堆石混凝土技術(shù)在余慶縣打鼓臺(tái)水庫(kù)工程建設(shè)的應(yīng)用

梁仕超 梁明健

摘 要：介紹堆石混凝土的概念及優(yōu)勢(shì)，結(jié)合貴州省余慶縣打鼓臺(tái)水庫(kù)工程實(shí)際，對(duì)堆石混凝土技術(shù)的施工工藝及技術(shù)應(yīng)用中的工程質(zhì)質(zhì)量管理進(jìn)行了探討，并對(duì)工程建設(shè)過程中出現(xiàn)的問題提出一些建議，為該技術(shù)的推廣應(yīng)用積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：自密實(shí)混凝土；堆石混凝土；質(zhì)量管理

堆石混凝土技術(shù)是在自密實(shí)混凝土技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型大體積混凝土施工技術(shù)，具有低碳環(huán)保、低水化熱、工藝簡(jiǎn)便、造價(jià)低廉、施工速度快、綜合性能穩(wěn)定，技術(shù)先進(jìn)、適用面廣等特點(diǎn)。堆石混凝土技術(shù)堆石混凝土是指先將滿足一定粒徑要求的塊石（或卵石）自然堆滿倉(cāng)面，然后在堆石體表面澆注滿足特殊要求的高自密實(shí)性能混凝土，利用高自密實(shí)混凝土的高流動(dòng)性和抗分離性能，無需振搗僅依靠其自重充填堆石體的空隙，所形成完整密實(shí)的混凝土。該技術(shù)由清華大學(xué)金峰、安雪暉教授于2003年提出，并于2007年申請(qǐng)了國(guó)家專利。從2004年開始，該項(xiàng)技術(shù)及衍生技術(shù)已在北京、山西、四川、重慶、云南、西藏、新疆、福建、廣東、廣西、云南等20?。▍^(qū)、市）的多個(gè)工程得到成功應(yīng)用，完成施工總方量超過130萬m3。

一、工程概況

余慶縣打鼓臺(tái)水庫(kù)是列入貴州省“三位一體”規(guī)劃的骨干水源工程，位于敖溪鎮(zhèn)勝利社區(qū)烏江一級(jí)支流敖溪河支流后溪溝上，距敖溪鎮(zhèn)1km，交通方便。壩址以上流域面積21.2km2，水庫(kù)大壩壩高41m，水庫(kù)總庫(kù)容619萬m3。水庫(kù)大壩設(shè)計(jì)采用堆石混凝土筑壩，主體工程量8.1萬m3。工程的主要任務(wù)是解決余慶縣敖溪、龍家集鎮(zhèn)及敖溪產(chǎn)業(yè)園區(qū)3.8萬人生活用水人及1.8km2產(chǎn)業(yè)園區(qū)供水問題。

二、建設(shè)質(zhì)量管理

（一）施工過程

（1）洗石施工。洗石區(qū)設(shè)于大壩上游庫(kù)區(qū)內(nèi)，位于死水位高程以下，度汛高程之上，堆石料從采石場(chǎng)用挖掘機(jī)裝選上車，自卸車運(yùn)輸至洗石區(qū)，采用人工高壓水槍為主、挖掘機(jī)翻轉(zhuǎn)石料為輔的沖洗方式，洗凈粉塵及泥塊，清除松散渣石后靠一端堆放儲(chǔ)料。

（2）拌合系統(tǒng)施工。由混凝土攪拌機(jī)、混凝土配料機(jī)，分料斗，水泥罐等組成，同時(shí)系統(tǒng)配置稱量系統(tǒng)。系統(tǒng)運(yùn)行前，先進(jìn)行試驗(yàn)指標(biāo)檢測(cè)，根據(jù)理論配合比與實(shí)際骨料檢測(cè)數(shù)據(jù)相結(jié)合，拌制混凝土，檢測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)，合格后報(bào)項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人審核后移交拌合樓進(jìn)行配料生產(chǎn)；所有材料稱量完成且達(dá)到配合規(guī)定后一起放入拌合機(jī)，按照拌合時(shí)間進(jìn)行拌合。

