楊燁然YANG Ye-ran；郭賓GUO Bin；顏昊YAN Hao

（①銅仁職業(yè)技術(shù)學(xué)院，銅仁 554300；②遵義澤黔水利水電建設(shè)有限公司，遵義 563000）

1 堆石混凝土壩應(yīng)用現(xiàn)狀

水利工程建設(shè)領(lǐng)域提出了利用自密實混凝土和預(yù)填堆石相結(jié)合，利用自密實混凝土的高填充性、變形性能和間隙通過性填充堆石孔隙，從而形成較為完整、強度更高的整體，這種新的施工壩型可稱為自密實堆石混凝土壩，簡稱堆石混凝土壩（RFC Dam）[1]。隨著堆石混凝土壩不斷的研究改良和應(yīng)用，目前堆石混凝土壩澆筑中每倉堆石占比約為0.55～0.60 左右，密度為2.45（t/m3）-2.55（t/m3），較混凝土重力壩而言，極大的減少了混凝土的使用，仍然滿足重力壩依靠壩體自重產(chǎn)生的抗滑力滿足穩(wěn)定的要求；在銅仁市軍屯水庫的每立方自密實混凝土中水泥用量為163kg、遵義綠塘水庫每立方自密實混凝土中水泥用量為142kg 和遵義富強水庫每立方自密實混凝土中水泥用量為138kg，折合每立方堆石混凝土壩中水泥用量約為62-73kg，水泥用量省，在自密實混凝土澆筑時，在夏季僅需進行簡單溫控措施，在其他季節(jié)溫控措施可以取消；由于自密實混凝土具有防滲性能，清華大學(xué)水利水電工程系教授金峰提出在擋水壩上游側(cè)澆筑自密實混凝土防滲面板，澆筑時可以與堆石壩體一起澆筑，避免了不同混凝土之間的施工影響。

綜上所述，堆石混凝土壩技術(shù)優(yōu)點較常規(guī)混凝土重力壩、碾壓混凝土重力壩、漿砌石重力壩有免振搗、密實度高、施工效率高、水化合熱低、溫控措施簡單等特點（見表1）。雖然目前貴州開始推廣使用，但使用該技術(shù)的項目仍然有限，因而以貴州銅仁軍屯水庫、遵義道真富強水庫等實際案例，展開堆石混凝土壩工程質(zhì)量控制和檢測技術(shù)展開研究，為今后堆石混凝土壩在施工過程提供參考。

表1 常用筑壩材料的優(yōu)缺點分析

2 自密實混凝土技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

堆石混凝土技術(shù)是以自密實混凝土技術(shù)為核心技術(shù)研發(fā)出的新的筑壩技術(shù)，20 世紀80 年代，日本研究人員最先研究出無需振搗密實依靠自重作用充模密實成型的混凝土。由于自密實混凝土特點，隨后該領(lǐng)域的研究迅速成為混凝土材料研究熱點，通過大量的科學(xué)研究，自密實混凝土技術(shù)取得很大的進步，廣泛用于各類工程建設(shè)中。較普通混凝土自密實混凝土性能特點突出：①優(yōu)良的變形性能和間隙通過性能，自密實混凝土能保持足夠變形和一定的流動性通過障礙物，持續(xù)流動直至填充滿空隙；②環(huán)保綠色，自密實混凝土由于減少了振搗過程，被認為是低噪音的環(huán)保混凝土材料；③高抗離析性，自密實混凝土拌和物中各組分能保持均勻分散，自密實混凝土成型后能保證質(zhì)量均勻，不會產(chǎn)生普通混凝土由于振搗不充分而造成的蜂窩、麻面和內(nèi)部空洞等質(zhì)量缺陷[2-3]。

