羅建平（中國水利水電第十二工程局有限公司，浙江杭州310004）

堆石混凝土重力壩施工質(zhì)量控制

羅建平
（中國水利水電第十二工程局有限公司，浙江杭州310004）

文中針對落水洞水電站工程的特點，從自密實混凝土原材料、專用自密實混凝土配合比設(shè)計、堆石料選取、堆石料入倉、堆石模板、自密實混凝土生產(chǎn)、運輸與澆筑、堆石混凝土層面處理、堆石混凝土養(yǎng)護、堆石混凝土檢測等環(huán)節(jié)，論述了堆石混凝土施工技術(shù)質(zhì)量控制要點，并通過了試驗檢測驗證。

堆石混凝土技術(shù)；原材料；配合比；施工質(zhì)量控制；質(zhì)量檢測

1 工程概述

落水洞水電站位于湖南省龍山縣白羊鄉(xiāng)和湖北省來鳳縣綠水鄉(xiāng)交界的龍咀河峽谷出口。樞紐建筑物主要包括溢流壩、電站廠房、左右岸擋水壩和廠區(qū)工程等部分。大壩為堆石混凝土重力壩，最大壩高33.5 m；溢流壩共設(shè)5孔弧形閘門；電站廠房位于溢流壩左岸，為河床式電站，裝有2×17.5 MW軸流式水輪發(fā)電機組。該工程是以發(fā)電為主的水利水電工程，中型水庫，Ⅲ等工程，主要建筑物3級。

2 堆石混凝土施工質(zhì)量控制

堆石混凝土技術(shù)，作為一種新型的筑壩技術(shù)，該技術(shù)以其優(yōu)異的施工優(yōu)勢迅速服務(wù)于水利水電行業(yè)。2014年，水利部編制了堆石混凝土行業(yè)標準，并發(fā)布了（SL678-2014）《膠結(jié)顆粒料筑壩技術(shù)導(dǎo)則》作為目前堆石混凝土技術(shù)施工的控制標準。其質(zhì)量控制主要是對自密實混凝土原材料、專用自密實混凝土配合比設(shè)計、堆石料選取、堆石料入倉、堆石模板、自密實混凝土生產(chǎn)、運輸與澆筑、堆石混凝土層面處理、堆石混凝土養(yǎng)護、堆石混凝土檢測等方面的質(zhì)量控制。

2.1 自密實混凝土原材料

1）水泥。用于自密實混凝土的水泥宜選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。工程選用湖南古丈南方水泥有限公司生產(chǎn)的南方牌P.O 42.5水泥。經(jīng)抽樣檢測，所檢項目包含凝結(jié)時間、安定性、抗折強度、抗壓強度，均符合國家標準（GB175-2007）《通用硅酸鹽水泥》要求。

2）粉煤灰。用于自密實混凝土的粉煤灰應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準中Ⅰ級或Ⅱ級粉煤灰的技術(shù)性能標準。工程采用湖南省石門電廠生產(chǎn)的Ⅱ級粉煤灰。經(jīng)抽樣檢測，所檢項目包含燒失量、需水量比、細度及含水率均符合國家標準（GB/T1596-2005）《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》要求。

3）細骨料。用于自密實混凝土的砂宜首選中粗砂。根據(jù)（SL352-2006）《水工混凝土砂石骨料試驗規(guī)程》中的相關(guān)規(guī)定，對工程的人工砂品質(zhì)進行了檢測，檢測結(jié)果，所檢項目包括砂的細度模數(shù)、含粉量、泥塊含量、吸水率和表觀密度，均符合行業(yè)標準（SL677-2014）《水工混凝土施工規(guī)范》要求。

4）粗骨料。用于自密實混凝土的粗骨料，最大粒徑不超過20 mm，針片狀顆粒含量不超過8%。工程選用粒徑（5~20）mm的碎石作為粗骨料，經(jīng)抽樣檢測，所檢項目包括含泥量、泥塊含量、針片狀顆粒含量、壓碎指標，均符合行業(yè)標準（SL677-2014）《水工混凝土施工規(guī)范》要求。

5）專用外加劑。用于工程的外加劑為北京華石納固科技有限公司生產(chǎn)的HSNG-T自密實混凝土專用外加劑。經(jīng)抽樣檢驗，所檢項目包括：減水率、泌水率比、含氣量凝結(jié)時間之差、1 h經(jīng)時變化量，抗壓強度比等，均符合國家標準GB/T8076-2008）《混凝土外加劑》要求。