（3）堆石混凝土筑壩施工。首先測(cè)量放樣，按規(guī)定打好樁點(diǎn)、做好標(biāo)記，將施工的外輪廓線確定好；隨后模板作業(yè)人員按照接樁點(diǎn)、標(biāo)記及工程質(zhì)量要求進(jìn)行模板支護(hù)，模板支護(hù)主要采用Φ20鋼筋作內(nèi)撐和預(yù)埋錨固，采用Φ10圓鋼與Φ50鋼管作橫背相結(jié)合進(jìn)行對(duì)拉施工，每倉(cāng)設(shè)置上中下三層拉筋，模板間縫隙采用雙面膠、泡沫劑進(jìn)行填塞，隨即對(duì)模板表面殘留雜物清理。然后進(jìn)行倉(cāng)面沖洗，經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收合格后入倉(cāng)堆石。堆石施工主要采用自卸汽車入倉(cāng)，挖掘機(jī)進(jìn)行堆砌，靠模板邊緣采用人工配合堆石，倉(cāng)面中下游集中卸料，卸料每隔2～3車進(jìn)行一次人工渣石清理，挖掘機(jī)堆石實(shí)行U型形式控制從倉(cāng)面一端堆向另一端，最后進(jìn)行倉(cāng)面入口封口；堆石時(shí)挖掘機(jī)不能在倉(cāng)面頻繁移動(dòng)，避免產(chǎn)生過多石渣。堆石完畢報(bào)監(jiān)理驗(yàn)收合格后開始自密實(shí)混凝土的澆筑，混凝土澆筑前，實(shí)驗(yàn)人員需對(duì)混凝土原材料、拌合系統(tǒng)生產(chǎn)混凝土進(jìn)行性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，待混凝土性能合格后入倉(cāng)澆筑，澆筑期間混凝土性能發(fā)生變化時(shí)，需停止?jié)仓瑢?duì)生產(chǎn)配比進(jìn)行微調(diào)，生產(chǎn)混凝土檢測(cè)合格后才能繼續(xù)澆筑；混凝土狀態(tài)正常時(shí)，每隔4小時(shí)進(jìn)行一次混凝土性能檢測(cè)；混凝土采用混凝土罐車運(yùn)輸，地泵輸送布料機(jī)入倉(cāng)或泵機(jī)泵送直接入倉(cāng)，先澆筑大壩上游，待上游面澆筑完后相繼往下游面方向進(jìn)行澆筑，最后在倉(cāng)面一端收倉(cāng)，澆筑下游往上游約傾斜，形成斜坡，倉(cāng)面預(yù)留10～15cm堆石裸露；待混凝土初凝后，用高壓水槍對(duì)倉(cāng)面進(jìn)行沖毛，終凝后沖毛不到位地方采用電鎬進(jìn)行人工鑿毛；同時(shí)對(duì)混凝土進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，如此多次循環(huán)施工。

（二）質(zhì)量控制

（1）原材料控制。①堆石混凝土用于永久工程時(shí)，不宜使用堿活性骨料。當(dāng)必須使用時(shí)，總堿量不大于3kg/m3。②混凝土原材料主要檢測(cè)項(xiàng)目、頻次要求和控制標(biāo)準(zhǔn)滿足設(shè)計(jì)要求。在自密實(shí)混凝土開倉(cāng)前1天內(nèi)，須對(duì)砂石骨料的水洗含粉量、粒徑分布等進(jìn)行檢測(cè)，并以此為基礎(chǔ)計(jì)算現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際配合比。在自密實(shí)混凝土開倉(cāng)前2h內(nèi)，須對(duì)含水率進(jìn)行檢測(cè)，并以此為基礎(chǔ)計(jì)算用水量；生產(chǎn)過程中每4小時(shí)應(yīng)檢測(cè)一次，當(dāng)發(fā)生顯著變化時(shí)，應(yīng)增加測(cè)定次數(shù)；取樣應(yīng)深入料堆內(nèi)部0.5m以上，取樣點(diǎn)不少于3個(gè)。③堆石入倉(cāng)主要檢測(cè)項(xiàng)目、頻次要求和控制標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）混凝土性能控制。①坍落度、坍落擴(kuò)展度、V漏斗通過時(shí)間，開倉(cāng)第一盤均必須檢測(cè)（出機(jī)口檢測(cè)），且保證合格后方可入倉(cāng)，之后應(yīng)每4h應(yīng)至少抽檢1次，檢測(cè)結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求要求。②澆筑過程中混凝土狀態(tài)若發(fā)生較大變化，應(yīng)及時(shí)通知攪拌站暫停生產(chǎn)并對(duì)混凝土性能進(jìn)行檢測(cè)分析，找出原因并及時(shí)調(diào)整配合比，調(diào)整過程中須逐盤檢測(cè)，直至性能合格穩(wěn)定。③混凝土入倉(cāng)溫度的測(cè)量，測(cè)點(diǎn)均勻分布在澆筑層面上，每100m2倉(cāng)面面積至少于一個(gè)測(cè)點(diǎn)，每一澆筑層不少于3個(gè)測(cè)點(diǎn)。同時(shí)混凝土的質(zhì)量控制應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

