自密實堆石混凝土在水毀修復(fù)工程中的應(yīng)用

嚴道華

(三明市堤防管理處，福建三明365000)

自密實堆石混凝土在水毀修復(fù)工程中的應(yīng)用

嚴道華

(三明市堤防管理處，福建三明365000)

自密實堆石混凝土是利用其高密實、水化溫升小、工藝簡單、易于現(xiàn)場質(zhì)量控制、能較大程度降低人工技術(shù)水平、施工效率高、工期短等特點，從而得到綜合性能優(yōu)異的堆石混凝土。文章根據(jù)自密實堆石混凝土在三明臺江電站防洪堤水毀修復(fù)工程中的具體應(yīng)用情況，從混凝土原材料、配合比、施工工藝等方面對自密實堆石混凝土的施工進行了闡述。

自密實;堆石;混凝土;防洪堤;施工

1 工程概況

沙溪流域?qū)傥覈鴸|部季風(fēng)區(qū)，中亞熱帶濕潤氣候，流域內(nèi)雨量充沛且年內(nèi)分布不均，3—9月降水量占全年的80%，特別是5、6月份常發(fā)生高強度、歷時長的鋒面雨，進而引發(fā)大洪水，甚至特大洪水。

2010年6月暴雨洪水中，位于沙溪中下游河段的三明市臺江電站下游右岸約90 m岸坡出現(xiàn)局部滑坡，直接威脅著當?shù)鼐用竦纳敭a(chǎn)安全。由于臺江段防洪堤位于庫區(qū)，上、下游及堤背處均有已建成的建筑物，考慮到大面積的開挖施工，會影響庫區(qū)和已建成防洪堤的安全穩(wěn)定，且作為防洪堤水毀修復(fù)工程，要求施工工期短。為此，選擇了自密實堆石混凝土施工技術(shù)進行搶險。

臺江段防洪堤水毀修復(fù)工程建設(shè)防洪標準按30 a一遇洪水標準設(shè)防，堤型為堆石自密實混凝土斜坡型式，堆石來源為當?shù)赝赓彾咽褂脵C械堆石，共澆筑堆石混凝土約3300方，防洪堤長89.22 m。工程工期為2011年3月—2011年5月，歷時60 d。

2 自密實堆石混凝土簡介

自密實混凝土是指在自身重力作用下，能夠流動、密實，即使存在致密鋼筋也能完全填充模板，同時獲得很好均質(zhì)性，不需振動的混凝土［1］。相對于普通混凝土有以下優(yōu)點:

1)免去振搗工序，靠自重成型，減少施工噪音，改善工人和居民環(huán)境。

2)解決了不易或無法進行振動搗實作業(yè)(如鋼筋過于密集、斷面過深或過于復(fù)雜等)的問題。

3)提高澆筑速度，加快施工工期。

4)節(jié)約人工。

5)提高了混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性［2］。

自密實堆石混凝土是利用自密實混凝土的高流動、抗分離性能好以及自流動的特點，在塊石內(nèi)隨機充填自密實混凝土而形成的混凝土堆石體［3］。它具有水泥用量少、水化溫升小、施工速度快、良好的體積穩(wěn)定性、層間抗剪能力強等優(yōu)點。

3 專用自密實混凝土配合比試驗

根據(jù)三明市臺江電站防洪堤水毀修復(fù)工程設(shè)計要求，需設(shè)計專用的自密實混凝土配合比，應(yīng)滿足C20的性能要求。

根據(jù)自密實混凝土依據(jù)設(shè)計標準進行了原材料備選和相關(guān)配合比試驗。

3.1 原材料

1)水泥:永安萬年牌早強型普通硅酸鹽42.5水泥。

2)粉煤灰:符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/1596—2005)中的相關(guān)規(guī)定，不低于Ⅱ級粉煤灰。

3)砂:級配顯示為中粗砂，表現(xiàn)密度平均值為2.67g/m3。

4)石子:選用級配的碎石或卵石，最大粒徑16 mm，表觀密度2.7 g/m3。

5)外加劑:采用HS－T堆石混凝土專用外加劑，性能指標滿足《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》的要求。

6)水:自來水。

3.2 自密實混凝土配合比試驗

三明市臺江電站防洪堤水毀修復(fù)工程設(shè)計專用的自密實混凝土配合比，試驗流程及目的:

