CSG碾壓混凝土壩在水電工程中的應(yīng)用

高 東

(四川二灘國際工程咨詢有限責(zé)任公司，四川 成都 610072)

1 概 述

CSG碾壓混凝土也被稱為貧膠渣礫料碾壓混凝土，即在CSG碾壓混凝土的母材中加入少量的膠凝材料，通過簡單拌和后由自卸車運(yùn)輸上壩碾壓形成壩體。CSG碾壓混凝土的母材可以取用河道中的天然砂礫石料、邊坡及壩基開挖弱風(fēng)化石料，能夠就地取材，施工方便，施工效率高。在水電站建設(shè)初期，受砂石系統(tǒng)及拌和系統(tǒng)的影響，CSG碾壓混凝土壩在水電站分期導(dǎo)流施工中逐漸受到重視，對(duì)推進(jìn)工程進(jìn)度和降低投資均具有重要的意義。

南歐江一級(jí)水電站是由中國電建集團(tuán)公司在老撾南歐江流域整體開發(fā)的第一座水電站，工程等別為Ⅱ等大(2)型工程，壩長384 m，為河床式廠房，內(nèi)裝4臺(tái)單機(jī)容量為45 MW的貫流式機(jī)組，總裝機(jī)容量180 MW。電站分兩期導(dǎo)流，上、下游CSG碾壓混凝土縱向圍堰與泄洪閘中隔墻組成二期縱向?qū)Я鲊?，上游縱向圍堰長度為140 m，下游縱向圍堰布置于護(hù)坦段，長度為114 m，底面最大底寬為24.36 m，頂面最大寬度為5 m，最大壩高30 m，迎水面坡比為1∶0.35，背水面坡比為1∶0.55。

2 配合比試驗(yàn)及生產(chǎn)性試驗(yàn)

2.1 CSG碾壓混凝土材料設(shè)計(jì)指標(biāo)

CSG碾壓混凝土材料設(shè)計(jì)指標(biāo)見表1。

2.2 砂 率

表1 圍堰CSG材料設(shè)計(jì)指標(biāo)表

砂率的大小是影響CSG碾壓混凝土拌和物及強(qiáng)度的主要因素之一，天然砂礫料砂率宜取25%～35%，該工程采用南歐江天然河灘料，經(jīng)檢測，其細(xì)度模數(shù)為2.4，砂率為25%左右。配合比設(shè)計(jì)按照25%控制，砂率不滿足要求時(shí)，可以采取摻配砂料進(jìn)行調(diào)整。

2.3 CSG碾壓混凝土配合比的選取

CSG碾壓混凝土配合比室內(nèi)試驗(yàn)采用重量法。膠凝材料為水泥和摻粉煤灰(摻量40%)，在用水量不變的情況下，選擇了三種(90、110、130 kg/m3)水膠比進(jìn)行拌和。用水量以滿足設(shè)計(jì)要求的拌和物VC值為原則(VC值為2～8 s)。變態(tài)CSG混凝土以推薦的CSG碾壓混凝土為母體，加入純水泥漿液而成，試驗(yàn)選擇了漿液0.8、0.9、1三種水膠比，每種漿液分別按變態(tài)混凝土體積的10%、13%、15%摻入母體(內(nèi)摻法)，漿液摻入量根據(jù)變態(tài)體積比例計(jì)算。通過室內(nèi)拌和物物理性能檢測及試塊強(qiáng)度試驗(yàn)，對(duì)水膠比-強(qiáng)度回歸關(guān)系線進(jìn)行分析后確定了該工程最佳施工配合比(表2)。

2.4 CSG碾壓混凝土生產(chǎn)性試驗(yàn)

進(jìn)行生產(chǎn)性試驗(yàn)的目的是通過試驗(yàn)選擇合適的配套機(jī)械設(shè)備；確定科學(xué)合理的技術(shù)參數(shù)(填料鋪筑厚度、碾壓遍數(shù)、碾壓行駛速度)、現(xiàn)場質(zhì)量控制措施等。在施工現(xiàn)場選定了一塊40 m×30 m的場地進(jìn)行CSG碾壓混凝土生產(chǎn)性試驗(yàn)。按照45 cm、55 cm、65 cm鋪筑條帶厚度，采用16 t雙缸振動(dòng)碾按照8遍、10遍、12遍分別對(duì)各條帶進(jìn)行碾壓。通過對(duì)生產(chǎn)性試驗(yàn)成果進(jìn)行比較，確定了該工程施工最優(yōu)參數(shù)(表3)。

表2 CSG碾壓混凝土施工配合比匯總表

3 CSG碾壓混凝土施工

表3 CSG碾壓混凝土施工參數(shù)表

3.1 模板施工

為滿足碾壓混凝土連續(xù)快速施工要求，上、下游面模板采用3 m×1.8 m懸臂翻升模板，局部采用標(biāo)準(zhǔn)小鋼模或木模板嵌立。模板安裝、拆除采用8 t汽車吊輔以人工吊裝。

3.2 拌和與運(yùn)輸

砂礫料采用體積法計(jì)量，膠凝材料采用重量法計(jì)量，拌和水采用流量計(jì)計(jì)量。先在拌和場地預(yù)先堆放好砂礫料，然后采用人工將水泥及粉煤灰均勻鋪攤在骨料堆上，最后采用1臺(tái)柳工裝載機(jī)配合2臺(tái)PC330型液壓反鏟干拌3遍，待膠凝材料與砂礫料翻拌均勻后再加水濕拌2遍?，F(xiàn)場拌和物質(zhì)量控制以VC值控制為主，以目測均勻，用手抓細(xì)料能基本黏聚不粘手作為判斷是否合格的輔助手段。拌和物粒料應(yīng)充分混合、裹漿、黏聚，大粒徑粒料應(yīng)分散不集中。

