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    堆石混凝土在電站水毀修復(fù)工程中的應(yīng)用

    2012-09-03 10:22:02劉國棟朱甲學(xué)
    水利技術(shù)監(jiān)督 2012年6期
    關(guān)鍵詞:白山堆石塊石

    劉國棟 張 強(qiáng) 朱甲學(xué)

    (中國水利水電第二工程局有限公司,北京 100120)

    1 工程概況

    受強(qiáng)暴雨影響,第二松花江豐滿水庫以上出現(xiàn)1995年以來最大洪水,白山庫區(qū)遭遇特大洪水,入庫流量達(dá)到13200m3/s,超過1995年來的水量。自2010年7月29日~2010年7月31日,白山電廠通過調(diào)度開啟表孔閘門進(jìn)行泄洪。白山大壩下游兩岸及設(shè)備等承受了歷史上最大泄洪沖擊,致使白山一期電站、白山二期電站設(shè)備、設(shè)施出現(xiàn)不同程度的水毀。

    堆石混凝土在本標(biāo)段水毀修復(fù)工程中應(yīng)用范圍為:白山二期電站廠房右側(cè) 303.5m高程平臺路基及沖坑、三期抽水蓄能電站下庫進(jìn)/出水口附近的303.50m平臺到消能塘永久檢修護(hù)坡路、二期電站尾水檢修閘門庫等部位,共澆筑1.7萬m3。

    2 堆石混凝土簡介

    堆石混凝土(Rock Filled Concrete,簡稱RFC)是利用自密實混凝土(SCC)的高流動、抗分離性能好以及自流動的特點,在粒徑較大的塊石(在實際工程中可采用塊石粒徑在500mm以上)內(nèi)隨機(jī)充填自密實混凝土而形成的混凝土堆石體。

    它最先是在 2003年由清華大學(xué)的金峰教授和安雪暉教授首先提出,并申請了國家專利,具有水泥用量少、水化溫升小、綜合成本低、施工速度快、良好的體積穩(wěn)定性、層間抗剪能力強(qiáng)等優(yōu)點,在寶泉抽水蓄能電站副壩、向家壩沉井填芯等工程中已成功應(yīng)用。[1]

    3 堆石混凝土施工

    3.1 施工工序

    堆石混凝土分層分塊施工,一般分層厚度為1~1.5m,可按設(shè)計要求結(jié)合現(xiàn)場實際情況調(diào)整。堆石混凝土施工工序為:施工準(zhǔn)備→基礎(chǔ)面或施工縫處理→堆石及支?!炷翝仓炷琉B(yǎng)護(hù)→下一工作循環(huán)。

    3.2 施工準(zhǔn)備

    材料準(zhǔn)備按澆筑方量的大小、施工進(jìn)度等合理安排原材料進(jìn)場。為確保施工連續(xù)性,塊石用量按澆筑方量的 70%~80%準(zhǔn)備(松散方);自密實混凝土原材料的用量按澆筑倉號總量的60%~70%準(zhǔn)備。本工程施工首選的塊石料源為現(xiàn)場開挖棄渣,不足部分采用外購料。

    用于混凝土的骨料采用中砂、5~20的石子,II級粉煤灰,聚羧酸減水劑、引氣劑、水下不分散劑等混凝土外加劑

    3.3 自密實混凝土配合比設(shè)計

    為了把堆石之間的空隙全部用混凝土填堵密實,用于澆筑的混凝土采用自密實混凝土,因此混凝土的配合比指標(biāo)嚴(yán)格按照自密實混凝土的要求進(jìn)行配制。

    本工程混凝土配合比通過試驗室多種配合比方案試驗對比,最終選用在混凝土內(nèi)摻加 II級粉煤灰來減少單方水泥用量,在混凝土中摻加減水劑和引氣劑以減少改善混凝土的流動性、和易性,同時摻入水下不分散劑來提高混凝土的粘聚性的配合比方案。施工配合比成果如下表1所示。

    表1 C15自密實混凝土施工配合比成果表

    3.4 基礎(chǔ)面及施工縫處理

    基礎(chǔ)面為巖基的,清除巖基上的雜物、泥土及松動巖石,用水清洗干凈。

    基礎(chǔ)面為回填石渣的,清除雜物和泥土并先鋪一層 2~3cm厚水泥砂漿?;A(chǔ)面為混凝土的采用鑿毛處理。

    對于堆石混凝土縫面,在混凝土初凝前人工拋擲小塊石,形成便于上下層結(jié)合的施工作業(yè)面。對局部自密實混凝土覆蓋的部位,采用人工鑿毛輔助處理。

    3.5 堆石及支模

    基礎(chǔ)面或施工縫處理合格后,進(jìn)行堆石填筑施工。

    在施工作業(yè)面上方選擇塊石暫存平臺,平臺范圍及周邊的雜物要清理干凈,防止滑入倉號塊。堆石時采用裝載機(jī)或挖掘機(jī)沿邊坡緩慢卸入倉號內(nèi)。液壓反鏟挖掘機(jī)到倉號內(nèi)分層進(jìn)行鋪筑,每層厚度約為50cm。機(jī)械鋪筑完成后,邊角部位人工配合堆石。

