喀斯特地貌地區首座自密實混凝土堆石壩施工技術探討

牟楠 吳恒

【摘要】余慶打鼓臺水庫屬于貴州省喀斯特地貌地區首座自密實混凝土堆石壩，為了保證打鼓臺水庫自密實混凝土堆石壩施工質量，施工前通過試驗確定了合理的混凝土配合比，確保骨料不分離，在施工過程中不斷優化施工方案，確保自密實混凝土的澆筑質量。

【關鍵詞】余慶打鼓臺水庫大壩；自密實混凝土；施工技術

引言

為確保貴州省喀斯特地貌地區首座自密實混凝土堆石壩的填筑質量，打鼓臺水庫工程形成了系統化、規范劃、標準化的施工管理。通過對建筑材料的開采、加工過程、采購進行嚴格的質量控制，保證各種材料的質量達到設計要求，通過嚴謹的現場試驗，確定合理的施工工藝和施工參數，為大壩填筑提供質量保證。

1、工程概況

余慶打鼓臺水庫位于貴州省余慶縣，攔河壩橫跨于后溪河，壩體為C15堆石混凝土結構，防滲面板為C15自密實混凝土，大壩壩頂軸線長198.00m，最大壩高42.0m，壩頂高程▽799.00m，壩底高程▽757.00m。大壩0+092.54m設置10m寬溢洪道一處，溢洪道下游設置消力池，溢洪道旁設置放空排沙孔一道。

2、施工重點和難點分析及應對措施

2.1施工重點和難點分析

本工程大壩為堆石砼大壩，如何保證砼澆筑質量、堆石料質量是本合同工程的重點之一。

2.2應對措施

為保證大壩砼澆筑強度和質量，混凝土運輸充分利用左、右岸施工道路進行。布置1臺沈陽K40/21塔機用于鋼筋吊裝及模板安裝，布置一臺HBT60混凝土泵澆筑混凝土，布置1臺1.6m3反鏟進行堆石料攤鋪找平。堆石料填筑前，堆石毛料必須經洗石站沖洗潔凈后才能運輸至大壩施工。

3、余慶打鼓臺水庫自密實混凝土堆石壩施工技術

3.1施工方案

堆石混凝土大壩澆筑共分為4個施工時段，第一個枯水期澆筑右壩段▽770.0m高程以下部位，第一個汛期澆筑右壩段▽770.0m高程以上1#～3#壩段，第二個枯水期澆筑左壩段▽770.0m高程以下部位，第二個汛期澆筑右壩段▽770.0m高程以上4#～6#壩段，壩體防滲混凝土隨壩體澆筑高程相應施工。

3.2施工方法

（1）基礎處理

基礎墊層采用C15常態混凝土，采用集中拌合站拌和混凝土，6m3罐車水平運輸，用HBT60混凝土拖泵入倉，人工平倉，Ф50插入式振搗棒（1.1kw）振搗，模板為組合模板。

基礎倉面混凝土應滿足以下要求：①、基礎倉面上的混凝土乳皮、表層裂縫、泌水造成的低強度混凝土必須予以清除，并進行鑿毛處理。②、基礎倉面必須保證清潔，不應有積水。

（2）模板工程

根據擬定澆筑層高1.5m，采用組合鋼模板，單塊模板尺寸為30cm×150cm，支撐時使用6塊組合，采取Dg50鋼管架支立、鋼筋內拉的方式。

模板滿足以下要求：①、用于堆石混凝土的模板須具有小于2mm縫隙的密閉性以防止漏漿的發生；其剛度和強度必須能夠抵抗自密實混凝土產生的側向壓力，側向壓力大小按2.5倍水壓力計算。②、堆石體與模板之間應保留大于10cm的空隙作為保護層。③、混凝土強度達到5MPa以上方可拆模。

