水利工程混凝土砌石重力坝施工的技术要点

2014-09-04廖声海唐昌金

黑龙江水利科技 2014年1期

关键词：铺料仓面石率

廖声海，唐昌金

(贵州省黔东南州水利电力勘察设计院，贵州黔东南 556000)

水利工程混凝土砌石重力坝施工的技术要点

廖声海，唐昌金

(贵州省黔东南州水利电力勘察设计院，贵州黔东南 556000)

细石混凝土砌石坝是把浆砌石坝的胶结材料由砂浆改为混凝土,有效保证工程施工质量。混凝土砌石坝是浆砌石坝改进的坝型，施工技术简单，工程造价相对较低，建筑材料丰富，解决了材料的上坝及进仓以提高施工速度。文章就水利工程混凝土砌石重力坝施工的技术要点进行了相应的探讨。

水利工程；混凝土；砌石重力坝；技术要点

1 水利工程混凝土砌石重力坝施工方法

1.1 选料

选料的重点是毛石料的选择，要求表面洁净、质地坚硬、无裂缝、无风化，密度≥2.2t/rn3的石料。对毛石的形状无严格要求，但最小边应>15cm，条形或片状毛石不允许使用。在大坝下游约1krn的岸坡选择了一个毛石料场，开采出合格的毛石用于重力坝工程的砌筑。

1.2 砌筑

砌筑的基本原则是分层，错缝砌筑，灌浆饱满，振捣密实。要进行清基凿毛，无论是与混凝土底板的结合面，还是由于技术间歇或其它原因造成的砌石之间的施工缝，因为重力坝是依靠自身重力维持稳定的，只有成为一个整体才能满足要求。

石料在摆放时，相邻石块之间要留有适当的空隙，以利于混凝土料的填筑和振捣，每次摆放的石料只能是1层，厚度不宜过大。混凝土砌石一定要使上表面凹凸不平，或者采用阶梯砌筑法，这样才有利于形成1个整体[1]。

1.3 振捣

混凝土砌石采用的振捣工具是插入式软轴振捣棒，振捣的方法是将振捣棒插入毛石之间的缝隙内，经过振捣使其间的混凝土密实。振捣的时间视混凝土拌和物不再显著下沉，不再有气泡出现，振捣的顺序按照铺混凝土的先后顺序而定。

1.4 养护

与混凝土或浆砌石一样，混凝土砌石达到一定强度时，也必须进行养护，可以定时洒水，铺盖草帘，总之是要使砌石表面保持湿润，以减小混凝土水化热所造成的不利影响，避免产生裂缝。施工过程中还采取了运用排水管注水循环降温的方法，即将坝后水平排水管出口先封堵，然后将竖直排管注满水，并且定时打开下游水平排水管出口，将排水管中的水排出，由此反复，达到降低整个混凝土砌石温度的目的。

2 水利工程混凝土砌石重力坝施工实例分析

2.1 工程概况

某地老石寨水电站大坝等工程，采用了新型的埋石混凝土施工技术，此技术主要针对坝体埋石混凝土，如何调整混凝土埋石率，来控制水泥用量，降低温升，减少干缩，减少施工难度及温控等措施。此关键技术形成重力坝埋石混凝土施工方法。在节约材料，减少混凝土裂缝，提高工程质量方面有明显效果，技术先进，故有明显的社会效益和经济效益。

2.2 测量放样、立模

测量人员必须具有相应的专业知识和工作经验，且持证上岗。测量放样应用全站仪、水准仪、钢尺进行，按设计坐标及结构物外形设计尺寸进行测量放样，多方向设立控制点，以便校正。测量过程中，对测量的基准点、基准线和水准点设置防护设施，以免被破坏。