我國對自密實混凝土的研究及應(yīng)用雖然相對較晚，但是發(fā)展迅速，2004 年中國土木工程學(xué)會編制了中國第一部《自密實混凝土設(shè)計與施工指南》，后來又制定了地方或者行業(yè)技術(shù)規(guī)程。自此自密實混凝土大量在建筑、公路橋梁和水利工程中應(yīng)用。

3 堆石混凝土壩施工工藝

3.1 堆石混凝土壩施工準備階段

根據(jù)大壩特點開展設(shè)備配置，如：堆石料運輸車輛、挖掘機數(shù)量、拌合系統(tǒng)和輸送泵等。由于自密實混凝土流動性大，對模板要求極高，防止漏漿、爆漿。同時對模板壓力較大，對模板的支立嚴格把控。目前大部分模板系統(tǒng)采用鋼模板，模板與模板間縫隙采用雙面膠粘貼，確保小于2mm 縫隙的密閉性以防止漏漿的發(fā)生，支模時在模板涂刷脫模劑，確保外觀質(zhì)量。

3.2 自密實混凝土澆筑

堆石從料場開采出來需經(jīng)過2 次清洗、篩選才由自卸卡車運輸?shù)絺}面集中點堆放，由挖掘機鋪擺塊石，層高約為1.5m。倉面堆石完成后，生產(chǎn)好的自密實混凝土通過輸送泵運輸?shù)絺}面，使用泵管進行布料澆筑，先澆筑上游面確保壩體防滲面板質(zhì)量，然后澆筑下游面，下游倉面澆筑高度比上游倉面高形成倒坡，[4]澆筑倉頂部堆石裸露10-15cm 時停止?jié)仓悦軐嵒炷?。待自密實混凝土達到初凝狀態(tài)時，開始使用高壓水槍沖毛、人工電鎬鑿毛和清洗處理。自密實混凝土澆筑完成后注意防曝曬，立即開展覆蓋作業(yè)。（圖1）

圖1 堆石混凝土壩澆筑施工工藝

4 堆石混凝土壩施工質(zhì)量控制和檢測技術(shù)幾點建議

堆石混凝土壩目前在國內(nèi)修建了90 多座，在貴州省修建10 余座，盡管在一些工程應(yīng)用中取得了一定質(zhì)量效益，但全部是中小型水庫，且主要集中在遵義市。說明堆石混凝土實踐應(yīng)用還是處于初步使用階段，不如普通混凝土那樣普遍應(yīng)用，堆石混凝土壩的工程質(zhì)量控制和檢測方法還不太成熟，依然是現(xiàn)階段研究的熱點。

今年李克強總理提出“水利工程是民生工程、發(fā)展工程、安全工程”，堆石混凝土壩作為一項水利工程建設(shè)新技術(shù)，施工質(zhì)量控制問題仍是重中之重。工程質(zhì)量控制不是一蹴而就得來的，而是不同崗位技術(shù)員、施工員按照要求完成工作職責(zé)，保證施工過程中每一道施工工藝準確合規(guī)實施。根據(jù)《膠結(jié)顆粒料筑壩技術(shù)導(dǎo)則》（SL678-2014）（以下簡稱《技術(shù)導(dǎo)則》）和一些成熟質(zhì)量控制案例，以堆石混凝土壩施工工序為基礎(chǔ)梳理出堆石壩混凝土生產(chǎn)質(zhì)量控制、澆筑過程質(zhì)量控制監(jiān)測和澆筑后的質(zhì)量檢測3 個質(zhì)量控制階段和相應(yīng)的檢測注意事項。（圖2）

圖2 堆石混凝土壩各施工階段質(zhì)量控制要點

4.1 生產(chǎn)前質(zhì)量監(jiān)控

原材料是保證堆石混凝土施工質(zhì)量控制的最重要的因素，可以分為自密實混凝土和堆石料兩個方面。自密實混凝土的原材料中除外加劑采用專用外加劑外，其余均可使用本地生產(chǎn)的符合相關(guān)標(biāo)準的原材料。在貴州水利工程目前是使用的自密實混凝土配合比是由外加劑廠商提供，該自密實混凝土配合比引用水粉體積比配合比參數(shù)，水粉體積比跟普通混凝土中水灰比不同。粉體材料不僅包括水泥、礦物摻和料，也包含粗細骨料中粉體材料。

