堆石混凝土技术在围滩水电站中的应用.pdf

S HANXI WA TE R RE S OURC ES 堆石混凝土技术在 围滩水 电站 中的应用 李宝生 ( 山西省水利建筑工程局 ， 山西太原0 3 0 0 0 6 ) [ 摘要] 围滩水电站建设过程中， 为保证工程质量并加快工程进度 ， 建设后期采用堆石混凝土代替浆砌石进行 坝体填筑。介绍了堆石混凝土施工技术的优缺点， 阐述了该技术的施工工艺和质量检测方法， 建议将该技术 进行推 广应 用。 [ 关键词] 堆石混凝土； 自密实混凝土； 浆砌石； 试坑法； 围滩水电站 【 中图分类号] fr 、 ， 4 3 1 【 文献标识码] c [ 文章编号] 1 0 0 4 — 7 0 4 2 ( 2 0 1 3 ) 1 1 — 0 0 2 6 — 0 2 1 概况 围滩水电站位于泽州县金村镇围滩泉附近的丹 河干流上， 距晋城市区 3 0 k m， 枢纽工程原设计是浆砌 石重 力坝 ， 坝顶 长 l 1 6 1 11 ， 最大坝 底宽 5 1 i n ， 坝 顶宽 8 ． 0 m。 坝顶高程 4 8 0 ． 5 m， 坝底高程 4 2 6 ． 5 i n ， 最大坝高 5 4 ． 0 m 。大坝浆砌石量 1 0 万 m 3 ， 计划工期为 2 0 0 9 年 5月一2 0 1 0年 1 O月 ， 有效施工期 1 4个月 ， 月平均砌 筑强度 7 2 0 0 I n 。根据施工计划 ， 应在 2 0 0 9年 3 月开 始浆砌石施工， 但由于实际地质条件与原勘探资料有 出入等原因，大坝基础开挖工程延期， 2 0 0 9 年 6 月开 始坝体浆砌石施工，到 2 0 0 9年 1 1 月完成坝体砌筑 2 ． 5万 m ， 月平均砌筑强度 4 2 0 0 m ， 远低于 7 2 0 0 m 。 的计划平均强度，在计划工期内不可能完成剩余的 7 ．5 万 1T I 浆砌石，而且浆砌石施工质量很难控制， 经 常出现返工现象。 为保证工程质量， 加快工程进度 ， 采 用堆石混凝 土代替了大坝 4 3 7 1T I 高程以上部分的 7 ．5 万 m 浆砌石坝体填筑料。 2 堆石混凝土施工技术 堆石混凝土施工技术是利用 自密实混凝土的高 流动、 抗分离性能好以及 自流动的特点， 在粒径较大 的块石 内随机充填 自密实混凝 土而形成 的混凝土堆 石体。与浆砌石施工技术 比较 ， 堆石混凝土施工技术 具有以下优点： 一是堆石混凝土中的自 密实混凝土具 有更强的流动性、 穿透性， 与砂浆相比， 更容易充填到 块石的缝隙中， 砌体密实性更好 ， 更能保证坝体的施 工质量。二是堆石混凝土施工机械化程度高， 对块石 块径要求低， 特别适合大体积坝体施工， 日强度可达 到 2 0 0 0 ～ 3 0 0 0 1T I ， 施工效率大大提高。 三是堆石混凝 土用机械化施工代替了传统的人工施工方法， 便于施 工管理。四是具有水泥用量少、 体积稳定性好、 层间抗 剪能力强等优点。 但堆石混凝土施工成本略高于浆砌 石， 按照市场行情， 浆砌石施工成本约 2 2 0 2 3 5 元／ m ， ， 堆石混凝土施工成本约 2 5 0 ～ 2 7 0 元／ m ，高于浆砌石 3 0 ～ 3 5 元 ／ m 。 3 施工方法 堆石混凝土施工工序 主要有仓面清理 、模板制 安 、 石料开采运输、 石料堆筑、 自密实混凝土拌制、 浇 筑等。 3 ． 