2.2 專用自密實混凝土配合比設(shè)計

湖南落水洞水電站自密實混凝土設(shè)計要求為C15W6F100。根據(jù)設(shè)計要求，進行了專用自密實混凝土配合比設(shè)計，試驗流程：①凈漿試驗。選取不同型號外加劑同水泥、粉煤灰進行適應(yīng)性試驗，以確定與該工程膠凝材料適應(yīng)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，以確定合理水膠比、砂率及粉煤灰摻量。③混凝土試驗。調(diào)整單方石子用量及外加劑用量，得到自密實混凝土的基準配合比。④配合比優(yōu)化試驗。調(diào)整水膠比，得到更經(jīng)濟實用的優(yōu)化配合比。

依據(jù)上述試驗，最終得出適用該工程的專用自密實混凝土試驗配合比，見下表1。

表1 專用自密實混凝土試驗配合比表

對上述配合比的混凝土成型標準抗壓、抗?jié)B、抗凍試塊，標準養(yǎng)護至相應(yīng)齡期后進行相關(guān)檢測。經(jīng)檢測混凝土28 d標準立方體抗壓強度為20.7 MPa，滿足C15設(shè)計要求。抗?jié)B試驗加壓至0.6 MPa保持8 h后，所有試件頂面均未出現(xiàn)透水現(xiàn)象，滿足W6設(shè)計要求。100次快送凍融循環(huán)后，混凝土質(zhì)量損失0.3%，相對動彈模量為97.6%，滿足F100設(shè)計要求。綜上所述，配合比滿足專用自密實混凝土C15W6F100設(shè)計要求。

2.3 堆石料選取

用于堆石混凝土的堆石料常見有：爆破料、基礎(chǔ)開挖、洞挖料、回采料、河卵石等，湖南落水洞水電站采用爆破料。堆石料品質(zhì)主要從粒徑、強度和含泥量三個方面進行控制，應(yīng)符合下列規(guī)定：①堆石料應(yīng)新鮮、完整、質(zhì)地堅硬。其粒徑不宜小于300 mm，當采用150～300 mm粒徑的堆石料時應(yīng)進行論證，堆石料最大粒徑不應(yīng)超過結(jié)構(gòu)斷面最小邊長的1/4。②堆石料的飽和抗壓強度宜大于30 MPa以上。③堆石料要求含泥量不大于0.5%，泥塊含量不允許。

落水洞水電站在堆石混凝土施工過程中，為更好地控制堆石料的粒徑，項目部在料源處增設(shè)了鋼軌篩設(shè)備的措施，對塊石進行篩分，篩分后塊石裝車入倉。并在料源附近安裝一套沖洗設(shè)備，對含泥量較大的塊石用水進行沖洗，有效提高了工程質(zhì)量和施工速度。

2.4 堆石混凝土層面處理

堆石混凝土倉面按部位不同，可分為基巖面、普通層面和封頂面，不同部位倉面的處理要求和施工方法略有不同。

基巖面上應(yīng)澆筑1.0～1.5 m厚的墊層，使用常態(tài)混凝土。墊層底部的基巖面要求清除松動塊石、雜物、泥土等，沖洗干凈且無積水。對于較深的建基面，無法采用常規(guī)方法進行堆石混凝土施工時，可采用拋石型堆石混凝土施工方法。

普通層面堆石混凝土收倉時，除達到結(jié)構(gòu)物設(shè)計頂面外，自密實混凝土澆筑宜以大量塊石高出澆筑面50～150 mm為限。滿足此要求時，露在層面之外的塊石在上下層之間可以起到齒合作用，加強層面結(jié)合，提高冷縫處的剪切強度。

封頂面使用自密實混凝土或常態(tài)混凝土澆筑均可。

對于無防滲要求部位的層面，只需清洗干凈無雜物，可簡單拉毛處理；對于有防滲要求部位則需鑿毛處理，要求無雜物、無乳皮、成毛面、表面清洗干凈無積水。堆石混凝土常用鑿毛方式有風(fēng)鎬或風(fēng)砂槍鑿毛、高壓水槍沖毛、鋼釬人工鑿毛和鋼釘耙拉毛等。

