王 宇 方 偉

(1.貴州省水利投資(集團)有限責任公司，貴州 貴陽 550000；2.中國電建集團貴陽勘測設(shè)計研究院有限公司，貴州 貴陽 550000)

0 引言

堆石混凝土(Rock-Filled Concrete，簡稱RFC)是根據(jù)施工要求將具有高流動性的自密實混凝土(Self-Compacting Concrete，簡稱SCC)隨機填充于由較大粒徑塊石體堆砌的倉面內(nèi)，混凝土無需振搗僅依靠自重自流填充堆石體內(nèi)空隙，形成完整密實的混凝土，如圖1所示。堆石混凝土主要具有的優(yōu)點有：1)施工速度快，質(zhì)量有保證；2)強度高、耐久；3)造價相對較低；4)水化熱溫升較低，溫控措施相對簡化；5)適應(yīng)面廣。

1 工程概況

黃家灣水利樞紐工程副壩壩址河谷為較對稱“V”型橫向谷，谷底寬5.6 m，溝底高程1 037.55 m，正常蓄水位1 055.0 m高程時，河谷寬63.4 m，高寬比為3.63。兩岸地形較完整，自然邊坡為斜向坡，地形坡度25°～30°，坡體穩(wěn)定。溝底及右岸第四系覆蓋層廣布，主要為殘坡積粘土夾碎石層，一般厚0 m～6 m，局部溶蝕風化深槽，厚度達11.7 m。下伏基巖為二疊系上統(tǒng)長興組的淺灰、灰色中厚層灰?guī)r，巖層倒轉(zhuǎn)傾上游，產(chǎn)狀120°∠45°，垂直強風化層厚度4 m～8 m。溝底地下水位為1 030.5 m，兩岸坡地下水位比溝底高，平均水力坡降為3%～5%。壩基(肩)弱風化巖體為灰?guī)r，呈層狀結(jié)構(gòu)。

黃家灣水利樞紐工程副壩為堆石混凝土重力壩，壩頂高程為1 056 m，建基面高程為1 025 m，壩高31 m，壩頂軸線長度94 m。壩體迎水面坡比為1∶0.4，背水面坡比為1∶0.45。壩基水平段為1 m厚C25常態(tài)混凝土墊層，兩壩肩邊坡上為1 m厚C20自密實混凝土墊層，壩基設(shè)有固結(jié)灌漿和帷幕灌漿，壩體中間為堆石混凝土，堆石混凝土分為一、二期，一期堆石混凝土為壩體內(nèi)澆筑部分，二期混凝土為副壩壩踵及壩址回填部分，堆石混凝土設(shè)計等級為C9015。上下游面為C20自密實防滲混凝土，下游壩面和壩頂上設(shè)有1 m×1 m C25混凝土排水溝，壩體迎水面與開挖形成的邊坡之間的空隙采用堆石混凝土回填，背水面采用堆石回填。

2 堆石混凝土材料要求

2.1 堆石料

采用隴艾料場石料，石料新鮮、完整，質(zhì)地堅硬，無裂紋，無泥塊。石料粒徑大于30 cm，最大粒徑不超過1.0 m。嚴格控制片石料入倉，其重量不超過堆石料總重的10%，且均勻分散布置。堆石料的飽和抗壓強度滿足設(shè)計強度30 MPa要求。

2.2 水泥

本工程采用貴州長順凱峰P.O42.5普通硅酸鹽水泥，該水泥各項性能符合GB 175—2007通用硅酸鹽水泥的要求，檢測結(jié)果見表1。

表1 水泥的物理力學(xué)性能檢測結(jié)果

2.3 摻合料

本工程采用的貴州卓圣豐業(yè)環(huán)保新型材料開發(fā)有限公司生產(chǎn)的粉煤灰，粉煤灰各項指標滿足GB/T 1596—2017用于水泥和混凝土中的粉煤灰中Ⅱ級粉煤灰的技術(shù)要求，檢測結(jié)果見表2。

