嚴道華

(三明市堤防管理處，福建三明365000)

自密實堆石混凝土在水毀修復工程中的應用

嚴道華

(三明市堤防管理處，福建三明365000)

自密實堆石混凝土是利用其高密實、水化溫升小、工藝簡單、易于現(xiàn)場質(zhì)量控制、能較大程度降低人工技術水平、施工效率高、工期短等特點，從而得到綜合性能優(yōu)異的堆石混凝土。文章根據(jù)自密實堆石混凝土在三明臺江電站防洪堤水毀修復工程中的具體應用情況，從混凝土原材料、配合比、施工工藝等方面對自密實堆石混凝土的施工進行了闡述。

自密實;堆石;混凝土;防洪堤;施工

1 工程概況

沙溪流域?qū)傥覈鴸|部季風區(qū)，中亞熱帶濕潤氣候，流域內(nèi)雨量充沛且年內(nèi)分布不均，3—9月降水量占全年的80%，特別是5、6月份常發(fā)生高強度、歷時長的鋒面雨，進而引發(fā)大洪水，甚至特大洪水。

2010年6月暴雨洪水中，位于沙溪中下游河段的三明市臺江電站下游右岸約90 m岸坡出現(xiàn)局部滑坡，直接威脅著當?shù)鼐用竦纳敭a(chǎn)安全。由于臺江段防洪堤位于庫區(qū)，上、下游及堤背處均有已建成的建筑物，考慮到大面積的開挖施工，會影響庫區(qū)和已建成防洪堤的安全穩(wěn)定，且作為防洪堤水毀修復工程，要求施工工期短。為此，選擇了自密實堆石混凝土施工技術進行搶險。

臺江段防洪堤水毀修復工程建設防洪標準按30 a一遇洪水標準設防，堤型為堆石自密實混凝土斜坡型式，堆石來源為當?shù)赝赓彾咽?，使用機械堆石，共澆筑堆石混凝土約3300方，防洪堤長89.22 m。工程工期為2011年3月—2011年5月，歷時60 d。

2 自密實堆石混凝土簡介

自密實混凝土是指在自身重力作用下，能夠流動、密實，即使存在致密鋼筋也能完全填充模板，同時獲得很好均質(zhì)性，不需振動的混凝土［1］。相對于普通混凝土有以下優(yōu)點:

1)免去振搗工序，靠自重成型，減少施工噪音，改善工人和居民環(huán)境。

2)解決了不易或無法進行振動搗實作業(yè)(如鋼筋過于密集、斷面過深或過于復雜等)的問題。

3)提高澆筑速度，加快施工工期。

4)節(jié)約人工。

5)提高了混凝土結(jié)構的耐久性［2］。

自密實堆石混凝土是利用自密實混凝土的高流動、抗分離性能好以及自流動的特點，在塊石內(nèi)隨機充填自密實混凝土而形成的混凝土堆石體［3］。它具有水泥用量少、水化溫升小、施工速度快、良好的體積穩(wěn)定性、層間抗剪能力強等優(yōu)點。

3 專用自密實混凝土配合比試驗

根據(jù)三明市臺江電站防洪堤水毀修復工程設計要求，需設計專用的自密實混凝土配合比，應滿足C20的性能要求。

根據(jù)自密實混凝土依據(jù)設計標準進行了原材料備選和相關配合比試驗。

3.1 原材料

1)水泥:永安萬年牌早強型普通硅酸鹽42.5水泥。

2)粉煤灰:符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/1596—2005)中的相關規(guī)定，不低于Ⅱ級粉煤灰。

3)砂:級配顯示為中粗砂，表現(xiàn)密度平均值為2.67g/m3。

4)石子:選用級配的碎石或卵石，最大粒徑16 mm，表觀密度2.7 g/m3。

5)外加劑:采用HS－T堆石混凝土專用外加劑，性能指標滿足《混凝土外加劑應用技術規(guī)范》的要求。

6)水:自來水。

3.2 自密實混凝土配合比試驗

三明市臺江電站防洪堤水毀修復工程設計專用的自密實混凝土配合比，試驗流程及目的:

