膠凝砂礫料壩基回填技術(shù)的應(yīng)用淺析

閆帥，葛安春

（山東大禹工程建設(shè)有限公司，山東濟(jì)南250013）

膠凝砂礫料壩基回填技術(shù)的應(yīng)用淺析

閆帥，葛安春

（山東大禹工程建設(shè)有限公司，山東濟(jì)南250013）

本文以寧陽(yáng)縣桑安口水庫(kù)南支橡膠壩的底板回填工程為實(shí)例，探討了膠凝砂礫料橡膠壩基的回填施工技術(shù)與質(zhì)量控制，提出了在特殊的氣候環(huán)境條件下和重要部位的施工處理方法。

膠凝砂礫料；（CSG）；橡膠壩；施工技術(shù)；VC值

膠凝砂礫料（CSG）是將水泥等具有黏合性的材料與天然的砂礫石混合攪拌而生成的一種新型壩基回填材料。這項(xiàng)新技術(shù)在上世紀(jì)90年代，由日本工程技術(shù)人員研究，并成功應(yīng)用到筑壩工程中。CSG技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用起步較晚，目前多用于圍堰、攔砂壩等工程中，而應(yīng)用在橡膠壩的壩基回填工程上則較少。為此，本文結(jié)合寧陽(yáng)縣桑安口水庫(kù)南支橡膠壩的底板回填實(shí)例，探討CSG技術(shù)的施工工藝與質(zhì)量控制。

1　工程概況

寧陽(yáng)縣桑安口水庫(kù)南支橡膠壩位于大汶河干流樁號(hào)39+780處，總長(zhǎng)為410.5 m、寬69 m，共8跨，每跨50 m。從上游到下游分別為C25混凝土鋪蓋、C25混凝土壩體、C25混凝土消力池、M10漿砌石護(hù)坦、賓格網(wǎng)石籠護(hù)坦。受雨季影響，水庫(kù)下游淤泥堆積，河道內(nèi)雜草叢生并散發(fā)出刺鼻的氣味。本次施工內(nèi)容為采用換填膠結(jié)砂礫料技術(shù)，分層壓實(shí)下游橡膠壩底板基礎(chǔ)。

2　選用CSG技術(shù)施工的原因

1）適用范圍較廣。CSG技術(shù)對(duì)橡膠壩地基的地質(zhì)沒(méi)有任何限制條件，尤其適用于軟弱地基的回填。膠凝砂礫料中的砂礫石，可直接利用河床開(kāi)挖出來(lái)的砂石或沖積料，而對(duì)于建筑廢棄物，則只需滿足強(qiáng)度和粒徑要求，就可以作為拌合材料投入使用，既環(huán)保又可降低項(xiàng)目的工程造價(jià)。

2）施工質(zhì)量安全可靠。以砂礫石為骨料，再按照一定的比例，加入具有膠結(jié)作用的水泥和粉煤灰，充分?jǐn)嚢韬蟊阒瞥赡z凝砂礫料。將膠凝砂礫料用于橡膠壩基的回填，由平倉(cāng)攤鋪、振動(dòng)碾多次分層壓實(shí)和養(yǎng)護(hù)作業(yè)后，其整體膠結(jié)成一個(gè)堆石體。膠凝砂礫料中，具有膠結(jié)作用的水泥和粉煤灰含量較少，在固化過(guò)程中產(chǎn)生的水化熱也會(huì)很低，這一特性降低了橡膠壩地基出現(xiàn)裂縫、變形或沉降發(fā)生的概率。

3）施工進(jìn)度有保障。橡膠壩基礎(chǔ)采用膠凝砂礫料攤鋪回填的施工方法，首先是開(kāi)挖并清理第一個(gè)工作面，再開(kāi)挖第二個(gè)工作面。與此同時(shí)，第二個(gè)工作面挖出的砂礫，將作為第一個(gè)工作面膠凝砂礫料的骨料，用于壩基的拌合回填。該施工方法采用循環(huán)、漸進(jìn)的流水作業(yè)方式，既解決了土方開(kāi)挖后的存放問(wèn)題，又降低了施工機(jī)械的輾轉(zhuǎn)費(fèi)用，提高了施工的效率，保障了施工的進(jìn)度。

3　CSG壩基回填施工技術(shù)

1）施工前準(zhǔn)備。施工開(kāi)始前，要先確定配置膠凝砂礫料的骨料源，其表層淤泥的含量不可偏大。壩基回填工作面在達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，才可進(jìn)行膠凝砂礫料的回填施工。

2）膠凝砂礫石料的拌合與運(yùn)輸。在拌合膠凝砂礫石料時(shí)，先利用裝載機(jī)或挖掘機(jī)的料斗作為計(jì)量器具，將粗骨料和砂料以椎體的形式堆放在拌合地面，其四周開(kāi)出若干小坑，再加入一定量的水泥和粉煤灰，最后加水并利用挖掘機(jī)的料斗攪拌均勻。翻拌6～8次后，目測(cè)膠凝砂礫石料的均勻性，并利用手抓細(xì)料為“粘聚”，判定攪拌是否合格。運(yùn)料過(guò)程中，裝載機(jī)要避免急轉(zhuǎn)彎或急剎車(chē)等情況，其行駛線路更不得經(jīng)過(guò)已經(jīng)攤鋪的的部位；倉(cāng)面外拌合時(shí)，在拌制完成后再由自卸車(chē)輛運(yùn)至倉(cāng)面。自卸車(chē)輛在運(yùn)輸過(guò)程中，路況要平整，雨季或高溫季節(jié)運(yùn)輸時(shí)，要采取防雨、遮陽(yáng)等防護(hù)措施。

