堆石混凝土在口上水库工程建设中的应用.pdf

山 西 水利旨 鲁 技术与应用 2 0 1 4年第 1 2期 堆石混凝土在 口上水库工程建设 中的应用 白小丹 ( 山西水务投资集团有限公司， 山西 太原0 3 0 0 0 2 ) 【 摘要] 介绍了口上水库工程概况， 根据堆石混凝土施工工艺， 严格控制原材料的选取、 配合比的设计、 堆石体 的入仓、 自密实混凝土的制备和浇筑等施工过程， 通过质量检测， 各项指标均优于设计要求， 充分发挥了堆石 混凝土的优 异性 能。 可供 同类工程借鉴。 [ 关键词 】 堆石混凝 土； 施工工艺； 口上水库 [ 中图分类号] T V 5 4 4 [ 文献标识码] c [ 文章编号] 1 0 0 4 — 7 0 4 2 ( 2 0 1 4 ) 1 2 — 0 0 1 1 - 0 2 1 工程概 况 口上水库位于昔阳县东冶头镇 口上村附近 ，距离 昔阳县城 3 5 k m， 控制流域面积 1 4 6 2 k m ， 是一座 以农 村人畜饮水、 农业灌溉为主， 兼顾工业和城镇生活供 水的小( 一) 型水库。水库大坝为曲线型堆石混凝土重 力坝， 最大坝高 5 8 ．4 I n ， 坝长 1 2 0 m， 坝顶高程 6 4 7 ．9 m， 坝顶宽 6 m， 坝底宽 5 4 ． 4 m， 总库容 4 9 5万 I n 。大坝分 为 4个 坝段 ， 坝体 内部采用堆石混凝土 ， 上下游面设 置钢筋混凝土防渗面板 ，溢流表孑 L 的面层 、闸墩、 导 墙 ， 泄流冲砂底孔的底板 、 侧墙 ， 以及廊道等部位为普 通混凝土。堆石混凝土工程量约 5 ． 7万 1 1 3 ， 普通混凝 土工程量约 4 ． 6万 IT I 。 2 堆石混凝土应用 2 ． 1 堆石混凝土简介 堆石混凝土是利用 自密实混凝土高流动性 、 不离 析和不泌水的特点 ， 不需振捣 、 依靠 自重充填 自然堆 积的石块空隙形成完整密实的混凝土， 能够大量使用 工程机械， 工艺简便、 施工强度高， 而且块石占堆石混 凝土 5 0 ％以上体积可 以充分利用大坝开挖产生 的大 块石。相 比普通混凝土， 最大限度地 降低了胶凝材料 用量 ， 水化热低 ； 可以简化甚至取消温控措施 ， 加快了 施工进度 ； 人工投入少 ， 可减少因工人技术水 平的不 同而造成的混凝土质量波动 ， 质量稳定 。施工过程主 要包括堆石体的人仓和自密实混凝土的浇筑。 2 ． 2施 工 工艺 2 ． 2 ． 1 堆石料选取及人仓 堆石料要求饱和抗压强度不得小于 4 0 MP a ， 大坝 石方开挖料实际检测饱和抗压强度 6 5 ． 2 MP a ， 因此选 用开挖料 中新鲜完整 、 质地坚硬 、 无剥落层和裂纹 的 石灰岩块石作为堆石料 ， 后经 自制工字钢方孔筛 网筛 出， 将堆石料粒径控制在 3 0 ～ 1 0 0 o m之间。实际堆石 粒径 3 0 ～ 5 0 o m， 5 0 ～ 8 0 c m，大于 8 0 c m的人仓 比例约 为 2 5 ％， 6 0 ％， 1 5 ％。 在上坝道路途中设坡度为 2 0 。 的斜面堆石料清洗 平台 ，筛分好的堆石料经 自卸汽车运输至清洗平 台， 采用水泵冲洗 ， 保证堆石料含泥量≤0 ． 5 ％， 没有泥块。 自卸汽车底部设直径 1 0 c m的排水口， 结合有坡度的 清洗平台排净积水后运至坝体浇筑仓面。 在 坝体浇筑仓面人 口处施 工道路上铺设 3 0 c m 厚的碎石料并用水泵冲洗 ， 保证运输机械的轮胎不污 染仓面。