1)凈漿試驗。選取不同型號外加劑同水泥、粉煤灰進行適應性試驗，以確定該工程膠凝材料適應的外加劑型號。

2)砂漿試驗。選取不同水膠比、砂率、粉煤灰摻量進行試驗。

3)混凝土試驗。調(diào)整單方石子用量及外加劑用量，得到自密石混凝土初步配合比。

混凝土配合比采用HJS—60型雙臥軸試驗混凝土攪拌機，首先用水把攪拌機潤濕，然后依次把稱好的石子、砂、水泥、粉煤灰放入攪拌機，攪拌15 s停機。

調(diào)動攪拌機把稱好的水及外加劑混合后均勻倒入攪拌機中，攪拌2 min后出機。立即測擴展度、坍塌度及V漏斗時間。

經(jīng)過了25次試驗，得到了專用自密實混凝土配合比，如表1所示。

對該配合比的混凝土進行成型抗壓強度試塊，標準養(yǎng)護至28 d齡期后委托了國家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督中心進行了相關檢測，結(jié)果顯示了該配合比的強度為23.0 MPa，設計強度為115%，滿足了C20的設計要求。

表1 專用自密實混凝土配合比 kg/m3

4 自密實堆石混凝土的施工

主要包括5個方面:

4.1 施工前準備工作

三明市臺江防洪堤段水毀修復工程在施工準備、施工測量放樣、表層植土清理、堤槽開挖、基槽驗收的基礎上，經(jīng)現(xiàn)場業(yè)主代表和監(jiān)理人員檢測合格并三方驗收后，進入以下工序施工。

4.2 模板安裝

模板在使用前清洗干凈，涂刷脫模劑，并避免污染。底層模板在安裝前鑿平地基，鋪設墊板，準確放樣。

模板的拼接平整嚴密，不留有可能漏裝的縫隙，模板下端不錯面，支架支承在堅實的地基上，并有足夠的支承面積，斜撐防止滑動［4］。人行道及施工荷載不支承在模板及支架上。

在自密實混凝土澆筑過程中由專人負責檢查、調(diào)整模板的形狀及位置，如有變形走樣，立即采取措施處理，同時停止混凝土澆筑，直至找到解決措施。

4.3 堆石入倉

自卸汽車將堆石料運到施工現(xiàn)場，直接拋至防洪堤坡腳，然后挖掘機將坡腳的堆石料堆積起來，用水泵抽沙溪河的河水沖洗堆石料，沖洗干凈之后使用挖掘機和人工輔助堆石入倉。

1)入倉前先澆筑一層3～8 cm厚的自密實混凝土，然后在自密實混凝土初凝前將堆石埋入混凝土中，確保堆石混凝土與基礎結(jié)合良好［5］。

2)入倉。在三明市臺江電站防洪堤水毀修復工程中，將堆石料運到施工現(xiàn)場，直接拋至防洪堤坡腳，然后挖掘機將坡腳的堆石料堆積起來，用水泵抽沙溪河的河水沖洗堆石料，沖洗干凈之后使用挖掘機和人工輔助堆石入倉。

此外，還需對該批堆石的質(zhì)量進行全面檢查，把粒徑＜20 cm的塊石清出場外，把粒徑超過80 cm的大塊石則放置在倉面中部，把個別粒徑過大的塊石在現(xiàn)場將其破裂成符合規(guī)定的塊石［6］。

3)入倉后一般采用人工或者挖掘機對倉面?zhèn)}內(nèi)進行平倉整理，對倉內(nèi)的不合格料進行清理，然后經(jīng)監(jiān)理工程師驗收合格后，進行自密實混凝土的澆筑。每層堆石的層厚要根據(jù)混凝土的澆筑厚度，一般控制在1.0～1.5 m。

4.4 自密實混凝土的生產(chǎn)、運輸、澆筑

在三明市臺江電站防洪堤水毀修復工程中，采用JS500型混凝土攪拌機施工現(xiàn)場拌合，攪拌機安放在水毀防洪堤的堤頂，所以自密實混凝土拌合完成直接進入特制的漏斗，經(jīng)漏斗流入導管，再經(jīng)導管流出沿邊坡流入堆石倉內(nèi)，完成澆筑，如圖1所示。

4.4.1 自密實混凝土的生產(chǎn)

堆石混凝土施工的關鍵程序就是自密實混凝土的拌和，堆石混凝土的施工質(zhì)量直接受自密實混凝土拌和質(zhì)量的影響。

自密實混凝土拌和過程中，按比例稱量好的骨料和膠凝材料，然后分別投入強制式攪拌機干拌，再加入水和外加劑后繼續(xù)攪拌＞60 s(如果氣溫＜15℃時，攪拌時間應≥90s)。混凝土拌和好后，再對拌合物和混凝土性能進行檢驗，只有符合要求才能卸料運輸。

