堯都區(qū)仙洞溝水庫堆石混凝土施工技術現場試驗

裴林剛

（臨汾市堯都區(qū)水利局 山西堯都041000）

1 工程概況

仙洞溝水庫位于汾河一級支流仙洞溝河上，壩址位于臨汾市城區(qū)以西35 km的南仙洞廟宇景區(qū)北側的溝道內，是一座集農業(yè)灌溉、防洪緩洪、生態(tài)用水、泉域補水、景區(qū)供水等綜合性利用水利工程。水庫控制流域面積91.6 km2，河長17 km，縱坡30‰。水庫總庫容109.6萬m3，屬?。?）型水庫，工程等別為Ⅳ等，主要建筑物為4級，包括攔河壩、泄洪排沙底孔和放水洞等。攔河壩為堆石混凝土重力壩，壩頂寬5～19.5 m，壩頂全長77.55 m，最大壩高61.4 m。

堆石混凝土（Rock-Filled Concrete，簡稱RFC）首先將滿足一定粒徑要求的大塊石/卵石直接入倉，形成有空隙的堆石體，然后在堆石體表面澆筑滿足特定要求的高自密實混凝土（High Self-Compacting Concrete，簡稱HSCC），依靠自重，填充堆石空隙，形成完整、密實、低水化熱、滿足強度要求的混凝土。采用堆石混凝土技術施工形成的混凝土可稱為堆石混凝土，其基本力學性能接近普通混凝土，但在水化熱溫升、施工速度、造價等方面有較大優(yōu)勢。

2 試驗過程

此次堆石混凝土施工技術現場試驗，分為試驗1倉和試驗2倉共2組，進行對比試驗。按照試拌結果確定的現場施工配合比澆筑。

2.1 現場原材料及檢測

1）試驗1倉。對試驗1倉所采用的人工砂和天然砂的顆粒級配和水洗篩余量進行檢測。經檢驗，人工砂含石20%，水洗含粉20%，澆筑前檢測人工砂含水量3.3%；天然砂含石4.8%，含泥2%，澆筑前檢測天然砂含水量4.2%。

2）試驗2倉。對施工用砂進行更換，全部改用人工砂，替換后的砂子水洗含粉8%；澆筑前檢測砂子含水2%，試拌時根據檢測結果調整配合比?，F場更換后的人工砂與更換前的人工砂情況對比如表1所示。

表1 人工砂更換前后對比情況

2.2 配合比

1）試驗1倉。根據現場原材料檢測數據調整試拌，確定現場施工配合比并生產，單盤拌合量為1 m3?，F場試拌配合比見表2。

表2 試驗1倉現場試拌配合比 單位：kg

2）試驗2倉。根據現場原材料檢測數據調整試拌，確定現場施工配合比并生產，單盤拌合量為1 m3。現場試拌配合比見表3。

表3 試驗2倉現場試拌配合比 單位：kg

2.3 施工流程

仙洞溝水庫堆石混凝土的主要施工流程包括模板支立、堆石篩選及沖洗、堆石入倉、高自密實性能混凝土生產及澆筑等工序。

1）模板支立。試驗倉的模板為木模板，主要采用內拉方式立模，模板與基礎面空隙均采用砂漿封閉處理。模板較為牢固，模板之間縫隙較小，支模效果好。

2）堆石篩選及沖洗。堆石在料場經挖掘機篩選后裝入自卸車后運往沖洗點，由人工使用高壓沖毛機在車內沖洗堆石；由于高壓沖毛機出水量較小，不能有效沖洗車內堆石，因此在堆石入倉前再次使用水管進行沖洗。兩種沖洗方式相結合能有效洗掉堆石表面的石粉、泥土，沖洗效果良好。

3）堆石入倉。堆石沖洗干凈后由人工配合挖掘機完成堆石入倉工序。由于受模板內拉筋的影響，靠近模板部位不能使用挖掘機堆石，該部位主要采用人工碼石。

4）高自密實性能混凝土生產、運輸及澆筑。高自密實性能混凝土生產時，現場拌合站為全自動電腦控制，原材料均有自動稱量系統(tǒng)。采用罐車運輸。試驗1倉采用泵送澆筑。試驗2倉采用挖掘機直接澆筑。