拌和均勻的CSG碾壓混凝土料采用自卸汽車直接入倉。

3.3 卸料、平倉及碾壓

(1)卸料及平倉。

卸料攤鋪條帶應(yīng)平行于圍堰軸線方向(順?biāo)鞣较?，汽車卸料要做到邊慢行邊卸料，分兩點(diǎn)式卸料以減小堆料高度，減輕骨料分離，也便于平倉時(shí)設(shè)備能擾動(dòng)料堆底部，使底部集中的骨料得以分散。平倉采用平倉機(jī)加人工輔助平倉，平倉厚度每層為45 cm。

(2)碾 壓。

碾壓按照先無振碾壓、后有振碾壓的順序進(jìn)行，碾壓方向平行于圍堰軸線方向，邊緣和特殊部位采用手扶式振動(dòng)碾碾壓。碾壓作業(yè)過程中，由人工補(bǔ)充細(xì)料整平。碾壓條帶間的搭接寬度不應(yīng)低于30 cm，端頭部位的搭接長度宜為1 m左右。

3.4 變態(tài)CSG混凝土施工

變態(tài)CSG混凝土加漿采用平層插孔灌漿法。使用這種鋪漿方法漿體容易滲透到混凝土中，振實(shí)時(shí)間短，勞動(dòng)強(qiáng)度不大，對(duì)保證變態(tài)混凝土的質(zhì)量也具有較好的作用，具體施工方法如下：

(1)變態(tài)混凝土施工隨碾壓混凝土平層上升，頂面略低于碾壓混凝土面3～5 cm。

(2)加漿：先采用鋼釬插孔，再加入漿液，達(dá)到平面灑漿均勻和立面漿液滲透均勻。

(3)振搗：水泥凈漿摻入混凝土10～15 min后采用φ100插入式振搗棒振搗均勻密實(shí)，加漿到振搗完畢的時(shí)間應(yīng)控制在40 min以內(nèi)。

(4)對(duì)變態(tài)混凝土與碾壓混凝土的結(jié)合部位應(yīng)專門進(jìn)行碾壓密實(shí)，搭接寬度應(yīng)不小于20 cm。

3.5 層間及縫面的處理

(1)結(jié)構(gòu)縫施工。

通倉碾壓壩段的伸縮縫采用切縫機(jī)切縫成型，先在混凝土鋪開之后和壓實(shí)之前切縫嵌入填縫材料，再碾壓密實(shí)。

(2)層間縫的處理。

層間縫按混凝土的初凝時(shí)間分為熱縫、溫縫和冷縫。當(dāng)層間施工時(shí)間未超過混凝土初凝時(shí)間時(shí)為熱縫，不需處理即可直接鋪筑下層混凝土；當(dāng)層間施工時(shí)間超過兩倍混凝土初凝時(shí)間時(shí)為冷縫，先采用高壓沖毛機(jī)沖毛以清除混凝土表面的乳皮及松動(dòng)骨料，處理合格后再均勻鋪一層10～15 mm厚的砂漿，然后立即在其上攤鋪碾壓混凝土料，并在砂漿初凝以前碾壓完畢。介于兩者之間的為溫縫，需在混凝土表面刷毛并清理干凈后鋪筑下層混凝土料。為確保層間施工質(zhì)量，一般要求按冷縫進(jìn)行處理。

3.6 養(yǎng) 護(hù)

在施工過程中，應(yīng)噴霧保持倉面濕潤?；炷两K凝后應(yīng)立即開始灑水或噴霧養(yǎng)護(hù)，并持續(xù)至上一層碾壓混凝土開始鋪筑為止。

4 結(jié) 語

CSG碾壓混凝土筑壩技術(shù)與常規(guī)的碾壓混凝土筑壩技術(shù)類似，施工方法基本相同，可以顯著加快施工速度。采用CSG碾壓混凝土壩的主要優(yōu)勢是放寬了許多施工要求，其優(yōu)點(diǎn)主要有以下幾個(gè)方面：

(1)就地取材，節(jié)約投資。CSG碾壓混凝土中的母材可以取用天然河道中的砂礫石，也可以采用邊坡及壩基開挖的弱風(fēng)化棄料，這是CSG碾壓混凝土的最大特點(diǎn)。

(2)工藝簡單，施工速度快。CSG碾壓混凝土無需對(duì)砂石進(jìn)行嚴(yán)格的分級(jí)和配比，省去了砂石料篩分系統(tǒng)。拌和可以采用挖機(jī)或裝載機(jī)翻拌，拌和工藝簡單，省去了拌和系統(tǒng)。CSG碾壓混凝土筑壩技術(shù)可以采用厚層碾壓快速施工，能夠充分發(fā)揮大型機(jī)械化施工優(yōu)勢，筑壩速度可以顯著提高。

(3)層面處理可降至最低限度。因?yàn)槠渲挥锌辜羟心Σ烈?，因此，不論是層間還是施工縫均無需進(jìn)行任何特殊處理即可施工下一層。

(4)現(xiàn)場碾壓可不考慮骨料分離帶來的危害(因其整體強(qiáng)度和防滲性能要求比較低)。

(5)無需溫度控制。CSG碾壓混凝土水泥用量極少，這也是CSG碾壓混凝土的顯著特點(diǎn)之一，其溫升很低，施工中不必采取復(fù)雜的溫控措施，壩體不必進(jìn)行分縫，從而給施工帶來了極大的便利。