水庫大壩堆石混凝土施工的技術(shù)要點

許衛(wèi)龍

【摘要】在各類水工建筑物攔水大壩中，已廣泛使用混凝土堆石壩，其原因是它不僅具有良好的耐久性，還比較安全、可靠。本文通過詳細分析某水庫大壩的施工過程，對堆石壩技術(shù)的優(yōu)越性進行了說明，該技術(shù)有效地降低了溫度和收縮這兩個因素對壩體施工中大體積混凝土現(xiàn)澆施工的影響。

【關(guān)鍵詞】堆石混凝土；重力壩；水庫；溫度控制

一、工程概況

某水庫位于村境內(nèi)，距縣城24 km，總庫容1717萬m3，屬中型水庫，是一座灌溉為主、供水為輔的綜合利用型水庫，其主要建筑物有主壩、副壩、引水隧洞，主壩高44. 2m，壩頂長198m，寬5m；副壩高20 m，壩頂長86m，寬5m；隧洞總長10984 m；主、副壩設(shè)計均采用C20混凝土堆石重力壩，C20混凝土堆石工程量約為9. 26萬m3。

二、堆石混凝土施工原材料選擇

相同于普通混凝土，堆石料、石子砂、粉煤灰以及水泥等原材料，在用于施工時，根據(jù)其自身特點，有下面特殊要求。

1. 水泥

在施工中通常選擇散裝常規(guī)硅酸鹽水泥。為確保原料符合施工標準，在施工之前，必須檢查水泥的基本性能。為了盡量先使用先到施工現(xiàn)場的水泥，應(yīng)按照水泥的標號和種類依次存放水泥。

2. 砂、石子

在隧洞支洞開挖過程中產(chǎn)生的洞渣而生產(chǎn)砂經(jīng)常被使用于施工現(xiàn)場，該沙是中粗砂、表觀密度是2.66g/cm3、含粉率是5.5%、細度模數(shù)是2.7一3.3、其顏色偏紅。石子的生產(chǎn)途徑與砂相同，石子等級一級配、表觀密度是2.67g/cm3、粒徑大概是5—20mm。

3. 粉煤灰

粉煤灰通常使用燒失量不超過8%、細度不超過25%，需水量比不超過105%的n級灰，通過現(xiàn)場對燒失量、細度、需水量比進行測試得出結(jié)果，分別是5.15%、13.5%、104%，符合施工標準。

4. 堆石料

堆石料由關(guān)塘料場提供，距工地現(xiàn)場約4km，堆石料為花崗巖，石料新鮮、無風化、質(zhì)地堅硬且干凈易沖洗，可以滿足堆石混凝土的施工要求，人倉堆石料直徑應(yīng)大于300mm，抗壓強度不小于40 MPa。倉面采用挖掘機平倉，由人工清理石渣等雜物及強度不合格塊石。塊石間的空隙較大時，采用人工填小塊石以增加單位體積的塊石量。堆石的高度為1. 5m。

三、堆石混凝土現(xiàn)場實驗

為確保堆石混凝土技術(shù)在工程中的成功應(yīng)用，施工前制作試驗倉進行技術(shù)的可行性、可靠性實驗。試驗倉尺寸為5m x 5m x 1. 5m，垂直于壩軸線方向的中部（壩左、壩右的分界線是導(dǎo)流底孔的中線），距上游面約14m、下游面約12m，底部高程為410. 4m。

1. 混凝土配合比的設(shè)計

工程使用的混凝土應(yīng)嚴格控制配合比，要求有高流動性、抗離析性和穩(wěn)定性。配合比要根據(jù)現(xiàn)場原材料檢測結(jié)果，結(jié)合以往工程經(jīng)驗按單位體積法確定。經(jīng)過多組配合比試驗，結(jié)果為粗骨料240 L、砂率45 % ，水膠比0. 95、水泥與粉煤灰比3： 7、外加劑按水泥與粉煤灰量1.3%。拌和混凝土材料時，嚴格配料，禁止隨意對材料配比進行改動，嚴格控制稱量誤差，本次澆筑試驗倉的混凝土配合比為現(xiàn)場試拌得出，如表1、表2所列。外加劑為堆石混凝土專用外加劑，工程全過程由同一企業(yè)提供。

2. 堆石壩混凝土性能檢測方案

對于試驗倉的抗壓強度檢測，根據(jù)規(guī)定進行鉆孔取芯，芯樣直徑10cm。從檢測結(jié)果可以看出其強度高于C20混凝土的等級要求，完全滿足工程技術(shù)指標。

四、混凝土堆石的施工

選擇C20普通混凝土，使用于水庫大壩設(shè)計基礎(chǔ)壓層施工，厚度1. 0m，在進行普通混凝土上面混凝土堆石時，首先處理倉面、然后進行立模、堆石、澆筑混凝土、最后進行養(yǎng)護。

