口上水庫(kù)堆石混凝土大壩施工技術(shù)初探

郝曉敏

（山西水務(wù)口上水庫(kù)開(kāi)發(fā)建設(shè)管理有限公司，山西 太原 030002）

1 工程概況

松溪供水工程位于晉中市昔陽(yáng)縣東冶頭鎮(zhèn)口上村附近松溪河下游河道上，壩址距昔陽(yáng)縣城35 km，壩址以上控制流域面積1462 km2，包括水源工程和輸水工程兩部分，是一座以農(nóng)村人畜飲水、農(nóng)業(yè)灌溉為主，兼顧工業(yè)和城鎮(zhèn)生活用水等綜合利用的小（一）型水利樞紐工程。

松溪河洪量大，所需泄洪設(shè)施規(guī)模大，而口上水庫(kù)攔河大壩處河谷狹窄，泄洪設(shè)施布置困難。為方便泄洪建筑物的布置，減少下泄水流對(duì)下游岸坡的沖刷，大壩軸線布置為曲線形，壩頂長(zhǎng)120m，最大壩高58.4m，壩頂寬6.0m。河床段壩體布置5孔溢流表孔和2孔泄流沖砂底孔泄洪，底孔與表孔上下層對(duì)應(yīng)布置，共用閘墩，最大泄量4090m3/s。壩體采用堆石混凝土填筑，上下游面設(shè)鋼筋混凝土面板防滲，與堆石混凝土之間用錨筋連接。

2 堆石混凝土特性

堆石混凝土是利用自密實(shí)混凝土的高流動(dòng)、抗分離性能好以及自流動(dòng)的特點(diǎn)，填注隨機(jī)堆積的堆石體空隙，形成完整、密實(shí)、低水化熱的一種大體積混凝土。自密實(shí)混凝土屬高性能混凝土，無(wú)需振搗，僅依靠自重即能充滿模板并能保持不離析和均勻性，能夠得到充分密實(shí)和最佳性能。

口上水庫(kù)大壩采用堆石混凝土施工技術(shù)，利用專用自密實(shí)混凝土充填新鮮灰?guī)r堆石空隙形成完整的混凝土。堆石混凝土施工工藝簡(jiǎn)單，具有低水泥用量和低水化熱、綜合成本低、施工速度快的特點(diǎn)，同時(shí)堆石混凝土的質(zhì)量不會(huì)受振搗質(zhì)量的影響，質(zhì)量穩(wěn)定性和可靠性更容易得到控制和保障，施工層面有大量的塊石棱角裸露，可提高層間結(jié)合和抗剪能力，綜合性能穩(wěn)定安全系數(shù)高。

3 堆石混凝土施工過(guò)程

3.1 堆石料選取及入倉(cāng)

口上水庫(kù)大壩壩址處山體基巖宏厚，巖性為灰白色中厚層鮞狀灰?guī)r，巖石堅(jiān)硬，中厚層狀結(jié)構(gòu)，次塊狀構(gòu)造，巖層傾角較緩，陡傾角節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體完整性和穩(wěn)定性好。堆石料選用開(kāi)挖石料中飽和抗壓強(qiáng)度不小于40 MPa，粒徑大于300 mm的新鮮、完整的塊石和粗料石（最大粒徑以運(yùn)輸、入倉(cāng)方便為限，一般不超過(guò)1.0m），采用自卸卡車運(yùn)輸，入倉(cāng)前用清水沖洗，將含泥量控制在0.5%以內(nèi)，入倉(cāng)后采用挖掘機(jī)攤鋪，每層堆石厚度不超過(guò)1.8m。允許使用少量片石，但其重量不得超過(guò)堆石料總重的10%，且不得集中堆放。入倉(cāng)前基礎(chǔ)倉(cāng)面應(yīng)滿足普通混凝土澆筑倉(cāng)面要求，基礎(chǔ)在堆石混凝土倉(cāng)面上的混凝土浮皮、表面裂縫和由于泌水造成的低強(qiáng)度混凝土以及嵌入表面的松動(dòng)堆石清除，并進(jìn)行鑿毛處理。

