沈煥珍

（山西省臨汾市水利勘測設(shè)計院，山西臨汾041000）

1 工程概述

1.1 工程概況

清峪水庫位于山西省鄉(xiāng)寧縣城以西的鄂河一級支流清川河上，水庫總庫容233萬m3，是一座以防洪、城市及工業(yè)供水為主，兼顧農(nóng)業(yè)灌溉的小型水庫。原設(shè)計水庫大壩為混凝土重力壩，最大壩高38.3 m，壩頂總長203 m，左、右岸非溢流壩段壩頂寬5.5 m，迎、背水坡度分別為1∶0.15和1∶0.75；溢流壩段布置在主河床上，迎水坡度1∶0.15，下游為泄槽段與挑流消能設(shè)施；輸水灌溉孔、泄洪排沙洞位于大壩偏左岸下部，依次為?1.0 m的鋼管、4 m×4 m鋼筋混凝土方洞。設(shè)計大壩現(xiàn)澆混凝土方量6.3萬m3。

1.2 問題的提出

清峪水庫2007年底開工后即面臨三大問題：①混凝土澆筑溫度控制：按常規(guī)，大體積混凝土澆筑可采用粗骨料預(yù)冷、加冰拌和等措施來降低混凝土澆筑溫度，或采用澆筑層中埋設(shè)冷卻水管的方法來降低混凝土水化熱溫升，其施工工藝繁瑣，溫度控制環(huán)節(jié)多，加上施工、監(jiān)理均缺少該方面經(jīng)驗，現(xiàn)場質(zhì)量不易控制；②粗骨料供應(yīng)：縣域內(nèi)碎石料廠（灰?guī)r）均位于縣城東南，距離工程區(qū)約40～60 km，且生產(chǎn)量遠(yuǎn)不能滿足水庫筑壩要求，而工程區(qū)附近儲有大量砂巖；③勞動力問題：鄉(xiāng)寧縣為山區(qū)縣，又是山西省煤礦開采主區(qū)，勞動力缺乏、人員工資高出附近市縣20%左右。造成的結(jié)果：一是工程造價可能增加20%～25%，主要是原材料、人員工資、溫度控制費用；二是若水化熱溫升控制不當(dāng)，冷縮裂縫可能使壩體滲漏水。在清華大學(xué)水利系的技術(shù)指導(dǎo)下，經(jīng)現(xiàn)場試驗及主管部門同意，變更為堆石混凝土壩體、外包厚1.2 m鋼筋混凝土的混凝土重力壩。

2 堆石混凝土的特點

2.1 堆石混凝土定義

堆石混凝土是將滿足一定粒徑要求的堆石直接入倉，形成有空隙的堆石體，然后在堆石體表面澆筑滿足特點要求的自密實混凝土，形成一種完整、密實、水化熱溫升小的大體積混凝土。

2.2 堆石混凝土特點

清峪水庫堆石混凝土施工具有四個特點：①堆石混凝土的堆石占總體積的55%，堆石采用當(dāng)?shù)貎Σ亓控S富、質(zhì)地堅硬、新鮮的砂巖，加上水泥、混凝土骨料用量減少，與灰?guī)r作粗骨料的常態(tài)混凝土相比，原材料成本降低13.8元/m3，綜合單價降低21%；②堆石混凝土的自密實混凝土占總體積的45%，水泥用量少，僅為90 kg/m3，施工采用礦渣硅酸鹽水泥，水化熱溫升7～10℃，僅為常態(tài)混凝土水化熱溫升的一半左右，無需采用溫控設(shè)施即可防止堆石混凝土冷縮裂縫，施工工藝簡單化，節(jié)約了溫控成本，易于現(xiàn)場質(zhì)量控制；③自密實混凝土中摻入了一定比例的聚羧酸系高性能減水外加劑，大大提高了混凝土流動性，充填過程中也未發(fā)生離析泌水現(xiàn)象，依靠混凝土自重達(dá)到密實，施工工藝簡單化，質(zhì)量有保證；④堆石混凝土不設(shè)縱向伸縮縫，只需間隔20～30 m設(shè)橫向伸縮縫或誘導(dǎo)縫，分層澆筑厚度1.5 m左右，與常態(tài)混凝土相比，有作業(yè)面積大、單次澆筑方量大的特點，便于機(jī)械化施工，勞動力減少一半以上，施工進(jìn)度加快。

3 堆石混凝土施工工藝流程

堆石混凝土施工工藝流程包括：模板支撐、堆石入倉、自密實混凝土澆筑等。

3.1 模板支撐

模板支撐采用外撐式，從模板剛度、密封性、支撐強(qiáng)度及穩(wěn)定性考慮，采用普通鋼模板和曲面竹膠模板，利用露出壩體表面的預(yù)埋鐵件和鋼模板背后的固定點，用鋼筋連接固定，支撐時要求模板底部低于倉面0.2～0.3 m，模板接縫寬不大于1 mm且要密封，以防止?jié)仓r發(fā)生模變及漏跑漿事故，并要求在堆石入倉完畢后、自密實混凝土澆筑前對模板進(jìn)行校正。