1. 處理倉面

在進行普通混凝土上第一倉混凝土澆筑時，為加強層面鉆結(jié)力，避免出現(xiàn)施工冷縫現(xiàn)象，應(yīng)對倉面進行鑿毛處理。是 在混凝土堆石上有塊石露出澆筑面5到15cm時，進行第二層澆筑，這時對倉面進行沖毛處理即可。

2. 立模

大壩采用鋼模板，尺寸為1. 0m x 1. 5m（寬x高），混凝土硬化之前對模板的側(cè)壓力比較大，要求模板牢固，不爆模，在澆筑混凝土?xí)r預(yù)埋上一層模板的錨筋，采用連接筋將鋼模與錨筋連接加固。模板與倉面之間的縫隙用水泥砂漿封補，以防漏漿。

3. 堆石

堆石料經(jīng)檢測強度達40一85 MPa，為增加堆石量，塊徑可放寬到20cm，但20cm的倉面數(shù)量控制在每平方米不超過10塊，堆石量每立方米混凝土堆石中占到0. 5—0. 55。堆石采用自卸車直接進倉，挖掘機平倉。塊石在料場裝車前沖洗干凈，自卸車的車輪在進倉前沖洗干凈，不能有泥或泥漿帶人倉內(nèi)。上下倉間隔要在上倉混凝土抗壓強度達2. 5 MPa之后才能準備下一倉的工作，現(xiàn)場經(jīng)試塊檢測3d強度可達10 MPa以上。

4. 混凝土澆筑

澆筑前檢查模板、堆石并進行驗收，根據(jù)現(xiàn)場的粗細骨料含水率進行配合比試驗調(diào)整，檢查水泥、粉煤灰、外加劑量是否滿足澆筑量的要求，檢查攪拌機械設(shè)備是否正常，泵送管道是否通暢，確保混凝土澆筑的連續(xù)性。澆筑采用兩臺立式攪拌機攪拌，送人混凝土輸送泵，由輸送泵用管道送至布料機，布料機控制澆筑點，原則上澆筑點間距不超過 3m（實驗塊實驗時最長點是7m，施工時澆筑點間距控制在2. 5 m。布料機高度4. 7 m（不超過5m），控制范圍半徑為15m或18m，38m x 33m（長x寬）倉面，布料機安置在中心點位置即可全面覆蓋澆筑點。每一澆筑點要一次性澆滿，單一逐點澆筑，不可重復(fù)。澆筑高度一般控制在2m內(nèi)，大壩施工時每倉澆筑高度為1. 5m。

5. 養(yǎng)護

混凝土澆筑6h后進行養(yǎng)護，主要是采取覆蓋保水措施，防止混凝土失水過快收縮而產(chǎn)生裂縫。

五、混凝土堆石的技術(shù)應(yīng)用

使用混凝土堆石進行大壩施工不僅降低了人為因素對施工質(zhì)量的影響，還有效的降低了噪音，同時，該技術(shù)進度快、操作簡單，節(jié)省了大量的電力和人力。然而，在施工過程中，其一個難點問題即是混凝土的配合比，它要求原材料、砂、石子的質(zhì)地必須具有較強的穩(wěn)定性，由于砂、石子、粉煤灰受外加劑的影響較大，所以，配合比一經(jīng)確定，就不能隨意改變水泥、粉煤灰標號、級別、以及廠家。另外，在施工過程中，還需注意下面幾點，以提高混凝土的穩(wěn)定性。

1. 如果前后倉原材料砂、石子質(zhì)地及粉煤灰、水泥的生產(chǎn)廠家有變化時，配合比需重新試驗確定。

2. 如果前后倉原材料無變化，只要對前一倉的配合比進行微調(diào)。

每倉澆筑前，對現(xiàn)場的砂、石子含水率進行測定，調(diào)整水膠比（以前一倉的配合比為準）；試拌混凝土進行坍落度、擴展度、V形漏斗通過時間試驗。按規(guī)范規(guī)定混凝土的坍落度為260一280mm、擴展度650一750 mm ， V漏斗通過時間7—25s，現(xiàn)場試驗得出各項指標在規(guī)定范圍內(nèi)，即可確定配合比，計算各料用量，調(diào)整電子稱，進入澆筑程序。對混凝土的配合比，有質(zhì)地穩(wěn)定的粗細骨料，固定的水泥及粉煤灰，通過現(xiàn)場多次配合比試驗，總結(jié)配合比中各原材料對混凝土的擴展度、V形漏斗通過時間的影響，確?；炷恋姆€(wěn)定性。

五、總結(jié)

在混凝土施工過程中，為提高施工質(zhì)量，需結(jié)和混凝土的施工特點，采取有效地溫度控制措施，如在壩體內(nèi)埋設(shè)冷水管、降低混凝土發(fā)熱量與混凝土入倉溫度、合理安排澆筑順序和間歇時間，最后根據(jù)施工要求，進行及時養(yǎng)護。與常規(guī)混凝土相比，在基本力學(xué)性能方面，堆石混凝土與其基本上是相同的，但在造價、水化熱溫升、施工速度等方面，卻遠比常規(guī)混凝土優(yōu)越，因此，該技術(shù)得到了廣泛的使用。