3）膠凝砂礫石料的卸料與平倉(cāng)。為了防止膠凝砂礫石料在卸料時(shí)骨料分離，應(yīng)采取雙點(diǎn)式疊壓卸料法，將膠凝砂礫石料均勻的卸載到攤鋪前沿的臺(tái)階上，料堆的最外邊緣與模板的距離要大于1.2 m，再利用推土機(jī)或平倉(cāng)機(jī)將膠凝砂礫石料推到臺(tái)階下后開(kāi)始平倉(cāng)。如果在卸料時(shí)，料堆的邊緣出現(xiàn)了骨料分離，則要將其清除倉(cāng)外，或人工散料處理，以保證壩基的施工質(zhì)量。膠凝砂礫石料在卸料后要立即進(jìn)行平倉(cāng)，確保拌和物從投料到碾壓施工，能夠在設(shè)計(jì)要求的時(shí)間內(nèi)完成。每層鋪料的厚度以40 cm為宜，超大粒徑或塊體的含量要低于5%。一旦出現(xiàn)局部骨料集中或粒徑超標(biāo)的情況，可利用反鏟或人工挑揀，再進(jìn)行二次平倉(cāng)鋪攤。

4）膠凝砂礫石料的碾壓。每一層膠凝砂礫石料在完成平倉(cāng)攤鋪后，要立即進(jìn)行碾壓施工。碾壓的方向按照施工設(shè)計(jì)的要求，碾壓程序則分為靜壓和振壓。先靜壓2遍，再進(jìn)行弱振2遍，最后進(jìn)行一次強(qiáng)振碾壓。振動(dòng)碾行駛速度要低于2 km/h。振動(dòng)碾在端頭處的搭接長(zhǎng)度，應(yīng)控制在120～260 cm，條帶間的搭接寬度則應(yīng)控制在20～40 cm。

5）膠凝砂礫石料的養(yǎng)護(hù)。在最上層倉(cāng)面碾壓完成，并在膠凝砂礫石料終凝后，開(kāi)始進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。灑水的方式可采用噴淋、均勻鋪灑等措施，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于28 d。當(dāng)壩基回填施工處于炎熱或干燥的季節(jié)時(shí)，要用塑料薄膜或麻袋等覆蓋倉(cāng)面最外層，以防水分快速蒸發(fā)，保證最外層倉(cāng)面始終處于濕潤(rùn)狀態(tài)。

4　特殊氣候及部位的施工處理

1）特殊氣候的施工處理。在高溫或寒冷的季節(jié)進(jìn)行膠凝砂礫石料施工時(shí)，要做好防高溫、防凍的保護(hù)措施。在日平均溫度大于25℃時(shí)，要縮短各層施工的時(shí)間間隔，防止膠凝砂礫石料在拌制、運(yùn)輸、平倉(cāng)及碾壓階段，水分的快速蒸發(fā)。同時(shí)，還要根據(jù)氣候的變化，及時(shí)調(diào)整倉(cāng)面碾壓的VC值，并采取噴霧等方法，保證施工質(zhì)量。

雨季施工，當(dāng)降雨量大于5 mm/h時(shí)，要立即停止施工，并用防雨布等對(duì)已完工的倉(cāng)面進(jìn)行防護(hù)，避免雨水沖刷。雨停后，要間隔30 min以上，才可恢復(fù)施工；當(dāng)降雨量小于5 mm/h時(shí)，可在有防雨保護(hù)的情況下，繼續(xù)施工。但不管是雨停后的復(fù)工，還是降雨量較小時(shí)的持續(xù)施工，都應(yīng)適當(dāng)增加倉(cāng)面碾壓的VC值，并確保膠凝砂礫石料的拌合、運(yùn)輸設(shè)備無(wú)積水。而對(duì)于那些被雨水嚴(yán)重浸入或裸露砂石的倉(cāng)面，應(yīng)采用水泥凈漿或砂漿修補(bǔ)。

2）特殊部位的施工處理。（1）主要是碾壓層面處理和層面縫隙處理。碾壓層面的處理。當(dāng)膠凝砂礫石料的理論初凝時(shí)間已過(guò)，但施工層面卻還沒(méi)有終凝時(shí)，要在層面上均勻的散水并鋪上水泥，再攤鋪一層膠凝砂礫石料。這層膠凝砂礫石料在凝固后，應(yīng)為一個(gè)整塊，并確保層間無(wú)滲水通道和薄弱面。（2）層面的縫隙處理。層面縫隙處理可采用表面鑿毛法，先清除倉(cāng)面已松動(dòng)的骨料和浮砂，再均勻的刮鋪厚度約為1.5 cm、強(qiáng)度等級(jí)高于膠凝砂礫石料的砂漿層，最后以膠凝砂礫石料密封。

5　結(jié)語(yǔ)

目前，CSG技術(shù)主要應(yīng)用在圍堰和攔砂壩項(xiàng)目上，而用于橡膠壩的壩基回填且可供借鑒的施工項(xiàng)目則十分有限。本文依據(jù)寧陽(yáng)縣桑安口水庫(kù)南支橡膠壩底板施工經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)膠凝砂礫石料的配合比、攪拌、運(yùn)輸、平倉(cāng)、攤鋪、養(yǎng)護(hù)等施工工藝，以及特殊天氣及重要部位的施工方法進(jìn)行了論述。

［1］賈金生，陳祖坪，馬鋒玲，俞欽，等.膠凝砂礫石壩筑壩材料特性及其對(duì)面板防滲體影響的研究［R］.北京：中國(guó)水利水電科學(xué)研究院，2004.

［2］吳平安.膠凝砂礫石材料力學(xué)性能試驗(yàn)研究［D］.華北水利水電大學(xué)，2015.

（責(zé)任編輯遲明春）

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2016-03-14

閆帥（1989—），男，助理工程師