口上水库堆石混凝土大坝施工技术初探.pdf

山 西 水利富 鲁 技术与应用 2 0 1 5年第 1 1 期 口上水库堆石混凝土大坝施工技术初探 郝晓敏 ( 山西水务 口上水库开发建设管理有限公司， 山西 太原0 3 0 0 0 2 ) 摘要 松溪供水工程口上水库拦河大坝为堆石混凝土重力坝。阐述了自密实堆石混凝土的优点、 施工和检测 过程， 指出使用 自密实堆石混凝土筑坝， 可以保证施工工艺和质量， 具有一定的抗冲刷和洪水漫顶能力， 可提 高坝体抵御 洪水风险的能力 ， 比较适合 于均 匀开 阔的大仓 面施 工。 关键 词 自密实混凝土 ； 堆石混凝土坝 ； 大坝施 工； 1：7 上水库 中图分类号 T V 6 4 2 文献标识码 C 文章编号 1 0 0 4 7 0 4 2 ( 2 0 1 5 ) 1 1 - 0 0 4 3 0 2 1 工 程概 况 松溪供水工程位于晋中市昔阳县东冶头镇 口上 村附近松溪河下游河道上 ， 坝址距昔阳县城 3 5 k m， 坝 址 以上控制流域面积 1 4 6 2 k m2 ， 包括水源工程和输水 工程两部分， 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用水等综合利用 的小 ( 一 ) 型水 利枢纽工程 。 松溪河洪量大 ， 所需泄洪设施规模大， 而口上水 库拦河大坝处河谷狭窄， 泄洪设施布置困难。为方便 泄洪建筑物的布置 ，减少下泄水流对下游岸坡的冲 刷 ， 大坝轴线布置为 曲线形 ， 坝顶长 1 2 0 m， 最大坝高 5 8 4 m， 坝顶宽 6 0 m。河床段坝体布置 5孔溢流表孔 和 2 孑 L 泄流冲砂底孔泄洪， 底孔与表孔上下层对应布 置 ， 共用闸墩， 最大泄量 4 0 9 0 m 3 s 。坝体采用堆石混 凝 土填筑 ， 上下游面设钢筋混凝 土面板 防渗 ， 与堆石 混凝土之间用锚筋连接。 2 堆石混凝土特性 堆石混凝土是利用 自密实混凝土的高流动 、 抗分 离性能好以及自流动的特点， 填注随机堆积的堆石体 空隙， 形成完整 、 密实、 低水化热的一种大体积混凝 土。自密实混凝土属高性能混凝土 ， 无需振捣 ， 仅依靠 自 重即能充满模板并能保持不离析和均匀性， 能够得 到充分密实和最佳性能。 口上水库大坝采用堆石混凝土施工技术， 利用专 用 自密实混凝土充填新鲜灰岩堆石空隙形成完整的 混凝土。堆石混凝土施工工艺简单 ， 具有低水泥用量 和低水化热、 综合成本低、 施工速度快的特点， 同时堆 石混凝土的质量不会受振捣质量的影响 ， 质量稳定性 和可靠性更容易得到控制和保障 ， 施工层面有大量的 块石棱角裸露 ， 可提高层 间结合 和抗剪能力 ， 综合性 能稳定安全系数高。 3 堆石混凝土施工过程 3 1 堆石料选取及入仓 口上水库大坝坝址处山体基岩宏厚 ， 岩性为灰白 色中厚层鲕状灰岩 ， 岩石坚硬 ， 中厚层状结构 ， 次块状 构造 ， 岩层倾角较缓， 陡倾角节理裂隙发育 ， 岩体完整 性和稳定性好 。 堆石料选用开挖石料中饱和抗压强度 不小于 4 0 MP a ， 粒径 大于 3 0 0 m m 的新鲜 、 完 整的块 石和粗料石( 最大粒径 以运输 、 人仓方便为限 ， 一般不 超过 1 0 m) ， 采用 自卸卡车运输 ， 入仓前用清水 冲洗 ， 将含泥量控制在 0 5 以内 ， 人仓后采用挖掘机摊铺 ， 每层堆石厚度不超过 1 8 m 。 