堆石料符合《技術(shù)導(dǎo)則》中3.1.2 的要求，堆石料用量大，對堆石料的粒徑由要求，在開采時宜開展開采試驗，保證粒徑符合要求。在堆石料開采場可增加篩分設(shè)備，經(jīng)過篩分的塊石經(jīng)清洗后（清洗設(shè)備可以按照在水源充足、運輸方便處）分別入倉堆放，有效的提高了施工效率，保證工程質(zhì)量。

在進行堆石混凝土澆筑前，應(yīng)開展堆石混凝土試驗倉澆筑，試驗?zāi)康模?/p>

①通過生產(chǎn)性試驗，檢驗機械設(shè)備工作情況，可進一步優(yōu)化生產(chǎn)過程，提高施工效率；

②復(fù)核高自密實性能混凝土初步配合比，并成型相應(yīng)的抗壓、抗?jié)B、抗凍試塊，獲得混凝土不同齡期強度數(shù)據(jù)、容重、擴展度、V 漏斗時間、出機溫度等技術(shù)參數(shù)；

③通過澆筑試驗倉，獲得堆石混凝土生產(chǎn)效率、澆筑效率、填充率等參數(shù)；利用挖坑試驗等方法可直觀評測堆石混凝土內(nèi)部密實度是否滿足設(shè)計要求。

綜上所訴，儲備的原材料重在監(jiān)測控制，嚴格控制砂的細度模數(shù)和石子級配，定期對粗細骨料的細度模數(shù)、顆粒級配、含水量進行檢測。同時，通過堆石混凝土試驗倉澆筑幫助參建各方人員對堆石混凝土的施工工藝及施工技術(shù)要求加深理解，從而為下階段大壩堆石混凝土生產(chǎn)性澆筑摸索和積累經(jīng)驗。（表2）

表2 原材料的主要檢測項目、頻次和控制標(biāo)準

4.2 澆筑過程質(zhì)量控制監(jiān)測

堆石入倉前，要檢查自密實混凝土鑿毛或沖毛處理是否合格、倉面是否干凈、是否有積水、是否有泥土、渣石；堆石經(jīng)清洗除去塵后可由汽車直接運輸入倉，運輸車輛入倉道路需有清洗臺對車輪進行沖洗，堆石撞擊產(chǎn)生的渣石和粉塵要即使清掃，倉面禁止使用水沖洗，防止倉底沉渣。為減少對大壩結(jié)構(gòu)的影響在倉面設(shè)堆石集中點，控制運輸車輛和挖掘機的工作路線，一般在距上游面板2/3 處、下游面板1/3 處作業(yè)。

自密實混凝土每次生產(chǎn)前需對砂石含水量、含泥、細度模數(shù)進行檢測，然后再根據(jù)配合比調(diào)整優(yōu)化進行生產(chǎn)。新生產(chǎn)自密實混凝土要對自密實性能狀態(tài)進行檢測，主要是塌落度檢測、擴展度檢測和V 型漏斗通過時間檢測[3]。自密實混凝土澆筑狀態(tài)必須實施監(jiān)測，一般每隔4 小時進行一次自密實混凝土工作性能指標(biāo)檢測。若出現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)自密實混凝土應(yīng)立即停止?jié)仓?，再次澆筑時需自密實混凝土各項指標(biāo)檢測合格，已澆筑的不合格自密實混凝土應(yīng)立即處理。自密實混凝土生產(chǎn)技術(shù)員需有專業(yè)的素質(zhì)和素養(yǎng)，能針對原材料的變化適當(dāng)對自密實混凝土配合比優(yōu)化，確保自密實混凝土的性能指標(biāo)符合要求，能在攪拌過程中觀察判斷自密實混凝土的好壞。同時，通過堆石混凝土實驗倉的澆筑確定了堆石率，從而確定每倉所需石料和自密實混凝土的方量，每倉澆筑時現(xiàn)場入倉料都記錄，可以作為判斷自密實混凝土填充質(zhì)量好壞的參考。