圖1 自密實混凝土的澆筑

4.4.2 自密實混凝土的運輸

自密實混凝土的水平運輸一般采用裝載機，由于流動性對于澆筑時的效果有影響很大，所以要求混凝土出機后盡快澆筑，必須在60 min內(nèi)完成澆筑。在運輸中必須注意以下3點:

1)務必把車內(nèi)殘留物清洗干凈，且將車內(nèi)積水排盡再接料。

2)禁止在運輸過程中加水。

3)配備足夠的運輸設備以便將混凝土運輸?shù)竭_施工現(xiàn)場，還需選擇最佳線路，確保自密實混凝土的連續(xù)澆筑。

4.4.3 自密實混凝土的澆筑

三明市臺江電站防洪堤水毀修復工程在自密實混凝土澆筑時，還現(xiàn)場進行混凝土性能檢驗，檢驗其坍落度和坍落擴展度，經(jīng)過檢驗，該工程36倉的塌落度達到260 mm以上、擴展度650 mm以上。

采用分層澆筑，在澆筑第二層之前，保證在下層混凝土未達到初凝。澆筑時間應在120 min內(nèi)完成，澆筑速度也不宜過快，因為過快會造成卷入較多的空氣影響混凝土外觀和內(nèi)在質(zhì)量。在澆筑后期，為減少骨料沉降，可采取了適當增加混凝土的澆筑厚度［7］。

4.5 堆石混凝土的養(yǎng)護

堆石混凝土澆筑后，及時覆蓋，終凝后則立即灑水養(yǎng)護，養(yǎng)護時間≥28 d，若有特殊要求，則應該適當延長養(yǎng)護時間。

三明市臺江電站防洪堤水毀修復工程于3—5月施工，歷時60 d，養(yǎng)護得當，混凝土未出現(xiàn)裂縫。若混凝土不便澆水或使用塑料布時，可以涂刷養(yǎng)護液。

5 結(jié)語

自密實堆石混凝土在三明市臺江電站防洪堤水毀修復工程中，實際埋石率達到55%，是常規(guī)混凝土埋石率(20% －25%)的兩倍，同體積砌體的造價相比普通混凝土較低，不僅有效保證了工程質(zhì)量、加快了施工進度，而且降低了施工成本，還減少水泥用量，減少了二氧化碳的排放，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

據(jù)統(tǒng)計，在60 d的工期內(nèi)，共澆筑堆石混凝土36倉，平均每倉堆石混凝土從支立模板到澆筑完成所需時間為1.67 d。經(jīng)檢測，混凝土抗壓強度均滿足設計要求。

在施工中積累了一些的施工經(jīng)驗，并總結(jié)出一套具有科學性、指導性、操作性強的施工工藝，為該技術今后的應用奠定了良好的基礎。鑒于堆石混凝土的施工質(zhì)量好、施工進度快、投資成本節(jié)約、工期節(jié)省且工藝簡單等特點，預計在水庫除險加固工程、環(huán)保要求高的城區(qū)防洪工程的工程乃至今后的中小河流域治理都可能大力推廣使用。

［1］張文濤.自密實混凝土施工工藝與質(zhì)量控制［J］.河北水利，2013(07):39.

［2］吳永錦，劉清.C20自密實混凝土在堆石混凝土中的應用［J］.混凝土，2010(03):124－127.

［3］唐欣薇，石建軍，張志恒，等.自密實堆石混凝土力學性能的細觀仿真與試驗研究［J］.水利學報，2009(07):78 －83，91.

［4］韓健，張彩雙，盧玲，包芬芬.堆石混凝土技術的研究與應用［J］. 中國水運:下半月，2013(12):360－361，363.

［5］王志，單智.堆石混凝土施工管理［J］.混凝土，2012(12):147－149.

［6］劉國棟，張強，朱甲學.堆石混凝土在電站水毀修復工程中的應用［J］.水利技術監(jiān)督，2012(06):45－47.

［7］潘自恒，張春霞.我國堆石混凝土筑壩技術的新發(fā)展［J］.水利水電技術，2012(07):15 －17，21.

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2014－05－15

嚴道華(1980－)，女，福建三明人，工程師，從事水利行業(yè)工作。