自密實堆石混凝土重力壩施工工法

王章勝

安徽水利開發(fā)有限公司 安徽 蚌埠 233010

1. 工藝原理

針對常規(guī)堆石混凝土壩需要大量人工操作，工效低且施工質(zhì)量不易控制的缺點，本工法利用專用自密實混凝土的自重流動性和填注性能，采用機械化作業(yè)方式完成，在無需振搗的情況下，隨機、均勻地填注塊石壩體留下的空隙，通過對層間結(jié)合面設(shè)置凹槽防滲處理工藝，形成完整、密實、低水化熱、滿足強度要求的一種堆石混凝土壩體。

見圖1.1堆石混凝土重力壩壩體剖面圖。

圖1 .1 自密實堆石混凝土重力壩壩體剖面圖

2. 施工工藝流程及操作要點

2.1 施工工藝流程

本工法的施工工藝流程見圖2.1所示。

圖 2.1 自密實堆石混凝土重力壩施工工藝流程圖

2.2 操作要點

2.2.1 施工準(zhǔn)備

1 建立施工區(qū)域測量控制網(wǎng)，對壩體基面進(jìn)行測量定位，按照設(shè)計分縫要求放樣出壩體施工范圍線。

2 收集施工區(qū)域內(nèi)水文、氣象、地質(zhì)和環(huán)境等資料，對施工作業(yè)人員進(jìn)行安全、技術(shù)交底。

3 對水泥、塊石、黃砂、碎石、鋼筋及橡膠止水等原材料進(jìn)行檢測，確保進(jìn)場原材料符合設(shè)計及規(guī)范要求。

2.2.2 基礎(chǔ)面及施工縫處理

1 基巖面壩基首先將基巖面上的松動巖石進(jìn)行撬挖，清除浮石虛渣，用空壓機或高壓水槍將細(xì)渣清理干凈，倉內(nèi)積水排凈，如有地下涌水要制定引排措施和方法；基巖面上先澆筑混凝土墊層然后再堆石。

2 砂礫石及土質(zhì)壩基開挖完成后進(jìn)行碾壓或夯實，經(jīng)承載力試驗等檢測達(dá)到設(shè)計要求后，再澆筑混凝土墊層，待混凝土達(dá)到5MPa以上且表面進(jìn)行鑿毛后再堆石。

3 混凝土墊層上澆筑自密實混凝土，對倉面進(jìn)行鑿毛，以增加層面粘結(jié)力，防止產(chǎn)生冷縫；之后每層澆筑的混凝土頂面留有塊石棱角，且層間塊石棱角高于自密實混凝土頂面5～15cm，堆石混凝土施工縫只需作沖毛處理。

2.2.3 模板安裝

1 堆石混凝土模板采用鋼模板或木模板，模板需滿足剛度、強度、穩(wěn)定性要求；優(yōu)先使用鋼模板，鋼模板采用Q235鋼和16Mn鋼，尺寸不小于0.6m*1.5m（寬×高），面板厚度大于2.5mm。

2 模板安裝采取內(nèi)拉外頂方式，在澆筑自密實混凝土?xí)r預(yù)埋上一層模板錨筋，用連接筋將鋼模與錨筋連接加固。見圖2.2。

3 模板與倉面縫隙用水泥砂漿或粘貼2cm寬的雙面膠帶進(jìn)行封閉，以防漏漿。

圖2 .2壩體底層鋼模板安裝圖

2.2.4 堆石入倉

1 塊石在料場經(jīng)挖掘機篩選后裝入自卸車后運往沖洗點，由高壓沖洗設(shè)備對車內(nèi)塊石自動沖洗 (見圖2.3)；在塊石入倉前再次使用水管進(jìn)行沖洗，并將自卸汽車的車輪沖洗干凈，通過兩次沖洗有效洗掉塊石表面的石粉、泥土等雜物，保持入倉塊石干凈。

圖2 .3自動沖洗設(shè)備沖洗塊石圖

2 塊石采用自卸汽車入倉，塊石隨機堆放即可，對于基礎(chǔ)混凝土接觸面大的堆石應(yīng)進(jìn)行調(diào)整，以保證新舊混凝土的粘接。

3 模板、止水帶、大壩分縫部位附近0.5～1.0m位置輔以人工堆石入倉，盡量選用粒徑較小的塊石，且保持堆石與模板面15～40cm的距離。

4 每層堆石倉面高度根據(jù)壩體澆筑要求以及工藝試驗確定：堆石高度一般控制在1.0～1.5m之間，最大堆石高度不超過2m；大壩背水側(cè)每層堆石按照臺階狀進(jìn)行施工，臺階寬度控制在1m，以增加與混凝土面板的結(jié)合；堆石率控制在0.55～0.58體積，堆石結(jié)束后封閉預(yù)留的通道模板。

