馬 帥

(廣東水電二局股份有限公司，廣東 廣州 511340)

1 工程概況

選擇大湖坪水庫作為此次實(shí)例應(yīng)用的研究對象。大湖坪水庫位于安化縣東坪鎮(zhèn)大湖村境內(nèi)的資水支流槎溪上，主壩壩址距離安化縣城25.0 km，安化縣有G55高速、G207國道、S308省道經(jīng)過，從安化縣城有水泥道路經(jīng)過主壩右岸、引水壩右岸等，對外交通較方便[1]。

主壩位置預(yù)設(shè)采用本文設(shè)計的方式進(jìn)行堆石混凝土澆筑施工，主壩結(jié)構(gòu)主要由溢流段與左、右岸非溢流壩段組成，壩軸線在平面上布置成折線型，壩軸線總長度233.0 m。壩頂寬7.0 m，壩頂高程311.8 m，壩基建基面高程250.0 m，最大設(shè)計壩高62.3 m。泄洪建筑物選用帶閘門控制的開放性結(jié)構(gòu)控制，溢流孔口尺寸采用1孔7.0 m×4.0 m。引水壩從左至右布置沖砂閘段、帶底格欄柵及過水廊道的溢流壩與引水閘段。為方便施工期沖砂孔兼做導(dǎo)流孔，在溢流壩至沖砂孔之間設(shè)置一條橫縫，共將壩體分為2部分。引水隧洞從引水壩引水至主壩高家山?jīng)_溝，襯砌后斷面尺寸為1.6 m×2.0 m。

工程所在區(qū)域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)濕潤氣候，年內(nèi)氣溫變幅大，歷年最大風(fēng)速15.7 m/s。降雨的年際與季節(jié)變化都很大，多年平均降雨量1692.0 mm，多年平均蒸發(fā)量為1117.6 mm。施工用電為供電設(shè)施工程供應(yīng)，臨時接線點(diǎn)距離壩址約4.5 km，業(yè)主根據(jù)施工圖提供的施工用地。

根據(jù)工程施工需求，對施工場地進(jìn)行全面規(guī)劃部署。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行大湖坪水庫大壩自密實(shí)堆石混凝土施工工藝的設(shè)計。

2 密實(shí)堆石混凝土施工工藝設(shè)計

2.1 主要工程量與施工布置

根據(jù)工程項(xiàng)目的特點(diǎn)，設(shè)計本工程混凝土量總共150 621 m3(含堆石混凝土)，混凝土工程項(xiàng)目及主要工程分布見表1。

表1 混凝土工程主要部位工程量

完成對混凝土量的設(shè)計后，設(shè)計本工程混凝土水平運(yùn)輸采用6臺10 m3混凝土罐車運(yùn)輸，自密實(shí)混凝土垂直運(yùn)輸采用HBT-60混凝土泵，常態(tài)混凝土垂直入倉采用HBT-60混凝土泵、HBT-30混凝土泵并輔以2臺PC220長臂挖掘機(jī)(臂長18 m)及QTP-315型塔吊。本工程堆石混凝土中塊石運(yùn)輸采用15臺15 t自卸汽車以及QTP-315型塔吊運(yùn)輸。混凝土施工機(jī)械性能見表2。

表2 混凝土施工機(jī)械性能

根據(jù)混凝土施工道路根據(jù)本工程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合永久上壩公路，在場內(nèi)布置9條臨時施工道路。

1#～8#壩段基礎(chǔ)常態(tài)混凝土采用PC220挖掘機(jī)或HBT-60混凝土泵入倉，EL251.0～EL292.8高程自密實(shí)混凝土澆筑采用修建道路至倉面。

同時，1#～8#壩段EL292.8～EL302.8高程自密實(shí)混凝土堆石采用QTP-315移動式塔吊吊運(yùn)入倉，混凝土澆筑采用HBT-60混凝土泵送入倉，EL305.1～EL311.8常態(tài)混凝土采用泵送入倉或塔吊入倉。

9#～11#壩段混凝土澆筑時利用上壩公路延伸至倉面，常態(tài)混凝土采用PC220挖掘機(jī)入倉[2]。消力池常態(tài)混凝土主要采用PC220挖掘機(jī)入倉。導(dǎo)流洞及引水隧洞襯砌混凝土采用HBT-30混凝土泵送入倉。引水壩混凝土采用PC220挖掘機(jī)入倉。