2.5 堆石料入倉

堆石混凝土施工技術(shù)中堆石入倉環(huán)節(jié)不僅施工過程簡單，現(xiàn)場控制管理簡便易行，而且可以根據(jù)工程現(xiàn)場實際條件，采取不同的堆石入倉方式，施工方法靈活多變。主要有三種常用的入倉方式：

2.5.1 自卸車通過上壩公路入倉

自卸車通過上壩公路入倉施工方式，具有堆石速度快，綜合造價低等優(yōu)點。多應(yīng)用于地形開闊的壩體澆筑工程。地形開闊，能夠修建上壩公路的工程項目均采用自卸車堆石入倉。

2.5.2 塔機+吊斗入倉

塔機加吊斗入倉方式，堆石質(zhì)量易控制，方便跳倉堆石。但堆石速度較慢，無修建上壩公路條件時才考慮使用，多應(yīng)用于地形狹小，如拱壩加固、倉面較小的小型壩體澆筑工程。

2.5.3 吊車+吊斗入倉

吊車+吊斗入倉方式，不受地形條件限制，靈活機動；堆石速度與塔機+吊斗入倉方式相當，但綜合造價較低，適用于重力擋墻或小型壩體加固。

落水洞水電站重力壩在高程418.5～420.5 m段，采用裝載機及自卸汽車入倉堆石，在高程420.5 m以上段采用塔機+吊斗方式堆石，落水洞水電站在壩體不同高程采用不同的堆石方式，有效地提高了施工速度。

2.6 堆石混凝土模板

堆石混凝土模板的設(shè)計、制作和使用，應(yīng)符合（DL/T 5110-2013）《水電水利工程模板施工規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定。對模板的側(cè)壓力計算類似于液體的壓力計算，計算中按堆石混凝土自密實混凝土的密度約為2.5 t/m3。由于堆石混凝土所用的自密實混凝土具有較大的流動性，模板所受到的側(cè)壓力也比常規(guī)混凝土大，尤其在模板底部，因此工程使用模板與其支護系統(tǒng)應(yīng)當具備足夠的承載力、剛度和穩(wěn)定性。

目前堆石混凝土工程中，常用模板主要有三種：組合模板、懸臂大模板、漿砌石墻替代模板；其中組合模板又由外撐式和內(nèi)拉式兩種組成。該工程采用內(nèi)拉式組合鋼模板，鋼模板通過拉條固定在倉內(nèi)預(yù)埋鋼筋樁上，連接緊密，支承穩(wěn)固，整體穩(wěn)定性好，確?；炷翝仓┕r模板不跑模、不移位、不變形，保證了混凝土的外觀質(zhì)量。

在堆石混凝土施工過程中，為保證模板支護安全可靠性，需安排專職人員檢查、維護、調(diào)整模板的位置和形態(tài)；施工時用支撐鋼管架加固模板，密封模板接縫（縫隙不大于1 mm）。

在加快施工速度方面，采用兩層模板錯層交替上升的施工方法，工程效果顯著。

2.7 自密實混凝土生產(chǎn)、運輸與澆筑

1）自密實混凝土生產(chǎn)時，須對開盤的自密實混凝土進行坍落度、坍落擴展度、V形漏斗通過時間的檢測，合格后方可澆筑，之后每4 h應(yīng)檢測不少于1次。入倉前的自密實性能指標必須滿足相關(guān)標準，發(fā)現(xiàn)不合格的自密實混凝土嚴禁入倉。

按施工技術(shù)要求，自密實混凝土生產(chǎn)采用2 m3強制式攪拌機，且適當延長攪拌時間以確保新拌自密實混凝土的均勻性?；炷翑嚢枵镜絺}面使用混凝土攪拌車運輸自密實混凝土，運輸速度應(yīng)保證堆石混凝土使用的連續(xù)性。

2）自密實混凝土澆筑。自密實混凝土的水平運輸應(yīng)保證澆筑的連續(xù)性，根據(jù)澆筑區(qū)域、范圍、施工條件及自密實混凝土拌和勿的品質(zhì)，選擇適當?shù)臐沧⒎椒皾仓ぞ?，對獲得性能良好的自密實混凝土有重要意義。該工程混凝土入倉使用輸送泵澆筑。自密實混凝土澆筑之前，要求施工技術(shù)人員檢查模板及支架、預(yù)埋件等的位置、尺寸，確認正確無誤后，方可進行澆筑。對堆石混凝土表面外觀有要求的部位，為防止表面氣泡，澆筑時，可在模板外側(cè)輔助敲擊。在澆筑過程中，如發(fā)現(xiàn)混凝土和易性差，不允許往混凝土倉內(nèi)加水，更不允許私自往攪拌車內(nèi)加水，應(yīng)及時跟試驗人員聯(lián)系處理。