堆石混凝土水化熱較低，可以使用簡單的溫控措施，但自密實混凝土澆筑時受溫度影響，自密實混凝土夏季施工措施跟普通混凝土一樣需要，高溫時自密實混凝土的工作性能會降低。

4.3 澆筑后的檢查

①養(yǎng)護措施檢查。堆石混凝土澆筑后要進行防曝曬的覆蓋作業(yè)，6-18h 內(nèi)要開始灑水養(yǎng)護，連續(xù)養(yǎng)護28 天。②拆模后對堆石混凝土表面進行外觀檢查，自密混凝土外觀缺陷跟普通混凝土一樣。若有缺陷要對其進行分析，提出合理的處理措施或方案，對缺陷進行處理。③堆石混凝土壩澆筑質(zhì)量的評價方法?！都夹g(shù)導(dǎo)則》（SL678-2014）中7.3.4提出關(guān)于堆石混凝土檢測方法有孔內(nèi)電視檢測層間密實度方法、超聲波檢測檢測堆石混凝土內(nèi)部密實度、挖坑法檢測密實度（堆石混凝土密度和強度高，施工難度大，誤差大[4]），鉆芯法檢測混凝土強度、壓水實驗。孔內(nèi)電視通過鉆孔或者預(yù)埋管道孔內(nèi)成像，通過圖像能夠真實反應(yīng)石混凝土澆筑質(zhì)量，判斷準確度高。缺點是觀測孔保護不當(dāng)容易堵孔。

超神波檢測法是利用脈沖波在不同介質(zhì)間傳播時發(fā)生信號變化反應(yīng)出混凝土澆筑的質(zhì)量[5]。堆石混凝土壩55%-60%堆石占比且堆石粒徑不一，可以認為堆石混凝土壩是一種不均勻的材料，其脈沖信號變化幅度大，不利于對堆石混凝土壩澆筑質(zhì)量的分析。

鉆芯法是有一種微破損法或局部破損檢測方法，具有科學(xué)、直觀、實用等特點。貴州大學(xué)研究團隊統(tǒng)計貴州地區(qū)堆石混凝土壩相關(guān)工程質(zhì)量檢測報告[3]，打鼓臺水庫、綠塘水庫等8 座芯樣強度均大于設(shè)計壩體堆石混凝土等級，但離散型較大，其原因塊石含量對芯樣抗壓強度起到關(guān)鍵影響[6]，其中純自密實混凝土芯樣強度值最低。雖然芯樣可以直觀、準確的展現(xiàn)出堆石混凝土壩澆筑質(zhì)量，但仍要注意鉆孔的數(shù)量對壩體結(jié)構(gòu)的影響。

壩體抗?jié)B性能的主要檢測技術(shù)是壓水試驗，通過在大壩各處開展現(xiàn)場試驗，測得各孔的透水率，來判斷堆石混凝土層間結(jié)合的好壞，透水率越小說明堆石混凝土膠結(jié)程度越緊密。

5 結(jié)語

堆石混凝土筑壩技術(shù)作為一種新的筑壩技術(shù)，特點突出，前景廣闊。目前，堆石混凝土壩技術(shù)處在初步發(fā)展階段，本文梳理堆石混凝土壩幾個施工階段的質(zhì)量控制要點和檢測方法的特點，供大家參考。堆石混凝土重力的質(zhì)量控制隨著技術(shù)的發(fā)展仍有很大改進空間，檢測的方法還有更先進、合理的手段。