大坝施工中堆石混凝土技术的运用探讨

欧阳伟生 湖南水利水电工程监理承包总公司

1 引言

随着水利工程的发展，节能和环保技术越来越多地得到人们的重视，在这种情况下诞生了堆石混凝土施工技术。利用其高性能、自密实和无振动的特点，充分填充堆石料中的空隙，从而形成完整的高密度的混凝土。另外，实际的工作量相对较大，因此是建造大坝中比较困难的部分。如果工程质量不达标，将不可避免地对整个项目产生严重影响。在这种情况下，有必要加强堆石混凝土技术的研究与分析[1]。

2 工程概况

吉牛水电站位于四川省丹巴县革什扎河流域下游河段，属革什扎河流域水电规划一库四级方案中的第四级梯级电站，电站主要由首部枢纽、厂房枢纽和引水系统等组成，其装机容量大约为240MW。首部枢纽位于丹巴县革什扎乡独狼沟口下游约0.7km处，从左到右由左岸进水口、冲沙闸、两孔泄洪闸及右岸挡水坝段组成。闸坝顶高程为2380.00m，最大闸高23.00m。

吉牛水电站首部枢纽工程右岸挡水坝段进行现场堆石混凝土筑坝施工。右岸挡水坝段分9#、10#、11#3 个重力坝段高22m，总长66.7m，底宽24m，顶宽7.5m。高程2358～2360.2m 为C20FW4F150三级配常态混凝土，高程2360.2～2378m为C20堆石混凝土，高程2378～2380m 为C20FW4F150 二级配常态混凝土。共计堆石混凝土1.5万方。

3 堆石混凝土技术

堆石混凝土技术是一种基于自密实混凝土技术开发的新型大容量混凝土施工方法，从堆石的顶部倒入自密实混凝土，通过岩石自重填充到空隙[2]。图1显示了堆石混凝土的构造浇筑示意图。

图1 堆石混凝土的构造浇筑示意图

4 堆石混凝土在大坝施工中的优势

4.1 水化热温升较小，水泥的用量较少

堆石混凝土的粗骨料使用较大的堆石料，每单位体积填充的自密实混凝土量很少。根据C30堆石混凝土进行计算，就水泥的用量来说，每立方米堆石混凝土大约消耗水泥为140 kg，可有效降低混凝土的绝热温升，有利于温度控制，能够简化温度控制措施。

4.2 施工速度快，能够保证施工质量

在堆石混凝土的施工过程中，一般包括堆石入仓以及浇筑自密实混凝土两步，在堆石入仓之后，要保持大约40%的空隙，所以只进行适量的自密实混凝土浇筑便能够保持，施工过程简单方便，能够加快施工速度，缩短工期。堆石混凝土不需要振动，因此更易于控制并保证施工质量。

4.3 节能环保

堆石料混凝土中堆石料的体积比通常高达45%～55%，这使得可以最大限度地利用原生矿石，并减少胶凝材料的量。而且，可以在骨料破碎和混凝土的浇筑等施工环节节约能源。

5 堆石混凝土施工材料

5.1 堆石料

对于在项目建设中需要丢弃的堆石料，如果可能，选择并使用新鲜、完整和坚硬的岩石。另外，如果粒径小于30cm，则石材直径应为30cm或更大。相比于的堆石料总重量，一般岩石的总量占比不高于百分之十，而且其最大的粒径不能超过1m。

5.2 水泥

该大坝建设所需的水泥，都使用在固定水泥厂生产的32.5常规硅酸盐水泥，这类水泥的质量可以满足国家标准的要求。

5.3 粉煤灰

选择的粉煤灰必须符合水泥和混凝土粉煤灰的相关规定。

5.4 细骨料

用于水库坝体施工的细骨料主要是从现场生产的人工砂中选出的，其品质因数可以满足《水工混凝土施工规范》的有关要求。

5.5 粗骨料

对于粗骨料，使用在工程现场制造的砾石，粒度为5cm～20cm。针状片颗粒的含量小于8%。

6 堆石混凝土施工中常见的问题

6.1 堆石方式的选择

堆石施工技术有多种类型，根据实际情况选择合适的施工方法。无论选择哪种堆石措施，都会产生炉渣和粉尘。需要研发更好的施工方式，有效地减少灰尘，提高生产效率。

6.2 结合部位的质量控制

结合部位的施工缝位置是该项目施工的一个难点，施工效果不理想。可以使用碾压混凝土坝等联合灌浆来更好地保证项目质量，结合部位涂有环氧树脂和其它方法，以增强粘合部位的附着力、抗渗透性和抗剪切性。

6.3 特殊外加剂掺合料的优化

由于建筑工地距离外加剂工厂较远，因此每次进行大量购置和存储时，如果在施工过程中持续出现凉爽的天气，或者天气变化很快，在当前温度下混合，会造成浪费。研发部门需要进一步优化和改善混合物外加剂的掺和。

6.4 混凝土的温度变形问题

堆石混凝土的温度和变形具有特殊的影响，我们可以采取任何措施，改变特定外加剂的量或优化施工计划以降低堆石混凝土的温度敏感性变形。

7 堆石混凝土施工工艺

7.1 基础仓库的处理

在将堆石放入仓库之前，必须根据常规的混凝土处理方法对仓库的基础表面进行某些处理。

7.2 堆石入仓

堆石料主要通过塔吊、挖掘机和吊篮装载到仓库中，输送泵用于装载白色致密混凝土。当基础仓中的混凝土强度超过2.5MPa时，可以堆放石头进入仓库，需要确保堆石的每一层厚度为1.2m～1.5m。为了将石材放入仓库，必须满足石材的相关要求。对于较大粒径的堆石，应将其放置在基础仓表面的中部和底部。堆石存储工作完成后，防雨水措施也是必要的，另外，还必须防止在注入自密实混凝土时雨水冲刷堆石，有效地防止泥土堆积在接触表面上。

7.3 模板

堆石填充的混凝土模板可以用木头或钢制成，也可以将其替换为M10顶部带有砂浆标记的砂浆墙。堆石混凝土模板的间隙必须为2mm或更小，以避免发生浆料泄漏，并且其刚度和强度必须能够承受混凝土产生的测量压力。堆石不得接触有外观要求的模板，留出3cm以上的空间。

7.4 注入自密实混凝土

自密实混凝土的入仓可以通过泵和溜槽来实现，在浇筑自密实混凝土时，不要在筒仓中加水。自密实混凝土浇筑的过程要求将浇筑点均匀分布在筒仓的整个表面上，并且浇筑点之间的距离必须小于3m。填充一个注入点后再填充下一个，严格禁止在仓库表面循环浇筑。除表层混凝土外，每个筒仓出料口的顶部应留有一个石角，这种石头的角的高度应在自密实混凝土的顶部上方至少5cm～20cm，以便于粘合下一个仓库。

7.5 堆石混凝土的温度控制与维护

堆石混凝土通常不需要温度控制，保持入仓温度低于28℃。9#、10#、11#重力坝段总长66.7m分仓浇筑，每层堆石混凝土至少需要一个温度控制测量点，并且应均匀分布在仓表面。此外，在完成堆石操作后，需要避免阳光直射，堆石完成后的6～8个小时内，开始浇水和固化，以保持混凝土表面湿润。

8 结束语

堆石混凝土施工技术使用堆石作为骨料，通过调节自密实混凝土的配合比，增加水泥含量和添加剂的用量，并采取分缝的温度控制措施，可以成功地将岩石混凝土技术应用于大坝。