝土料堆放在已鋪好的塑料薄膜上，測(cè)定并記錄挖出的混凝土砌石體材料的重量（G1）；③在已開挖好的試坑內(nèi)鋪設(shè)塑料薄膜，將事先稱好重量的水（G2）往試坑內(nèi)注滿；④計(jì)算試坑體積V=G2/q水（水的密度）；⑤按G1/V計(jì)算出混凝土砌石體的容重。本工程分別對(duì)左壩段、溢流壩段各選取一個(gè)高程進(jìn)行挖坑、注水，測(cè)定出的砌石混凝土的容重分別為2.33 g/cm3和2.36 g/cm3，均高于設(shè)計(jì)容重2.30 g/cm3要求。從現(xiàn)場(chǎng)試坑的挖鑿面看出，砌石混凝土的內(nèi)部密實(shí)，混凝土與塊石粘結(jié)良好。

4.2 自密實(shí)混凝土強(qiáng)度檢測(cè)

在現(xiàn)場(chǎng)澆筑自密實(shí)混凝土?xí)r，按照《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50081-2002），在壩體不同部位取樣成型150 mm×150 mm×150 mm的混凝土抗壓強(qiáng)度試塊。成型后的試塊放置在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期后，進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果見表7。從表7可知，所檢混凝土試塊的抗壓強(qiáng)度均滿足設(shè)計(jì)要求。

表7 自密實(shí)混凝土強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果

4.3 自密實(shí)混凝土砌石壩體鉆孔取芯

對(duì)壩體自密實(shí)混凝土鉆孔取芯檢查，能更加客觀地評(píng)價(jià)其施工質(zhì)量。在米底河水庫(kù)工程施工中，對(duì)已澆筑的壩體左岸、右岸及廊道相應(yīng)位置的砌石混凝土進(jìn)行了鉆孔取芯。左岸為373號(hào)孔，取樣高程1 483.2-1473m，芯樣直徑90mm，芯樣長(zhǎng)度300 mm；廊道為409和421號(hào)孔，取樣高程1453.8-1851.5m，芯樣直徑90 mm，芯樣長(zhǎng)度均為300 mm；右岸為445號(hào)孔，取樣高程1483.2-1470 m，芯樣直徑90mm，芯樣長(zhǎng)度300 mm。經(jīng)對(duì)芯樣檢驗(yàn)，混凝土與塊石結(jié)合緊密，無明顯氣孔、蜂窩等缺陷。

5 結(jié)語

米底河自密實(shí)混凝土砌石壩于2015年10月23日開工，2016年8月8日完工，比原計(jì)劃工期提前3個(gè)月，達(dá)到了提前投產(chǎn)的目的。從施工工藝看，施工無需振搗，施工工藝簡(jiǎn)單，可節(jié)約大量人力、物力。從現(xiàn)場(chǎng)抽樣檢測(cè)的結(jié)果看，自密實(shí)混凝土的試坑容重、28 d齡期的抗壓強(qiáng)度、混凝土的抗?jié)B等級(jí)、抗凍等級(jí)等抽檢結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)要求。由此可見，水庫(kù)大壩采用自密實(shí)砌石混凝土施工工藝是成功的，可在同類水利工程施工中應(yīng)用。

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TV52；TV642

A

1008-0120（2017）03-0013-04

貴州省水利廳科技專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目（KT201618）

2017-06-11

陳榮妃（1987-）：女，碩士，助教；通訊地址：貴州省貴陽市，550025；