表2 摻合料的性能檢測結(jié)果

2.4 骨料

粗、細骨料為自有砂石料場生產(chǎn)的人工骨料。骨料無堿活性，級配合理、粒形良好、質(zhì)地均勻堅固、孔隙率低。砂子細度模數(shù)為2.76，屬于中砂。自密實混凝土選用5 mm～20 mm粒徑的石子作為粗骨料，針片狀含量不超過8%，檢測結(jié)果見表3。

表3 砂石骨料性能檢測結(jié)果

2.5 外加劑

應(yīng)選擇一種專用優(yōu)質(zhì)的外加劑，并考慮水泥與外加劑的適應(yīng)性，外加劑摻量過高、工作性能損失過快，泌水以及緩凝甚至不凝等問題，保證自密實混凝土具備高流動性、抗離析性、間隙通過性和填充性。本工程選用了北京華石納固科技有限公司生產(chǎn)的聚羧酸高性能減水劑，型號HSNG-T，外加劑各項檢測指標滿足GB 8076—2008混凝土外加劑中高性能減水劑的要求，檢測結(jié)果見表4。

表4 減水劑性能檢測結(jié)果

3 配合比設(shè)計

自密實混凝土配合比設(shè)計應(yīng)采用絕對體積法，按照DL/T 5720—2015水工自密實混凝土技術(shù)規(guī)程進行設(shè)計。應(yīng)滿足以下要求：

1)單位體積骨料量應(yīng)滿足0.27 m3～0.33 m3之間。

2)單位體積專用自密實混凝土用水量一般在170 kg/m3～200 kg/m3。

3)水粉比取0.80～1.15(體積比)。

4)單位體積粉體量為0.16 m3～0.20 m3。

5)外加劑摻量應(yīng)根據(jù)所需的專用自密實混凝土性能經(jīng)過試配確定。

通過配合比設(shè)計，最終選定的C20自密實混凝土配比參數(shù)見表5。

表5 自密實混凝土配合比

4 堆石混凝土施工

4.1 倉面清理

清除基礎(chǔ)表面雜物、泥土，撬挖松動石塊，清除浮石虛渣，并沖洗干凈且無積水?；炷潦┕たp必須將混凝土軟弱部分完全剔除，包括浮漿，乳皮層及澆筑時產(chǎn)生的無強度泡沫。自密實混凝土澆筑宜以大量塊石超過澆筑面50 mm～150 mm為限并加強層間結(jié)合作為倉面控制標準。

4.2 模板支立

本工程經(jīng)過現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗確定堆石混凝土每倉澆筑高度為1.5 m，即模板支立高度為1.5 m。模板采用組合鋼模板，模板尺寸為0.6 m×1.5 m，采用“U”型扣拼裝，采用φ48.3鋼管作為內(nèi)外龍骨，φ12鋼筋作內(nèi)拉桿拉結(jié)加固。滿足剛度、強度和穩(wěn)定性要求的支立模板，能夠承受自密實混凝土澆筑時的側(cè)壓力。控制剛度、坡度、平整度，特別是外圍模板位置的正確性，以確保結(jié)構(gòu)輪廓尺寸與設(shè)計圖紙相一致是本工程模板工程驗收重點。

4.3 堆石入倉

全面檢查進倉塊石質(zhì)量，本工程選用新鮮完整，質(zhì)地堅硬無剝落層、無裂紋的塊石。入倉塊石遵循“下大上小，中大外小”的原則,對于粒徑過大的塊石體將其破碎成滿足粒徑要求的塊石后入倉，粒徑小于30 cm的塊石體要求分開運輸并分散堆放于倉面內(nèi)。在模板附近堆石時，選用粒徑小的塊石且保持距模板邊緣20 cm～50 cm。堆石體外露面所含有的粒徑小于200 mm的石塊數(shù)量不超過10塊/m3，如圖2所示。