2.4 堆石混凝土性能檢測

1）芯樣外觀及破壞性檢測評價。通過對所取芯樣外觀進行檢測，結果表明，密實良好，無明顯缺陷；塊石與自密實混凝土結合緊密。通過對已澆筑的堆石混凝土進行機械破壞性檢測，結果表明，堆石混凝土內部無空洞，密實性良好，與芯樣外觀檢測結果是一致的。

2）自密實混凝土抗壓強度檢測。在自密實混凝土生產澆筑過程中，留取了15 cm×15 cm×15 cm的立方體試塊，用于檢測自密實混凝土不同齡期的抗壓強度（表4）。

表4 自密實混凝土不同齡期的抗壓強度

自密實混凝土試塊28 d齡期強度能夠滿足C15的設計要求；強度偏高，后續(xù)施工過程中可對配合比進一步優(yōu)化，提高其經濟性。

3）孔壓（注）水試驗。根據《水利水電工程鉆孔壓水試驗規(guī)程》（SL31-2003）中的相關規(guī)定，對于試驗段的1#鉆孔，孔深0.9 m，有效壓水段長0.8 m，采用三級壓力五個階段分別進行壓（注）水試驗，評價堆石混凝土抗?jié)B性能，采用單點法壓水試驗的成果計算方法，試驗結果見表5。

表5 孔壓（注）水試驗結果

由以上數據可以看出，最大透水率q=0.54 Lu，根據《膠結顆粒料筑壩技術導則》（SL678-2014）規(guī)定，堆石混凝土壩防滲標準透水率應小于3 Lu，滿足防滲要求。

4）層間不鑿毛結合質量評價。試驗1倉澆筑完成后混凝土面未做鑿毛處理，繼續(xù)完成試驗2倉澆筑；通過對實驗2倉及實驗1倉結合面處取芯觀察，在層間結合部位上、下層混凝土不能有效粘結，結合質量較差。為保證后續(xù)施工堆石混凝土層間結合質量，仍需對倉面進行鑿毛處理。

3 試驗結果分析

1）試驗1倉。對試拌的高自密實混凝土的工作性能進行檢測，混凝土初始塌落擴展度為710～750 mm，V型漏斗通過時間為11 s，保塑1 h后塌落擴展度為720～740 mm，V型漏斗通過時間為11 s，混凝土有輕微泌漿現場，工作性能和保塑性能滿足要求。

2）試驗2倉。對試拌的高自密實混凝土的工作性能進行檢測，混凝土初始塌落擴展度為670～700 mm，V型漏斗通過時間為12.5 s，保塑1 h后塌落擴展度為720～740 mm，V型漏斗通過時間為12.7 s，工作性能和保塑性能滿足要求。因本次澆筑現場更換澆筑用砂，混凝土保塑性能過強，澆筑過程中有后滯泌水現象。

3）高自密實性能混凝土的自密實性能與原材料性能有密切關系，特別是與原材料中粉體的含量及砂細度模數的變化有關。試驗2倉通過替換施工用砂，降低了用水量，水泥用量還可以優(yōu)化，配合比仍具有進一步優(yōu)化的空間。高自密實混凝土試塊28 d齡期強度能夠滿足C15的設計要求；抗壓強度偏高，配合比需進一步優(yōu)化，以提高其經濟性。

4 結語

利用現場材料和設備，成功拌制了自密實混凝土。通過罐車運輸泵送及挖掘機澆筑的方式，完成了堆石混凝土的澆筑。對澆筑完成的堆石混凝土，通過鉆孔取芯、壓水試驗、破壞堆石混凝土等檢測，結果表明，堆石混凝土不僅具有良好密實度，同時還具有良好的抗?jié)B性能，其強度指標也能滿足工程要求。