允许使用少量片石， 但其 重量不得超过堆石料总重的 1 0 ，且不得集 中堆放 。 人仓前基础仓面应满足普通混凝土浇筑仓面要求 ， 基 础在堆石混凝土仓面上的混凝土浮皮 、 表面裂缝和 由 于泌水 造成 的低强度混凝土以及嵌入表面 的松动堆 石清除 ， 并进行凿毛处理。 3 2 自密实混凝土生产与浇筑 自密实性能是堆石混凝土技术中重要的综合性 能 ， 通过增大胶凝材料用量和选用优质高性能减水剂 的方法提高浆体的黏性和流动陛， 使浆体能够充分包 裹和分割粗细骨料 ， 从 而具备高 自密实性 能 ， 能够在 堆石空隙中长距离流动并将空隙充填密实， 与普通混 凝土相比， 砂率体量较多， 比较黏稠， 需采用强制搅拌 机充分拌合均匀。本工程使用 J S 1 5 0 0型强制搅拌机 将称好的骨料和胶凝材料分别投人搅拌机干拌， 在加 入水和外加剂后继续搅拌 6 0 S 以上( 气温低于 1 5 时 搅拌时间应不低于 9 0 s ) ，目测 自密实混凝土工作性 生 】 】 旦 圃 能达到要求后方可出机 。 拌合后 自密实混凝土坍落度控制在 2 5 0 2 8 0 mm， 流动陛通过坍落扩展度试验 ， 认为自密实混凝土的坍 落扩展度宜控制在 6 0 0 7 5 0 mm之间。抗离析性选择 V形漏斗试验进行验证 ， V形漏斗通过时间 7 2 5 S ， 在 堆石密集的场合 ， 需要在具有较高流动性的基础上保 持一定的黏性，这样通过堆石空隙时不易发生堵塞， 因此 V形漏斗通过时间的下限值随堆石密集程度有 所加大。 自密实性能 随着胶凝 材料水化 以及外加剂作用 的损失会有所降低， 为保证在施工中自密实混凝土能 够有效密实地充填堆石空隙，自密实性能在 1 h内保 持稳定。 在浇筑过程中， 经过检测合格的自密实混凝土浇 筑点应均匀布置在整个仓面 ， 间距不超过 3 I n ， 在浇筑 点的 自密实混凝土填满后移至下一浇筑点浇筑 ， 浇筑 应单 向顺序 ， 不可在仓面上往复浇筑 。每仓 的浇筑顶 面应 留有块石棱 角 ，棱 角高 出 自密 实混凝 土面 5 2 0 c m， 便于下仓的粘结。自密实混凝土人仓温度不高 于 2 8 C。浇筑完毕 6 1 8 h内洒水养护 ， 养护时间不少 于 2 8 d 。 3 3 堆 石 混凝土 浇 筑质量检 测 由于 自密实混凝土无需振捣 ，仅靠 自重填充密 实 ，因此 自密实混凝土 的检测方法与常态混凝土不 同， 宜通过挖坑法及埋管法检测 。 口上 水 库 大 坝 在 左 侧 下 游 距 离 坝 轴 线 距 离 2 2 3 6 I n处 ， 高程 6 0 9 6 2 3 I n ， 进行堆石混凝土 挖坑法 检测 ， 高 自密实性 能混凝土体 积 比 4 6 7 ， 堆 石体积 比 5 0 8 ， 空隙率 2 5 ， 容重 2 4 5 k N m ， 满足设计要 求。在堆石 中预埋直径 5 c m的钢管 ， 待堆石混凝土硬 化后将预埋钢管拔出 ， 通过对孔 内密 实度的观测评定 堆石混凝土的密实性。孔内无明显缺失 ， 缺陷面积小 于总面积 的 5 ，密实性较好 。然后对预埋孔进行注 水试验检测 ，约 1 5 h ，预埋孔 内水位累计下渗长度 1 6 c m， 水位下渗不明显 。 综上判断 ， 该仓堆石混凝土密实性能较好。 4结论 近年来 ， 自密实堆石混凝土在水利工程 中应用较 多。