4.4 自密實混凝土拌和、運輸

通過自建的拌合站，嚴格按照自密實混凝土配合比進行配制?；炷恋墓ぷ餍阅軝z測可采用坍落度、坍落擴展度試驗、V漏斗等試驗。自密實混凝土的運輸采用混凝土罐車，混凝土出倉后30 min內(nèi)澆筑完成，保證自密實混凝土的性能效果。

4.5 自密實混凝土澆筑

采用泵送和溜槽相結(jié)合的入倉方式輸送自密實混凝土，采用多點澆筑法澆筑倉面，如圖3所示。

為保證堆石混凝土澆筑密實，澆筑點應(yīng)連續(xù)分布，間距不超過3 m，本工程每隔9 m2布置一個澆筑點。

待澆筑點處的自密實混凝土灌滿后方可移自相鄰點位進行澆筑。為了有利于下個倉面的層面結(jié)合良好，應(yīng)控制澆筑高度，保證混凝土面低于堆石面10 cm～20 cm。整個倉面澆筑完成后加強養(yǎng)護，待混凝土強度達到5 MPa后進行下一層澆筑。

4.6 養(yǎng)護

養(yǎng)護采用土工布覆蓋灑水濕潤養(yǎng)護，有效保持倉面濕潤，并派專人負責養(yǎng)護工作。堆石混凝土在澆筑完6 h～18 h開始灑水養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不少于28 d。拆除模板后，在表面覆掛麻袋、草簾等覆蓋物，避免陽光直照堆石混凝土表面。

5 澆筑質(zhì)量控制和檢測

5.1 自密實混凝土工作性能

可采用坍落度、坍落擴展度、V漏斗等試驗檢測自密實混凝土的工作性能。經(jīng)現(xiàn)場檢測，坍落度267 mm～275 mm，坍落擴展度732 mm～743 mm，V漏斗通過時間7 s～11 s，如圖4所示。從現(xiàn)場性能檢測看，自密實混凝土的流動性能較好，漿體富裕，骨料與漿體無分離現(xiàn)象，混凝土基本不泌水，粘聚性較好，滿足設(shè)計指標要求。

5.2 自密實混凝土抗壓強度

自密實混凝土抗壓強度采用150 mm標準立方體試模，經(jīng)標準養(yǎng)護，檢測不同齡期下混凝土抗壓強度。多組取樣檢測結(jié)果表明，28 d齡期抗壓強度最大值27.5 MPa，最小值22.6 MPa，平均值24.9 MPa，滿足設(shè)計等級要求。

5.3 自密實混凝土抗凍、抗?jié)B

自密實混凝土抗凍、抗?jié)B性能檢測參照SL 352—2006水工混凝土試驗規(guī)程進行。對副壩自密實混凝土成型抗凍抗?jié)B試件，檢測結(jié)果表明：混凝土抗凍等級達到F50設(shè)計等級要求，抗?jié)B等級滿足W6設(shè)計等級要求。

5.4 堆石混凝土挖坑試驗

參照SD 120—84漿砌石壩施工技術(shù)規(guī)定中的相關(guān)規(guī)定，在大壩高程1 037.2 m處人工使用風鎬和撬棍挖取長、寬各1 m、深度1.05 m的試坑，如圖5所示。對堆石混凝土容重、堆石與混凝土的比例進行檢測。檢測結(jié)果表明，堆石混凝土中膠結(jié)料占比48%，堆石混凝土干容重2 530 kg/m2，滿足設(shè)計指標2 500 kg/m2要求。

6 結(jié)語

黃家灣水利樞紐工程副壩堆石混凝土已完工，自密實混凝土流動性能較好，漿體富裕，骨料與漿體無分離現(xiàn)象，粘聚性較好?，F(xiàn)場挖坑試驗檢測結(jié)果表明，自密實混凝土與堆石料的膠結(jié)致密、良好，堆石混凝土中膠結(jié)料占比48%，堆石混凝土干容重2 530 kg/m2，滿足設(shè)計要求。充分發(fā)揮了堆石混凝土施工速度快、造價低、質(zhì)量有保證等優(yōu)勢，有利于堆石混凝土的推廣，為今后同類工程的建設(shè)提供借鑒。