自密实混凝土在堆石混凝土坝中的应用

朱海涛，苏城峰

(广东省水利水电第三工程局有限公司，广东 东莞 523710)

1 工程概况

重庆市南川区沿塘水库工程是一座具有农业灌溉、农村饮水和园区工业供水等综合利用功能的小(Ⅰ)型水利工程，大坝级别为4级，C15自密实堆石混凝土重力坝，共设6个坝段，坝顶高程为661.80 m，宽为7 m，长为125 m，最大坝高为32.3 m。主要建筑物级别为4级，次要建筑物级别为5级，临时性建筑物为5级。挡水坝段左岸长为64 m，右岸长为41 m，坝顶宽为7 m，坝体上游坝坡高程643.00 m以上铅直，以下坡比为1∶0.2，下游坝坡高程653.0以上直立，下游坡比为1∶0.8；河床溢流坝段长为20 m，上游坝面为3∶1，溢流堰布置在河床中部坝身表孔，采用无闸开敞式实用堰，堰顶高程为658.30 m，设2孔，单孔9 m，溢流堰下游坡比为1∶0.8，泄槽末端采用反弧半径为8 m接消力池，消力池长为31 m，消力池后接海漫，海漫长为50 m(工程结构见图1)。

图1 沿塘水库坝枢结构示意

自密实混凝土是一种能够依靠自重在堆石体空隙等狭小曲折空间内长距离流动充填，并可充填细小空隙的混凝土；自密实堆石混凝土坝是利用自密实混凝土高流动性来填充堆石体的空隙，从而形成整体密实、强度可靠的大体积混凝土坝。用于堆石混凝土坝的自密实混凝土，除具备一般自密实混凝土的特点以外，还具有水泥用量低、水化热低、能够均匀通过并填注堆石体空隙，有效降低成本、环保等特点。

2 施工工艺流程

当大坝浇筑模板安装完成后，采用塔吊配合人工方式在浇筑仓面均匀堆成1.5～2.0 m高度的堆石体，堆石完成再对模板进行校正加固，经仓面检查合格后开始浇筑自密实混凝土(大坝施工流程见图2所示)。

图2 堆石混凝土工艺流程示意

3 准备工作

3.1 基础仓面处理

在浇筑自密实混凝土前，要保持基础仓面清洁且无积水。为加强堆石混凝土坝层与层之间的结合能力，堆石混凝土坝的堆石在每一次浇筑后要高出收仓面60～140 mm。浇筑完毕后，应检查已浇混凝土面，清除混凝土面的浮浆等软弱部分。凿毛最终形成粗糙的麻面：微露小石，即粒径5.0 mm以上小石总面积应占处理面积的20%～30%，凹凸度控制在±2～3 mm，不得损伤骨料。

3.2 模板安装

本工程采用悬臂模，安装前进行测量放线，按照测放的位置，进行模板安装，模板采用锚固在堆石料上的钢筋进行对拉加固[1]。本工程堆石混凝土采用超细骨料，塌落度大(250～280 mm)，扩展性好(630～750 mm)，流动性强(V型漏斗通过时间7～25 s)[2]，因此对模板的拼缝要求更加严格，接缝处和模板下沿与混凝土面接触处采用双层双面胶进行封堵，模板拼接内外面采用胶带进行封严。

4 石料堆放及质量控制

自密实混凝土堆石坝对堆石的块径、质量、布置间距有着严格的要求。

1) 对即将堆石的区域用白线划分区域，用以区分位于上游面板1.0 m宽的不堆放块石的区域，堆石料运输道路区域，堆石区域。

2) 在石料进仓前，对石料进行全面检查，材质应新鲜完整，质地坚硬无剥落层和裂纹，清洗石料表面附着的泥土、灰层、泥块，对少量粒径小于30 cm的石料要分开运输、分散堆放[3]。石料饱和抗压强度不得小于30 MPa。采用开石工具对粒径超过设计要求的块石进行破裂，使其满足设计要求。

3) 使用塔吊调运配合人工进行石料入仓，入仓后，人工辅助进行平仓处理，保证平仓后的石料符合底层粒径大上层粒径小、外层粒径小中层粒径大的堆放原则。平仓后应再次检查石料的质量，将不符合要求的石料剔除，按照程序进行质量检查及浇筑前的仓面验收，验收合格后再进行自密实混凝土浇筑工序。自密实混凝土堆石示意见图3。

图3 自密实混凝土堆石示意

5 自密实混凝土施工

5.1 自密实混凝土拌和

自密实混凝土的施工配合比应根据现场实际情况结合设计配合比进行计算，水胶比的变化应控制在±0.02～0.01，砂石用量变化应控制在±5%范围，水的用量变化应控制在±10～20 kg，粉煤灰用量变化应控制在±10～20 kg。当水泥、粉煤灰、砂石骨料生产厂家发生变化或材料变更时，应及时与实验室联系重新进行配合比试验。

本工程自密实混凝土施工配合比见表1。

表1 自密实混凝土施工配合比

本工程采用1台JS1000型双卧轴式搅拌机拌合自密实性混凝土，每次开仓前，拌合站维护人员对称重系统的精度、电器控制系统、供水系统、供气系统进行调试保养，确保混凝土生产浇筑过程顺利通畅，质量稳定[4]。

由于自密实性混凝土对用水量较为敏感，在开盘前，技术人员应对计划所使用的粗细骨料进行含水率测定，根据含水率的变化情况，随时调整实际用水量。开机前操作人员需清洗搅拌机并清除机内积水。