1)凈漿試驗。選取不同型號外加劑同水泥、粉煤灰進行適應(yīng)性試驗，以確定該工程膠凝材料適應(yīng)的外加劑型號。

2)砂漿試驗。選取不同水膠比、砂率、粉煤灰摻量進行試驗。

3)混凝土試驗。調(diào)整單方石子用量及外加劑用量，得到自密石混凝土初步配合比。

混凝土配合比采用HJS—60型雙臥軸試驗混凝土攪拌機，首先用水把攪拌機潤濕，然后依次把稱好的石子、砂、水泥、粉煤灰放入攪拌機，攪拌15 s停機。

調(diào)動攪拌機把稱好的水及外加劑混合后均勻倒入攪拌機中，攪拌2 min后出機。立即測擴展度、坍塌度及V漏斗時間。

經(jīng)過了25次試驗，得到了專用自密實混凝土配合比，如表1所示。

對該配合比的混凝土進行成型抗壓強度試塊，標準養(yǎng)護至28 d齡期后委托了國家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督中心進行了相關(guān)檢測，結(jié)果顯示了該配合比的強度為23.0 MPa，設(shè)計強度為115%，滿足了C20的設(shè)計要求。

表1 專用自密實混凝土配合比 kg/m3

4 自密實堆石混凝土的施工

主要包括5個方面:

4.1 施工前準備工作

三明市臺江防洪堤段水毀修復(fù)工程在施工準備、施工測量放樣、表層植土清理、堤槽開挖、基槽驗收的基礎(chǔ)上，經(jīng)現(xiàn)場業(yè)主代表和監(jiān)理人員檢測合格并三方驗收后，進入以下工序施工。

4.2 模板安裝

模板在使用前清洗干凈，涂刷脫模劑，并避免污染。底層模板在安裝前鑿平地基，鋪設(shè)墊板，準確放樣。

模板的拼接平整嚴密，不留有可能漏裝的縫隙，模板下端不錯面，支架支承在堅實的地基上，并有足夠的支承面積，斜撐防止滑動［4］。人行道及施工荷載不支承在模板及支架上。

在自密實混凝土澆筑過程中由專人負責(zé)檢查、調(diào)整模板的形狀及位置，如有變形走樣，立即采取措施處理，同時停止混凝土澆筑，直至找到解決措施。

4.3 堆石入倉

自卸汽車將堆石料運到施工現(xiàn)場，直接拋至防洪堤坡腳，然后挖掘機將坡腳的堆石料堆積起來，用水泵抽沙溪河的河水沖洗堆石料，沖洗干凈之后使用挖掘機和人工輔助堆石入倉。

1)入倉前先澆筑一層3～8 cm厚的自密實混凝土，然后在自密實混凝土初凝前將堆石埋入混凝土中，確保堆石混凝土與基礎(chǔ)結(jié)合良好［5］。

2)入倉。在三明市臺江電站防洪堤水毀修復(fù)工程中，將堆石料運到施工現(xiàn)場，直接拋至防洪堤坡腳，然后挖掘機將坡腳的堆石料堆積起來，用水泵抽沙溪河的河水沖洗堆石料，沖洗干凈之后使用挖掘機和人工輔助堆石入倉。

此外，還需對該批堆石的質(zhì)量進行全面檢查，把粒徑＜20 cm的塊石清出場外，把粒徑超過80 cm的大塊石則放置在倉面中部，把個別粒徑過大的塊石在現(xiàn)場將其破裂成符合規(guī)定的塊石［6］。

3)入倉后一般采用人工或者挖掘機對倉面?zhèn)}內(nèi)進行平倉整理，對倉內(nèi)的不合格料進行清理，然后經(jīng)監(jiān)理工程師驗收合格后，進行自密實混凝土的澆筑。每層堆石的層厚要根據(jù)混凝土的澆筑厚度，一般控制在1.0～1.5 m。

4.4 自密實混凝土的生產(chǎn)、運輸、澆筑

在三明市臺江電站防洪堤水毀修復(fù)工程中，采用JS500型混凝土攪拌機施工現(xiàn)場拌合，攪拌機安放在水毀防洪堤的堤頂，所以自密實混凝土拌合完成直接進入特制的漏斗，經(jīng)漏斗流入導(dǎo)管，再經(jīng)導(dǎo)管流出沿邊坡流入堆石倉內(nèi)，完成澆筑，如圖1所示。

4.4.1 自密實混凝土的生產(chǎn)

堆石混凝土施工的關(guān)鍵程序就是自密實混凝土的拌和，堆石混凝土的施工質(zhì)量直接受自密實混凝土拌和質(zhì)量的影響。

自密實混凝土拌和過程中，按比例稱量好的骨料和膠凝材料，然后分別投入強制式攪拌機干拌，再加入水和外加劑后繼續(xù)攪拌＞60 s(如果氣溫＜15℃時，攪拌時間應(yīng)≥90s)。混凝土拌和好后，再對拌合物和混凝土性能進行檢驗，只有符合要求才能卸料運輸。

