堆石自密實混凝土重力壩施工技術(shù)要點分析

易紹林 黃國芳 孫邵崗

(云南省水利水電工程有限公司，云南 昆明 650000)

堆石自密實混凝土重力壩施工技術(shù)作為一種全新的大體積混凝土施工技術(shù)，利用了大量的塊石作為建筑材料，并且充分發(fā)揮了其自密實、低水化熱性能優(yōu)勢，抗壓強度、抗?jié)B、彈模等基本力學性能與普通大體積混凝土相近，水泥用量少，密實度高，強度保證率高，具有良好的體積穩(wěn)定性。施工受天氣影響小，效率高，工期短，工程成本低，保護環(huán)境，能夠適應(yīng)各地不同的原材料，特別是對沒有防滲土料修筑土石壩的地區(qū)或潮濕多雨地區(qū)，采用堆石自密實混凝土技術(shù)修筑混凝土重力壩，具有廣泛的適應(yīng)性。而云南氣候多樣，在滇南、滇西南和滇黔交界地區(qū)，冬季多雨潮濕，近幾年運用堆石自密實混凝土技術(shù)修建重力壩得到很好的應(yīng)用?，F(xiàn)結(jié)合云南省富源縣小老廠水庫、鳳慶縣老壩口水庫、滄源縣刀耕水庫等堆石自密實混凝土重力壩的施工，對該工藝技術(shù)要點進行分析。

1 堆石自密實混凝土施工技術(shù)

1.1 堆石施工技術(shù)

堆石施工技術(shù)是在進行混凝土澆筑前將塊石料按要求在倉面進行堆筑的技術(shù)，主要包括兩個環(huán)節(jié)。

1.1.1 選石

用于堆石的巖石以石灰?guī)r、玄武巖為佳，石料應(yīng)新鮮、質(zhì)地堅硬，其飽和抗壓強度根據(jù)堆石混凝土的強度等級選用，一般不宜小于30MPa，含泥量不大于0.5%，不允許有泥團泥塊。堆石料篩選和沖洗應(yīng)安排在石料場附近進行，堆石材料的篩選可采用鋼軌篩。堆石料粒徑一般不宜小于30cm，最大粒徑不應(yīng)超過結(jié)構(gòu)斷面最小邊長的1/4(不大于150cm)；可將大于和小于技術(shù)要求的石料剔除，用于加工砂、石骨料以提高石料開采利用率，篩選后堆石成品用自卸汽車直接運至施工現(xiàn)場臨近倉面，應(yīng)盡量避免周轉(zhuǎn)。堆石料篩選和沖洗見圖1、圖2。

圖1 堆石料篩選

圖2 堆石料沖洗

1.1.2 堆石

在堆放前將施工倉面清理沖洗干凈，倉面潮濕無積水，以人工配合挖掘機將石料堆碼至施工倉面，堆石完成后立模直接進行澆筑，堆石過程中需安排專人在施工倉面指定塊石堆放位置，保證塊石間及塊石與原混凝土接觸面有一定空隙能充分流入自密實混凝土，減少空鼓或空隙；堆石入倉過程應(yīng)輕放，避免對底層混凝土產(chǎn)生較大的沖擊，造成構(gòu)筑物早期損害。堆石料倉內(nèi)堆砌見圖3。塊石堆放入倉前還應(yīng)進行二次沖洗，避免帶入泥塊，堆放過程中應(yīng)嚴格控制堆石高度同時對堆石料進行二次篩選，對倒運過程中破壞的粒徑為200～300mm的小石塊可堆放在施工倉面頂部，在混凝土澆筑過程中，由人工填充于大的空隙或填充堆石體與模板間預(yù)留的施工間隙，既可提升混凝土強度又能提高塊石利用率，降低施工成本。

圖3 堆石料倉內(nèi)堆砌

每層堆石高度宜控制在1.5～2m，過低影響堆石效率，過高則不便操作。

1.2 模板施工技術(shù)

模板施工技術(shù)也是堆石自密實混凝土施工中的一項重要環(huán)節(jié)，該技術(shù)的核心是按照施工要求構(gòu)建合適的模板體系和支撐體系。模板具體形式的采用可根據(jù)各工程規(guī)模和施工現(xiàn)場情況以及施工要求進行選擇，模板的強度和剛度是混凝土施工技術(shù)的評判標準。模板是進行堆石自密實混凝土澆筑時的模具，模板應(yīng)使用定制大模板，通過工程實踐，2m×2m的定制鋼模板架設(shè)方便、快捷，穩(wěn)定性、強度、剛度滿足要求，比較適合中小型自密實堆石混凝土重力壩施工。自密實混凝土的最大特點就是它的高流動性，所以自密實混凝土使用的模板必須經(jīng)過專業(yè)論證及測試，要保證其強度、剛度和穩(wěn)定性要求，通常情況下，模板具有良好的抗變形能力，以承受自密實混凝土的施工荷載。要保證模板表面干凈、平整、拼縫密合，否則很容易產(chǎn)生混凝土漏漿現(xiàn)象，進而影響混凝土質(zhì)量。

