大湖坪水庫大壩自密實堆石混凝土施工工藝探討

馬 帥

(廣東水電二局股份有限公司，廣東 廣州 511340)

1 工程概況

選擇大湖坪水庫作為此次實例應用的研究對象。大湖坪水庫位于安化縣東坪鎮大湖村境內的資水支流槎溪上，主壩壩址距離安化縣城25.0 km，安化縣有G55高速、G207國道、S308省道經過，從安化縣城有水泥道路經過主壩右岸、引水壩右岸等，對外交通較方便[1]。

主壩位置預設采用本文設計的方式進行堆石混凝土澆筑施工，主壩結構主要由溢流段與左、右岸非溢流壩段組成，壩軸線在平面上布置成折線型，壩軸線總長度233.0 m。壩頂寬7.0 m，壩頂高程311.8 m，壩基建基面高程250.0 m，最大設計壩高62.3 m。泄洪建筑物選用帶閘門控制的開放性結構控制，溢流孔口尺寸采用1孔7.0 m×4.0 m。引水壩從左至右布置沖砂閘段、帶底格欄柵及過水廊道的溢流壩與引水閘段。為方便施工期沖砂孔兼做導流孔，在溢流壩至沖砂孔之間設置一條橫縫，共將壩體分為2部分。引水隧洞從引水壩引水至主壩高家山沖溝，襯砌后斷面尺寸為1.6 m×2.0 m。

工程所在區域屬亞熱帶季風濕潤氣候，年內氣溫變幅大，歷年最大風速15.7 m/s。降雨的年際與季節變化都很大，多年平均降雨量1692.0 mm，多年平均蒸發量為1117.6 mm。施工用電為供電設施工程供應，臨時接線點距離壩址約4.5 km，業主根據施工圖提供的施工用地。

根據工程施工需求，對施工場地進行全面規劃部署。在此基礎上，進行大湖坪水庫大壩自密實堆石混凝土施工工藝的設計。

2 密實堆石混凝土施工工藝設計

2.1 主要工程量與施工布置

根據工程項目的特點，設計本工程混凝土量總共150 621 m3(含堆石混凝土)，混凝土工程項目及主要工程分布見表1。

表1 混凝土工程主要部位工程量

完成對混凝土量的設計后，設計本工程混凝土水平運輸采用6臺10 m3混凝土罐車運輸，自密實混凝土垂直運輸采用HBT-60混凝土泵，常態混凝土垂直入倉采用HBT-60混凝土泵、HBT-30混凝土泵并輔以2臺PC220長臂挖掘機(臂長18 m)及QTP-315型塔吊。本工程堆石混凝土中塊石運輸采用15臺15 t自卸汽車以及QTP-315型塔吊運輸。混凝土施工機械性能見表2。

表2 混凝土施工機械性能

根據混凝土施工道路根據本工程的結構特點，結合永久上壩公路，在場內布置9條臨時施工道路。

1#～8#壩段基礎常態混凝土采用PC220挖掘機或HBT-60混凝土泵入倉，EL251.0～EL292.8高程自密實混凝土澆筑采用修建道路至倉面。

同時，1#～8#壩段EL292.8～EL302.8高程自密實混凝土堆石采用QTP-315移動式塔吊吊運入倉，混凝土澆筑采用HBT-60混凝土泵送入倉，EL305.1～EL311.8常態混凝土采用泵送入倉或塔吊入倉。

9#～11#壩段混凝土澆筑時利用上壩公路延伸至倉面，常態混凝土采用PC220挖掘機入倉[2]。消力池常態混凝土主要采用PC220挖掘機入倉。導流洞及引水隧洞襯砌混凝土采用HBT-30混凝土泵送入倉。引水壩混凝土采用PC220挖掘機入倉。

2.2 人工軋制骨料生產

在此基礎上，進行人工軋制骨料生產設計，其中砂石料生產加工流程圖如圖1所示[3]。

圖1 砂石料生產加工流程

在骨料生產加工中進行材料的初篩分處理時，應在砂卵石料場采用篩孔尺寸為300 mm×300 mm的格篩初篩分，由PC220反鏟和3.0 m3輪式裝載機配合，15.0 t自卸汽車運至砂石骨料加工廠生產成品骨料[4]。粒徑>300 mm的材料用于自密實混凝土塊石，堆滿后定期用裝載機進行裝車，15 t自卸汽車倒運至施工現場或塊石料堆場。

半成品骨料經受料斗送入滾動篩進行篩洗，成品料分別由膠帶機運至成品料堆，堆存脫水備用。

使用破碎設備對粒徑不達要求的骨料進行破碎，破碎后的成品料運至成品料堆存，脫水備用。

2.3 混凝土施工縫處理

為確保堆石混凝土的施工質量，需要在施工時進行施工縫的處理，下述將從4個方面，對施工縫的處理展開分析。

其一為基巖面處理。當巖基層上存在雜物時，包括泥土、穩定性較差的巖體等，應及時采取措施對其進行清理，保持表面的清潔度[5]。如果在此過程中遇到承壓水的問題，需要采取可靠的措施進行引排。在澆筑混凝土前，應在其表層上允許鋪設一層厚度在2～3 cm范圍內的水泥砂漿或具有富砂特點的混凝土材料，攤鋪時應注意材料的水灰比值應與澆筑的混凝土材料水灰比值相適應。