我国中小型水利水电工程由于水文地质资料少 ， 施工管理水平弱 ， 工程的抗风险能力较差， 使用自密 实堆石混凝土筑坝将散粒料结成整体 ，与土石坝相 比， 施工工艺和质量相对容易达 到 ， 具有一定 的抗 冲 刷和洪水漫顶能力 ，可提高坝体抵御洪水风险的能 力 ， 比较适合于均匀开阔的大仓面施工 。 作者简介 郝晓敏( 1 9 7 8 一 ) ， 男， 2 0 0 6年毕业于太原理工 大学水利水 电工程专业 ， 工程师 。 收稿日期 2 0 1 5 0 9 1 1 _ 修回日期 2 0 1 5 1 0 1 6 ( 上接第 l 8页) 1 0 0段边坡均为 1 ： 2 ， 采用铅丝笼 网块 石护坡 ， 厚 0 3 5 m， 铅丝笼块石下铺设土工布 。 基础深 2 5 n l ， 其 中河床 以下 2 0 I n ， 河床以上 0 5 m， 基础最下 部为夯插抛石 ， 顶面宽 1 4 i n ， 抛石厚度 0 5 m， 铅丝笼 块石基础分两层铺设，最下一层宽 1 2 n l ，长 3 m， 高 1 0 m， 上层宽 1 0 m， 长 3 0 I n ， 高 1 0 m， 上层铅丝笼高 出 河床 0 5 I n 。铅丝笼为多绞正方形 ，网材选用镀锌铅 丝 ， 铅丝网丝径 2 7 m m， 边丝丝径 3 4 mm， 抗拉强度不 小于 4 0 0 MP a ， 伸长率不小于 1 2 ， 网丝镀锌量不小于 2 4 5 g m ，边丝镀锌量不小于 2 4 5 v g m 。填石料粒径 1 5 0 3 0 0 mm， 填石料要求密实 、 坚硬 、 新鲜 、 抗 日化 。 1 + 4 0 0 - - - 2 + 6 0 0段边坡为 1 ： 1 5 ， 采用 M1 0水泥砂浆砌 块石护坡 ， 厚 0 3 5 1 1 1 ， 下部厚 0 5 1T I ， 基础 深 1 6 m， 厚 1 0 1 1 1 ， 每 2 0 IT I 设沉陷缝一道 ， 缝 内用聚 乙烯泡沫闭孔 板填塞 。块石质量可采用 3 O 5 0 ， 外形宜为砌面的 长方体 ， 边长 比宜小于 4 ， 要求块石坚硬 、 新鲜 、 抗风 化 、 表面干净 。 4 2外 边坡 外边坡坡比为 1 ：2 0 ， 采用草皮护坡。 4 - 3堤 顶 为满足防洪抢险要求 ，堤顶 0 + 0 0 0 - - - 5 + 9 0 0段顶 宽 8 0 m， 5 + 9 0 0 - - - 9 + 1 0 0段顶宽 6 0 m， 中间设 4 0 m宽 的泥结石路面。 5 河道清障疏浚 河道清障疏浚范围纵向为河道 中心线 ， 长 9 1 k m， 横向堤防之问区域。 清障疏浚是根据设计纵坡对高于 设计河底高程 的河槽进行开挖清理 ， 低于设计底高程 的河段维持现状 。 6 泵站取水涵管 沿河两岸共有小型泵站 2 0座 ，结合河道整治及 堤 防建设 ，需新建泵 站取水涵 管 2 O座 ，其 中左岸 1 1 座 ， 右岸 9座。在堤下预埋直径 8 0 0 m m的涵管 ， 管 下铺设 M1 0 水泥砂浆砌石管座 ， 宽 l I4 i n ， 高 0 4 I n ， 进 出口设浆砌石洞脸。涵管承受外压应满足汽一 1 5级抗 压要求 。 作者简介 杨大伟( 1 9 8 8 一 ) ， 男， 2 0 1 2年毕业于中南大学 土木 工程专业 ， 助理 工程师 。 收稿 日期 2 0 1 5 0 9 1 4； 修回日期 2 0 1 5 1 0 1 9