（3）堆石入倉

自密實混凝土堆石壩施工采用15t自卸汽車直接入倉，1.6m3反鏟挖掘機輔助平倉、局部地方或靠近模板位置采用人工擺放堆石料的入倉方式。堆石入倉采用“倒退法”，由里向外進行布倉。堆石入倉應滿足以下要求：①、基礎倉混凝土強度達到5MPa以上方可進行入倉。②、堆石毛料必須經洗石站沖洗潔凈后才能運輸入倉（洗石站沖洗如圖1所示）。③、堆石入倉過程應控制不對基礎倉混凝土產生較大的沖擊，以免下層低齡期混凝土內部產生微裂縫，對建筑物造成早期損傷。④、將粒徑較大的堆石置于倉面的中下部，粒徑較小的堆石置于倉面的中上部。⑤、與基礎倉混凝土接觸的堆石嚴格避免大面積接觸，以免影響冷縫的粘結。⑥、對于粒徑超過800mm的大塊石，宜放置在倉面中部，以免影響堆石混凝土表層質量。⑦、在堆石施工過程中，堆石體外露面所含有的粒徑小于200mm的石塊數量不得超過10塊/m2，且不應集中。⑧、堆石完成后應做好防雨（水）措施，在澆筑自密實混凝土前必須防止雨（水）沖刷堆石導致泥漿在接觸面上堆積。⑨、每層堆石厚度按1.5m控制。

倉面卸料點控制：由于堆石料卸料時容易產生石渣，通過減少卸料點，保證大部分區域堆石質量，且集中清理卸料點附近的石渣，降低卸料點附近的質量風險（如圖2所示）。

（4）自密實混凝土生產及澆筑

1）、自密實混凝土生產

①、拌和系統選型

a、按月高峰砼澆筑強度確定砼生產強度：根據施工總進度計劃安排，本工程混凝土施工高峰期月強度約為3358m3/月，每天按2個臺班，每月工作25d，日工作12h計算，考慮不均勻系數1.5，混凝土小時澆筑強度為16.7m3/h，確定混凝土生產能力大于16.7m3/h。

b、混凝土拌和站選型： 為保證混凝土質量及滿足混凝土泵送要求，根據計算，拌和系統選用HZ25強制式拌和站，配置PLD1200型電腦配料機配合使用；拌和站銘牌小時生產能力為25m3/h，滿足生產需要，且有一定富裕度。在施工時，盡量將各工作面混凝土澆筑錯開。拌和系統末形成之前，混凝土用JS350攪拌機拌制。

c、混凝土生產系統布置

根據施工進度計劃及建筑物的分布情況，布置1座HZ25拌和站，拌和站占地面積為1600m2；布置在1#公路附近，混凝土生產系統由攪拌站、水泥罐、成品骨料堆料倉、配料機、外加劑車間、袋裝水泥庫房等。水泥儲量按高峰用量7天考慮，粉煤灰儲量按高峰用量10天考慮。

d、料罐配置

根據混凝土高峰期月強度約為3358m3/月計算，則每座拌和系統按3358m3/月計算，水泥按300kg/m3計，7天儲量考慮，則需水泥儲量為=3358÷25×300×7÷1000=282t。在每個拌和站配置2個50t的水泥罐，另配置1個100m2袋裝水泥庫房。

粉煤灰罐配置：按水泥用量25%考慮，粉煤灰儲量按10天考慮，需粉煤灰儲量為=3358÷25×300×25%×10÷1000=101t，則擬在拌和站配置1個100t粉煤灰罐。

②、自密實混凝土生產

自密實混凝土應滿足坍落度試驗、坍落擴展度試驗、V形漏斗試驗和自密實性能穩定性試驗檢測，其指標應符合表1中的要求。

自密實混凝土生產時還應滿足以下要求：a、拌制自密實混凝土材料應嚴格遵守現場混凝土配合試驗確定的配合比進行配料，不準隨意更改配合比，若因某種原因水泥、粉煤灰的購買廠家發生變化后必須重新進行配合比試驗調整。b、定期對砂的級配情況進行檢查，除常規檢查須符合要求外，細度模數變化不超過±0.2，超過時必須重新進行配合比設計試驗。c、定期對石子的超徑情況進行檢查，當超過20mm的石子比率超過5%時必須將超徑部分篩出方可進行自密實混凝土的生產。d、自密實混凝土生產前應對所使用的粗、細骨料進行含水量測定，根據骨料含水量的變化情況，隨時調整實際用水量。若自密實混凝土生產過程中天氣（氣溫、濕度等）變化較大時或者取料部位發生變化時，應及時對骨料含水量進行重新測定從而調整實際用水量。e、在進行自密實混凝土生產之前須清洗攪拌機，并清除攪拌機內存水。f、水泥、粉煤灰、減水劑、水的稱量誤差不得超過±1%，砂石的稱量誤差不得超過±2%。g、自密實混凝土的拌制順序為：將稱量好的骨料和膠凝材料分別投入攪拌機干拌，在加入水和外加劑后繼續拌制60s以上（氣溫低于15℃時攪拌時間應不低于90s），目測自密實混凝土工作性能達到要求后方可出機。