1.3 堆石自密實混凝土澆筑施工技術(shù)

1.3.1 自密實混凝土特點

自密實混凝土是通過在混凝土中摻加高性能的外加劑，使混凝土具有超強穿透填充能力、高黏結(jié)力，無須機械振搗就能很好地充填堆石之間的空隙，最終形成完整密實，強度保證率高、強度性能和抗?jié)B性能良好的堆石混凝土。堆石自密實混凝土與傳統(tǒng)的埋石混凝土施工最大的區(qū)別是預(yù)先堆石，而不是在澆筑混凝土過程中拋填塊石。

1.3.2 堆石自密實混凝土配合比

自密實混凝土與常規(guī)混凝土的區(qū)別在于摻加特殊性能的外加劑，使其具有高流動性和高穿透性，確定合理的施工配合比是自密實混凝土施工極為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，應(yīng)該選用性能好的高效外加劑，級配、品質(zhì)優(yōu)良的砂石骨料，水泥，并進行不少于10組對配制，選定最優(yōu)配合比。表1為工程自密實混凝土施工配合比。

表1 自密實混凝土施工配合比 單位：kg

1.3.3 堆石混凝土的拌制

在施工前，對施工人員要進行相關(guān)的技術(shù)交底及操作培訓，從原材料、施工配合比，攪拌機械、攪拌時間，泵送入倉方式等方面進行嚴格控制。

混凝土的配料應(yīng)采用自動稱量配料機進行，確保配合比準確性。

混凝土的拌和應(yīng)采用強制式混凝土攪拌機，拌制時間不少于90s。

1.3.4 混凝土采用泵送入倉

混凝土沿倉面短邊進行澆筑，相鄰澆筑點距離2～3m，遵循單向逐點澆筑的原則，每個澆筑點澆滿后移動至下一點，宜從上游迎水面開始，至下游背水面結(jié)束，自密實混凝土入倉順序見圖4。

圖4 自密實混凝土入倉順序

堆石混凝土收倉，應(yīng)使適量塊石外露澆筑面50～150mm?？拷嫌螀^(qū)域1/3范圍內(nèi)，外露堆石率不低于區(qū)域面積的40%，中部塊石外露率不低于20%，靠近下游1/3區(qū)域范圍內(nèi)，為不影響上壩車輛通行，盡量保證堆石外露。如采用塔吊方式堆石，堆石總外露率不應(yīng)低于總倉面面積的50%，并均勻控制。

2 堆石自密實混凝土重力壩施工技術(shù)的完善措施

2.1 堆石自密實混凝土質(zhì)量控制

保障混凝土施工質(zhì)量的基礎(chǔ)是原材料控制，包括特定外加劑、砂、碎石、塊石、水泥、粉煤灰(石粉)、水等。自密實混凝土要按照就地取材的原則選取材料進行混凝土配合比設(shè)計，具體如下：?要結(jié)合重力壩的結(jié)構(gòu)類型和當?shù)厣笆牧咸匦?，選擇合理強度等級的自密實混凝土配合比；?施工過程中技術(shù)人員應(yīng)對混凝土的流動性、擴散度、坍落度、保水性、黏聚性、和易性等指標進行有效控制；?要考慮到當?shù)氐臍夂驐l件，注意溫度、濕度等環(huán)境變化，采取必要措施，防止混凝土裂縫的產(chǎn)生。

2.2 提升自密實混凝土施工的技術(shù)水平

在澆筑自密實混凝土前，要對模板的標高、尺寸和位置等因素進行仔細的檢查與核對，并做好記錄。在施工過程中，應(yīng)保證自密實混凝土連續(xù)性與均勻性，避免離析現(xiàn)象的出現(xiàn)。若混凝土澆筑的范圍較大應(yīng)及時移動導管，保證混凝土面持續(xù)均勻上升。施工人員應(yīng)縮短澆筑過程中的停歇間隙，保證混凝土在初凝時間內(nèi)，從而確保構(gòu)筑物的完整性，考慮到實際施工中很容易因為多種因素導致間歇時間過長，施工人員應(yīng)嚴格按照施工技術(shù)要求預(yù)留出施工縫。新老混凝土常常存在結(jié)合性欠佳問題，導致結(jié)合面出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，因此施工縫的處理尤為重要，應(yīng)增加表面露頭石，采用高壓水槍對混凝土接觸面進行清理鑿毛，及時排除倉面內(nèi)積水等。這樣才能增強自密實混凝土的結(jié)合及整體性強度，提升其質(zhì)量。

