CSG碾壓混凝土壩在水電工程中的應用

高 東

(四川二灘國際工程咨詢有限責任公司，四川 成都 610072)

1 概 述

CSG碾壓混凝土也被稱為貧膠渣礫料碾壓混凝土，即在CSG碾壓混凝土的母材中加入少量的膠凝材料，通過簡單拌和后由自卸車運輸上壩碾壓形成壩體。CSG碾壓混凝土的母材可以取用河道中的天然砂礫石料、邊坡及壩基開挖弱風化石料，能夠就地取材，施工方便，施工效率高。在水電站建設初期，受砂石系統及拌和系統的影響，CSG碾壓混凝土壩在水電站分期導流施工中逐漸受到重視，對推進工程進度和降低投資均具有重要的意義。

南歐江一級水電站是由中國電建集團公司在老撾南歐江流域整體開發的第一座水電站，工程等別為Ⅱ等大(2)型工程，壩長384 m，為河床式廠房，內裝4臺單機容量為45 MW的貫流式機組，總裝機容量180 MW。電站分兩期導流，上、下游CSG碾壓混凝土縱向圍堰與泄洪閘中隔墻組成二期縱向導流圍堰，上游縱向圍堰長度為140 m，下游縱向圍堰布置于護坦段，長度為114 m，底面最大底寬為24.36 m，頂面最大寬度為5 m，最大壩高30 m，迎水面坡比為1∶0.35，背水面坡比為1∶0.55。

2 配合比試驗及生產性試驗

2.1 CSG碾壓混凝土材料設計指標

CSG碾壓混凝土材料設計指標見表1。

2.2 砂 率

表1 圍堰CSG材料設計指標表

砂率的大小是影響CSG碾壓混凝土拌和物及強度的主要因素之一，天然砂礫料砂率宜取25%～35%，該工程采用南歐江天然河灘料，經檢測，其細度模數為2.4，砂率為25%左右。配合比設計按照25%控制，砂率不滿足要求時，可以采取摻配砂料進行調整。

2.3 CSG碾壓混凝土配合比的選取

CSG碾壓混凝土配合比室內試驗采用重量法。膠凝材料為水泥和摻粉煤灰(摻量40%)，在用水量不變的情況下，選擇了三種(90、110、130 kg/m3)水膠比進行拌和。用水量以滿足設計要求的拌和物VC值為原則(VC值為2～8 s)。變態CSG混凝土以推薦的CSG碾壓混凝土為母體，加入純水泥漿液而成，試驗選擇了漿液0.8、0.9、1三種水膠比，每種漿液分別按變態混凝土體積的10%、13%、15%摻入母體(內摻法)，漿液摻入量根據變態體積比例計算。通過室內拌和物物理性能檢測及試塊強度試驗，對水膠比-強度回歸關系線進行分析后確定了該工程最佳施工配合比(表2)。

2.4 CSG碾壓混凝土生產性試驗

進行生產性試驗的目的是通過試驗選擇合適的配套機械設備；確定科學合理的技術參數(填料鋪筑厚度、碾壓遍數、碾壓行駛速度)、現場質量控制措施等。在施工現場選定了一塊40 m×30 m的場地進行CSG碾壓混凝土生產性試驗。按照45 cm、55 cm、65 cm鋪筑條帶厚度，采用16 t雙缸振動碾按照8遍、10遍、12遍分別對各條帶進行碾壓。通過對生產性試驗成果進行比較，確定了該工程施工最優參數(表3)。

表2 CSG碾壓混凝土施工配合比匯總表

3 CSG碾壓混凝土施工

表3 CSG碾壓混凝土施工參數表

3.1 模板施工

為滿足碾壓混凝土連續快速施工要求，上、下游面模板采用3 m×1.8 m懸臂翻升模板，局部采用標準小鋼模或木模板嵌立。模板安裝、拆除采用8 t汽車吊輔以人工吊裝。

3.2 拌和與運輸

砂礫料采用體積法計量，膠凝材料采用重量法計量，拌和水采用流量計計量。先在拌和場地預先堆放好砂礫料，然后采用人工將水泥及粉煤灰均勻鋪攤在骨料堆上，最后采用1臺柳工裝載機配合2臺PC330型液壓反鏟干拌3遍，待膠凝材料與砂礫料翻拌均勻后再加水濕拌2遍。現場拌和物質量控制以VC值控制為主，以目測均勻，用手抓細料能基本黏聚不粘手作為判斷是否合格的輔助手段。拌和物粒料應充分混合、裹漿、黏聚，大粒徑粒料應分散不集中。