块石 由自卸汽车运送至仓面 自然堆积 ， 避免 在仓面多次周转倒运， 如无法满足堆高要求必须辅以 反铲挖掘机倒运时， 则需在倒运结束后 ， 将卸料倒运 的仓面重新清扫 ， 清除掉落 的小石块和石屑 ， 以免影 响堆石混凝土层间结合 。 参考清峪水库大坝浇注施工 经验， 经现场试验确定铺设层高度为 1 ．8 In 。 2 ． 2 ． 2 原材料选择及配合 比 自密 实混凝土所需原材料与普通混凝土基本一 致 ，原材料除满足国家和行业 的相关规范标准外 ， 还 应结合堆石混凝土施工特点具体考虑。 普通硅酸盐水泥的选取应符合 《 通用硅酸盐水 泥》 标准， 并选用多个品牌水泥与外加剂进行相容性 试验 ， 检测是否 出现外加剂用量过高 、 工作性能损失 过快 、 缓凝甚至不凝以及混凝土静止泌水等问题。 细骨料选用当地级配良好的中粗河砂， 粗骨料使 用 自有砂石料场生产 的 5 2 0 mm粒径的碎石 ， 最大粒 径不超过 2 0 m m， 针片状颗粒含量不超过 8 ％， 性能指 标符合《 水工混凝土施工规范》 规定。 垫 ! 生 1 2 旦 圃 曩曩困●目匝曩图 掺合料的选取按照《 用于水泥和混凝土中的粉煤 灰》 要求， 选用阳泉第二电厂的Ⅱ级粉煤灰。 拌和用水 使用施工现场山体深层裂隙渗水 ， 经检测达到饮用水 标准 ， 同时水温 自然保持在 1 7 ℃左右 ， 有利于混凝土 的温控要求。 外加剂选用堆石混凝土专用外加剂 ， 性能指标符 合 《 混凝土外加剂》 《 水工混凝土外加剂技术规程》 规 定 ，经现场 自密实砂浆试验检测 ，满足初始扩展度 2 5 0 — 3 0 0 m m、 静置 1 h 后初始扩展度 ≥9 5 ％、 V型漏斗 通过时间 5 ～ 1 5 s 和泌水率 ≤1 ％的要求。 自密实混凝土配合比设计 ： 首先通过选取不同型 号的外加剂与水泥、粉煤灰进行适应I生净浆试验， 确 定合适的外加剂；然后利用现场砂料进行砂浆试验 ， 选取合理 的水胶 比、 砂率和粉煤灰掺量 ； 再调整单方 骨料 和外加剂用量进行混凝土试 验 ，得到基准配合 比； 最后调整配合 比参数进行优化试验 ， 选定科学适 用的配合 比。该工程进行净浆 、砂浆 和混凝土试验 1 2 8组 ，最终选定的堆石混凝土专用 自密实混凝 土配 合比为： 水泥 1 6 6 k 咖 ， 粉煤灰 2 6 5 k g ／ m 3 ， 水 1 7 5 k g ／ m ， 砂 9 1 0 k g ／ m ， 石子 7 5 6 k g ／ m。 ， 外加齐 0 7 k m 。 2 ． 3堆石 混凝 土施 工 2 ． 3 ． 1 仓面处理 基岩面要撬挖松动岩石 ， 清除浮石虚渣 ， 用高压 冲毛机将基岩面冲洗 干净并排净仓 内积水 ；先浇筑 1 m厚普通混凝土垫层再进行堆石施工。堆石混凝土 浇筑顶面留有块石棱角 ， 且层间块石棱角高出 自密实 混凝土顶面 5 ～ 2 0 c m。堆石混凝土层间结合一般不进 行凿毛 ， 只需清除表 面积水及浮渣 ， 但对于表面积大 于 0 ． 5 m 的自密实混凝土平整面 ， 为保证层间结合质 量， 待终凝后使用高压冲毛机对混凝土施工缝进行冲 毛。后续堆石铺筑前将工作面冲洗干净， 清除嵌入混 凝土表面的松动堆石 、 排除积水 ， 保证层间接触效果。 2 ． 3 ． 