曾 旭，何濤洪，張全意，張文勝

(遵義水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，貴州 遵義 563000)

1 工程概述

堆石混凝土技術(shù)是一種全新的混凝土材料與建造施工技術(shù)，具有工藝簡(jiǎn)便、施工快速、溫控易行、成本低廉、環(huán)境友好和高強(qiáng)耐久等特點(diǎn)。其施工工藝是將粒徑大于300mm的塊石或卵石直接入倉(cāng)，形成有自然空隙的堆石體，利用無(wú)需振搗的高自密實(shí)性能混凝土(High Self-Compacting Concrete，簡(jiǎn)稱HSCC)，依靠其自重充填堆石體空隙，形成完整、密實(shí)的混凝土[1- 3]。堆石混凝土技術(shù)從2005年進(jìn)入工程應(yīng)用以來(lái)，已在20余個(gè)省市自治區(qū)建設(shè)了超過(guò)60座堆石混凝土壩[4- 5]。

打鼓臺(tái)水庫(kù)位于烏江支流敖溪河左岸一級(jí)支流后溪溝上，地處余慶縣境內(nèi)，壩址距余慶縣城63.0km。大壩為堆石混凝土重力壩，壩頂高程799.00m，最大壩高41.0m，壩頂寬度6.0m，壩底最大寬度33.94m，壩頂長(zhǎng)198.0m。壩體上游面設(shè)有厚0.5m的C9015自密實(shí)混凝土防滲面板，壩基設(shè)置厚1.0m的二級(jí)配C15混凝土墊層，兩壩肩未設(shè)置混凝土墊層，大壩主體材料采用C9015堆石混凝土，防滲面板與大壩主體同步澆筑上升[6]。為減少施工干擾，加快施工進(jìn)度，考慮大壩基礎(chǔ)巖性不均勻，僅在大壩基礎(chǔ)巖性顯著變化處(樁號(hào)壩0+030.54、壩0+164.54)設(shè)置了2條橫縫，中間壩段長(zhǎng)134.0m。另外，大壩防滲面板分別于樁號(hào)壩0+030.54、壩0+058.54、壩0+086.54、壩0+112.54、壩0+138.54、壩0+164.54處設(shè)置6條橫縫，最大縫距28.0m?？p內(nèi)距上游壩面0.2m處設(shè)置一道銅片止水，并采用聚乙烯閉孔泡沫板材填縫[6- 7]。

混凝土骨料利用三迭系下統(tǒng)茅草鋪組(T1m)薄至中厚層灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r進(jìn)行破碎獲得，水泥采用P.O 42.5水泥，粉煤灰采用Ⅱ級(jí)粉煤灰，外加劑采用HSNG-T自密實(shí)混凝土專用外加劑性，工程設(shè)計(jì)配合比和實(shí)際實(shí)施配合比見(jiàn)表1。

模板采用組合鋼模，由300×1500×4mm和100×1500×4mm輕型鋼模交錯(cuò)支立而成，采用外綁DN50mm鋼管和倉(cāng)內(nèi)拉Φ20、Φ10鋼筋固定方式。石料自料場(chǎng)開(kāi)采后，挖掘機(jī)篩選，高壓水槍沖洗，采用自卸車運(yùn)輸至倉(cāng)面，挖掘機(jī)配合人工堆石。自密實(shí)混凝土采用罐車運(yùn)輸至壩前，泵送至倉(cāng)面后采用泵管配合布料機(jī)或泵管直接入倉(cāng)兩種澆筑方式。

表1 專用自密實(shí)混凝土配合比

2 堆石混凝土實(shí)際水化溫升

為了解壩體堆石混凝土施工期和運(yùn)行期的溫度變化情況，在溢流壩段布設(shè)一個(gè)溫度監(jiān)測(cè)斷面，如圖1所示。769.00m高程布置了溫度計(jì)3支(T1、T2、T3)，于2016年10月10日埋設(shè)完成，埋設(shè)時(shí)氣溫23℃；從圖2可知，779.00m高程布置溫度計(jì)2支(T4、T5)，于2016年11月24日埋設(shè)完成，埋設(shè)時(shí)氣溫12℃；789.00m高程布置溫度計(jì)1支(T6)，于2017年3月8日埋設(shè)完成，埋設(shè)時(shí)氣溫11℃。壩體溫度監(jiān)測(cè)成果見(jiàn)表2。

圖1 打鼓臺(tái)堆石混凝土重力壩溫度監(jiān)測(cè)斷面示意圖

表2 打鼓臺(tái)壩體堆石混凝土溫度監(jiān)測(cè)成果表

壩體溫度監(jiān)測(cè)結(jié)果表明：壩體堆石混凝土澆筑兩周之內(nèi)，因受水化溫升影響，其溫度達(dá)到最高，然后開(kāi)始緩慢下降，實(shí)測(cè)壩體堆石混凝土最大溫升值小于10℃，在類似工程應(yīng)用中，可簡(jiǎn)化分縫設(shè)計(jì)。

