水庫(kù)堆石混凝土的施工技術(shù)探討

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摘要：隨著管理難度的加大和人工成本的增加，使得堆石混凝土技術(shù)開(kāi)始在水庫(kù)施工中被更廣泛應(yīng)用。本文在對(duì)堆石混凝土技術(shù)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，分析堆石混凝土技術(shù)在水庫(kù)施工中的優(yōu)勢(shì)，然后結(jié)合實(shí)際案例，對(duì)堆石混凝土技術(shù)在石溝水庫(kù)建設(shè)中的應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：堆石混凝土技術(shù)；水庫(kù)施工；應(yīng)用

1引言

近幾年，我國(guó)大力發(fā)展水利事業(yè)，水利工程數(shù)量逐年提高，質(zhì)量水平也逐漸上升。水利工程建設(shè)具有周期長(zhǎng)、投資大、影響廣的特點(diǎn)，只有掌握先進(jìn)的工藝，按照要求保質(zhì)保量的完成工作，才能真正發(fā)揮水利工程建設(shè)的價(jià)值，才能獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。在水庫(kù)施工過(guò)程中，混凝土的使用量較大，所以，對(duì)混凝土技術(shù)進(jìn)行深入研究，有助于節(jié)約固定資產(chǎn)投資成本，提高水庫(kù)施工的效率。當(dāng)前，堆石混凝土施工技術(shù)作為一種全新的大體積混凝土施工技術(shù)。具有工藝簡(jiǎn)單、工期短、造價(jià)低、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)，值得在水庫(kù)施工中被推廣使用。

2在水庫(kù)施工中應(yīng)用堆石混凝土技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

水庫(kù)施工中的堆石混凝土技術(shù)主要是指：將滿足一定粒徑要求的塊石料自然堆滿倉(cāng)面，再將滿足特殊要求的專用自密實(shí)混凝土澆筑在堆石體表面，不需要振搗，單純依靠其自重填充堆石體空隙，進(jìn)而形成密實(shí)、完整的混凝土的一種技術(shù)手段。同其他施工技術(shù)相比，堆石混凝土技術(shù)具有明顯優(yōu)勢(shì)，其一，充分利用粉煤灰、礦渣粉等摻合料，使水泥用量顯著降低；其二，施工工藝簡(jiǎn)單，能夠發(fā)揮機(jī)械化施工的優(yōu)勢(shì)，生產(chǎn)效率大幅提升，減少了人工振搗等施工內(nèi)容，混凝土生產(chǎn)運(yùn)輸量減半為加快建設(shè)速度、縮短工期提供了保證。同時(shí)，堆石混凝土中的堆石骨架，在提高材料抗剪強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抑制干縮變形，提高結(jié)構(gòu)體積穩(wěn)定性方面效果顯著。

3堆石混凝土技術(shù)的施工工藝

首先，倉(cāng)面清理及鑿毛工作。在倉(cāng)面堆石之前，一定要采取適當(dāng)手段對(duì)其表面進(jìn)行處理，保證其粗糙度合適，這樣才能讓新、舊混凝土更好的融合在一起，然后形成整體，進(jìn)而消除滲水問(wèn)題。此外，需要保證每一層的塊石鋪料高于澆筑層面5-15厘米，提升層間咬合效果，讓層間結(jié)合更加穩(wěn)定。其次，堆石料篩選及沖洗工作。塊石選擇新鮮、完整，質(zhì)地堅(jiān)硬，塊徑控制在30cm-80cm之間為宜，塊石中部或局部厚度不宜小于30cm，最大粒徑以運(yùn)輸、入倉(cāng)方便為限，且不宜超過(guò)1.0m；要想讓堆石料和自密實(shí)混凝土更好的融合，必須進(jìn)行有效的堆石料沖洗工作。在新鮮石料含泥指標(biāo)合格的基礎(chǔ)上還要對(duì)石塊表面的石粉含量進(jìn)行有效控制，保證入倉(cāng)的石料表面潔凈，讓其與自密實(shí)混凝土更好的膠結(jié)。對(duì)于塊石入倉(cāng)之后產(chǎn)生的碎渣和石粉等雜物，必須要求相關(guān)人員清洗干凈。再次，堆石入倉(cāng)工作。在運(yùn)輸車輛駛?cè)雺误w范圍之前一定要將石料及車輛清洗干凈，防止將雜物帶進(jìn)壩面，影響施工質(zhì)量。之后使用挖機(jī)完成堆石工作。在堆石入倉(cāng)過(guò)程中，要保證堆積的自然性，在模板周圍和預(yù)埋件的位置，需要使用挖機(jī)配合人工進(jìn)行擺放，提高塊石擺放比重。最后，澆筑、維護(hù)和后期檢測(cè)工作。在塊石順利入倉(cāng)之后，需要對(duì)自密實(shí)混凝土進(jìn)行澆筑，澆筑工作自上游進(jìn)行，借助混凝土泵傳送到各個(gè)部位。在完成澆筑操作之后，要做好混凝土的保養(yǎng)工作，特別是避免暴曬，由于自密實(shí)混凝土具有較大的塌落度，如果被暴曬，就會(huì)導(dǎo)致其表面水分大量流失，從而加快其表面干縮速度，最終導(dǎo)致大面積裂縫問(wèn)題發(fā)生[1]。在混凝土初步凝結(jié)之后，還要連續(xù)灑水對(duì)其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，讓其表面保持濕潤(rùn)。完成澆筑工作之后，還要開(kāi)展后期檢驗(yàn)工作，將密實(shí)度、抗?jié)B性、強(qiáng)度和水化熱溫升等內(nèi)容納入重點(diǎn)檢測(cè)范圍內(nèi)。