2 架设模板 堆石混凝土施工采用两种模板 ： 一种是外撑式悬 臂式大钢模 ， 其刚度和强度能够抵抗 自密实混凝土产 生的侧向压力 ，模板间缝隙小于 2 m m并粘贴海绵条 以防止漏浆； 另一种是用 5 0 c m厚的浆砌块石墙替代 模板 ， 用锚筋同堆石混凝土锚 固。浆砌石墙模板采用 M 2 0 水泥砂浆砌筑， 不低于堆石混凝土 c 1 5的强度等 级。 在模板附近堆石时， 尽量选用粒径小的块石， 且需 离开模板 2 0 ～ 5 0 c m。 2 ． 3 ． 3 混凝土制备 按 照配合 比制备的 自密实混凝 土入仓前进行普 通混凝土性能检测 ， 以及坍落度 、 扩展度 、 含气量 和 v型漏斗通过试验等检测 。口上水库坝体浇筑使用 的 自密实混凝土性能检测情况为： 坍落度 2 6 5 ～ 2 8 0 m m， 扩展度 6 8 0 ～ 7 4 5 mm， 含气量 3 ． 1 ％， V型漏斗通过试验 7 ～ 1 2 S ， 自密实性能稳定性不小于 2 h 。 2 ． 3 ． 4 浇筑控制 白密实混凝土入仓时应保证浇筑的连续性 ， 避免 出现冷缝 。堆石混凝土浇筑仓面较大 ， 采用垂直于浇 筑仓面的对角线“ z ” 字型布置浇筑点 ， 从距离输送泵 最远的浇筑点 向输送泵方 向“ z ” 字单 向顺序浇筑 ， 不 可在 仓面重 复浇筑 。每个浇 筑点控 制范 围不 大 于 9 m ，自密实混凝土灌满浇筑点后拆卸混凝土输送管 进行下一点的浇筑 ，保证 自密实混凝 土连续流动 、 完 全填充块石的空隙， 自密实混凝土的浇筑高度应低 于 堆石面 5 ～ 1 5 c m，以利于增强和上层堆石混凝土的粘 结及减少 自密实混凝土的浇筑量 。 2 ． 4质 量检 测 2 ． 4 ． 1 力学及耐久性能试验 试块制作方法与普通混凝土大致相同 ， 在试块制 作过程中， 依靠混凝 土 自重成型。9 0 d龄期抗压强度 平 均 为 2 5 ． 4 MP a ，检 测 结 果 满 足 9 0 d抗 压 强 度 1 5 MP a 、 抗冻 F 5 0和抗渗 W2的设计力学性能及耐久 性要求 。 2 ． 4 ． 2 预埋孔密实度检测 在大坝仓 面堆石体 中预埋直径 5 c m 的钢管 ， 自 密实混凝土浇筑完成后 ， 在混凝土终凝时拔出 ， 采用 软管摄像头和注水试验对孔内密实度的观测评定堆 石混凝土的密实性 ， 实际观测缺陷面积均小于 2 ％， 满 足孔 内缺陷面积不得超过总面积 5 ％的设计要求 。 2 ． 4 _ 3 堆石混凝土容重及孔隙率 在大坝高程 6 0 9 ． 6 2 3 m、桩号 B O + 0 2 1 ． 9 3处人工 使用风镐和撬棍挖取直径 1 ． 2 m、 深度 1 m 的试坑 ， 采 用挖坑灌水法进行密度和空隙率试验。堆石混凝土检 测容重为 2 5 6 4 k ~ m3 , 空隙率为 2 ． 5 3 ％， 满足堆石混凝 土容重 2 4 5 0 k m 的设计要求 。 3 结语 目前 ， 口上水库大坝堆石混凝土施工结束 ， 通过 严格的质量控制 ，其各项检测指标均优于设计要求 ， 充分发挥了堆石混凝 土在混凝土重力坝的优异性能 ， 且 比同标号普通混凝土节省投资约 7 0元， m ，缩短工 期约 4 5 d 。 堆石混凝土技术在口上水库工程建设中的 成功应用 ， 可为同类工程借鉴。 [ 作者简介] 白小丹( 1 9 6 3 一) ， 男， 1 9 8 5年毕业于兰州铁道 学院给 水排水专业 ， 高级 工程 师。 [ 收稿日期] 2 o 1 4 — 1 0 — 1 2 ； [ 修回日期] 2 0 1 4 — 1 1 - 2 4