①赵宝英 ②王正明 ③刘智平
①②中国水利水电第四工程局有限公司 青海西宁 810003
③中国水利水电建设工程咨询北京有限公司 北京 100024
摘要：堆石混凝土施工技术作为一种全新的大体积混凝土施工技术，利用了大量的块石作为建筑材料，充分发挥低水化热专用自密实混凝土性能优势，除强度、弹模等基本力学性能与普通大体积混凝土相近外，还具有以下特点和性能优势。（1）低水泥用量与低水化热；（2）高密实度与高强度保证率；（3）显著提高工效，缩短工期；（4）显著降低施工成本；（5）良好的体积稳定性。堆石混凝土技术施工工艺简单，综合单价低，水化温升小，易于现场质量控制，施工效率高，工期短。在水利、电力、公路、铁路、市政、港口、能源等领域的大体积混凝土工程中均有使用。鉴于国内已完成的堆石混凝土施工实例，水利部国际合作与科技司组织了成果鉴定并指出，“堆石混凝土技术具有完全的自主知识产权，属于原创性的新技术，堆石混凝土技术的成功应用必将有力推动我国中小型水利工程及其他大体积混凝土施工技术的发展，堆石混凝土技术具有良好的应用前景。”
关键词：堆石混凝土；性能优势；施工技术；应用前景
1工程概况
金桥水电站是易贡藏布干流上规划的第5个梯级电站，位于西藏自治区那曲地区嘉黎县境内，上距嘉黎县100公里，下距忠玉乡10公里，嘉（黎）—忠（玉）公路从首部枢纽及厂区通过，交通尚便利。
金桥水电站为引水式电站，工程的主要任务是在满足生态保护要求的前提下发电，并促进地方经济社会发展。水库正常蓄水位为3425.00m，死水位为3422.00m，水库总库容38.17万m3，调节库容11.83万m3；首部枢纽建筑物最大坝高26m，电站总装机容量66MW（3×22MW），年发电量3.88亿kW·h，保证出力13.5MW，年利用小时5873h。电站属Ⅲ等中型工程，主要建筑物为3级，次要建筑物为4级，临时建筑物为5级。工程区地震基本烈度为Ⅶ度，地震设防烈度也为Ⅶ度。工程枢纽主要建筑物由左岸堆石混凝土坝、泄洪冲沙闸、排漂闸、右岸岸边式电站进水口，引水发电隧洞、调压井、压力管道、地下发电厂房及开关站等建筑物成。
2堆石混凝土原材料要求
2.1原材料的要求一般规定
堆石混凝土采用高流动度、不离析、均匀性和稳定性的自密实混凝土，浇筑时依靠其自重流动，无需振捣而达到密实，充填堆石体空隙所形成堆石混凝土，反铲摊铺石块，模板附近块石采用人工配合反铲码放。自密实混凝土采用搅拌车运输至仓号，混凝土泵泵送入仓，模板采用组合钢模板，利用浇筑面埋设插筋拉杆加固模板。
2.2堆石
堆石混凝土的堆石宜使用新鲜、完整、质地坚硬、不易风化、不易崩解的石料。其饱和抗压强度应满足下表的规定。
2.6外加剂
自密实性能混凝土宜使用以聚羧酸盐高分子为主要原料的高性能减水剂。自密实性能混凝土一般不宜选用速凝剂或促凝剂，也不宜选用早强剂或早强外加剂。当自密实性能稳定性要求大于1h时，如仓面较大、运输距离较远等，宜选用缓凝型外加剂。堆石混凝土专用外加剂，其性能指标应符合《混凝土外加剂》（GB/T8076-2008）和《水工混凝土外加剂技术规程》（DL/T5100-1999）中的相关规定。其性能指标应符合下表要求。
说明：
1、配合比计算采用容重法，容重2350kg/m3。
2、混凝土骨料为小石（粒径5mm-20mm）。
3、含气量按照(4.0~6.0)%控制，引气剂掺量可根据实测含气量进行微调。
3施工方法
3.1施工工艺
施工工艺：仓面准备→模板支立→堆石开采与筛洗→堆石运输与入仓→自密实性能混凝土生产、运输与浇筑→堆石混凝土养护→进入下一循环。
3.2仓面准备