4堆石混凝土施工技術(shù)在水庫(kù)施工中的應(yīng)用

4.1工程概況

石溝水庫(kù)位置距離縣城約5千米，其控制流域面積為49平方千米，其主要任務(wù)是為城區(qū)生活及工業(yè)供水。水庫(kù)大壩為堆石混凝土重力壩，其最大壩高達(dá)61米，壩頂高程為1706米，壩長(zhǎng)143.9米。該水庫(kù)大壩壩頂寬6米，總庫(kù)容190萬(wàn)立方米。壩體混凝土設(shè)置4道橫縫，分為五個(gè)壩塊。其中堆石砼澆筑：9.19萬(wàn)立方米。壩區(qū)巖性單一，巖性為片麻狀中?；◢弾r，屬于堅(jiān)硬巖，巖體相對(duì)完整性好。

4.2堆石混凝土技術(shù)的施工要點(diǎn)分析

(1)堆石料選取及入倉(cāng)。堆石料的飽和抗壓強(qiáng)度不能低于40MPa，該水庫(kù)大壩的使用的堆石料由開(kāi)挖料和開(kāi)采料組成，兩種石料實(shí)際飽和抗壓強(qiáng)度經(jīng)檢測(cè)均在60MPa以上，所以，大壩開(kāi)挖石料應(yīng)該選擇具有質(zhì)地堅(jiān)硬、新鮮完整和無(wú)裂縫等特征的花崗巖，然后在使用自制的工字鋼方孔篩網(wǎng)將其篩出，并控制堆石料的粒徑在30—80厘米之間。在上壩道路上，要將堆石料清洗平臺(tái)的坡度設(shè)置為20度，并將堆石料篩分好，之后將其用自卸汽車運(yùn)送到清洗平臺(tái)上，使用水泵進(jìn)行沖洗，并保證堆石料含泥量不超過(guò)0.5%。在自卸汽車的底部要設(shè)置直徑為10厘米的排水孔，然后在清洗平臺(tái)排凈積水之后將材料運(yùn)送到澆筑倉(cāng)面。在澆筑倉(cāng)面的入口處需要按照實(shí)際施工要求鋪設(shè)30厘米厚的碎石料，然后用水泵沖洗干凈，防止運(yùn)輸車輛輪胎對(duì)倉(cāng)面造成污染。塊石材料經(jīng)由自卸車輛送達(dá)倉(cāng)面，然后進(jìn)行自然堆積，在倉(cāng)面禁止多次周轉(zhuǎn)倒運(yùn)，若不能達(dá)到堆高要求，就需要反鏟挖掘機(jī)倒運(yùn)結(jié)束后，對(duì)倉(cāng)面進(jìn)行沖洗清洗。（2）原材料選擇及配比。自密實(shí)混凝土所需的原材料除了要滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求外，還要根據(jù)施工要求進(jìn)行實(shí)際考量。硅酸鹽水泥的選取首先要符合《通用硅酸鹽水泥》標(biāo)準(zhǔn)，還要選擇多種品牌的外加劑或水泥與其進(jìn)行相容性檢驗(yàn)，防止發(fā)生外加劑用量過(guò)多、混凝土靜止泌水和加快工作性能損失等問(wèn)題。在選擇細(xì)骨料時(shí)，需要選擇當(dāng)?shù)丶?jí)配良好的中粗河砂。粗骨料需要使用砂石場(chǎng)生產(chǎn)的碎石，并將直徑控制在5-20毫米之間，其針片狀顆粒含量最高為8%，含泥量和細(xì)度模數(shù)、石粉含量指標(biāo)等都要符合《水工混凝土施工規(guī)范》要求。在選擇外加劑時(shí)，要選擇堆石混凝土專用的類型，并且其性能指標(biāo)要符合相關(guān)規(guī)定要求，并在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行自密實(shí)砂漿檢測(cè)，初始擴(kuò)展度為250-300毫米，泌水性不能超過(guò)1%。自密實(shí)混凝土的配比。在對(duì)外加劑、粉煤灰和水泥進(jìn)行適應(yīng)性凈漿試驗(yàn)之后，得到合適的外加劑比例；之后對(duì)現(xiàn)場(chǎng)砂料進(jìn)行砂漿檢驗(yàn)，確定砂率、水膠比和粉煤灰摻量；然后，外加劑用量和單方骨料用量進(jìn)行混凝土試驗(yàn)，確定基準(zhǔn)配比；最后，對(duì)配合比的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，開(kāi)展優(yōu)化試驗(yàn)，最終確定合適的配比[2]。本工程最終確定的堆石混凝土專用自密實(shí)混凝土配比如下：水泥212kg/m3、水171kg/m3、石子762kg/m3、砂子790kg/m3、粉煤灰317kg/m3、外加劑4.6kg/m3。

