CSG碾压混凝土坝在水电工程中的应用

高 东

(四川二滩国际工程咨询有限责任公司，四川 成都 610072)

1 概 述

CSG碾压混凝土也被称为贫胶渣砾料碾压混凝土，即在CSG碾压混凝土的母材中加入少量的胶凝材料，通过简单拌和后由自卸车运输上坝碾压形成坝体。CSG碾压混凝土的母材可以取用河道中的天然砂砾石料、边坡及坝基开挖弱风化石料，能够就地取材，施工方便，施工效率高。在水电站建设初期，受砂石系统及拌和系统的影响，CSG碾压混凝土坝在水电站分期导流施工中逐渐受到重视，对推进工程进度和降低投资均具有重要的意义。

南欧江一级水电站是由中国电建集团公司在老挝南欧江流域整体开发的第一座水电站，工程等别为Ⅱ等大(2)型工程，坝长384 m，为河床式厂房，内装4台单机容量为45 MW的贯流式机组，总装机容量180 MW。电站分两期导流，上、下游CSG碾压混凝土纵向围堰与泄洪闸中隔墙组成二期纵向导流围堰，上游纵向围堰长度为140 m，下游纵向围堰布置于护坦段，长度为114 m，底面最大底宽为24.36 m，顶面最大宽度为5 m，最大坝高30 m，迎水面坡比为1∶0.35，背水面坡比为1∶0.55。

2 配合比试验及生产性试验

2.1 CSG碾压混凝土材料设计指标

CSG碾压混凝土材料设计指标见表1。

2.2 砂 率

表1 围堰CSG材料设计指标表

砂率的大小是影响CSG碾压混凝土拌和物及强度的主要因素之一，天然砂砾料砂率宜取25%～35%，该工程采用南欧江天然河滩料，经检测，其细度模数为2.4，砂率为25%左右。配合比设计按照25%控制，砂率不满足要求时，可以采取掺配砂料进行调整。

2.3 CSG碾压混凝土配合比的选取

CSG碾压混凝土配合比室内试验采用重量法。胶凝材料为水泥和掺粉煤灰(掺量40%)，在用水量不变的情况下，选择了三种(90、110、130 kg/m3)水胶比进行拌和。用水量以满足设计要求的拌和物VC值为原则(VC值为2～8 s)。变态CSG混凝土以推荐的CSG碾压混凝土为母体，加入纯水泥浆液而成，试验选择了浆液0.8、0.9、1三种水胶比，每种浆液分别按变态混凝土体积的10%、13%、15%掺入母体(内掺法)，浆液掺入量根据变态体积比例计算。通过室内拌和物物理性能检测及试块强度试验，对水胶比-强度回归关系线进行分析后确定了该工程最佳施工配合比(表2)。

2.4 CSG碾压混凝土生产性试验

进行生产性试验的目的是通过试验选择合适的配套机械设备；确定科学合理的技术参数(填料铺筑厚度、碾压遍数、碾压行驶速度)、现场质量控制措施等。在施工现场选定了一块40 m×30 m的场地进行CSG碾压混凝土生产性试验。按照45 cm、55 cm、65 cm铺筑条带厚度，采用16 t双缸振动碾按照8遍、10遍、12遍分别对各条带进行碾压。通过对生产性试验成果进行比较，确定了该工程施工最优参数(表3)。

表2 CSG碾压混凝土施工配合比汇总表

3 CSG碾压混凝土施工

表3 CSG碾压混凝土施工参数表

3.1 模板施工

为满足碾压混凝土连续快速施工要求，上、下游面模板采用3 m×1.8 m悬臂翻升模板，局部采用标准小钢模或木模板嵌立。模板安装、拆除采用8 t汽车吊辅以人工吊装。

3.2 拌和与运输

砂砾料采用体积法计量，胶凝材料采用重量法计量，拌和水采用流量计计量。先在拌和场地预先堆放好砂砾料，然后采用人工将水泥及粉煤灰均匀铺摊在骨料堆上，最后采用1台柳工装载机配合2台PC330型液压反铲干拌3遍，待胶凝材料与砂砾料翻拌均匀后再加水湿拌2遍。现场拌和物质量控制以VC值控制为主，以目测均匀，用手抓细料能基本黏聚不粘手作为判断是否合格的辅助手段。拌和物粒料应充分混合、裹浆、黏聚，大粒径粒料应分散不集中。

