李寶生

（山西省水利建筑工程局，山西 太原 030006）

1 概況

圍灘水電站位于澤州縣金村鎮(zhèn)圍灘泉附近的丹河干流上，距晉城市區(qū)30 km，樞紐工程原設(shè)計(jì)是漿砌石重力壩，壩頂長(zhǎng)116 m，最大壩底寬51 m，壩頂寬8.0 m。壩頂高程480.5 m，壩底高程426.5 m，最大壩高54.0 m。大壩漿砌石量10萬(wàn)m3，計(jì)劃工期為2009年5月—2010年10月，有效施工期14個(gè)月，月平均砌筑強(qiáng)度7 200 m3。根據(jù)施工計(jì)劃，應(yīng)在2009年3月開始漿砌石施工，但由于實(shí)際地質(zhì)條件與原勘探資料有出入等原因，大壩基礎(chǔ)開挖工程延期，2009年6月開始?jí)误w漿砌石施工，到2009年11月完成壩體砌筑2.5萬(wàn)m3，月平均砌筑強(qiáng)度4 200 m3，遠(yuǎn)低于7 200 m3的計(jì)劃平均強(qiáng)度，在計(jì)劃工期內(nèi)不可能完成剩余的7.5萬(wàn)m3漿砌石，而且漿砌石施工質(zhì)量很難控制，經(jīng)常出現(xiàn)返工現(xiàn)象。為保證工程質(zhì)量，加快工程進(jìn)度，采用堆石混凝土代替了大壩437 m高程以上部分的7.5萬(wàn)m3漿砌石壩體填筑料。

2 堆石混凝土施工技術(shù)

堆石混凝土施工技術(shù)是利用自密實(shí)混凝土的高流動(dòng)、抗分離性能好以及自流動(dòng)的特點(diǎn)，在粒徑較大的塊石內(nèi)隨機(jī)充填自密實(shí)混凝土而形成的混凝土堆石體。與漿砌石施工技術(shù)比較，堆石混凝土施工技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：一是堆石混凝土中的自密實(shí)混凝土具有更強(qiáng)的流動(dòng)性、穿透性，與砂漿相比，更容易充填到塊石的縫隙中，砌體密實(shí)性更好，更能保證壩體的施工質(zhì)量。二是堆石混凝土施工機(jī)械化程度高，對(duì)塊石塊徑要求低，特別適合大體積壩體施工，日強(qiáng)度可達(dá)到2 000～3 000 m3，施工效率大大提高。三是堆石混凝土用機(jī)械化施工代替了傳統(tǒng)的人工施工方法，便于施工管理。四是具有水泥用量少、體積穩(wěn)定性好、層間抗剪能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。但堆石混凝土施工成本略高于漿砌石，按照市場(chǎng)行情，漿砌石施工成本約220～235元/m3，堆石混凝土施工成本約250～270元/m3，高于漿砌石30～35 元/m3。

3 施工方法

堆石混凝土施工工序主要有倉(cāng)面清理、模板制安、石料開采運(yùn)輸、石料堆筑、自密實(shí)混凝土拌制、澆筑等。

3.1 石料開采運(yùn)輸

堆石用石料場(chǎng)位于交通洞2號(hào)出口至3號(hào)進(jìn)口中間，距大壩下游約1 500 m，料場(chǎng)巖石主要巖性為灰?guī)r。石料采用潛孔鉆深孔爆破開采，分兩次運(yùn)輸。毛料采用挖掘機(jī)裝車，20 T自卸汽車運(yùn)輸至儲(chǔ)料場(chǎng)；用挖機(jī)在儲(chǔ)料場(chǎng)選取合格石料裝車，20 T自卸汽車沿上壩道路運(yùn)至壩面。上壩道路于大壩上游左側(cè)緊靠山體填筑，隨壩體上升。

3.2 倉(cāng)面清理

施工前，對(duì)施工倉(cāng)面進(jìn)行清理。倉(cāng)面清理由裝載機(jī)配合人工完成，清理后的倉(cāng)面要求清潔，無(wú)積水、無(wú)碎渣。

3.3 模板制安

用M10漿砌石代替施工模板，先按照設(shè)計(jì)圖紙測(cè)放堆石混凝土邊線，沿邊線砌筑約1.2 m高的M10漿砌石擋墻，左岸上游連接上壩路的位置預(yù)留5 m左右缺口，作為石料運(yùn)輸通道，塊石堆滿倉(cāng)面后用漿砌石封堵預(yù)留缺口。

3.4 石料堆筑

堆石料清除表面泥土后運(yùn)至清理好的倉(cāng)面，由挖機(jī)進(jìn)行石料堆筑。堆筑過(guò)程中要盡量使塊石大小搭配合理，堆筑面盡量平整，厚度1.2～1.5 m。