4.3具體施工流程

（1）倉(cāng)面處理。在基巖面要將虛石浮渣清理干凈，并使用高壓沖毛機(jī)對(duì)基巖面進(jìn)行沖洗，然后將倉(cāng)內(nèi)積水排凈。首先要完成混凝土墊層（1.5米）的澆筑工作，然后再進(jìn)行堆石混凝土澆筑。在堆石混凝土澆筑的頂部要留置塊石棱角，同時(shí)要保證塊石棱角高于自密實(shí)混凝土頂面5cm~15cm。在堆石混凝土的層間一般不緊張鑿毛操作，但需對(duì)其表面的浮渣和水進(jìn)行清除，如果自密實(shí)混凝土的平整面大于0.5m2，就需要在混凝土終凝之后用高壓沖毛機(jī)對(duì)施工縫進(jìn)行沖毛。（2）設(shè)置模板。本工程使用的是外撐式懸臂式大鋼模，采用螺栓連接。模板的強(qiáng)度和剛度都比較高，能夠?qū)ψ悦軐?shí)混凝土產(chǎn)生的外側(cè)壓力進(jìn)行抵御，模板板間縫隙不足2mm，并且中間有海綿條，避免漏漿問(wèn)題的發(fā)生。在進(jìn)行堆石操作時(shí)，要盡可能的選擇粒徑小的塊石，與模板保持50cm的距離。（3）制備混凝土。在確定好混凝土調(diào)配比例之后，需要按照要求在自密實(shí)混凝土入倉(cāng)之前對(duì)其進(jìn)行普通混凝土性能檢驗(yàn)，同時(shí)還要對(duì)其擴(kuò)展度、含氣量、V漏斗時(shí)間和坍落度等進(jìn)行檢驗(yàn)。石溝水庫(kù)工程中自密實(shí)混凝土的性能如下：擴(kuò)展度680mm~730mm、含氣量3.1%、坍落度265mm~280mm，其自密實(shí)性能的穩(wěn)定性在2小時(shí)以上。（4）澆筑控制。在自密實(shí)混凝土入倉(cāng)之前，要進(jìn)行連續(xù)澆筑，防止出現(xiàn)冷縫。如果堆石混凝土澆筑的面積比較大，就要選擇垂直澆筑面的對(duì)角線，按照“Z”字型布局進(jìn)行澆筑，按照距離輸送泵由遠(yuǎn)及近的順序進(jìn)行澆筑，嚴(yán)禁重復(fù)澆筑[3]。每個(gè)澆筑點(diǎn)的范圍不能超過(guò)9平方米，在完成一個(gè)澆筑點(diǎn)的澆筑之后將混凝土輸送管拆除，然后對(duì)下一個(gè)澆筑點(diǎn)進(jìn)行澆筑，并保證混凝土能夠連續(xù)流動(dòng)，將空隙填充完全。（5）后期檢驗(yàn)。其耐久性測(cè)驗(yàn)結(jié)果顯示：滿足90d抗壓強(qiáng)度20MPa、抗凍F150和抗?jié)BW6的設(shè)計(jì)力學(xué)性能；預(yù)埋孔密度檢驗(yàn)：孔內(nèi)缺陷面積小于5%，滿足要求；堆石混凝土檢測(cè)：空隙率是2.43%、容重為2564kg/m3，滿足設(shè)計(jì)要求。

5結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于水利工程施工來(lái)說(shuō)，堆石混凝土技術(shù)是一項(xiàng)專業(yè)化程度較高的技術(shù)手段。在水庫(kù)施工中應(yīng)用堆石混凝土技術(shù)，能夠在保證施工質(zhì)量的基礎(chǔ)上，更加快速的完成施工作業(yè)，進(jìn)而起到縮短工期，降低施工成本的作用，有利于提高水庫(kù)施工在綜合效益，值得被推廣使用。

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作者：王生茂 單位：陜西省水務(wù)集團(tuán)有限公司