自密實(shí)混凝土在文登堆石壩的施工應(yīng)用

李林濤，余萬龍

(中國葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，成都，610091)

自密實(shí)混凝土在國內(nèi)的研究、應(yīng)用相對(duì)較晚，隨著基建行業(yè)的快速發(fā)展，大型、復(fù)雜的混凝土結(jié)構(gòu)也越來越多，對(duì)混凝土的施工也有了更高的要求。自密實(shí)混凝土施工技術(shù)在建筑、水利、橋梁、隧道等工程中應(yīng)用較多，適合澆筑比較困難的部位。目前國內(nèi)對(duì)工程環(huán)保要求較高，采用自密實(shí)混凝土施工加快了施工速度，減少了環(huán)境污染，滿足環(huán)保要求，具有較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

1 工程概況

文登抽水蓄能電站下水庫副壩結(jié)構(gòu)為自密實(shí)堆石混凝土重力壩，位于昆崳山水庫拱壩下游河床約40m處，大壩壩頂高程141.0m，大壩壩基高程127.0m，最大壩高14.0m，頂部寬3m，長(zhǎng)度61.5m，正常蓄水位136m，上下游壩坡坡比均為1∶0.5。

2 地質(zhì)情況

下水庫副壩河床高程約為131.0m，兩側(cè)岸坡巖石多裸露、表層風(fēng)化，局部發(fā)育殘坡積碎石土，厚度一般小于0.5m?；鶐r以石英正長(zhǎng)巖為主，多新鮮完整，昆崳山水庫副壩下游發(fā)育一條F6斷層，寬度1.0m～1.5m，產(chǎn)狀NE85°SE∠80°，帶內(nèi)主要為碎裂巖。

下庫副壩谷底高程130m～132m，向兩側(cè)地形逐漸變陡，坡度20°～45°。出露的基巖主要為元古代二長(zhǎng)花崗巖，基巖多裸露。谷底局部有沖洪積砂礫卵石層，厚度約0.5m～2m；右岸為昆崳山水庫水閘平臺(tái)，主要為塊石碎石土，厚度5m～10m。壩址區(qū)發(fā)育有F6斷層，產(chǎn)狀：NE85°SE∠80°，寬1m～1.5m，主要由碎裂巖組成，壓扭性，表層風(fēng)化嚴(yán)重，有次生泥充填，該斷層同時(shí)穿過昆崳山水庫拱壩壩基，沿?cái)鄬佑袔焖疂B出。

壩址區(qū)巖體多裸露，風(fēng)化輕微，以強(qiáng)風(fēng)化為主，風(fēng)化深度一般小于1m。清除表層及強(qiáng)風(fēng)化巖體后，可將副壩壩基建在弱風(fēng)化巖層上。

3 自密實(shí)混凝土的特點(diǎn)

新拌自密實(shí)混凝土的流動(dòng)性、抗離析性與普通混凝土相比，有很大優(yōu)勢(shì)。在堆石壩混凝土的澆筑中，不需要振搗就可自動(dòng)填充堆石料空隙，形成均勻密實(shí)的結(jié)構(gòu)，且混凝土不會(huì)出現(xiàn)離析現(xiàn)象，有效地保障了混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性，確保工程結(jié)構(gòu)的質(zhì)量不會(huì)受到影響。

4 材料選擇

4.1 堆石料

選用堅(jiān)硬且完整的石頭作為堆石料，主要采用庫內(nèi)料場(chǎng)開采出的石料，其浸泡48h后抗壓強(qiáng)度應(yīng)≥40MPa，最小粒徑宜大于或等于300mm，最大粒徑不應(yīng)超過結(jié)構(gòu)斷面最小邊長(zhǎng)的1/4，也不宜大于澆筑層厚，澆筑層厚宜為1.5m～2m。堆石宜使用塊石或漂石，不宜使用片狀、板狀巖塊，堆石表面含泥量不應(yīng)大于0.2%。

4.2 水泥

水泥品種及性能檢測(cè)結(jié)果見表1。

表1 水泥品種及性能檢測(cè)結(jié)果

4.3 粉煤灰

根據(jù)配比，混凝土中摻粉煤灰，優(yōu)質(zhì)粉煤灰在混凝土中可以改善和提高混凝土諸多物理化學(xué)性能，可以減水增強(qiáng)、化解水泥可能存在的不安定性、顯著改善和易性，降低泌水性、減少水化熱、降低混凝土早期彈性模量及干縮、提高抗裂性、密實(shí)度，增加抗?jié)B性、顯著提高抗溶蝕性以及抑制可能存在的堿骨料反應(yīng)。