    在設(shè)計邊線或需要分縫的部位設(shè)模板。模板可選用常規(guī)模板(如組合鋼模板、木模板等),也可利用倉號內(nèi)的石料簡單砌筑后作為模板使用。

    由于自密實混凝土流動性大、初凝時間長,模板側(cè)壓力計算時必須要充分考慮沖擊力及混凝土計算高度。

    3.6 自密實混凝土澆筑

    自密實混凝土在江橋下游 HZ75強(qiáng)制攪拌站拌制,水平運(yùn)輸采用 6m3混凝土罐車,垂直運(yùn)輸采用溜槽。

    混凝土澆筑前,倉號要灑水濕潤。倉號面積較大時,考慮拌和系統(tǒng)的生產(chǎn)能力,可適當(dāng)降低堆石厚度,防止倉號內(nèi)產(chǎn)生冷縫,澆筑一般從一側(cè)向另一側(cè)連續(xù)鋪料。自密實混凝土無需振搗,澆筑密實后及時移動溜槽,防止自密實混凝土堆積過厚。

    3.7 收面及養(yǎng)護(hù)

    混凝土初凝前,表面拋擲小塊石,保證上下層混凝土結(jié)合緊密。設(shè)有連接鋼筋的部位,澆筑后及時檢查,保證鋼筋的位置及數(shù)量符合設(shè)計要求。

    成型后的混凝土,按要求進(jìn)行覆蓋或灑水養(yǎng)護(hù),一般不少于 14天,連續(xù)澆筑的部位養(yǎng)護(hù)至下一層澆筑為止。

    4 質(zhì)量控制

    4.1 原材料質(zhì)量要求

    堆石骨料宜采用連續(xù)級配的粗骨料,其最大粒徑一般不宜小于 200mm,針片狀顆粒含量宜小于10%,空隙率小于40%。

    分層厚度為1m的C15堆石混凝土,塊石粒徑宜為300~600mm;厚度大于1m的C15堆石混凝土,塊石粒徑宜為 300~1000mm。本工程施工中,塊石粒徑多為 300~600mm,最大粒徑達(dá) 1500mm,堆石混凝土的分層厚度一般在1~2m之間。

    4.2 堆石質(zhì)量控制

    堆石工序質(zhì)量對工程質(zhì)量及成本有直接的影響,施工時主要通過控制鋪筑厚度、堆石的粒徑等措施來保證堆石的質(zhì)量。

    要嚴(yán)格防止雜物進(jìn)入倉號,在低洼工作面施工,準(zhǔn)備好排水措施。人工對大塊之間的空隙進(jìn)行填充,填充塊石粒徑在150~250mm,同時要保證堆石體有足夠的空隙,滿足自密實混凝土的澆筑要求。

    4.3 澆筑工藝控制

    堆石混凝土澆筑可適當(dāng)延長混凝土拌制時間,提高拌合物的質(zhì)量。按要求對混凝土的坍落擴(kuò)展度(SF)進(jìn)行抽檢。通過及時調(diào)整用水量,將 SF控制在550~650mm,保證拌合物的質(zhì)量。運(yùn)至作業(yè)面的混凝土要及時組織入倉,澆筑時防止局部自密實混凝土堆積厚度過大。

    4.4 混凝土質(zhì)量檢測

    由于本工程留置了自密實混凝土強(qiáng)度試塊,進(jìn)行了抗壓強(qiáng)度檢測。自密實C15混凝土的抗壓強(qiáng)度檢測 23組,其最小值為 17.6MPa,其最大值為22MPa,平均值為19.9MPa,混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差1.05,強(qiáng)度保證率 100%,合格率為 100%,滿足設(shè)計及規(guī)范要求。

    5 堆石混凝土技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析

    5.1 施工技術(shù)特點

    堆石混凝土施工工藝簡單,混凝土自密實,澆筑速度快,與常態(tài)混凝土的技術(shù)特點對比見表2。

    表2 常態(tài)混凝土與堆石混凝土施工技術(shù)特點對比表

    5.2 經(jīng)濟(jì)性分析

    塊石成本對堆石混凝土的施工成本有直接影響,若條件具備應(yīng)盡可能采用現(xiàn)場采集的石料施工。自密實混凝土的成本比同標(biāo)號常態(tài)混凝土高,但每方堆石混凝土的含石量可達(dá)50%~55%,混凝土用量小。考慮到施工工效提高,特別是混凝土拌制量的減少,施工時人工工日、材料及機(jī)械臺時消耗較低,堆石混凝土的綜合單價較常態(tài)混凝土低。

    6 結(jié) 語

    在白山水毀修復(fù)工程中,由于材料準(zhǔn)備充分,堆石混凝土的施工速度快,為工程主體工期比合同工期提前7天奠定了基礎(chǔ)。

    在施工中嚴(yán)格按照工藝流程組織施工,嚴(yán)格控制過程質(zhì)量,保證了工程的實體質(zhì)量,經(jīng)檢測堆石混凝土各項性能指標(biāo)滿足設(shè)計及規(guī)范要求,工程投入運(yùn)行以來,工程質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

    [1]宋殿海,劉劍. 堆石自密實混凝土在寶泉抽水蓄能電站的應(yīng)用.北京:水力發(fā)電,2007,26(9)

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