自密實混凝土澆筑時澆筑點應(yīng)均勻布置，澆筑點間距不宜超過3 m。在澆筑過程中，應(yīng)遵循單向逐點澆筑的原則，每個澆筑點澆滿后方可移動至下一澆筑點澆筑，澆筑點不應(yīng)重復(fù)使用。

當分層連續(xù)澆筑混凝土?xí)r，為使上、下層混凝土一體化，應(yīng)在下一層混凝土初凝前將上一層混凝土澆筑完畢。

自密實混凝土澆筑時，當施工條件不滿足泵送要求時，可采用其他方式進行澆筑，如溜槽澆筑、罐車自卸澆筑、吊罐澆筑和反鏟澆筑。

堆石混凝土收倉時，除達到結(jié)構(gòu)物設(shè)計頂面以外，自密實混凝土澆滿時應(yīng)確保表層有一定數(shù)量的堆石裸露出10 cm以上，以加強層面結(jié)合。

2.8 堆石混凝土養(yǎng)護

堆石混凝土施工過程中，在光照強烈或大風(fēng)干燥時，需噴灑細水霧進行表面水分補償或采用蓬布覆蓋的措施，能有效保持倉面濕潤，防止混凝土表層出現(xiàn)干縮裂縫。溫度較低時，可用養(yǎng)護墊子覆蓋防止凍結(jié)。

養(yǎng)護開始時間和持續(xù)時間的確定，在施工過程中也有重要意義。一般在施工間歇期間，終凝后即開始保濕養(yǎng)護。

3 工程質(zhì)量檢測

堆石混凝土澆筑質(zhì)量宜通過挖坑法、孔內(nèi)密實度檢測、孔內(nèi)聲波檢測、鉆孔壓水試驗、鉆孔取芯等方法綜合評價。

1）挖坑法參考了漿砌石壩的澆筑質(zhì)量檢查的相關(guān)規(guī)定，主要用于評價堆石混凝土的密度、堆石與混凝土的比例和空隙率。

2）孔內(nèi)密實度檢測是專門針對堆石混凝土密實度檢測提出的方法，可以通過鉆孔或者預(yù)埋管的方式獲得檢測孔，檢測孔應(yīng)穿過層間結(jié)合帶以反映澆筑層間的密實度情況。通過對孔內(nèi)照片的分析得到堆石混凝土內(nèi)部的缺陷率，缺陷率應(yīng)小于1%。

3）利用超聲波檢測的方法檢測堆石混凝土內(nèi)部密實度，可以與孔內(nèi)密實度檢測結(jié)合，共同利用檢測孔。

4）采用鉆孔壓水試驗檢測大壩的抗?jié)B性時，應(yīng)符合（SL31-2003）《水利水電工程鉆孔壓水試驗規(guī)程》中的有關(guān)規(guī)定，檢測結(jié)果應(yīng)滿足設(shè)計要求。

5）堆石混凝土的強度檢驗與評定宜采用鉆孔取芯的方法，芯樣直徑不宜小于200 mm，取芯時應(yīng)盡量使用套管的方式，確保芯樣在取出過程中不受到扭轉(zhuǎn)、彎折等損傷，同時芯樣的直徑不宜過小，應(yīng)客觀評價由于堆石分布不均勻所帶來的離散性。

4 結(jié)語

落水洞水電站堆石混凝土工程應(yīng)用結(jié)果表明，堆石混凝土施工工藝簡單，過程控制參數(shù)簡單有效，成品質(zhì)量易于保證，經(jīng)監(jiān)理方、施工方按照規(guī)定頻次現(xiàn)場見證取樣制作混凝土試塊，抗壓、抗?jié)B、抗凍等性能指標檢測均滿足設(shè)計要求，該技術(shù)值得在水利水電工程中大范圍推廣應(yīng)用。

［1］陳振華，范玲斌，楊祥震，楊勤.堆石混凝土重力壩施工質(zhì)量控制［J］.水利水電施工，2010（6）.

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