其二為垂直施工縫處理。施工前考慮到位于校核水位線下部的垂直結構施工縫中可能存在插筋，因此，需要根據澆筑施工的需求，在此部位插入鍍鋅的鐵片，保證鐵片位于止水面以上后，對施工縫進行鑿毛處理。

其三為一般水平施工縫的處理。針對此部分結構的施工縫，可直接采用鑿毛處理與清洗處理的方式進行清洗。或按照上述步驟，在其表層上允許鋪設一層厚度在2～3 cm范圍內的水泥砂漿，區別于上述處理方式的是，鋪設材料等級應高于澆筑等級，以此種方式，保證新舊混凝土材料的融合。

其四為自密實混凝土施工縫處理。當澆筑中存在中斷行為時，應根據工程施工需求，配置與澆筑材料相同性能的砂漿，將配置的材料澆筑在已經發生固結的混凝土表面，并輔助使用灌漿的方式對結構內部空隙進行修補與填充。

2.4 自密實混凝澆筑與養護

本工程高自密實性能混凝土采用HTB-60型地泵泵送澆筑，在進行澆筑施工前，應進行澆筑部位結構模板、預埋件位置(水平與垂直高度)、支架結構、澆筑材料尺寸的檢查與校正。確保對所有結構位置檢查無誤后，再進行結構澆筑，對于施工中對混凝土表面與外觀要求較高的部位，可在澆筑施工時，在澆筑模板的外側采用輔助敲擊的方式，避免完成澆筑后外表面存在氣泡。

對于施工現場入倉的混凝土材料應當對其進行嚴格的質量控制，開倉前進行材料質量檢測，滿足性能要求后方可入倉。為了提供泵送混凝土的便捷化入倉方式，考慮在倉面上布置一臺澆筑半徑為20.0 m的混凝土布料機，保證每個澆筑點之間的間距>4.0 m，以此種方式，保證澆筑后結構具有較高的密實度。澆筑施工時，保證澆筑順序為單向順序，澆筑順序見圖2。

圖2 自密實混凝土澆筑順序示意圖(單位：m)

按照標準，在每一倉的澆筑面預留棱角石塊，確保預留的石塊高于澆筑混凝土頂面5～15 cm，通過此種方式，可以實現在減少鑿毛工作量的同時可加強層面結合。考慮到施工中自卸汽車入倉需要，應在堆石時預留車道。

對于施工中的土壩，可按照一體化澆筑的施工方式，節省模板支撐工作量。當進行倉內堆石處理時，應在模板結構與堆石之間預留一個防滲層，設計方式如圖3所示。

圖3 模板結構與堆石之間的防滲層結構

倉面澆筑完成后，需要對混凝土進行養護處理，養護時應注意避免澆筑結構在陽光下暴曬。完成澆筑后將混凝土結構在室溫下放置6～18 h，然后對結構面進行灑水養護。若因夏季太陽暴曬，混凝土表面水分損失較快，需縮短此時間[6]。具體養護時間按監理要求執行，在此期間內，應保證結構面處于濕潤狀態。待高自密實性能混凝土達到5.0 MPa以上時，即可進行下層澆筑。

3 試驗分析

完成上述研究后，為證明本文設計的密實堆石混凝土施工工藝在實際應用中具有較強的可操作性，按照本文設計的方法，進行混凝土項目主要工程量設計與施工布置、人工軋制骨料生產、混凝土施工縫處理、自密實混凝澆筑與養護。在施工作業面隨機選擇10個測點，進行竣工成果透水率的檢測。檢測時參照鉆孔壓水試驗實施，獲取實驗結果參數，計算測點透水率，計算公式(1)如下:

q=Q/(p·L)

(1)

式中：q為自密實混凝土測點透水率，Lu；Q為每分鐘注水量，L/min；p為作用于試驗段內的壓力值，MPa；L為試驗段長度，m。按照上述公式，對測點透水率進行計算，計算結果如下表3所示。

表3 自密實堆石混凝土施工段透水率 Lu

從上述試驗結果可知，10個測點的透水率平均值為0.100Lu，滿足工程質量需求。由此可以得出實驗結論：按照本文設計的施工工藝進行大湖坪水庫大壩自密實堆石混凝土施工，可以提高施工段混凝土密實度，避免結構出現滲水、漏水等問題。

4 結 論

本文從混凝土項目主要工程量設計與施工布置、人工軋制骨料生產、混凝土施工縫處理、自密實混凝澆筑與養護四個方面，開展了對大湖坪水庫大壩自密實堆石混凝土施工工藝的設計研究。完成相關設計后進行實驗分析，結果證明10個測點的透水率平均值為0.100 Lu，滿足工程質量需求。由此可以證明，設計方法可以在應用中可以提高施工段混凝土密實度，避免結構出現滲水、漏水等問題，在提高自密實堆石混凝土施工質量方面具有一定應用價值。