5 塊石入倉完成后，采用挖掘機或裝載機平倉，局部采用人工配合平倉，倉內(nèi)的塊石體積應(yīng)“下大上小，中大外小”。堆石平倉完成經(jīng)質(zhì)檢員檢查，監(jiān)理工程師驗收后，再進(jìn)行自密實混凝土澆筑。

2.2.5 自密實混凝土生產(chǎn)

1 自密實混凝土拌和之前，首先對進(jìn)場的原材料進(jìn)行全面檢測，主要包括粗細(xì)骨料的含水率、含泥量檢測，根據(jù)骨料含水量的變化情況隨時調(diào)節(jié)用水量。

2 實驗室根據(jù)現(xiàn)場原材料檢測結(jié)果確定自密實混凝土理論配合比，在施工現(xiàn)場進(jìn)行試拌驗證，通過驗證后，按照施工現(xiàn)場生產(chǎn)系統(tǒng)的實際情況進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)最優(yōu)施工配合比進(jìn)行自密實混凝土拌制；水膠比變化范圍控制在-0.02～0.01內(nèi)。

3 自密實混凝土采用雙臥軸強制式拌和機拌制，全自動電腦控制，原材料進(jìn)料均為自動稱量；拌和機生產(chǎn)能力要滿足高峰期澆筑強度的要求。

4 自密實混凝土拌和時要按照順序上料，首先將稱量好的骨料和膠凝材料分別投入拌和機進(jìn)行干拌，再加入水和外加劑繼續(xù)攪拌約60s，拌制完成并經(jīng)混凝土流動度和擴散度測試，符合要求后出機運輸。

2.2.6 自密實混凝土的運輸

1 自密實混凝土采用混凝土攪拌車運輸，混凝土運輸時間正?？刂圃?0min內(nèi)卸料完畢，最長時間不能超過60min。

2 混凝土攪拌車裝料前，要清洗攪拌車內(nèi)殘留的其他品種混凝土，并將車內(nèi)的積水排盡；運輸過程中嚴(yán)禁向車內(nèi)混凝土加水。

3 卸料前混凝土攪拌車要高速旋轉(zhuǎn)1min以上；對自密實混凝土擴展度進(jìn)行調(diào)整時，加入外加劑后混凝土運輸罐車要高速旋轉(zhuǎn)3min，以保證自密實混凝土均勻一致，并經(jīng)檢測合格后方可卸料。

2.2.7 自密實混凝土的澆筑

1 自密實混凝土澆筑前檢查模板、支架及預(yù)埋件的位置、尺寸，確定無誤后方可進(jìn)行澆筑。

2 混凝土澆筑采用泵送方式入倉；泵送混凝土澆筑前，先澆筑1～3m3的自密實砂漿，保持輸送泵管潤滑通暢，然后泵送自密實混凝土入倉；泵送入倉時，裝入吊罐或挖斗內(nèi)的自密實混凝土20min內(nèi)完成澆筑，間隔時間不得超過30min。

3 澆筑自密實混凝土?xí)r，嚴(yán)禁在倉內(nèi)加水?；炷梁鸵仔暂^差時停止?jié)仓?，采取添外加劑、重新拌制等措施以保證質(zhì)量。

4 自密實混凝土澆筑要保持連續(xù)性；澆筑倉面較大時，采取多點澆筑且均勻布置方法：一般采取9m2布置一個澆筑點，澆筑點間距不大于3m，在每個澆筑點必須使自密實混凝土灌裝后方可移至相鄰的澆筑點，并且澆筑點連續(xù)布置，以保證堆石內(nèi)混凝土的密實。施工時做到單向逐點澆筑順序，由遠(yuǎn)及近，不可在倉面重復(fù)澆筑。

5 分層連續(xù)澆筑混凝土?xí)r為保證上、下層混凝土結(jié)合，要控制好混凝土澆筑的高度，一般情況

下自密實混凝土面要低于堆石面5～15cm，同時自密實混凝土澆筑頂面不采用人工平整，以加強層面結(jié)合。

6 每層自密實混凝土澆筑時，沿壩體橫斷面頂部多澆筑高0.1m，寬0.2m的混凝土，使壩體每層斷面形成一個凹槽，以延長滲徑，提高防滲效果；澆筑上層自密實混凝土?xí)r只需對下層兩側(cè)多澆筑的混凝土鑿毛即可。

