裴林剛

（臨汾市堯都區(qū)水利局 山西堯都041000）

1 工程概況

仙洞溝水庫(kù)位于汾河一級(jí)支流仙洞溝河上，壩址位于臨汾市城區(qū)以西35 km的南仙洞廟宇景區(qū)北側(cè)的溝道內(nèi)，是一座集農(nóng)業(yè)灌溉、防洪緩洪、生態(tài)用水、泉域補(bǔ)水、景區(qū)供水等綜合性利用水利工程。水庫(kù)控制流域面積91.6 km2，河長(zhǎng)17 km，縱坡30‰。水庫(kù)總庫(kù)容109.6萬(wàn)m3，屬小（1）型水庫(kù)，工程等別為Ⅳ等，主要建筑物為4級(jí)，包括攔河壩、泄洪排沙底孔和放水洞等。攔河壩為堆石混凝土重力壩，壩頂寬5～19.5 m，壩頂全長(zhǎng)77.55 m，最大壩高61.4 m。

堆石混凝土（Rock-Filled Concrete，簡(jiǎn)稱(chēng)RFC）首先將滿(mǎn)足一定粒徑要求的大塊石/卵石直接入倉(cāng)，形成有空隙的堆石體，然后在堆石體表面澆筑滿(mǎn)足特定要求的高自密實(shí)混凝土（High Self-Compacting Concrete，簡(jiǎn)稱(chēng)HSCC），依靠自重，填充堆石空隙，形成完整、密實(shí)、低水化熱、滿(mǎn)足強(qiáng)度要求的混凝土。采用堆石混凝土技術(shù)施工形成的混凝土可稱(chēng)為堆石混凝土，其基本力學(xué)性能接近普通混凝土，但在水化熱溫升、施工速度、造價(jià)等方面有較大優(yōu)勢(shì)。

2 試驗(yàn)過(guò)程

此次堆石混凝土施工技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，分為試驗(yàn)1倉(cāng)和試驗(yàn)2倉(cāng)共2組，進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。按照試拌結(jié)果確定的現(xiàn)場(chǎng)施工配合比澆筑。

2.1 現(xiàn)場(chǎng)原材料及檢測(cè)

1）試驗(yàn)1倉(cāng)。對(duì)試驗(yàn)1倉(cāng)所采用的人工砂和天然砂的顆粒級(jí)配和水洗篩余量進(jìn)行檢測(cè)。經(jīng)檢驗(yàn)，人工砂含石20%，水洗含粉20%，澆筑前檢測(cè)人工砂含水量3.3%；天然砂含石4.8%，含泥2%，澆筑前檢測(cè)天然砂含水量4.2%。

2）試驗(yàn)2倉(cāng)。對(duì)施工用砂進(jìn)行更換，全部改用人工砂，替換后的砂子水洗含粉8%；澆筑前檢測(cè)砂子含水2%，試拌時(shí)根據(jù)檢測(cè)結(jié)果調(diào)整配合比。現(xiàn)場(chǎng)更換后的人工砂與更換前的人工砂情況對(duì)比如表1所示。

表1 人工砂更換前后對(duì)比情況

2.2 配合比

1）試驗(yàn)1倉(cāng)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)原材料檢測(cè)數(shù)據(jù)調(diào)整試拌，確定現(xiàn)場(chǎng)施工配合比并生產(chǎn)，單盤(pán)拌合量為1 m3。現(xiàn)場(chǎng)試拌配合比見(jiàn)表2。

表2 試驗(yàn)1倉(cāng)現(xiàn)場(chǎng)試拌配合比 單位：kg

2）試驗(yàn)2倉(cāng)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)原材料檢測(cè)數(shù)據(jù)調(diào)整試拌，確定現(xiàn)場(chǎng)施工配合比并生產(chǎn)，單盤(pán)拌合量為1 m3?，F(xiàn)場(chǎng)試拌配合比見(jiàn)表3。

表3 試驗(yàn)2倉(cāng)現(xiàn)場(chǎng)試拌配合比 單位：kg

2.3 施工流程

仙洞溝水庫(kù)堆石混凝土的主要施工流程包括模板支立、堆石篩選及沖洗、堆石入倉(cāng)、高自密實(shí)性能混凝土生產(chǎn)及澆筑等工序。

1）模板支立。試驗(yàn)倉(cāng)的模板為木模板，主要采用內(nèi)拉方式立模，模板與基礎(chǔ)面空隙均采用砂漿封閉處理。模板較為牢固，模板之間縫隙較小，支模效果好。

2）堆石篩選及沖洗。堆石在料場(chǎng)經(jīng)挖掘機(jī)篩選后裝入自卸車(chē)后運(yùn)往沖洗點(diǎn)，由人工使用高壓沖毛機(jī)在車(chē)內(nèi)沖洗堆石；由于高壓沖毛機(jī)出水量較小，不能有效沖洗車(chē)內(nèi)堆石，因此在堆石入倉(cāng)前再次使用水管進(jìn)行沖洗。兩種沖洗方式相結(jié)合能有效洗掉堆石表面的石粉、泥土，沖洗效果良好。

3）堆石入倉(cāng)。堆石沖洗干凈后由人工配合挖掘機(jī)完成堆石入倉(cāng)工序。由于受模板內(nèi)拉筋的影響，靠近模板部位不能使用挖掘機(jī)堆石，該部位主要采用人工碼石。

4）高自密實(shí)性能混凝土生產(chǎn)、運(yùn)輸及澆筑。高自密實(shí)性能混凝土生產(chǎn)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)拌合站為全自動(dòng)電腦控制，原材料均有自動(dòng)稱(chēng)量系統(tǒng)。采用罐車(chē)運(yùn)輸。試驗(yàn)1倉(cāng)采用泵送澆筑。試驗(yàn)2倉(cāng)采用挖掘機(jī)直接澆筑。