拌和均勻的CSG碾壓混凝土料采用自卸汽車直接入倉。

3.3 卸料、平倉及碾壓

(1)卸料及平倉。

卸料攤鋪條帶應平行于圍堰軸線方向(順水流方向)，汽車卸料要做到邊慢行邊卸料，分兩點式卸料以減小堆料高度，減輕骨料分離，也便于平倉時設備能擾動料堆底部，使底部集中的骨料得以分散。平倉采用平倉機加人工輔助平倉，平倉厚度每層為45 cm。

(2)碾 壓。

碾壓按照先無振碾壓、后有振碾壓的順序進行，碾壓方向平行于圍堰軸線方向，邊緣和特殊部位采用手扶式振動碾碾壓。碾壓作業過程中，由人工補充細料整平。碾壓條帶間的搭接寬度不應低于30 cm，端頭部位的搭接長度宜為1 m左右。

3.4 變態CSG混凝土施工

變態CSG混凝土加漿采用平層插孔灌漿法。使用這種鋪漿方法漿體容易滲透到混凝土中，振實時間短，勞動強度不大，對保證變態混凝土的質量也具有較好的作用，具體施工方法如下：

(1)變態混凝土施工隨碾壓混凝土平層上升，頂面略低于碾壓混凝土面3～5 cm。

(2)加漿：先采用鋼釬插孔，再加入漿液，達到平面灑漿均勻和立面漿液滲透均勻。

(3)振搗：水泥凈漿摻入混凝土10～15 min后采用φ100插入式振搗棒振搗均勻密實，加漿到振搗完畢的時間應控制在40 min以內。

(4)對變態混凝土與碾壓混凝土的結合部位應專門進行碾壓密實，搭接寬度應不小于20 cm。

3.5 層間及縫面的處理

(1)結構縫施工。

通倉碾壓壩段的伸縮縫采用切縫機切縫成型，先在混凝土鋪開之后和壓實之前切縫嵌入填縫材料，再碾壓密實。

(2)層間縫的處理。

層間縫按混凝土的初凝時間分為熱縫、溫縫和冷縫。當層間施工時間未超過混凝土初凝時間時為熱縫，不需處理即可直接鋪筑下層混凝土；當層間施工時間超過兩倍混凝土初凝時間時為冷縫，先采用高壓沖毛機沖毛以清除混凝土表面的乳皮及松動骨料，處理合格后再均勻鋪一層10～15 mm厚的砂漿，然后立即在其上攤鋪碾壓混凝土料，并在砂漿初凝以前碾壓完畢。介于兩者之間的為溫縫，需在混凝土表面刷毛并清理干凈后鋪筑下層混凝土料。為確保層間施工質量，一般要求按冷縫進行處理。

3.6 養 護

在施工過程中，應噴霧保持倉面濕潤。混凝土終凝后應立即開始灑水或噴霧養護，并持續至上一層碾壓混凝土開始鋪筑為止。

4 結 語

CSG碾壓混凝土筑壩技術與常規的碾壓混凝土筑壩技術類似，施工方法基本相同，可以顯著加快施工速度。采用CSG碾壓混凝土壩的主要優勢是放寬了許多施工要求，其優點主要有以下幾個方面：

(1)就地取材，節約投資。CSG碾壓混凝土中的母材可以取用天然河道中的砂礫石，也可以采用邊坡及壩基開挖的弱風化棄料，這是CSG碾壓混凝土的最大特點。

(2)工藝簡單，施工速度快。CSG碾壓混凝土無需對砂石進行嚴格的分級和配比，省去了砂石料篩分系統。拌和可以采用挖機或裝載機翻拌，拌和工藝簡單，省去了拌和系統。CSG碾壓混凝土筑壩技術可以采用厚層碾壓快速施工，能夠充分發揮大型機械化施工優勢，筑壩速度可以顯著提高。

(3)層面處理可降至最低限度。因為其只有抗剪切摩擦要求，因此，不論是層間還是施工縫均無需進行任何特殊處理即可施工下一層。

(4)現場碾壓可不考慮骨料分離帶來的危害(因其整體強度和防滲性能要求比較低)。

(5)無需溫度控制。CSG碾壓混凝土水泥用量極少，這也是CSG碾壓混凝土的顯著特點之一，其溫升很低，施工中不必采取復雜的溫控措施，壩體不必進行分縫，從而給施工帶來了極大的便利。