堆石混凝土施工技术在清峪水库中的应用

史铁军

（乡宁县水利局，山西 乡宁 042100）

1 工程概况

清峪水库位于临汾市乡宁县城西约13 km处的留太沟，水库枢纽工程由4部分组成。坝址以上流域面积45 km2，最大坝高42.5 m，坝顶宽5.5 m，坝底最大宽度32.31 m，坝轴线长203 m，总库容233万m3，为小（一）型水库。

主要工程量为：土方开挖12 023 m3，石方开挖19 539 m3，土方回填 8 637 m3，混凝土浇筑量66 391 m3，除上游防渗面板和下游溢流坝段面板为普通混凝土外，其余部分均采用堆石混凝土。

2 施工技术

2.1 堆石混凝土施工技术

为了解决中小型工程中大体积混凝土的施工困难，清华大学发明了堆石混凝土施工技术，这一技术已在实际工程中得到了广泛推广和应用，并于2008年12月在乡宁县清峪水库进行现场试验，2009年3月开始正式施工。

堆石混凝土施工技术是指将满足一定粒径要求的大块石、卵石直接入仓，形成有空隙的堆石体，然后在堆石体表面浇注满足特定要求的自密实混凝土，依靠自重填充堆石空隙，形成完整、密实、低水化热、满足强度要求的混凝土。采用堆石混凝土技术施工形成的混凝土可称为堆石混凝土。

2.2 堆石混凝土特点与性能

堆石混凝土作为一种全新的大体积混凝土施工技术，利用大量的块石作为建筑材料，充分发挥了低水化热专用自密实混凝土的性能优势，除强度、弹模等基本力学性能接近普通混凝土外，还具有低水泥用量、低水化热、高密度、高强度保证率等特点；可显著提高工效、缩短工期，降低施工成本，具有优良的体积稳定性、层间抗剪能力强、凿毛工序简化、技术先进、适用面广等优势。另外，由于堆石混凝土技术采用大量块石和粉煤灰，减少了水泥用量和大功率的碾压机械，可以减少温室气体的排放和能量的消耗，是一种环境友好的混凝土。

3 施工方法

堆石的选取：所选取的块（卵）石粒径原则上不小于300 mm，根据堆石的运输及入仓能力，尽可能选取大的块石。

清理仓面：混凝土仓面的处理只需满足常规要求，保证结合面的泥土含量不超标即可。

支立模板或砌筑石墙：模板的支立较普通混凝土更加严格，须保证更好的稳定性、刚度和密闭性；如对外观无特殊要求，亦可采用砌石墙替代模板，该方法能有效解决模板的刚度、强度及密封等问题。

堆石入仓：左右坝肩修上坝公路，运石车直接上坝由挖机辅助堆石，堆石入仓形成自然堆积状态即可，辅以人工码放，使其更加密实，经济性更加突出，表面过多的石渣由人工剔出。

专用自密实混凝土的生产与浇注：使用拌合楼生产的专用自密实混凝土运抵现场直接浇注，无须振捣即可密实，可直接用混凝土泵车输送。实践证明，通过200余m的泵管输送后，自密实混凝土仍保持很强的流动性，也可采用吊罐、挖机等方式直接入仓浇筑，无需任何振捣。

连续循环施工浇注，实现多层浇筑：每层堆石混凝土的浇注高度一般不宜超过1 500～1 800 mm。在施工能力有保证的前提下可连续循环施工，即在上层堆石混凝土浇注完成4 h后循环堆石入仓浇注自密实混凝土。

4 施工注意事项及处理措施

4.1 模板

由于自密实混凝土具有超强的流动性，会对模板产生较大的侧压力，与普通混凝土相比，自密实混凝土对模板的要求较高，必须要有很好的稳定性、刚性及密闭性。在模板与基础仓面交界处须用砂浆进行密封，否则将会出现跑模、胀模、漏浆，造成模板位移，从而导致堆石混凝土表面出现麻面等现象。采用砌石墙可较好地解决这些问题。

4.2 堆石及基础仓面

堆石入仓是堆石混凝土施工过程的首要环节，堆石料的质量直接影响堆石混凝土的浇筑效果，对入仓的堆石粒径必须严格控制，风化严重的堆石禁止入仓，含泥量过高的堆石入仓前必须清洗，否则会影响自密实混凝土与堆石的粘结效果。在进行堆石时，对碎石过多的石料最好用挖机翻倒再入仓，这样可减少大量摔碎的石渣入仓，避免过多的碎石渣堵塞堆石孔隙，从而影响浇筑效果。

4.3 专用自密实混凝土的生产及运输

进行堆石混凝土浇筑的自密实混凝土受气温、砂石料含水率、级配、搅拌时间等因素影响较大，具有很强的敏感性，混凝土自密实性能较难控制，所以必须要由有经验的技术人员进行指导操作才能保证质量。

自密实混凝土具有很强的黏性，对搅拌机的要求较高，在进行搅拌时尽量采用双卧轴强制式搅拌机，并确保足够的搅拌时间。在采用混凝土泵进行输送自密实混凝土时，由于高压会造成流动性增加或降低，所以必须对入仓时的自密实混凝土性能按堆石混凝土要求的技术指标进行严格控制，不符合者严禁入仓，以保证入仓时自密实混凝土的质量。

4.4 堆石仓现场浇筑方式

自密实混凝土现场浇筑是整个施工的重要环节之一，采用“Z”型或“N”型浇筑方式，各个浇筑点不宜超过2 m，在有外观要求的模板处，可放慢浇筑速度、加长浇筑距离、减小混凝土入仓落差，并轻微敲打模板，这样拆模后的混凝土会有较光滑美观的表面。

4.5 表面裂缝预防

高温季节，在完成的堆石混凝土表面马上要过车堆石，不能遮盖养护。在堆石表面堆积过多过厚的自密实混凝土经过暴晒，表面水分蒸发，容易产生细小裂缝。堆石混凝土浇筑时，可在自密实混凝土覆盖较多的密集地带，人工扔一些小碎石，在初凝时洒水养护以减少并阻断这种裂纹。

5 结语

堆石混凝土技术在乡宁县清峪水库大坝主体工程应用后，明显提高了混凝土的浇筑速度，降低了混凝土的质量控制难度，减少了工人技术水平对混凝土浇筑质量的影响，节省了大体积混凝土施工的温控设备，真正实现了缩短工期，节约成本。