3.2 自密實(shí)混凝土生產(chǎn)與澆筑

自密實(shí)性能是堆石混凝土技術(shù)中重要的綜合性能，通過(guò)增大膠凝材料用量和選用優(yōu)質(zhì)高性能減水劑的方法提高漿體的黏性和流動(dòng)性，使?jié){體能夠充分包裹和分割粗細(xì)骨料，從而具備高自密實(shí)性能，能夠在堆石空隙中長(zhǎng)距離流動(dòng)并將空隙充填密實(shí)，與普通混凝土相比，砂率體量較多，比較黏稠，需采用強(qiáng)制攪拌機(jī)充分拌合均勻。本工程使用JS1500型強(qiáng)制攪拌機(jī)將稱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)攪拌60 s以上（氣溫低于15℃時(shí)攪拌時(shí)間應(yīng)不低于90 s），目測(cè)自密實(shí)混凝土工作性能達(dá)到要求后方可出機(jī)。

拌合后自密實(shí)混凝土坍落度控制在250～280 mm，流動(dòng)性通過(guò)坍落擴(kuò)展度試驗(yàn)，認(rèn)為自密實(shí)混凝土的坍落擴(kuò)展度宜控制在600～750 mm之間。抗離析性選擇V形漏斗試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，V形漏斗通過(guò)時(shí)間7～25 s，在堆石密集的場(chǎng)合，需要在具有較高流動(dòng)性的基礎(chǔ)上保持一定的黏性，這樣通過(guò)堆石空隙時(shí)不易發(fā)生堵塞，因此V形漏斗通過(guò)時(shí)間的下限值隨堆石密集程度有所加大。

自密實(shí)性能隨著膠凝材料水化以及外加劑作用的損失會(huì)有所降低，為保證在施工中自密實(shí)混凝土能夠有效密實(shí)地充填堆石空隙，自密實(shí)性能在1 h內(nèi)保持穩(wěn)定。

在澆筑過(guò)程中，經(jīng)過(guò)檢測(cè)合格的自密實(shí)混凝土澆筑點(diǎn)應(yīng)均勻布置在整個(gè)倉(cāng)面，間距不超過(guò)3m，在澆筑點(diǎn)的自密實(shí)混凝土填滿后移至下一澆筑點(diǎn)澆筑，澆筑應(yīng)單向順序，不可在倉(cāng)面上往復(fù)澆筑。每倉(cāng)的澆筑頂面應(yīng)留有塊石棱角，棱角高出自密實(shí)混凝土面5～20 cm，便于下倉(cāng)的粘結(jié)。自密實(shí)混凝土入倉(cāng)溫度不高于28℃。澆筑完畢6～18 h內(nèi)灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于28 d。

3.3 堆石混凝土澆筑質(zhì)量檢測(cè)

由于自密實(shí)混凝土無(wú)需振搗，僅靠自重填充密實(shí)，因此自密實(shí)混凝土的檢測(cè)方法與常態(tài)混凝土不同，宜通過(guò)挖坑法及埋管法檢測(cè)。

口上水庫(kù)大壩在左側(cè)下游距離壩軸線距離22.36m處，高程609.623m，進(jìn)行堆石混凝土挖坑法檢測(cè)，高自密實(shí)性能混凝土體積比46.7%，堆石體積比50.8%，空隙率2.5%，容重24.5 kN/m3，滿足設(shè)計(jì)要求。在堆石中預(yù)埋直徑5 cm的鋼管，待堆石混凝土硬化后將預(yù)埋鋼管拔出，通過(guò)對(duì)孔內(nèi)密實(shí)度的觀測(cè)評(píng)定堆石混凝土的密實(shí)性?？變?nèi)無(wú)明顯缺失，缺陷面積小于總面積的5%，密實(shí)性較好。然后對(duì)預(yù)埋孔進(jìn)行注水試驗(yàn)檢測(cè)，約15 h，預(yù)埋孔內(nèi)水位累計(jì)下滲長(zhǎng)度16 cm，水位下滲不明顯。

綜上判斷，該倉(cāng)堆石混凝土密實(shí)性能較好。

4 結(jié)論

近年來(lái)，自密實(shí)堆石混凝土在水利工程中應(yīng)用較多。我國(guó)中小型水利水電工程由于水文地質(zhì)資料少，施工管理水平弱，工程的抗風(fēng)險(xiǎn)能力較差，使用自密實(shí)堆石混凝土筑壩將散粒料結(jié)成整體，與土石壩相比，施工工藝和質(zhì)量相對(duì)容易達(dá)到，具有一定的抗沖刷和洪水漫頂能力，可提高壩體抵御洪水風(fēng)險(xiǎn)的能力，比較適合于均勻開(kāi)闊的大倉(cāng)面施工。