3.5 自密實(shí)混凝土澆筑

自密實(shí)混凝土所用材料為42.5普通硅酸鹽水泥、5～20 cm小石子、人工砂、粉煤灰、專用外加劑。專用外加劑及混凝土配合比嚴(yán)格按照配料單進(jìn)行配料，攪拌時(shí)間不低于90 s。當(dāng)氣溫低于15℃時(shí)，攪拌時(shí)間不低于120 s。

自密實(shí)混凝土采用混凝土輸送泵直接入倉(cāng)，輸送泵安裝在攪拌機(jī)附近，通過(guò)溜槽將混凝土送至泵內(nèi)。管道在上游面板0+55.5附近垂直上壩，再沿倉(cāng)面布置，并隨倉(cāng)面澆筑情況安拆泵管。澆筑點(diǎn)均勻布置于整個(gè)倉(cāng)面，自倉(cāng)面一側(cè)依次向另一側(cè)澆筑。每個(gè)澆筑點(diǎn)的自密實(shí)混凝土填滿后移至下一個(gè)澆筑點(diǎn)，澆筑順序應(yīng)做到單向順序，不可在倉(cāng)面上往復(fù)澆筑。每一倉(cāng)的澆筑頂面留有塊石棱角，便于與下一倉(cāng)的粘結(jié)。

3.6 堆石混凝土養(yǎng)護(hù)

堆石混凝土澆筑6～18 h內(nèi)灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期間始終保持表面濕潤(rùn)，2 d后或者混凝土抗壓強(qiáng)度不低于5 MPa時(shí)進(jìn)行下一層施工。

4 質(zhì)量控制

通過(guò)對(duì)塊石、自密實(shí)混凝土、堆石混凝土相關(guān)性能指標(biāo)的檢測(cè)，對(duì)大壩堆石混凝土質(zhì)量進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制。

4.1 塊石質(zhì)量控制

塊石入倉(cāng)前清除表面泥土，最大粒徑1 000 mm，最小粒徑300 mm，表觀密度2.79～2.92 g/cm3，抗壓強(qiáng)度118 MPa，軟化系數(shù)大于0.67。

4.2 自密實(shí)混凝土質(zhì)量控制

自密實(shí)混凝土設(shè)計(jì)指標(biāo)為R28C15F150W8，實(shí)測(cè)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求，檢測(cè)結(jié)果見表1。

表1 自密實(shí)混凝土性能指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

4.3 堆石混凝土質(zhì)量控制

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)密度檢測(cè)控制，堆石混凝土密度為2 450 kg/m3。首先在試驗(yàn)段采用核子密度儀和試坑法對(duì)應(yīng)檢測(cè)堆石混凝土密度，通過(guò)比較確定核子密度儀與試坑法檢測(cè)曲線及核子密度儀檢測(cè)最小控制值。試驗(yàn)段布置在壩體中部靠近下游，長(zhǎng)10 m、寬9 m、高1.2 m，按3～4 m的間距布置檢測(cè)點(diǎn)5個(gè)，堆石混凝土初凝后，先用核子密度儀檢測(cè)堆石混凝土密度，再以該測(cè)點(diǎn)為中心采用試坑法進(jìn)行檢測(cè)。用核子密度儀檢測(cè)時(shí)，預(yù)先在深度30 cm處埋設(shè)PE管作為核子密度儀測(cè)點(diǎn)位置進(jìn)行檢測(cè)。用試坑法檢測(cè)時(shí)，參考《漿砌石壩施工技術(shù)規(guī)定》，所用套環(huán)內(nèi)徑為138 cm，環(huán)高20 cm，試坑最大直徑約110 cm，最大深度約60 cm，采用先風(fēng)鎬打孔再撬挖取石的辦法挖坑，并采用灌水法測(cè)試坑體積。檢測(cè)結(jié)果見表2。

表2 堆石混凝土物理指標(biāo)檢測(cè)表

從以上試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)得出：試驗(yàn)段堆石混凝土質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。兩種檢測(cè)方法曲線為ρ試坑=ρ核+86，ρ核最小控制值為2 364 kg/m3。

堆石混凝土開始澆筑后，核子密度儀檢測(cè)結(jié)果見表3。

表3 堆石混凝土密度檢測(cè)結(jié)果

由表3數(shù)據(jù)可知，圍灘水電站大壩堆石混凝土施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)語(yǔ)

堆石混凝土施工工藝在圍灘水電站的應(yīng)用，不僅保證了工程質(zhì)量和施工進(jìn)度，而且總結(jié)了一套堆石混凝土的施工工藝和質(zhì)量檢測(cè)方法，為更廣泛地推廣應(yīng)用這一新型施工技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。