（三）質(zhì)量檢測(cè)

（1）原材料檢測(cè)。首先對(duì)選用原材料取樣送實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測(cè)，取得各項(xiàng)試驗(yàn)指標(biāo)；然后做配合比試驗(yàn)，取得混凝土的初步配合比性能指標(biāo)；施工前在工地試驗(yàn)室檢測(cè)一些簡(jiǎn)單性能指標(biāo)；在整個(gè)施工過程中，運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)或加工的原材料按照規(guī)程規(guī)范的要求的檢測(cè)頻率和頻次取樣送實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測(cè)。

（2）現(xiàn)場(chǎng)混凝土取樣檢測(cè)?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)拌制混凝土的坍落度、溫度、擴(kuò)展度及過“V”型漏斗的時(shí)間等進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，合格后現(xiàn)場(chǎng)按每連續(xù)生產(chǎn)400m3取一組試塊（不足400m3部分按一組?。?，取樣后按齡期送實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)。

（3）堆石混凝土澆筑質(zhì)量檢查。打鼓臺(tái)水庫(kù)工程按照規(guī)程規(guī)范要求的頻率、頻次、檢測(cè)時(shí)間進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，并委托具有相關(guān)資質(zhì)的質(zhì)量檢測(cè)單位進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，試驗(yàn)試件按時(shí)間要求進(jìn)行送樣。攪拌前要對(duì)原材料進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)、合格后方可攪拌；攪拌后對(duì)混凝土各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢查，包括坍落度、溫度、及過“V”型漏斗的時(shí)間等，合格后進(jìn)行澆筑；澆筑完成之后要對(duì)強(qiáng)度、密實(shí)度、抗?jié)B、抗凍、及水化熱溫升進(jìn)行檢測(cè)。打鼓臺(tái)水庫(kù)大壩工程中采取回彈儀試驗(yàn)檢測(cè)堆石混凝土強(qiáng)度，鉆孔取芯檢測(cè)堆石混凝土密實(shí)度、強(qiáng)度檢測(cè)，復(fù)核回彈儀檢測(cè)的強(qiáng)度數(shù)據(jù)；用鉆孔壓水、埋設(shè)滲壓計(jì)、室內(nèi)滲水試驗(yàn)等措施，計(jì)算透水率、滲透系數(shù)等檢測(cè)堆石混凝土抗?jié)B性能；通過凍融試驗(yàn)確定混凝土的抗凍性；用埋設(shè)溫度感應(yīng)計(jì)的方式確定混凝土內(nèi)的溫度，根據(jù)統(tǒng)計(jì)的溫度確定混凝土水化熱溫升情況；通過孔內(nèi)電視觀測(cè)及跨孔聲波檢測(cè)混凝土的內(nèi)部質(zhì)量缺陷、層間結(jié)合情況及密度等。

四、工程質(zhì)量控制的重點(diǎn)與難點(diǎn)

堆石混凝土的質(zhì)量取決于原材料、高自密實(shí)混凝土、施工質(zhì)量的好壞，所以堆石混凝土的質(zhì)量管理在施工過程中必須高度重視、嚴(yán)格控制。尤其是原材料質(zhì)量、施工質(zhì)量及渣石、粉塵是堆石混凝土工作的重點(diǎn)與難點(diǎn)。

（一）原材料

包括堆石料、砂石料、水泥、粉煤灰、水、外加劑等，在工程施工過程中，上述材料的所有性能中若有一項(xiàng)發(fā)生變化，就需要反復(fù)的調(diào)整、試驗(yàn)才能重新確定混凝土的配合比；當(dāng)原材料的某些性能超出某個(gè)界限時(shí)，會(huì)出現(xiàn)拌制出不能滿足性能要求的混凝土。

（二）施工質(zhì)量

包括堆石入倉(cāng)、攪拌時(shí)間、溫度、層間結(jié)合部位及施工縫處理等，在現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，堆石質(zhì)量的好壞決定混凝土的用量、不但關(guān)系著整個(gè)大壩的質(zhì)量，而且還會(huì)影響施工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益；自密實(shí)混凝土對(duì)溫度變化比較敏感，在不同的溫度下工作性能也會(huì)有不同的表現(xiàn)，施工時(shí)要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)溫度來調(diào)整混凝土狀態(tài)或者調(diào)整外加劑的參數(shù)；攪拌時(shí)間根據(jù)環(huán)境溫度和原材料溫度嚴(yán)格控制，時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)混凝土和易性產(chǎn)生較大的影響；層間結(jié)合部位和施工縫關(guān)系著大壩的穩(wěn)定性、抗傾覆，同時(shí)還涉及滲漏、抗剪切等諸多問題。