1 石料开采运输 堆石用石料场位于交通洞 2 号出口至 3号进口 中间， 距大坝下游约 1 5 0 0 in ， 料场岩石主要岩性为灰 岩。 石料采用潜孔钻深孔爆破开采， 分两次运输。 毛料 采用挖掘机装车， 2 0 T自卸汽车运输至储料场； 用挖 机在储料场选取合格石料装车， 2 0 T自卸汽车沿上坝 道路运至坝面。 上坝道路于大坝上游左侧紧靠山体填 筑， 随坝体上升。 3 ． 2 仓面清理 施工前， 对施工仓面进行清理。仓面清理由装载 机配合人工完成， 清理后的仓面要求清洁， 无积水、 无 碎 渣 。 3 - 3 模板 制安 用 M I O 浆砌石代替施工模板， 先按照设计图纸测 放堆石混凝土边线 ， 沿边线砌筑约 1 ．2 Il l 高的 M1 0 浆 砌石挡墙 ， 左岸上游连接上坝路的位置预留 5 n l 左右 缺 口， 作为石料运输通道 ， 块石堆满仓面后用浆砌石 封堵预留缺口。 3 ． 4 石料堆筑 堆石料清除表面泥土后运至清理好的仓面， 由挖 山 西 水利詈 鲁 机进行石料堆筑。 堆筑过程中要尽量使块石大小搭配 合理， 堆筑面尽量平整， 厚度 1 ．2 ～ 1 ．5 IT I 。 3 ． 5 自密实混凝 土浇筑 自密实混凝土所用材料为 4 2 ．5 普通硅酸盐水泥、 5 ～ 2 O c m小石子、 人工砂、 粉煤灰、 专用外加剂。 专用外 加剂及混凝土配合比严格按照配料单进行配料， 搅拌 时间不低于 9 0 S 。当气温低于 1 5 ~12 时， 搅拌时间不低 于 1 2 0 S 。 自密实混凝土采用混凝土输送泵直接人仓， 输送 泵安装在搅拌机附近，通过溜槽将混凝土送至泵内。 管道在上游面板 0 + 5 5 ． 5 附近垂直上坝，再沿仓面布 置， 并随仓面浇筑情况安拆泵管。浇筑点均匀布置于 整个仓面， 自仓面一侧依次向另一侧浇筑。每个浇筑 点的自 密实混凝土填满后移至下一个浇筑点， 浇筑顺 序应做到单向顺序， 不可在仓面上往复浇筑。每一仓 的浇筑顶面留有块石棱角， 便于与下一仓的粘结。 3 ．6 堆石混凝土养护 堆石混凝土浇筑 6 ～ 1 8 h内洒水养护，养护期间 始终保持表面湿润， 2 d后或者混凝土抗压强度不低 于 5 MP a 时进行下一层施工。 4 质量控制 通过对块石 、 自密实混凝 土 、 堆石混凝土相关性 能指标 的检 测 ，对 大 坝堆石 混凝 土质 量进 行动 态 控制。 4 ． 1 块石质量控制 块石人仓前清除表面泥土，最大粒径 1 0 0 0 mm， 最小粒径 3 0 0 mm， 表观密度 2 ． 7 9 ～ 2 ． 9 2 g ／ c m ， 抗压强 度 1 1 8 M P a ， 软化系数大于 0 ．6 7 。 4 ． 2 自密实混凝土质量控制 自密实混凝土设计指标为 R 2 8 C 1 5 F 1 5 0 W8 ， 实测 指标均满足设计要求， 检测结果见表 l 。 表 1 自密实混凝土性能指标检测结果 取样时间 养 护龄期， d 挤压强度， MP a 抗渗 等级 抗冻等级 2 0 1 0年 5月 1 3日 2 8 4 4 ． 5 > W8 F 1 o o 2 0 1 0年 6月 1 9日 2 8 3 7 ． 2 > W8 F1 0 0 2 0 1 0年 9月 1日 2 8 4 0 ． 5 > W8 4 - 3 堆石 混凝 土质 量控 制 通过现场密度检测控制 ，堆石混凝土密度为 2 4 5 0 k g ／ m 。