自密实性混凝土使用了较多的矿物掺合料其最短拌合时间应比普通混凝土长，一般情况下不宜小于 2 min，使自密实混凝土具有和易性及均匀性。

5.2 自密实混凝土运输

本工程大坝高自密实性混凝土采用混凝土罐车运输至大坝底[5]，再用75型混凝土输送泵泵送至仓面，用塔机配合布料机布料，该方式可确保混凝土的出仓质量与浇筑过程的连续性。

浇筑混凝土顺序应做到先上游后下游，单向布置浇筑点，不可在仓面往复浇筑[6]。自密实混凝土浇筑时应保证堆石高出混凝土面10～15 cm以利于上下层混凝土的粘接，同时在混凝土入仓前，应检查堆石的密实情况，保证堆石的密实程度符合浇筑要求[7]。

在泵送前，检查好泵管，确保泵管之间连接紧密，在使用过程不出现泵管漏气及漏浆。在进行泵管浇筑前，应清理管内的异物及残留的混凝土，泵管浇筑自密实混凝土应按照以下顺序操作：

1) 先加入0.5～0.8 m3清水润湿泵管，避免损伤泵管；

2) 使用同配合比0.5～1 m3(视管道长短灵活确定)自密实砂浆对泵管进行润湿；

3) 在浇筑过程中，如果因故停止浇筑或者其他原因造成混凝土浇筑停止，应每隔10～15 min泵车重新运行一次，采用少量混凝土进行润管，防止管道内的自密实混凝土泌水离析；

4) 配专业人员进行跟踪，实测自密实混凝土工作性能是否达到要求，以保证质量的前提下满足施工要求；

5) 自密实混凝土运输过程不得加水，出机前发现自密实混凝土的和易性不符合施工要求，可通过重新拌和及添加外加剂等手段进行调整；如在泵管出口发现混凝土有质量问题，应及时采取措施舍弃，并暂停拌合，查找原因，由技术员调整配合比后再进行浇筑。

5.3 自密实混凝土浇筑

自密实混凝土浇筑前应检查仓面是否干净湿润，及时清理仓面杂物器具、松动石料。

1) 大坝底板混凝土浇筑为大体积混凝土浇筑，浇筑方式不合理容易出现温度收缩裂缝，所以为防止此类情况出现，本工程采取连续不间断的斜面分层浇筑方法进行施工。根据结构特点、拌和站混凝土拌和能力、钢筋绑扎要求等实际情况，本工程大坝坝体采用分点连续浇筑，即按照“多个浇筑点，1次注满，循序渐进”的方法实施，此方法既可方便浇筑施工操作，同时也可有助于调节大体积混凝土的温度爬升。

2) 控制混凝土的浇筑速度，即不能太快，也不可太慢，避免混凝土堆积过高过厚，保证混凝土浇筑过程中均匀上升。

3) 混凝土浇筑完毕后，为保持混凝土内外温度均衡一致，混凝土浇筑12 h后对混凝土表面进行彩条布覆盖，防止混凝土内外温度相差太大产生由于温差太大引起的裂缝[8]。

4) 在自密实混凝土施工过程中，应安排专人检查浇筑过程中模板安装和钢筋的绑扎情况，发现问题时及时进行修正，保证浇筑过程的质量和安全。

5) 仓面浇筑原则：

① 两个浇筑点距离不超过3 m；

② 遵循单向逐点浇筑的原则，从上游面开始，沿短边浇筑，尽量单项循环[9]。

自密实混凝土浇筑点示意见图4。

图4 自密实混凝土浇筑点示意

5.4 自密实混凝土养护

自密实堆石混凝土在浇筑完成后，在晴天时应避免阳光直射混凝土面，雨天时防止雨水进入混凝土面，影响混凝土的成型质量。自密实堆石混凝土的养护，在浇筑完成自密实堆石混凝土后，养护前宜避免受太阳暴晒，应在浇筑完毕6～18 h内开始洒水养护[10]。时间不宜小于28 d，有特殊要求的部位宜适当延长养护时间[11]。高温季节安排专门养护工人，不间断的对已浇筑完的混凝土面进行洒水养护，以混凝土面始终保持湿润为准，至下一仓开始堆石时停止。

6 自密实混凝土质量检测

6.1 自密实性能现场检测

在自密实混凝土拌和生产中，应定期对混凝土拌和物的均匀性、拌和时间和称量衡器的精度进行检验，如发现问题应立即处理[12]。在对自密实混凝土进行拌和过程中，检查拌和物的配料的稳定性控制指标及是否按照要求进行配比，每4 h不得少于1次。引气混凝土的含气量应保证每班检查一次，含气量的范围应满足5.0%±1.0%。同时应按照工程设计要求检测自密实混凝土拌和物的温度、拌和时的当地气温以及拌和物的原材料温度。自密实性能稳定性控制指标见表2。

表2 自密实性能稳定性控制指标

6.2 主要物理力学性能检测

自密实混凝土浇筑的试压件立方体可在拌合站出机口抽取，经足龄标样后用以检测混凝土的抗压强度、抗渗性、抗冻性。现场取芯强度检测与现场抗渗检测，按试验检测方案规定执行。

7 结语

本文以重庆市南川区沿塘水库为工程背景，总结了包括仓面处理、支立模板、堆石、自密实混凝土生产、运输浇筑全流程在内的成套完整严谨的施工工艺及质量控制关键措施，形成了以下结论：

1) 本工程所采用的自密实混凝土利用其自重填满堆石体的空隙从而铺满整个仓面，脱模后大坝外观光滑、平整，未出现蜂窝、麻面等质量缺陷。

2) 自密实混凝土在堆石混凝土坝施工中工艺简单、机械化程度高、进度快，无需振捣、密实性好；其配合比动态调整、质量可控。本工程案例为实际施工积累了宝贵经验，其成功的应用可供类似工程参考。