③、自密實混凝土澆筑

自密實混凝土采用6m3罐車水平運輸，用HBT60混凝土拖泵泵送至倉面進行澆筑。澆筑方法如圖3所示。

自密實混凝土運輸、澆筑時還應滿足以下要求：a、運輸車在接料前應將車內的殘留其他品種的混凝土清洗干凈，并將車內積水排盡。b、運輸過程中嚴禁向車內的混凝土加水。c、卸料前攪拌運輸車應高速旋轉1min以上方可卸料。d、在混凝土卸料前，如需對混凝土擴展度進行調整時，加入外加劑后混凝土攪拌運輸車應高速旋轉3min，使混凝土均勻一致，經檢測合格后方可卸料。e、不合格的自密實混凝土嚴禁入倉，已入倉的不合格自密實混凝土必須予以清除。f、澆筑自密實混凝土時，嚴禁在倉內加水。如發現混凝土和易性較差，應采取加強措施，以保證質量。g、在澆筑過程中澆注點應均勻布置于整個倉面，其間距不得超過3m；必須在澆注點的自密實混凝土填滿后方可移至下一個澆注點澆注，澆注順序應做到單順序，不可在倉面上往復澆筑。h、除表層自密實混凝土外，每一倉的澆注的頂面應留有塊石棱角，開始棱角的高度 高于自密實混凝土頂面約5cm～20cm，以便于下一倉的粘結。

（5）堆石入倉的間隔時間

當日平均氣溫高于15℃時，混凝土澆筑完畢一天后可以允許人在倉面上活動。在混凝土澆筑完畢混凝土抗壓強度不低于5MPa時方可進行堆石入倉。

（6）堆石混凝土養護

澆筑完成的堆石混凝土，在養護前宜避免太陽曝曬。堆石混凝土在澆筑完畢6～18h內開始灑水養護。混凝土應連續養護，養護期內始終使混凝土表面保持濕潤。養護時間，不宜少于28d，有特殊要求的部位宜適當延長養護時間。

（7）雨季施工

雨季施工應做好以下工作：

①、砂石料倉應排水通暢；②、運輸工具應有防雨和防滑措施；③、澆筑倉面應有防雨措施并備有不透水覆蓋材料；④、增加骨料含水率測定次數，及時調整拌和含水量。

（8）冬季施工措施

①、混凝土運輸時，應盡量縮短混凝土的運輸時間，并對混凝土運輸設備用帆布加以覆蓋。

②、在混凝土的配合比設計時，應考慮摻用外加劑（如早強劑、引氣劑等），使混凝土盡早達到受凍臨界強度。

③、混凝土采用蓄熱法養護，混凝土澆筑后，盡快用塑料薄膜加草袋進行覆蓋，以對混凝土進行保溫。對基礎、外露面，特別是孔口懸臂等部位，易受寒潮和內外溫差的影響產生裂縫，應盡早做好表面保溫工作。在低溫季節澆筑混凝土時，拆模后混凝土表面采用粒狀塑料保溫被覆蓋保溫。

④、混凝土澆筑時采用保溫模板，基巖面如有結冰時，用熱水沖洗清除，并排除積水。盡可能推遲拆模時間，拆模后覆蓋保溫防風材料。

⑤、加強天氣預報，在寒潮來臨前加強對未達到設計強度的混凝土進行覆蓋保溫。

4、小結

余慶打鼓臺水庫自密實混凝土堆石壩屬于貴州省喀斯特地貌地區首座自密實混凝土堆石壩。通過前期的施工，混凝土澆筑質量、工程進度都能滿足要求。塊石入倉、混凝土入倉方式都取得了成功。這為貴州省喀斯特地貌地區以后的自密實混凝土堆石壩施工提供了較為豐富的實戰經驗。

作者簡介：

第一作者：牟楠，出生于1981年4月，男，漢族，重慶江津人，水電九局高級工程師，主要從事建筑技術研究與應用工作。

第二作者：吳恒，出生于1990年9月，男，漢族，四川仁壽人，水電九局助理工程師，，主要從事建筑技術管理與研究工作。