（三）堆石過程中渣石、粉塵的處理

在施工過程中，無論采取什么的施工方式，巖石之間的碰撞是不可避免的發(fā)生，巖石碰撞就會(huì)產(chǎn)生渣石和粉塵，大多分布于層間結(jié)合部位及堆石表面。雖然在施工過程中一直大力清除渣石、粉塵，但堆石料位置處渣石、粉塵仍然沒有辦法清理。雖然少量的渣石、粉塵對(duì)工程的質(zhì)量影響不大，但對(duì)層間結(jié)合、抗剪、抗?jié)B還是有一定的影響。

五、工程建設(shè)問題的探討

（一）堆石施工技術(shù)改進(jìn)的探討

堆石施工技術(shù)有很多種，不同倉(cāng)面選用不同的堆石措施，不管選用哪一種堆石措施，均會(huì)產(chǎn)生渣石、粉塵。研發(fā)單位能否研制出像人的手那樣的抓鏟，能高效抓取大石塊、小石塊，能大量減少粉塵、又能提高生產(chǎn)效能。

（二）結(jié)合部位質(zhì)量控制的探討

層間結(jié)合部位和施工縫位置處是工程的薄弱環(huán)節(jié)，處理難度大，處理效果不是很理想，為能更好地保證工程的質(zhì)量，能不能像碾壓混凝土壩那樣采取接縫灌漿，對(duì)結(jié)合部位的表面涂環(huán)氧樹脂等方式進(jìn)行處理，以增強(qiáng)結(jié)合部位粘結(jié)、抗?jié)B、抗剪等想能指標(biāo)。

（三）專用外加劑摻合料的優(yōu)化問題探討

施工地點(diǎn)離外加劑工廠較遠(yuǎn)，每次都是大量的購(gòu)買儲(chǔ)存使用，在施工過程中，如突遇較大持續(xù)降溫天氣或天氣變化提前到來，造成原外加劑已不適應(yīng)當(dāng)前的溫度，可能會(huì)造成浪費(fèi)或窩工現(xiàn)象。研發(fā)單位能不能對(duì)外加劑摻合料進(jìn)一步優(yōu)化和改進(jìn)，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)人員簡(jiǎn)單處理下，在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)能解決問題。

（四）混凝土溫度變形的問題探討

結(jié)合對(duì)打鼓臺(tái)水庫(kù)工程的觀測(cè)來看，堆石混凝土受溫度變形有一定影響，能不能采取什么措施或者改變某種摻合料的用量或優(yōu)化施工方案，使得堆石混凝土受溫度敏感度降低，混凝土受溫度變形減小。

六、結(jié)語

打鼓臺(tái)水庫(kù)工程使用堆石混凝土施工技術(shù)利用了大量堆石，混凝土中堆石的體積比例可以達(dá)到50%～60%，充分利用石料或開挖料中的大塊石，最大限度地降低了膠凝材料的用量。使用當(dāng)?shù)刎S富的石料資源，含石率高、節(jié)省約40%的水泥用量，節(jié)約了投資成本，降低用工量，提高工效同時(shí)縮短施工工期，實(shí)現(xiàn)了固廢綜合利用等優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，堆石混凝土施工技術(shù)還在骨料破碎、混凝土生產(chǎn)澆筑等施工環(huán)節(jié)上大大得節(jié)約了能源，減少了二氧化碳的排放。另外，在施工建設(shè)過程中，建立了由項(xiàng)目法人、施工單位、勘測(cè)設(shè)計(jì)單位、質(zhì)監(jiān)單位、監(jiān)理單位等參與的微信群，針對(duì)堆石混凝土新技術(shù)在本工程出現(xiàn)的不同情況時(shí)時(shí)進(jìn)行意見交流，為該技術(shù)在貴州的推廣應(yīng)用積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。

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作者簡(jiǎn)介：梁仕超（1986），男，苗族，貴州遵義余慶縣人，本科，助理工程師，研究方向：水利水電工程；梁明?。?988），男，漢族，貴州遵義余慶縣人，本科，助理工程師，研究方向：水利水電工程。