首先在试验段采用核子密度仪和试坑法 对应检测堆石混凝土密度， 通过比较确定核子密度仪 与试坑法检测曲线及核子密度仪检测最小控制值。 试 验段布置在坝体中部靠近下游，长 1 0 m、宽 9 n l 、 高 1 ．2 m， 按 3 ～ 4 r ll 的间距布置检测点 5 个， 堆石混凝土 初凝后， 先用核子密度仪检测堆石混凝土密度 ， 再以 技术与应用 2 0 1 3年第 1 1 期 该测点为中心采用试坑法进行检测。 用核子密度仪检 测时，预先在深度 3 0 c m处埋设 P E管作为核子密度 仪测点位置进行检测。 用试坑法检测时， 参考《 浆砌石 坝施工技术规定》 ，所用套环 内径为 1 3 8 c m，环高 2 O c m， 试坑最大直径约 1 1 0 c m， 最大深度约 6 0 c m， 采 用先风镐打孑 L 再撬挖取石的办法挖坑， 并采用灌水法 测试坑体积。检测结果见表 2 。 表 2 堆石混凝土物理指标检测 表 试坑 堆石混凝土密度／ ( k g m ) 自密实混凝 块石体 空隙体 编号 核子密度仪法 试坑检测法 土体积比， ％ 积t L ／ ％ 积t L ／ ％ 1 248 0 2 58 9 4 0 ． 9 5 3 ．O 6 ． 1 2 24 75 2 5 5 5 4 6 ． 0 5 1 ． 2 2 ． 8 3 245 9 2 5 28 4 6 ． 6 5 0 ．4 3 ． 0 4 2 5 07 2 5 8 0 3 9 ． 7 5 5 ． 5 4- 8 5 2 5 3 3 26 2 8 41 ． 9 5 4． 1 4 ． 0 平均值 2 4 9 o 2 5 7 6 4 3 ． 0 5 2 ． 8 4 ． 1 从 以上试验检测数据得 出： 试 验段堆石混凝土质 量符合设计要求。 两种检测方法曲线为P 试 坑 = JD 核 + 8 6 ， p 核 最小控制值为 2 3 6 4 k g ／ m 。 。 堆石混凝土开始浇筑后， 核子密度仪检测结果见 表 3 。 表 3 堆石混凝土密度检测结果 堆石混凝 土密度／ ( k g n l ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 4 3 8 ． 5 2 3 7 2 2 5 3 0 2 5 08 2 3 6 5 24 97 2 3 6 6 24 71 24 6 4 4 4 O ． 3 2 3 9 4 2 3 8 9 24 50 2 51 0 243 9 2 5 7 0 2 5 3 8 2 5 4 7 2 3 8 2 2 3 7 7 2 5 01 2 5 0 5 4 4 3 ． 5 239 9 23 5 8 23 91 23 6 4 4 4 5 ． 0 24 7 5 24 3 5 2 5 5 5 24 6 3 2 3 9 4 2 3 2 3 2 5 71 由表 3 数据可知， 围滩水电站大坝堆石混凝土施 工质量符合设计要求。 5结语 堆石混凝土施工工艺在围滩水电站的应用， 不仅 保证了工程质量和施工进度， 而且总结了一套堆石混 凝土的施工工艺和质量检测方法 ， 为更广泛地推广应 用这一新型施工技术奠定了基础。 [ 作者简介] 李宝生( 1 9 7 3 一 ) ， 男， 1 9 9 6年毕业于河海大学 农田水利工程专业， 助理工程师。 [ 收稿日期] 2 0 1 3 — 0 9 — 1 4 ； [ 修回日期] 2 0 1 3 — 1 0 — 2 2 型 生 ! 旦 团