粉煤灰采用威海港域粉煤灰科技有限公司生產(chǎn)的F類I級(jí)粉煤灰，其物理力學(xué)性能檢測(cè)結(jié)果見表2。

表2 粉煤灰物理力學(xué)性能檢測(cè)結(jié)果

4.4 骨料

骨料在混凝土質(zhì)量中占比較大，所以骨料的優(yōu)劣對(duì)混凝土的性能有很大影響，優(yōu)質(zhì)的骨料、合理的級(jí)配能顯著提高混凝土的強(qiáng)度及耐久性，既保證了混凝土的質(zhì)量，又降低了水泥的用量。

細(xì)骨料采用文登區(qū)銘巖建筑材料經(jīng)銷處生產(chǎn)的人工砂，粗骨料為文登區(qū)銘巖建筑材料經(jīng)銷處生產(chǎn)的5mm～20mm人工碎石，級(jí)配良好。

4.5 外加劑

外加劑采用GK-4A型緩凝高效減水劑、GK-9A型引氣劑、GK-11A型抗分散劑。外加劑的性能檢測(cè)結(jié)果見表3-表6。

表3 緩凝高效減水劑性能檢測(cè)結(jié)果(1)

表4 緩凝高效減水劑性能檢測(cè)結(jié)果(2)

表5 引氣劑性能檢測(cè)結(jié)果

表6 抗分散劑性能檢測(cè)結(jié)果

4.6 拌合用水

就近從昆崳山水庫取水，接管道抽水至拌合站。符合混凝土拌合用水要求。

以上堆石料、水泥、粉煤灰、骨料、外加劑、拌合用水均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，滿足自密實(shí)混凝土堆石壩材料需求。

5 配合比設(shè)計(jì)及試驗(yàn)成果

通過試拌，采用5mm～20mm碎石，占1m3混凝土體積的27%，水量選為195kg/m3，高效減水劑摻量選為1.0%，抗凍等級(jí)F200，含氣量宜控制在5.0%～6.5%，引氣劑摻量選為0.01%，為提高抗離析性，摻入抗分散劑，摻量選為1.0%，細(xì)骨料中粉體含量為6%，粉煤灰摻量為40%，水膠比初選為0.44、0.47、0.50，水泥用量范圍為230kg/m3～270kg/m3。

根據(jù)上述選定的參數(shù)進(jìn)行高自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)成型，試驗(yàn)結(jié)果如表7-表8。

表7 高自密實(shí)混凝土推薦配合比

表8 高自密實(shí)混凝土推薦配合比性能指標(biāo)

6 施工工藝控制

6.1 施工準(zhǔn)備

用高壓水清洗倉面內(nèi)的雜物，并排出積水，保證表面無乳皮、無松動(dòng)的堆石料，以確保層間的抗?jié)B性能。堆石混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到2.5MPa后，才能進(jìn)行下一層的施工工序。

6.2 模板安裝

層高1.5m，坡面長(zhǎng)度1.7m，為了減少模板現(xiàn)場(chǎng)拼裝工作量，將模板拼成1.8m×4.5m的塊，邊角及止水部位采用木模，封頭模板采用組合鋼模，內(nèi)側(cè)用鋼管作為臨時(shí)支撐，防止模板向內(nèi)側(cè)傾覆。

6.3 堆石料入倉

堆石料上壩前，采用高壓水槍沖洗干凈，防止堆石料帶泥。為了減少二次挖運(yùn)對(duì)堆石料的污染，盡量使用自卸車后退法直接卸料入倉，然后通過布置于倉面內(nèi)的挖掘機(jī)將堆石料平整。若因倉內(nèi)空間狹小，不便于卸料機(jī)械操作、保護(hù)已澆筑副壩結(jié)構(gòu)等原因，可通過挖掘機(jī)在倉外將堆石挖運(yùn)至倉內(nèi)的方式。塊石入倉施工道路隨著副壩澆筑上升同步填筑。自卸車入倉卸料前對(duì)輪胎進(jìn)行沖洗，避免倉面污染。模板附近1m區(qū)域用人工輔助堆石，插筋、止水周邊0.5m范圍不進(jìn)行堆石鋪填，避免機(jī)械堆石時(shí)損壞模板和止水帶。人工輔助平倉并挑出粒徑小于300mm石塊及小石，小于200mm的遜徑塊石體積比含量不大于2%，且不應(yīng)集中堆放。

6.4 自密實(shí)混凝土生產(chǎn)