3 堆石混凝土壩體施工質(zhì)量

為了解堆石混凝土澆筑質(zhì)量，在壩體上布置3個(gè)進(jìn)行鉆孔取芯、抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)和容重檢測(cè)，布置2個(gè)鉆孔進(jìn)行壓水試驗(yàn)，如圖2所示。由圖2可知，1#取芯孔布置在右壩段，2#號(hào)、3#號(hào)取芯孔布置在左壩段，選用Φ219mm金剛石鉆頭旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，所取芯樣直徑200mm，詳見(jiàn)表3。實(shí)際芯樣照片見(jiàn)圖3。J2壓水試驗(yàn)鉆孔布置在左壩段，選用Φ73mm金剛石鉆頭旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，成孔直徑76mm。

圖2 打鼓臺(tái)堆石混凝土重力壩芯樣鉆孔、壓水試驗(yàn)鉆孔布置示意圖

表3 取芯鉆孔統(tǒng)計(jì)表

圖3 打鼓臺(tái)堆石混凝土重力壩芯樣照片

鉆孔取芯累計(jì)進(jìn)尺80.57m，所取柱狀芯樣長(zhǎng)78.05m，芯樣獲得率96.87%，其中1#號(hào)取芯孔進(jìn)尺20.12m，所取柱狀芯樣19.36m，芯樣獲得率96.22%；2#號(hào)取芯孔進(jìn)尺25.45m，所取柱狀芯樣24.84m，芯樣獲得率97.6%；3#號(hào)取芯孔進(jìn)尺35m，所取柱狀芯樣33.85m，芯樣獲得率96.71%。所取芯樣共有斷口197個(gè)，其中機(jī)械、人工折斷斷口29個(gè)，占14.72%；澆筑層面折斷斷口24個(gè)，占12.18%；自密實(shí)混凝土與堆石膠結(jié)面折斷斷口95個(gè)，占48.22%；堆石接觸面折斷斷口49個(gè)，占24.87%。以上數(shù)據(jù)表明，堆石混凝土澆筑層面、自密實(shí)混凝土與堆石膠結(jié)面為其薄弱環(huán)節(jié)。芯樣試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

壩體堆石混凝土芯樣抗壓強(qiáng)度及容重試驗(yàn)成果>表明，1#鉆孔堆石混凝土芯樣抗壓強(qiáng)度檢測(cè)值25.6～31.9MPa，平均值28.15MPa；芯樣容重檢測(cè)值2340～2570kg/m3，平均值2483kg/m3。2#鉆孔堆石混凝土芯樣抗壓強(qiáng)度檢測(cè)值25.9～32.1MPa，平均值29.56MPa；芯樣容重檢測(cè)值2440～2610kg/m3，平均值2509kg/m3。3#鉆孔堆石混凝土芯樣抗壓強(qiáng)度檢測(cè)值26.5～30.6MPa，平均值28.37MPa；芯樣容重檢測(cè)值2330～2610kg/m3，平均值2480kg/m3。由此可知，堆石混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)值超出設(shè)計(jì)值約91%，工程應(yīng)用中可結(jié)合不同的摻合料優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計(jì)。

表4 打鼓臺(tái)堆石混凝土芯樣抗壓強(qiáng)度及容重試驗(yàn)成果表

表5 J1鉆孔壓水試驗(yàn)成果表

表6 J2鉆孔壓水試驗(yàn)成果表

鉆孔壓水試驗(yàn)成果見(jiàn)表5—6。

由表5、表6現(xiàn)場(chǎng)壓水試驗(yàn)成果可知：壩體透水率小于1Lu，堆石混凝土自身抗?jié)B性較好，中低壩可取消防滲面板。

4 結(jié)論及建議

壩體溫度監(jiān)測(cè)成果、壩體堆石混凝土芯樣抗壓強(qiáng)度及容重試驗(yàn)成果、壩體現(xiàn)場(chǎng)壓水試驗(yàn)成果和蓄水運(yùn)行情況表明，堆石混凝土技術(shù)在打鼓臺(tái)水庫(kù)的應(yīng)用是成功的，主要結(jié)論與建議如下：

(1)堆石混凝土實(shí)際水化溫升較低，打鼓臺(tái)堆石混凝土壩體實(shí)測(cè)最大溫升值小于10℃，在類似工程中應(yīng)用，可簡(jiǎn)化分縫設(shè)計(jì)。

(2)堆石混凝土澆筑層面、自密實(shí)混凝土與堆石膠結(jié)面為其薄弱環(huán)節(jié)，在工程應(yīng)用中應(yīng)加強(qiáng)上述部位的質(zhì)量控制。

(3)堆石混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)值超出設(shè)計(jì)值約91%，自密實(shí)混凝土配合比可結(jié)合不同的摻合料優(yōu)化。

(4)壩體透水率小于1Lu，堆石混凝土自身抗?jié)B性較好，中低壩可取消防滲面板。