2.2 人工軋制骨料生產(chǎn)

在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行人工軋制骨料生產(chǎn)設(shè)計，其中砂石料生產(chǎn)加工流程圖如圖1所示[3]。

圖1 砂石料生產(chǎn)加工流程

在骨料生產(chǎn)加工中進(jìn)行材料的初篩分處理時，應(yīng)在砂卵石料場采用篩孔尺寸為300 mm×300 mm的格篩初篩分，由PC220反鏟和3.0 m3輪式裝載機(jī)配合，15.0 t自卸汽車運(yùn)至砂石骨料加工廠生產(chǎn)成品骨料[4]。粒徑>300 mm的材料用于自密實(shí)混凝土塊石，堆滿后定期用裝載機(jī)進(jìn)行裝車，15 t自卸汽車倒運(yùn)至施工現(xiàn)場或塊石料堆場。

半成品骨料經(jīng)受料斗送入滾動篩進(jìn)行篩洗，成品料分別由膠帶機(jī)運(yùn)至成品料堆，堆存脫水備用。

使用破碎設(shè)備對粒徑不達(dá)要求的骨料進(jìn)行破碎，破碎后的成品料運(yùn)至成品料堆存，脫水備用。

2.3 混凝土施工縫處理

為確保堆石混凝土的施工質(zhì)量，需要在施工時進(jìn)行施工縫的處理，下述將從4個方面，對施工縫的處理展開分析。

其一為基巖面處理。當(dāng)巖基層上存在雜物時，包括泥土、穩(wěn)定性較差的巖體等，應(yīng)及時采取措施對其進(jìn)行清理，保持表面的清潔度[5]。如果在此過程中遇到承壓水的問題，需要采取可靠的措施進(jìn)行引排。在澆筑混凝土前，應(yīng)在其表層上允許鋪設(shè)一層厚度在2～3 cm范圍內(nèi)的水泥砂漿或具有富砂特點(diǎn)的混凝土材料，攤鋪時應(yīng)注意材料的水灰比值應(yīng)與澆筑的混凝土材料水灰比值相適應(yīng)。

其二為垂直施工縫處理。施工前考慮到位于校核水位線下部的垂直結(jié)構(gòu)施工縫中可能存在插筋，因此，需要根據(jù)澆筑施工的需求，在此部位插入鍍鋅的鐵片，保證鐵片位于止水面以上后，對施工縫進(jìn)行鑿毛處理。

其三為一般水平施工縫的處理。針對此部分結(jié)構(gòu)的施工縫，可直接采用鑿毛處理與清洗處理的方式進(jìn)行清洗。或按照上述步驟，在其表層上允許鋪設(shè)一層厚度在2～3 cm范圍內(nèi)的水泥砂漿，區(qū)別于上述處理方式的是，鋪設(shè)材料等級應(yīng)高于澆筑等級，以此種方式，保證新舊混凝土材料的融合。

其四為自密實(shí)混凝土施工縫處理。當(dāng)澆筑中存在中斷行為時，應(yīng)根據(jù)工程施工需求，配置與澆筑材料相同性能的砂漿，將配置的材料澆筑在已經(jīng)發(fā)生固結(jié)的混凝土表面，并輔助使用灌漿的方式對結(jié)構(gòu)內(nèi)部空隙進(jìn)行修補(bǔ)與填充。

2.4 自密實(shí)混凝澆筑與養(yǎng)護(hù)

本工程高自密實(shí)性能混凝土采用HTB-60型地泵泵送澆筑，在進(jìn)行澆筑施工前，應(yīng)進(jìn)行澆筑部位結(jié)構(gòu)模板、預(yù)埋件位置(水平與垂直高度)、支架結(jié)構(gòu)、澆筑材料尺寸的檢查與校正。確保對所有結(jié)構(gòu)位置檢查無誤后，再進(jìn)行結(jié)構(gòu)澆筑，對于施工中對混凝土表面與外觀要求較高的部位，可在澆筑施工時，在澆筑模板的外側(cè)采用輔助敲擊的方式，避免完成澆筑后外表面存在氣泡。