2.3 重視自密實混凝土養(yǎng)護工作

施工過程中應(yīng)在自密實混凝土澆筑工作完成后及時對自密實混凝土進行養(yǎng)護管理，混凝土固化溫度標準一般在18～22℃，相對濕度為90%以上，標準養(yǎng)護時間應(yīng)達到28天。施工過程中可以根據(jù)實際情況采用經(jīng)濟性養(yǎng)護措施，主要包括溫度和濕度的控制，最好采用緊密覆蓋的方式來避免混凝土因為長時間暴露造成的水分蒸發(fā)問題，進而保證最為理想的養(yǎng)護效果。在冬季進行混凝土施工時，混凝土內(nèi)外溫差大，容易造成水分蒸發(fā)過快，致使混凝土產(chǎn)生干裂現(xiàn)象，降低其抗?jié)B透性，影響工程的質(zhì)量，針對此問題，施工中可以采用覆蓋保溫或包膜養(yǎng)護等措施。

3 堆石自密實混凝土重力壩施工中的常見問題

3.1 層間結(jié)合滲水現(xiàn)象

水利工程的自密實混凝土具備一定的特殊性，其表現(xiàn)形式區(qū)別于其他常規(guī)混凝土，層間結(jié)合部位的處理也和常規(guī)混凝土不一樣，主要體現(xiàn)在以下兩個方面：?自密實混凝土所采用的材料，特別是采用5～20mm的細骨料，在鑿毛過程中不能達到常規(guī)混凝土的鑿毛效果；?自密實混凝土施工倉面面積較大，在澆筑前采用砂漿進行鋪底操作難度大，影響層間結(jié)合。所以自密實混凝土會出現(xiàn)層間結(jié)合部位滲水情況，導致后期處理較為困難。所以層間結(jié)合處理尤為重要，結(jié)合面鑿毛深度應(yīng)較常規(guī)混凝土深1～2cm，以增加粗糙度，利于層間結(jié)合。

3.2 混凝土離析現(xiàn)象

混凝土出現(xiàn)離析現(xiàn)象是由于混凝土原材料的控制上出了問題。自密實混凝土在施工材料控制上較常規(guī)混凝土嚴格，重點控制原材料砂石骨料的含水率，自密實混凝土添加了特定的外加劑，外加劑對水的添加量有嚴格要求，添加少流動性不能達到流動要求，添加多混凝土易出現(xiàn)離析現(xiàn)象。為避免混凝土離析，施工中要嚴格檢測原材料砂石骨料的含水率，嚴格控制混凝土拌和用水量，確保施工配合比準確，控制混凝土離析，保證自密實混凝土施工質(zhì)量不受影響。

3.3 外觀質(zhì)量

影響自密實混凝土外觀質(zhì)量的主要有以下兩個方面：?自密實混凝土是高流動性的混凝土，在施工過程中，對模板的要求較高，施工時極易出現(xiàn)爆?；蚬哪，F(xiàn)象，影響混凝土的外觀質(zhì)量；?施工的外部因素：自密實混凝土施工過程中多采用機械完成，在施工過程中，機械對成型混凝土外觀質(zhì)量會造成一定的破壞，后期處理比較困難，嚴重時可能會影響工程驗收。施工過程中對模板和支架的強度、剛度要做穩(wěn)定性驗算；同時確定不同季節(jié)、氣溫下合理脫模時間，采取措施加強對成品尤其是外露面的保護。

4 結(jié) 語

堆石自密實混凝土重力壩施工技術(shù)日漸成熟，云南省近幾年在實際工程中逐步推廣應(yīng)用，尤其是在曲靖市、臨滄市、文山州等州市的中、小型水庫重力壩設(shè)計施工中推廣應(yīng)用。所用的堆石既有塊石，也有卵石；自密實混凝土的粗、細骨料既有人工碎石和人工砂，也有天然卵石和天然砂；所有工程都使用當?shù)氐乃嗪头勖夯摇＿@些應(yīng)用成果表明：堆石自密實混凝土技術(shù)由于低水化熱、低成本、高強度保證率、摻加專用外加劑的混凝土配合比設(shè)計，施工效率高，能夠適應(yīng)不同地區(qū)、不同原材料，具有廣泛的適用性。開展堆石自密實混凝土在重力壩施工中的應(yīng)用技術(shù)研究，意義重大。