2.4 堆石混凝土性能檢測(cè)

1）芯樣外觀及破壞性檢測(cè)評(píng)價(jià)。通過(guò)對(duì)所取芯樣外觀進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明，密實(shí)良好，無(wú)明顯缺陷；塊石與自密實(shí)混凝土結(jié)合緊密。通過(guò)對(duì)已澆筑的堆石混凝土進(jìn)行機(jī)械破壞性檢測(cè)，結(jié)果表明，堆石混凝土內(nèi)部無(wú)空洞，密實(shí)性良好，與芯樣外觀檢測(cè)結(jié)果是一致的。

2）自密實(shí)混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)。在自密實(shí)混凝土生產(chǎn)澆筑過(guò)程中，留取了15 cm×15 cm×15 cm的立方體試塊，用于檢測(cè)自密實(shí)混凝土不同齡期的抗壓強(qiáng)度（表4）。

表4 自密實(shí)混凝土不同齡期的抗壓強(qiáng)度

自密實(shí)混凝土試塊28 d齡期強(qiáng)度能夠滿(mǎn)足C15的設(shè)計(jì)要求；強(qiáng)度偏高，后續(xù)施工過(guò)程中可對(duì)配合比進(jìn)一步優(yōu)化，提高其經(jīng)濟(jì)性。

3）孔壓（注）水試驗(yàn)。根據(jù)《水利水電工程鉆孔壓水試驗(yàn)規(guī)程》（SL31-2003）中的相關(guān)規(guī)定，對(duì)于試驗(yàn)段的1#鉆孔，孔深0.9 m，有效壓水段長(zhǎng)0.8 m，采用三級(jí)壓力五個(gè)階段分別進(jìn)行壓（注）水試驗(yàn)，評(píng)價(jià)堆石混凝土抗?jié)B性能，采用單點(diǎn)法壓水試驗(yàn)的成果計(jì)算方法，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 孔壓（注）水試驗(yàn)結(jié)果

由以上數(shù)據(jù)可以看出，最大透水率q=0.54 Lu，根據(jù)《膠結(jié)顆粒料筑壩技術(shù)導(dǎo)則》（SL678-2014）規(guī)定，堆石混凝土壩防滲標(biāo)準(zhǔn)透水率應(yīng)小于3 Lu，滿(mǎn)足防滲要求。

4）層間不鑿毛結(jié)合質(zhì)量評(píng)價(jià)。試驗(yàn)1倉(cāng)澆筑完成后混凝土面未做鑿毛處理，繼續(xù)完成試驗(yàn)2倉(cāng)澆筑；通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)2倉(cāng)及實(shí)驗(yàn)1倉(cāng)結(jié)合面處取芯觀察，在層間結(jié)合部位上、下層混凝土不能有效粘結(jié)，結(jié)合質(zhì)量較差。為保證后續(xù)施工堆石混凝土層間結(jié)合質(zhì)量，仍需對(duì)倉(cāng)面進(jìn)行鑿毛處理。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

1）試驗(yàn)1倉(cāng)。對(duì)試拌的高自密實(shí)混凝土的工作性能進(jìn)行檢測(cè)，混凝土初始塌落擴(kuò)展度為710～750 mm，V型漏斗通過(guò)時(shí)間為11 s，保塑1 h后塌落擴(kuò)展度為720～740 mm，V型漏斗通過(guò)時(shí)間為11 s，混凝土有輕微泌漿現(xiàn)場(chǎng)，工作性能和保塑性能滿(mǎn)足要求。

2）試驗(yàn)2倉(cāng)。對(duì)試拌的高自密實(shí)混凝土的工作性能進(jìn)行檢測(cè)，混凝土初始塌落擴(kuò)展度為670～700 mm，V型漏斗通過(guò)時(shí)間為12.5 s，保塑1 h后塌落擴(kuò)展度為720～740 mm，V型漏斗通過(guò)時(shí)間為12.7 s，工作性能和保塑性能滿(mǎn)足要求。因本次澆筑現(xiàn)場(chǎng)更換澆筑用砂，混凝土保塑性能過(guò)強(qiáng)，澆筑過(guò)程中有后滯泌水現(xiàn)象。

3）高自密實(shí)性能混凝土的自密實(shí)性能與原材料性能有密切關(guān)系，特別是與原材料中粉體的含量及砂細(xì)度模數(shù)的變化有關(guān)。試驗(yàn)2倉(cāng)通過(guò)替換施工用砂，降低了用水量，水泥用量還可以?xún)?yōu)化，配合比仍具有進(jìn)一步優(yōu)化的空間。高自密實(shí)混凝土試塊28 d齡期強(qiáng)度能夠滿(mǎn)足C15的設(shè)計(jì)要求；抗壓強(qiáng)度偏高，配合比需進(jìn)一步優(yōu)化，以提高其經(jīng)濟(jì)性。

4 結(jié)語(yǔ)

利用現(xiàn)場(chǎng)材料和設(shè)備，成功拌制了自密實(shí)混凝土。通過(guò)罐車(chē)運(yùn)輸泵送及挖掘機(jī)澆筑的方式，完成了堆石混凝土的澆筑。對(duì)澆筑完成的堆石混凝土，通過(guò)鉆孔取芯、壓水試驗(yàn)、破壞堆石混凝土等檢測(cè)，結(jié)果表明，堆石混凝土不僅具有良好密實(shí)度，同時(shí)還具有良好的抗?jié)B性能，其強(qiáng)度指標(biāo)也能滿(mǎn)足工程要求。