大壩施工中堆石混凝土技術(shù)的運(yùn)用探討

歐陽偉生 湖南水利水電工程監(jiān)理承包總公司

1 引言

隨著水利工程的發(fā)展，節(jié)能和環(huán)保技術(shù)越來越多地得到人們的重視，在這種情況下誕生了堆石混凝土施工技術(shù)。利用其高性能、自密實(shí)和無振動(dòng)的特點(diǎn)，充分填充堆石料中的空隙，從而形成完整的高密度的混凝土。另外，實(shí)際的工作量相對(duì)較大，因此是建造大壩中比較困難的部分。如果工程質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，將不可避免地對(duì)整個(gè)項(xiàng)目產(chǎn)生嚴(yán)重影響。在這種情況下，有必要加強(qiáng)堆石混凝土技術(shù)的研究與分析[1]。

2 工程概況

吉牛水電站位于四川省丹巴縣革什扎河流域下游河段，屬革什扎河流域水電規(guī)劃一庫四級(jí)方案中的第四級(jí)梯級(jí)電站，電站主要由首部樞紐、廠房樞紐和引水系統(tǒng)等組成，其裝機(jī)容量大約為240MW。首部樞紐位于丹巴縣革什扎鄉(xiāng)獨(dú)狼溝口下游約0.7km處，從左到右由左岸進(jìn)水口、沖沙閘、兩孔泄洪閘及右岸擋水壩段組成。閘壩頂高程為2380.00m，最大閘高23.00m。

吉牛水電站首部樞紐工程右岸擋水壩段進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)堆石混凝土筑壩施工。右岸擋水壩段分9#、10#、11#3 個(gè)重力壩段高22m，總長(zhǎng)66.7m，底寬24m，頂寬7.5m。高程2358～2360.2m 為C20FW4F150三級(jí)配常態(tài)混凝土，高程2360.2～2378m為C20堆石混凝土，高程2378～2380m 為C20FW4F150 二級(jí)配常態(tài)混凝土。共計(jì)堆石混凝土1.5萬方。

3 堆石混凝土技術(shù)

堆石混凝土技術(shù)是一種基于自密實(shí)混凝土技術(shù)開發(fā)的新型大容量混凝土施工方法，從堆石的頂部倒入自密實(shí)混凝土，通過巖石自重填充到空隙[2]。圖1顯示了堆石混凝土的構(gòu)造澆筑示意圖。

圖1 堆石混凝土的構(gòu)造澆筑示意圖

4 堆石混凝土在大壩施工中的優(yōu)勢(shì)

4.1 水化熱溫升較小，水泥的用量較少

堆石混凝土的粗骨料使用較大的堆石料，每單位體積填充的自密實(shí)混凝土量很少。根據(jù)C30堆石混凝土進(jìn)行計(jì)算，就水泥的用量來說，每立方米堆石混凝土大約消耗水泥為140 kg，可有效降低混凝土的絕熱溫升，有利于溫度控制，能夠簡(jiǎn)化溫度控制措施。

4.2 施工速度快，能夠保證施工質(zhì)量

在堆石混凝土的施工過程中，一般包括堆石入倉(cāng)以及澆筑自密實(shí)混凝土兩步，在堆石入倉(cāng)之后，要保持大約40%的空隙，所以只進(jìn)行適量的自密實(shí)混凝土澆筑便能夠保持，施工過程簡(jiǎn)單方便，能夠加快施工速度，縮短工期。堆石混凝土不需要振動(dòng)，因此更易于控制并保證施工質(zhì)量。

4.3 節(jié)能環(huán)保

堆石料混凝土中堆石料的體積比通常高達(dá)45%～55%，這使得可以最大限度地利用原生礦石，并減少膠凝材料的量。而且，可以在骨料破碎和混凝土的澆筑等施工環(huán)節(jié)節(jié)約能源。

5 堆石混凝土施工材料

5.1 堆石料

對(duì)于在項(xiàng)目建設(shè)中需要丟棄的堆石料，如果可能，選擇并使用新鮮、完整和堅(jiān)硬的巖石。另外，如果粒徑小于30cm，則石材直徑應(yīng)為30cm或更大。相比于的堆石料總重量，一般巖石的總量占比不高于百分之十，而且其最大的粒徑不能超過1m。

5.2 水泥

該大壩建設(shè)所需的水泥，都使用在固定水泥廠生產(chǎn)的32.5常規(guī)硅酸鹽水泥，這類水泥的質(zhì)量可以滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求。

5.3 粉煤灰

選擇的粉煤灰必須符合水泥和混凝土粉煤灰的相關(guān)規(guī)定。

5.4 細(xì)骨料

用于水庫壩體施工的細(xì)骨料主要是從現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的人工砂中選出的，其品質(zhì)因數(shù)可以滿足《水工混凝土施工規(guī)范》的有關(guān)要求。