3.2 堆石入倉

堆石入倉是在倉面堆石混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到2.5 MPa以上、模板支撐基本完成后進(jìn)行，采用自卸汽車運(yùn)輸、挖掘機(jī)平倉，使堆石自然堆積。在入倉口前的適當(dāng)位置設(shè)清洗臺，用壓力水管沖洗汽車等設(shè)備、輪胎等，防止泥塊帶入倉內(nèi)。根據(jù)堆石高度，距離模板不小于1.0 m采用人工碼放堆石，以免機(jī)械施工造成模板損傷。

3.3 自密實混凝土澆筑

自密實混凝土采用電子配料機(jī)配料，0.75 m3雙臥軸強(qiáng)制式攪拌機(jī)拌制，拌制時間2 min，攪拌機(jī)出料后通過溜槽進(jìn)入混凝土泵的料斗內(nèi)，混凝土泵加壓后通過?125 mm鋼管送至倉面，要求運(yùn)輸時間不大于60 min，以保證自密實混凝土的澆筑質(zhì)量。當(dāng)停泵時間過長時，要及時清理泵管中的混凝土，重新澆筑。

自密實混凝土結(jié)合運(yùn)輸采用泵管澆筑，分層澆筑厚度1.5 m，倉面澆筑點要均勻布置，間距不超過3 m，必須單向逐點澆筑，上個澆筑點澆滿后方可移至下一個澆筑點，澆筑點不得重復(fù)使用。澆筑時應(yīng)注意：①澆筑面應(yīng)使適量石塊高出澆筑物50～150 mm，以加強(qiáng)層面結(jié)合；②混凝土澆筑中斷4 h以上時，應(yīng)先澆筑同配比的自密實砂漿，使其完全覆蓋堆石體內(nèi)已喪失流動性的混凝土表面，再澆筑自密實混凝土；③遇強(qiáng)雨、中雨時要停止施工，并對倉面采取防水保護(hù)和排水設(shè)施。夏季澆筑混凝土?xí)r，要選在夜間等相對低溫時段。

4 堆石混凝土施工質(zhì)量控制

4.1 原材料質(zhì)量控制

（1）堆石：清峪水庫堆石混凝土工程量5.4萬m3，需堆石實方量約3.0萬m3，雖然當(dāng)?shù)厣皫r儲藏量豐富，但石料場不正規(guī)且產(chǎn)量少，故采用工地現(xiàn)場收料。要求堆石粒徑不小于250 mm，質(zhì)地堅硬、新鮮、完整，不得有剝落層及裂紋，含泥量小于5%，不允許含有泥塊。堆石入倉前要用壓力水管對其進(jìn)行沖洗，并剔除不合格產(chǎn)品。在堆石入倉期，要求每天檢測一次含泥量、泥塊量。

（2）水泥：采用袋裝礦渣硅酸鹽水泥，嚴(yán)禁使用凝結(jié)速度快的水泥。進(jìn)入工地的每一批水泥須有生產(chǎn)廠家的合格證及品質(zhì)試驗報告，要求每200～300 t水泥抽檢一次，抽檢內(nèi)容包括：細(xì)度、安全性、標(biāo)準(zhǔn)稠度、用水量、凝結(jié)時間、強(qiáng)度等級。水泥堆放處要通風(fēng)防潮，堆放高度不超過15袋，距離地面、墻邊不小于0.3 m，下部設(shè)防潮層，上部設(shè)防雨設(shè)施，周邊設(shè)排水溝。

（3）碎石：用破碎、過篩的灰?guī)r作粗骨料，最大粒徑20 mm，針片狀顆粒含量不超過8%，含泥量不大于1%，不允許含有泥塊。在混凝土澆筑期，要求每天檢測一次。

（4）砂子：采用黃河水洗砂，要求質(zhì)地堅硬、級配良好，含泥量不大于0.5%，不允許含有泥塊，含水量不大于6%。在混凝土澆筑期，除含水量每4 h檢測一次外，其余每天檢測一次。

4.2 自密實混凝土質(zhì)量控制

自密實混凝土的配合比根據(jù)工程所采用原材料通過試驗優(yōu)選確定，并經(jīng)審批后方可使用。清峪水庫單方混凝土材料用量為：水泥200 kg、碎石0.82 m3、砂子0.46 m3、粉煤灰285 kg、水180 kg、聚羧酸系外加劑6 kg。

自密實混凝土在攪拌機(jī)出料口取樣，通過試驗來檢測其質(zhì)量，要求每4 h檢測一次。其中：塌落度試驗用來檢測混凝土流動性能，要求塌落度250～280 mm、塌落擴(kuò)展度630～750 mm；V形漏斗試驗用來檢測混凝土的粘性及抗離析性，要求通過時間為7～25 s；自密實性能穩(wěn)定性也需通過試驗檢測，要求不小于1 h。

混凝土澆筑溫度測量要求：100 m2不少于一個測點，且每一澆筑層不少于3個測點，測點在倉面上均勻分布，澆筑期每4 h測量一次。

4.3 堆石混凝土質(zhì)量檢驗

主要采用挖坑法來檢測堆石混凝土的容重、孔隙率、密實性，要求壩高1/3以下時每5～8 m高挖探坑一組，壩高1/3以上時每8～12 m高挖探坑一組。堆石混凝土的抗壓強(qiáng)度采用鉆孔取芯法進(jìn)行檢測，芯樣直徑不小于200 mm。對于堆石混凝土的內(nèi)部缺陷，可采用水泥灌漿的方式進(jìn)行修補(bǔ)。■