圖1 自密實混凝土的澆筑

4.4.2 自密實混凝土的運輸

自密實混凝土的水平運輸一般采用裝載機，由于流動性對于澆筑時的效果有影響很大，所以要求混凝土出機后盡快澆筑，必須在60 min內(nèi)完成澆筑。在運輸中必須注意以下3點:

1)務(wù)必把車內(nèi)殘留物清洗干凈，且將車內(nèi)積水排盡再接料。

2)禁止在運輸過程中加水。

3)配備足夠的運輸設(shè)備以便將混凝土運輸?shù)竭_施工現(xiàn)場，還需選擇最佳線路，確保自密實混凝土的連續(xù)澆筑。

4.4.3 自密實混凝土的澆筑

三明市臺江電站防洪堤水毀修復(fù)工程在自密實混凝土澆筑時，還現(xiàn)場進行混凝土性能檢驗，檢驗其坍落度和坍落擴展度，經(jīng)過檢驗，該工程36倉的塌落度達到260 mm以上、擴展度650 mm以上。

采用分層澆筑，在澆筑第二層之前，保證在下層混凝土未達到初凝。澆筑時間應(yīng)在120 min內(nèi)完成，澆筑速度也不宜過快，因為過快會造成卷入較多的空氣影響混凝土外觀和內(nèi)在質(zhì)量。在澆筑后期，為減少骨料沉降，可采取了適當增加混凝土的澆筑厚度［7］。

4.5 堆石混凝土的養(yǎng)護

堆石混凝土澆筑后，及時覆蓋，終凝后則立即灑水養(yǎng)護，養(yǎng)護時間≥28 d，若有特殊要求，則應(yīng)該適當延長養(yǎng)護時間。

三明市臺江電站防洪堤水毀修復(fù)工程于3—5月施工，歷時60 d，養(yǎng)護得當，混凝土未出現(xiàn)裂縫。若混凝土不便澆水或使用塑料布時，可以涂刷養(yǎng)護液。

5 結(jié)語

自密實堆石混凝土在三明市臺江電站防洪堤水毀修復(fù)工程中，實際埋石率達到55%，是常規(guī)混凝土埋石率(20% －25%)的兩倍，同體積砌體的造價相比普通混凝土較低，不僅有效保證了工程質(zhì)量、加快了施工進度，而且降低了施工成本，還減少水泥用量，減少了二氧化碳的排放，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

據(jù)統(tǒng)計，在60 d的工期內(nèi)，共澆筑堆石混凝土36倉，平均每倉堆石混凝土從支立模板到澆筑完成所需時間為1.67 d。經(jīng)檢測，混凝土抗壓強度均滿足設(shè)計要求。

在施工中積累了一些的施工經(jīng)驗，并總結(jié)出一套具有科學(xué)性、指導(dǎo)性、操作性強的施工工藝，為該技術(shù)今后的應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。鑒于堆石混凝土的施工質(zhì)量好、施工進度快、投資成本節(jié)約、工期節(jié)省且工藝簡單等特點，預(yù)計在水庫除險加固工程、環(huán)保要求高的城區(qū)防洪工程的工程乃至今后的中小河流域治理都可能大力推廣使用。

［1］張文濤.自密實混凝土施工工藝與質(zhì)量控制［J］.河北水利，2013(07):39.

［2］吳永錦，劉清.C20自密實混凝土在堆石混凝土中的應(yīng)用［J］.混凝土，2010(03):124－127.

［3］唐欣薇，石建軍，張志恒，等.自密實堆石混凝土力學(xué)性能的細觀仿真與試驗研究［J］.水利學(xué)報，2009(07):78 －83，91.

［4］韓健，張彩雙，盧玲，包芬芬.堆石混凝土技術(shù)的研究與應(yīng)用［J］. 中國水運:下半月，2013(12):360－361，363.

［5］王志，單智.堆石混凝土施工管理［J］.混凝土，2012(12):147－149.

［6］劉國棟，張強，朱甲學(xué).堆石混凝土在電站水毀修復(fù)工程中的應(yīng)用［J］.水利技術(shù)監(jiān)督，2012(06):45－47.

［7］潘自恒，張春霞.我國堆石混凝土筑壩技術(shù)的新發(fā)展［J］.水利水電技術(shù)，2012(07):15 －17，21.

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2014－05－15

嚴道華(1980－)，女，福建三明人，工程師，從事水利行業(yè)工作。