5.5 粗骨料

對(duì)于粗骨料，使用在工程現(xiàn)場(chǎng)制造的礫石，粒度為5cm～20cm。針狀片顆粒的含量小于8%。

6 堆石混凝土施工中常見的問題

6.1 堆石方式的選擇

堆石施工技術(shù)有多種類型，根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的施工方法。無論選擇哪種堆石措施，都會(huì)產(chǎn)生爐渣和粉塵。需要研發(fā)更好的施工方式，有效地減少灰塵，提高生產(chǎn)效率。

6.2 結(jié)合部位的質(zhì)量控制

結(jié)合部位的施工縫位置是該項(xiàng)目施工的一個(gè)難點(diǎn)，施工效果不理想。可以使用碾壓混凝土壩等聯(lián)合灌漿來更好地保證項(xiàng)目質(zhì)量，結(jié)合部位涂有環(huán)氧樹脂和其它方法，以增強(qiáng)粘合部位的附著力、抗?jié)B透性和抗剪切性。

6.3 特殊外加劑摻合料的優(yōu)化

由于建筑工地距離外加劑工廠較遠(yuǎn)，因此每次進(jìn)行大量購(gòu)置和存儲(chǔ)時(shí)，如果在施工過程中持續(xù)出現(xiàn)涼爽的天氣，或者天氣變化很快，在當(dāng)前溫度下混合，會(huì)造成浪費(fèi)。研發(fā)部門需要進(jìn)一步優(yōu)化和改善混合物外加劑的摻和。

6.4 混凝土的溫度變形問題

堆石混凝土的溫度和變形具有特殊的影響，我們可以采取任何措施，改變特定外加劑的量或優(yōu)化施工計(jì)劃以降低堆石混凝土的溫度敏感性變形。

7 堆石混凝土施工工藝

7.1 基礎(chǔ)倉(cāng)庫的處理

在將堆石放入倉(cāng)庫之前，必須根據(jù)常規(guī)的混凝土處理方法對(duì)倉(cāng)庫的基礎(chǔ)表面進(jìn)行某些處理。

7.2 堆石入倉(cāng)

堆石料主要通過塔吊、挖掘機(jī)和吊籃裝載到倉(cāng)庫中，輸送泵用于裝載白色致密混凝土。當(dāng)基礎(chǔ)倉(cāng)中的混凝土強(qiáng)度超過2.5MPa時(shí)，可以堆放石頭進(jìn)入倉(cāng)庫，需要確保堆石的每一層厚度為1.2m～1.5m。為了將石材放入倉(cāng)庫，必須滿足石材的相關(guān)要求。對(duì)于較大粒徑的堆石，應(yīng)將其放置在基礎(chǔ)倉(cāng)表面的中部和底部。堆石存儲(chǔ)工作完成后，防雨水措施也是必要的，另外，還必須防止在注入自密實(shí)混凝土?xí)r雨水沖刷堆石，有效地防止泥土堆積在接觸表面上。

7.3 模板

堆石填充的混凝土模板可以用木頭或鋼制成，也可以將其替換為M10頂部帶有砂漿標(biāo)記的砂漿墻。堆石混凝土模板的間隙必須為2mm或更小，以避免發(fā)生漿料泄漏，并且其剛度和強(qiáng)度必須能夠承受混凝土產(chǎn)生的測(cè)量壓力。堆石不得接觸有外觀要求的模板，留出3cm以上的空間。

7.4 注入自密實(shí)混凝土

自密實(shí)混凝土的入倉(cāng)可以通過泵和溜槽來實(shí)現(xiàn)，在澆筑自密實(shí)混凝土?xí)r，不要在筒倉(cāng)中加水。自密實(shí)混凝土澆筑的過程要求將澆筑點(diǎn)均勻分布在筒倉(cāng)的整個(gè)表面上，并且澆筑點(diǎn)之間的距離必須小于3m。填充一個(gè)注入點(diǎn)后再填充下一個(gè)，嚴(yán)格禁止在倉(cāng)庫表面循環(huán)澆筑。除表層混凝土外，每個(gè)筒倉(cāng)出料口的頂部應(yīng)留有一個(gè)石角，這種石頭的角的高度應(yīng)在自密實(shí)混凝土的頂部上方至少5cm～20cm，以便于粘合下一個(gè)倉(cāng)庫。

7.5 堆石混凝土的溫度控制與維護(hù)

堆石混凝土通常不需要溫度控制，保持入倉(cāng)溫度低于28℃。9#、10#、11#重力壩段總長(zhǎng)66.7m分倉(cāng)澆筑，每層堆石混凝土至少需要一個(gè)溫度控制測(cè)量點(diǎn)，并且應(yīng)均勻分布在倉(cāng)表面。此外，在完成堆石操作后，需要避免陽光直射，堆石完成后的6～8個(gè)小時(shí)內(nèi)，開始澆水和固化，以保持混凝土表面濕潤(rùn)。

8 結(jié)束語

堆石混凝土施工技術(shù)使用堆石作為骨料，通過調(diào)節(jié)自密實(shí)混凝土的配合比，增加水泥含量和添加劑的用量，并采取分縫的溫度控制措施，可以成功地將巖石混凝土技術(shù)應(yīng)用于大壩。