7 整個倉面澆筑完成，自密實混凝土強度達(dá)到2.5MPa以后，才能進(jìn)行下一倉面施工。

8 壩體橫向分縫處采用聚苯乙烯閉孔泡沫板填縫，填縫施工時注意成品保護(hù)。

2.2.8 自密實堆石混凝土養(yǎng)護(hù)

1 自密實混凝土在澆筑完畢后及時進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，根據(jù)氣溫變化及時采取灑水及保溫措施，氣溫20～35℃以上在混凝土澆筑完畢6～8h內(nèi)開始覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)，氣溫5～20℃以上在12～24小時內(nèi)覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)；氣溫較低時采取覆蓋保溫辦法養(yǎng)護(hù)，混凝土應(yīng)連續(xù)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期內(nèi)始終使混凝土表面保持濕潤，養(yǎng)護(hù)前避免太陽曝曬。

2 混凝土養(yǎng)護(hù)時間不宜少于7天，有特殊要求的部位宜適當(dāng)延長養(yǎng)護(hù)時間。

2.2.9 混凝土面板施工

1 根據(jù)放樣定位在各倉面上將鋼筋預(yù)埋至自密實堆石混凝土內(nèi)，采用人工預(yù)埋；預(yù)埋時頂部高程以各倉高程控制樁牽線控制。

2 面板鋼筋提前預(yù)制，采用坡面運輸臺車按綁扎、焊接先后順序運送至倉內(nèi)拼裝；綁扎時先將橫向鋼筋焊接在插筋上，然后將縱向鋼筋擺放在橫筋上進(jìn)行綁扎。

3 側(cè)模采用定制鋼木組合模板，支撐采用定制型鋼組合支撐，側(cè)模高度嚴(yán)格按照設(shè)計面板厚度進(jìn)行控制。

4 面板接縫處設(shè)置橡膠止水，在鋼筋安裝過程中同步將橡膠止水預(yù)埋到位，并做好成品保護(hù)，防止破壞。

5 面板混凝土采用滑模施工，混凝土由拌和站集中拌制，砼攪拌車運輸至集料斗卸料，溜槽垂直運輸至倉面，人工擺動面料入倉。

6 混凝土面板澆筑完成后及時進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間不少于28天。

3. 質(zhì)量控制

1 自密實堆石混凝土重力壩施工之前首先進(jìn)行現(xiàn)場生產(chǎn)性工藝試驗，通過工藝試驗確定自密實混凝土最優(yōu)施工配合比、分層厚度、澆筑及養(yǎng)護(hù)時間控制等施工技術(shù)參數(shù)；確定施工機械的種類和數(shù)量以及施工組織形式和人員配備等。

2 嚴(yán)格控制自密實堆石混凝土進(jìn)場原材料質(zhì)量，隨機對進(jìn)場原材料進(jìn)行抽樣檢驗，保證合格的產(chǎn)品使用于工程實體。

3 堆石施工中，堆石體外露面所含有的粒徑小于200mm的石塊數(shù)量不得超過10塊/m2，且不得集中。

4 與混凝土墊層結(jié)合的倉面，在混凝土初凝前埋入適量石塊，石塊露出澆筑面的高度為50～150mm且不超過石塊高度的1/3，保證與周邊混凝土的結(jié)合；縱縫在模板拆除后采用人工鑿毛，鑿毛面積≥90%，鑿毛深度≥3cm。

5 在自密實混凝土生產(chǎn)中，開倉前對自密實混凝土配合比、拌合物塌落度、塌落擴展度及V形漏斗通過時間進(jìn)行檢測，每4h檢測不少于1次；出泵口自密實性能指標(biāo)必須滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。自密實混凝土工作性能指標(biāo)見表3.1。

表3 .1 自密實混凝土工作性能指標(biāo)

6 自密實混凝土澆筑溫度的測量：每100m2倉面面積應(yīng)不少于1個測點，每一澆筑層不少于3個測點，測點應(yīng)均勻分布于澆筑面上。

7 合理安排自密實混凝土施工，避開夏季高溫、降雨及冬季、大風(fēng)天氣。

4.結(jié)束語

新建大壩通過采用自密實堆石混凝土重力壩施工工法施工，工程大量使用塊石，自密實混凝土澆筑用量每立方米占比大約為0.42～0.45，單位立方米混凝土用量少，綜合造價低；混凝土澆筑無需振搗，減少了工序，提高了工效，壩體防滲效果明顯；同時有效降低了施工噪音污染，節(jié)能環(huán)保效果顯著。經(jīng)濟(jì)、社會及環(huán)保效益顯著。