對于施工現(xiàn)場入倉的混凝土材料應(yīng)當(dāng)對其進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制，開倉前進(jìn)行材料質(zhì)量檢測，滿足性能要求后方可入倉。為了提供泵送混凝土的便捷化入倉方式，考慮在倉面上布置一臺澆筑半徑為20.0 m的混凝土布料機(jī)，保證每個澆筑點(diǎn)之間的間距>4.0 m，以此種方式，保證澆筑后結(jié)構(gòu)具有較高的密實(shí)度。澆筑施工時，保證澆筑順序?yàn)閱蜗蝽樞?，澆筑順序見圖2。

圖2 自密實(shí)混凝土澆筑順序示意圖(單位：m)

按照標(biāo)準(zhǔn)，在每一倉的澆筑面預(yù)留棱角石塊，確保預(yù)留的石塊高于澆筑混凝土頂面5～15 cm，通過此種方式，可以實(shí)現(xiàn)在減少鑿毛工作量的同時可加強(qiáng)層面結(jié)合?？紤]到施工中自卸汽車入倉需要，應(yīng)在堆石時預(yù)留車道。

對于施工中的土壩，可按照一體化澆筑的施工方式，節(jié)省模板支撐工作量。當(dāng)進(jìn)行倉內(nèi)堆石處理時，應(yīng)在模板結(jié)構(gòu)與堆石之間預(yù)留一個防滲層，設(shè)計方式如圖3所示。

圖3 模板結(jié)構(gòu)與堆石之間的防滲層結(jié)構(gòu)

倉面澆筑完成后，需要對混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)處理，養(yǎng)護(hù)時應(yīng)注意避免澆筑結(jié)構(gòu)在陽光下暴曬。完成澆筑后將混凝土結(jié)構(gòu)在室溫下放置6～18 h，然后對結(jié)構(gòu)面進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。若因夏季太陽暴曬，混凝土表面水分損失較快，需縮短此時間[6]。具體養(yǎng)護(hù)時間按監(jiān)理要求執(zhí)行，在此期間內(nèi)，應(yīng)保證結(jié)構(gòu)面處于濕潤狀態(tài)。待高自密實(shí)性能混凝土達(dá)到5.0 MPa以上時，即可進(jìn)行下層澆筑。

3 試驗(yàn)分析

完成上述研究后，為證明本文設(shè)計的密實(shí)堆石混凝土施工工藝在實(shí)際應(yīng)用中具有較強(qiáng)的可操作性，按照本文設(shè)計的方法，進(jìn)行混凝土項(xiàng)目主要工程量設(shè)計與施工布置、人工軋制骨料生產(chǎn)、混凝土施工縫處理、自密實(shí)混凝澆筑與養(yǎng)護(hù)。在施工作業(yè)面隨機(jī)選擇10個測點(diǎn)，進(jìn)行竣工成果透水率的檢測。檢測時參照鉆孔壓水試驗(yàn)實(shí)施，獲取實(shí)驗(yàn)結(jié)果參數(shù)，計算測點(diǎn)透水率，計算公式(1)如下:

q=Q/(p·L)

(1)

式中：q為自密實(shí)混凝土測點(diǎn)透水率，Lu；Q為每分鐘注水量，L/min；p為作用于試驗(yàn)段內(nèi)的壓力值，MPa；L為試驗(yàn)段長度，m。按照上述公式，對測點(diǎn)透水率進(jìn)行計算，計算結(jié)果如下表3所示。

表3 自密實(shí)堆石混凝土施工段透水率 Lu

從上述試驗(yàn)結(jié)果可知，10個測點(diǎn)的透水率平均值為0.100Lu，滿足工程質(zhì)量需求。由此可以得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：按照本文設(shè)計的施工工藝進(jìn)行大湖坪水庫大壩自密實(shí)堆石混凝土施工，可以提高施工段混凝土密實(shí)度，避免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)滲水、漏水等問題。

4 結(jié) 論

本文從混凝土項(xiàng)目主要工程量設(shè)計與施工布置、人工軋制骨料生產(chǎn)、混凝土施工縫處理、自密實(shí)混凝澆筑與養(yǎng)護(hù)四個方面，開展了對大湖坪水庫大壩自密實(shí)堆石混凝土施工工藝的設(shè)計研究。完成相關(guān)設(shè)計后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，結(jié)果證明10個測點(diǎn)的透水率平均值為0.100 Lu，滿足工程質(zhì)量需求。由此可以證明，設(shè)計方法可以在應(yīng)用中可以提高施工段混凝土密實(shí)度，避免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)滲水、漏水等問題，在提高自密實(shí)堆石混凝土施工質(zhì)量方面具有一定應(yīng)用價值。