自密實(shí)混凝土采用項(xiàng)目部安裝的HZS90攪拌樓進(jìn)行拌合，攪拌時(shí)間約90s。生產(chǎn)過程中應(yīng)測(cè)定骨料的含水率，且每個(gè)班不少于2次。當(dāng)含水率變化較大時(shí)，增加檢測(cè)次數(shù)，通過實(shí)驗(yàn)人員及時(shí)調(diào)整水和骨料的用量，任何人不得隨意更改施工配合比參數(shù)。

6.5 自密實(shí)混凝土運(yùn)輸

混凝土運(yùn)輸采用10m3攪拌車，應(yīng)保證堆石混凝土連續(xù)施工。運(yùn)輸車應(yīng)提前將車內(nèi)清洗干凈、排出積水后再接料運(yùn)輸，運(yùn)輸過程中嚴(yán)禁私自加水?dāng)嚢瑁\(yùn)輸時(shí)間應(yīng)在60min內(nèi)卸料完畢。自密實(shí)混凝土的初凝時(shí)間應(yīng)根據(jù)路線長(zhǎng)短和現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行控制。

6.6 混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)

(1)堆石混凝土第六層以下采用溜槽澆筑，六層以上采用反鏟入倉方式，無法利用溜槽或反鏟進(jìn)行澆筑的部位采用泵機(jī)泵送入倉。

(2)倉面中兩個(gè)下料點(diǎn)的距離不應(yīng)大于3m，澆筑倉面較大時(shí)，采用沿倉面進(jìn)行分層澆筑。

(3)澆筑時(shí)，安排專人檢查、調(diào)整模板，防止模板變形，出現(xiàn)漏漿。

(4)禁止私自在倉內(nèi)和倉外加水，若混凝土和易性較差，通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)人員確定后，運(yùn)回拌和樓重新拌和，從而保證混凝土質(zhì)量。

(5)每層堆石混凝土澆筑完畢，待初凝后，應(yīng)及時(shí)遮蓋毛氈或透水土工布；終凝后，應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，混凝土表面保持濕潤(rùn)狀態(tài)，因水化熱過大，而造成混凝土產(chǎn)生裂縫，濕養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14d。

(6)秋冬季施工應(yīng)采取表面保溫措施，以防氣溫驟降。

7 堆石混凝土質(zhì)量控制措施與質(zhì)量檢查

7.1 質(zhì)量控制措施

(1)自密實(shí)性能混凝土部位檢驗(yàn)應(yīng)滿足下列條件：坍落擴(kuò)展度應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)取樣，檢驗(yàn)頻率為1次/2h；塌落度應(yīng)在倉面取樣，檢驗(yàn)頻率為1次/2h；V形漏斗通過時(shí)間應(yīng)在倉面取樣，檢驗(yàn)頻率為1次/2h；自密實(shí)性能穩(wěn)定性應(yīng)在出機(jī)口取樣，每倉檢驗(yàn)1次；含氣量應(yīng)在出機(jī)口取樣，每倉取樣1次。拌合物出機(jī)口溫度檢驗(yàn)頻率為1次/2h。

(2)混凝土澆筑嚴(yán)禁向倉內(nèi)私自加水。

(3)運(yùn)輸車在接料前應(yīng)將車內(nèi)的殘留其它品種的自密實(shí)混凝土清洗干凈，并將車內(nèi)積水排盡，運(yùn)輸過程中嚴(yán)禁向車內(nèi)的自密實(shí)混凝土加水。

(4)模板接縫采用雙面膠帶密封，拉條孔采用泡沫膠密封，防止模板漏漿，出現(xiàn)蜂窩、掛簾現(xiàn)象。

7.2 質(zhì)量檢查

每個(gè)壩段的堆石混凝土均進(jìn)行鉆孔壓水試驗(yàn)檢查。當(dāng)透水率超過3Lu時(shí)，應(yīng)進(jìn)行加密鉆孔，物探、壓水試驗(yàn)檢查進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，對(duì)于影響大壩安全的缺陷進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)灌漿。

8 結(jié)語

利用自密實(shí)混凝土的特性，填充堆石料空隙，形成完整密實(shí)的混凝土，具有低水化熱、工藝方便、造價(jià)低、施工快等特點(diǎn)?？纱罅繙p少水泥、骨料用量，既節(jié)約了工程成本，又減少了施工工期。經(jīng)過不斷地改進(jìn)，使自密實(shí)混凝土施工工藝得到了進(jìn)一步的發(fā)展。