石碴填芯混凝土工艺在水利工程中的应用

何春起

（沂南县水利局，山东 沂南 276300）

水利工程建设需要大量的工程材料，特别是大中型水利工程，除了大量的土石方外，一般还需要大量的混凝土。因对环境保护要求的不断提高，材料费、人工费价格不断上涨，造成了水利工程的造价不断加大。在很多小型河道护岸治理、拦河蓄水坝体建设、漫水桥涵等水利工程中，因为指标资金较少，如果按照以往实体混凝土工艺进行设计和施工，虽然能够保证施工质量，但工程投资较大。因此，在充分进行受力分析，保证稳定性和功能性的前提下，减少混凝土的用量，用单价较低的材料进行“填芯”处理，成为解决难题的有效途径。

1 石碴填芯混凝土工艺应考虑因素

在一些碾压混凝土大坝施工中，为了降低工程造价，使用了“金包银”的施工工艺，即外部用强度等级较高的混凝土，内部用强度等级较低的混凝土，进行压茬碾压。“金包铜”石碴填芯混凝土工艺是在“金包银”工艺的基础上，进一步扩大内部材料的范围，探索由强度等级较低的混凝土直接改为石碴、级配碎石、夯实黏土和级配砂石料等。内部填芯料如果采用级配碎石、夯实黏土级和配砂料，一般需要夯实、碾压或者配合包裹土工布等工程措施。本文根据应用实践，以填筑石碴为主要讨论方向。

采用“金包铜”石碴填芯混凝土工艺，主要是基于以下几个方面的考虑：

1）工程资金指标不能满足工程量的需要，需要改进工艺，降低造价。

2）采用填芯工艺的水利工程规模有限，在施工后可以达到设计的稳定性和功能性，保证工程质量，达到工程目的。

3）满足工程质量要求前提下，填芯材料可以就地取材。

2 石碴填芯混凝土工艺的做法和特点

采用“金包铜”石碴填芯混凝土工艺，主要是做法是借鉴“金包银”工艺的做法，在迎水面、背水面和临水面等外部采用混凝土或者钢筋混凝土结构，不直接受水力作用的内部采用石碴材料进行回填，有必要时进行碾压或者夯实，上部采用混凝土或者钢筋混凝土结构覆盖，形成“金包铜”闭合结构，达到工程密实、整体性好，增加实体重量，满足行业要求等目的。

“金包铜”石碴填芯混凝土工艺的主要特点和要求如下：

1）外部和内部的工程材料和工艺做法不同，外部的材料要求较高，一般使用混凝土或者钢筋混凝土结构；内部材料主要起到回填和支撑的作用，对质量要求较低，可以采用石碴等廉价材料。

2）外部“金”结构可以根据实际需要采用直立式、重力式墙或坝的形式，但要形成闭合，对内部材料起到防冲刷、防坍塌、防泄露和防流失的目的。

3）填芯“铜”材料可以就地取材，但是要求有一定级配，而且粉砂等细颗粒含量不能太高，以防细颗粒流失而导致沉降或沉陷。在内部料回填时，应将淤泥等不符合要求的原基础进行清理。

4）在施工中，如果回填厚度较大，有沉降值的要求，应分层回填或在回填料沉降值满足设计要求时，再进行上部覆盖施工。

3 石碴填芯混凝土工艺的典型应用

“金包铜”石碴填芯混凝土工艺在沂南县大中型水库移民后期扶持项目中得到了实际应用。该项目为某河道上的漫水桥工程，因资金有限，不满足建设浆砌石或现浇混凝土实体漫水桥的预算要求。经实地勘察和讨论研究，建设单位和设计单位的技术人员创新提出了“金包铜”石碴填芯混凝土工艺建设漫水桥的方案。

该方案在上下游下部采用混凝土重力式坝体结构，上部采用混凝土直立墙，顶部用混凝土面板覆盖，在尽量节省混凝土的基础上形成外部闭合，保证整体性和稳定性和达到防渗要求。内部采用当地石碴回填，在混凝土达到强度要求后进行回填夯实，保证密实度；在过水管涵附近采用素混凝土进行了保护，以防回填时破坏和汛期过水造成的水土流失。

该工程建设完成后，不但满足了建设立项时的交通要求，还拓宽了桥面宽度；减少混凝土的体积和方量，在降低工程造价的同时，有效避免了大体积混凝土容易出现的裂缝通病；该工程采用的顶面纵断面弧形结构，在石碴回填后很容易实现，可以达到汛期漫水的效果，有效规避了普通漫水桥过水面不足的弊病。该工程的结构设计达到了外观美丽大方的效果，是一次比较成功的工艺创新和应用实践。

4 结语

“金包铜”填芯工艺在以往的水利工程中也会偶尔应用，但目前还不成熟或者没有进行系统总结。国内的中小型水利工程投资在水利工程中占比很高，但是很多工程因为缺乏资金导致不能实施，甚至减小工程规模以降低工程投资。因此，应鼓励技术人员在材料、工艺等方面进行探索和创新，将“金包铜”填芯混凝土等新工艺应用到河道护岸、拦水闸坝、新修河堤代路等项目中，更好地做好水利民生工程，让更多群众受益。