块石储备：主要采用料场开挖料（天然鹅卵石）及饱满坚实的洞挖料，在筛洗平台进行筛选冲洗，储备在布置在储料仓内，在进入仓号前再次对其冲洗，保证堆石质量，为保左岸坝段混凝土施工进度，必须储存足够的块石料备用。
基岩面：清除松动块石，杂物、泥土等，冲洗干净且无积水。对于从建基面开始浇筑的堆石混凝土，宜采用抛石型堆石混凝土。
仓面控制标准：自密实混凝土浇筑宜以大量块石高出浇筑面50～150mm为限，加强层面结合。无防渗要求部位：清洗干净无杂物，可简单拉毛处理有防渗要求部位：需凿毛处理；有防渗要求部位：需凿毛处理。无杂物，无乳皮成毛面，表面清洗干净无积水。凿毛可采用以下方式进行施工，风镐、钢钎、钢钉耙拉毛及高压水枪进行冲毛。
施工方法：堆石入仓前的基础仓面的处理，可按常规混凝土的处理方法进行。基础仓面上的混凝土乳皮、表层裂缝、由于泌水造成的低强混凝土（砂浆）以及嵌入表面的松动堆石必须予以清除，并进行凿毛处理。基础仓面必须保证清洁，不应有积水。堆石入仓完成后浇筑高度控制在1.5m～2m之间，具体根据设计分层分块为准。
3.3模板支立
模板采用组合模板（钢模、木模）（外撑式、内拉式）或悬臂大模板替代模板，浆砌石挡墙代替模板主要用在坝段于坝段之间的分缝处。模板要求如下：
㈠堆石混凝土模板可采用钢模、木模等常态混凝土模板，其技术要求需参照招标文件技术条款“混凝土工程”和相关国家规范执行。
㈡混凝土强度达到2.5MPa以上方可拆模。
㈢模板应刷脱模剂。
㈣模板吊运采用25t吊车进行。
3.4堆石开采与筛洗
堆石混凝土所用的堆石材料应是新鲜、完整、质地坚硬、不得有剥落层和裂纹。
㈠堆石的爆破开采应通过爆破试验确定合理的爆破参数。
㈡开采的石料宜进行筛选，不宜从爆堆上直接取料上坝。
㈢含泥量不符合要求的堆石入仓前应冲洗干净，严禁混入泥块、软弱岩块。
㈣在进行筛选后进行骨料冲洗。
㈤浇筑骨料入仓前将自卸车车厢微顶起一个角度，在车厢内将骨料在此冲洗，并对自卸车车轮进行冲洗。
3.5堆石运输与入仓
3.5.1堆石的运输与入仓应满足下列要求：
㈠堆石混凝土抗压强度达到2.5MPa以前，不得进行下一仓面的准备工作。
㈡堆石成品宜采用自卸车直接运输入仓，应尽量避免中转。
㈢为避免车轮带入泥土，可在入仓道路上设置冲洗台，对车轮进行冲洗。为保证施工质量，在进行左岸挡水坝段混凝土施工时，新建洗料平台，利用前期使用的卸料平台，将其搭设在单个仓号的入口部位，当自卸车通过卸料平台后利用水管进行冲洗自卸车轮胎及车斗内的堆石。
3.5.2堆石铺填应满足下列要求：
㈠在堆石过程中，堆石体外露面所含有的粒径大于200mm小于300mm的石块数量不得超过10块/m2，小于200mm的严禁入仓。对于粒径超过800mm的大块石，宜放置在仓面中部，以免影响堆石混凝土表层质量，按照招标文件要求堆石混凝土含水率为55%。
㈡对于石料表面附着的泥土，必须清洗干净，含泥量≤0.5%。
㈢堆石入仓时不得将泥土带入堆石仓面，对于已带入仓内的泥土必须在浇筑自密实混凝土前予以清除，否则不得浇筑自密实混凝土。入仓过程应控制不对基础仓混凝土产生较大的冲击，以免下层低龄期混凝土内部产生微裂缝，对建筑物造成早期损伤。
㈣宜将粒径较大的堆石置于仓面的中下部，粒径较小的堆石置于仓面的中上部。
㈤与基础仓混凝土接触的堆石应严格避免大面积接触，以免影响冷缝的粘结。
㈥堆石完成后应做好防雨（水）措施，在浇筑自密实混凝土前必须防止雨（水）冲刷堆石导致泥浆在接触面上堆积,堆石仓面也应避免二次污染，严禁在仓面冲洗石块。
㈦分层厚度根据设计分层高度确定，每层堆石厚度可按1.5m~2m控制，一般不超过2m。
㈧堆石采用挖掘机平仓，靠近模板部位的堆石宜采用小型机械或人工堆放。