拌和均匀的CSG碾压混凝土料采用自卸汽车直接入仓。

3.3 卸料、平仓及碾压

(1)卸料及平仓。

卸料摊铺条带应平行于围堰轴线方向(顺水流方向)，汽车卸料要做到边慢行边卸料，分两点式卸料以减小堆料高度，减轻骨料分离，也便于平仓时设备能扰动料堆底部，使底部集中的骨料得以分散。平仓采用平仓机加人工辅助平仓，平仓厚度每层为45 cm。

(2)碾 压。

碾压按照先无振碾压、后有振碾压的顺序进行，碾压方向平行于围堰轴线方向，边缘和特殊部位采用手扶式振动碾碾压。碾压作业过程中，由人工补充细料整平。碾压条带间的搭接宽度不应低于30 cm，端头部位的搭接长度宜为1 m左右。

3.4 变态CSG混凝土施工

变态CSG混凝土加浆采用平层插孔灌浆法。使用这种铺浆方法浆体容易渗透到混凝土中，振实时间短，劳动强度不大，对保证变态混凝土的质量也具有较好的作用，具体施工方法如下：

(1)变态混凝土施工随碾压混凝土平层上升，顶面略低于碾压混凝土面3～5 cm。

(2)加浆：先采用钢钎插孔，再加入浆液，达到平面洒浆均匀和立面浆液渗透均匀。

(3)振捣：水泥净浆掺入混凝土10～15 min后采用φ100插入式振捣棒振捣均匀密实，加浆到振捣完毕的时间应控制在40 min以内。

(4)对变态混凝土与碾压混凝土的结合部位应专门进行碾压密实，搭接宽度应不小于20 cm。

3.5 层间及缝面的处理

(1)结构缝施工。

通仓碾压坝段的伸缩缝采用切缝机切缝成型，先在混凝土铺开之后和压实之前切缝嵌入填缝材料，再碾压密实。

(2)层间缝的处理。

层间缝按混凝土的初凝时间分为热缝、温缝和冷缝。当层间施工时间未超过混凝土初凝时间时为热缝，不需处理即可直接铺筑下层混凝土；当层间施工时间超过两倍混凝土初凝时间时为冷缝，先采用高压冲毛机冲毛以清除混凝土表面的乳皮及松动骨料，处理合格后再均匀铺一层10～15 mm厚的砂浆，然后立即在其上摊铺碾压混凝土料，并在砂浆初凝以前碾压完毕。介于两者之间的为温缝，需在混凝土表面刷毛并清理干净后铺筑下层混凝土料。为确保层间施工质量，一般要求按冷缝进行处理。

3.6 养 护

在施工过程中，应喷雾保持仓面湿润。混凝土终凝后应立即开始洒水或喷雾养护，并持续至上一层碾压混凝土开始铺筑为止。

4 结 语

CSG碾压混凝土筑坝技术与常规的碾压混凝土筑坝技术类似，施工方法基本相同，可以显著加快施工速度。采用CSG碾压混凝土坝的主要优势是放宽了许多施工要求，其优点主要有以下几个方面：

(1)就地取材，节约投资。CSG碾压混凝土中的母材可以取用天然河道中的砂砾石，也可以采用边坡及坝基开挖的弱风化弃料，这是CSG碾压混凝土的最大特点。

(2)工艺简单，施工速度快。CSG碾压混凝土无需对砂石进行严格的分级和配比，省去了砂石料筛分系统。拌和可以采用挖机或装载机翻拌，拌和工艺简单，省去了拌和系统。CSG碾压混凝土筑坝技术可以采用厚层碾压快速施工，能够充分发挥大型机械化施工优势，筑坝速度可以显著提高。

(3)层面处理可降至最低限度。因为其只有抗剪切摩擦要求，因此，不论是层间还是施工缝均无需进行任何特殊处理即可施工下一层。

(4)现场碾压可不考虑骨料分离带来的危害(因其整体强度和防渗性能要求比较低)。

(5)无需温度控制。CSG碾压混凝土水泥用量极少，这也是CSG碾压混凝土的显著特点之一，其温升很低，施工中不必采取复杂的温控措施，坝体不必进行分缝，从而给施工带来了极大的便利。