㈨在堆石过程中，模板拉条周边宜采用人工平仓，堆石后应对模板进行校正。
3.6自密实性能混凝土生产、运输与浇筑
堆石混凝土几种常用浇注方式有泵送、罐车自卸、吊罐、反铲、混凝土拖泵、汽车泵、溜槽。其中混凝土拖泵理论泵送混凝土量≧80m3/h，综合造价低，是应用最多的一种浇筑方式。汽车泵理论泵送量≧80m3/h，灵活方便，移动范围大，容易控制，但单价较高，多用于高程较高或者市内工程类型。溜槽浇筑方便快捷，造价低，但受地理条件限制，适合高程较低的基础仓面，溜槽搭接不易过长。结合现场实际情况，混凝土入仓采用汽车泵、混凝土拖泵、溜槽等方式进行浇筑。
3.7混凝土强度质量检测及现场抗渗检测
堆石混凝土质量检测采用钻孔取芯进行密实度与强度检测，钻孔取芯芯样直径不小于200mm，芯样检测频次控制在每3000m³堆石混凝土取芯芯样不小于1.5m，每个坝段至少取样1组。芯样中块石体积比应在35%～75%范围内。
采用钻孔压水试验检测抗渗性，检测方法按照《水利水电工程钻孔压水试验规程》（DL/T5331-2005）中的相关规定执行。
4结束语
堆石料应新鲜、完整，质地坚硬，不得有剥落层和裂纹。可以使用毛石、块石、粗料石和卵石，其中部或局部厚度不宜小于30cm，最大粒径以运输、入仓方便为限，且不宜超过1.0m；允许使用少量片石但其重量不得超过堆石料总重的10%，且不得集中堆放。堆石料的饱和抗压强度（Rs）不得小于40MPa。堆石料中含泥量不得超过5%，不允许有泥块含量。堆石料质量控制，主要是在料源处加筛网对块石筛分，剔除超径、逊径石，合格料由反铲装车。遇有含泥量较大的进行冲洗。
堆石混凝土施工技术作为一种全新的大体积混凝土施工技术，利用了大量的块石作为建筑材料，充分发挥低水化热专用自密实混凝土性能优势，除强度、弹模等基本力学性能与普通大体积混凝土相近以外，还具有以下特点和性能优势。
具有超强穿透填充能力、高粘结力的专用自密实混凝土，能保证堆石混凝土的充填密实，提高混凝土和块石表面的粘结力，最终形成完整密实，有高强度保证率的堆石混凝土。实测数据表明，堆石混凝土的实际密度大于普通混凝土，具有很好的强度性能和抗渗性能。
堆石混凝土施工所使用的机械设备均为常规设备，减少了混凝土的生产和浇筑量，免除了混凝土浇筑的振捣工序，减少和消除了温控措施和层面处理措施，施工工艺简单。可以采用机械化施工，最大限度地降低工人技术水平和质量管理水平对工程质量的影响，在提高了施工质量的基础上，明显缩短工期。
堆石混凝土具有大块石稳定堆积构成的骨架，因而具有优良的体积稳定性，体积收缩小，具有较强的抗裂能力。堆石混凝土施工工艺保证施工层面会有大量的块石棱角裸露，增加了层间混凝土的结合面，通过混凝土与块石棱角的咬合可提高堆石混凝土层间的抗剪能力，可以免除或者简化层间结合面的凿毛工序。
西藏金桥水电站处理采用以上施工技术，节省了大量时间，而且施工相对方便，也节省了人力，同时加快了施工进度。为同类水电站基础施工提供了宝贵的借鉴经验。
参考文献
[01] GB 13590-2006.钢渣硅酸盐水泥[S].
[02] GB/T 12573-2008.水泥取样方法[S].
[03] GB/T 17671-1999.水泥胶砂强度检验方法[S].
[04] GB/T 8074-2008.水泥比表面积测定方法 勃氏法.[S]
论文作者:①赵宝英,②王正明,③刘智平
论文发表刊物:《防护工程》2018年第30期
论文发表时间:2019/1/16
标签：混凝土论文; 密实论文; 模板论文; 石料论文; 性能论文; 体积论文; 粒径论文; 《防护工程》2018年第30期论文;