2.3 混凝土、块石入仓

拌合站生产的混凝土通过塌落度等测试合格后，在 25min内运送至浇筑现场。最佳浇筑方式为使用泵送车浇筑，根据现场实际条件及工程进度考虑，采用装载机，挖掘机、吊罐等方式入仓浇筑。用于埋石混凝土中的块石，必须为湿饱，抗压强度>300kg/cm2，选择新鲜、完整的岩块，无风化剥落层或裂纹，石材表面应冲洗干净，不能留有树根、杂草等污物，所有进仓块石表面应处于湿润状态。所选取的块石粒径在20～120cm，且20～50cm的块石与50～120cm的块石分开堆放或者分开适时埋入混凝土中，在满足实际的前提下，尽可能提高埋石率；块石经过电子秤称重，使用塔吊调运入仓，辅以人工放码[2]。

2.3.1 混凝土施工缝处理

施工缝面处理方法及适用条件见表1。

表1 施工缝面处理方法及适用条件表

压力水冲毛：冲毛的压力水一般为3～5kgf/cm2。冲毛时间一般在混凝土初凝后至终凝前进行，冲毛标准遵守有关规范要求。高压冲毛机冲毛：高压冲毛机冲毛压力一般可达400kgf/cm2左右，最高可达500kgf/cm2，冲毛质量能满足混凝土施工规范要求。

当仓面模板、钢筋工序按设计完成后，即可进行仓面冲洗，清除仓面杂物，排除施工缝面积水。水工混凝土施工规范规定，在接缝面摊铺2～3cm厚砂浆。实际施工中，砂浆入仓后用人工铺平，保证厚度，且做到随盖随铺。在仓面窄小，钢筋密集，不便于铺砂浆的个别部位，则采用增大砂浆含量的办法来解决。

2.3.2 混凝土入仓方式

本工程的混凝土入仓主要由门机或履带起重机吊运入仓。吊罐以3m3卧罐为主，另根据需要配少量1.5m3卧罐。吊罐平台均布置在基坑内。作为辅助入仓手段，厂房主机段二期、副厂房上部排架等部位，则采用1台HB30D混凝土泵输送熟料再转运入仓；两岸重力坝门机工作范围以外部分，采用履带吊运入仓，局部采用溜槽入仓。

2.3.3 铺料方法

2.3.3.1 平铺法

对仓面面积不大的部位，采用平铺法铺料。铺料顺序由低到高，先行填塘，再按顺序铺料。有廊道、钢管或埋件的仓位，卸料时，廊道钢管两侧均匀上升，其两侧高差不超过铺料层厚50cm，一般铺料层厚采用25～50cm。

2.3.3.2 台阶法

在重力坝、船闸以及闸坝底板等大面积仓号施工中，均采用台阶法铺料。台阶法混凝土浇筑程序从块体短边一端向另一端铺料，边前进、边加高，逐步向前推进并形成台阶，直至浇完整仓。其浇筑程序参见图1。

图1 浇筑程序

水平施工缝采用逐步覆盖，接缝砂浆在老混凝土面上边摊铺边浇混凝土；在浇筑过程中，台阶层次应分明，铺料厚度50cm，浇筑层厚度为1.5～2.0m，台阶宽度一般>1.0m，坡度一般≤1∶2。

2.3.4 平仓

2.3.4.1 人工平仓

在靠近模板和钢筋较密的部位用人工平仓，使骨料分布均匀；水平止水、止浆片底部用人工送料填满，严禁料罐直接下料，以免止水、止浆片卷曲及其底部混凝土架空；各种预埋仪器周围用人工平仓，防止位移和损坏；板梁柱等小仓面也采用人工平仓。

2.3.4.2 机械平仓

为了加混凝土施工进度，避免因浇筑时间过长而产生混凝土冷缝，在建筑物底板大体积混凝土部分则可采用机械平仓；混凝土坍落度一般要求在3～6cm。凡能够利用机械平仓的仓面尽量优先考虑机械平仓。

2.3.5 振捣

根据施工规范规定，振捣时间以混凝土不再显著下沉、不出现气泡、开始泛浆为准。采用插入式和软轴式振捣器振捣，移动距离均不超过其有效半径的1.5倍，并插入下层混凝土5～10cm，顺序依次、方向一致，避免漏振。

2.3.6 混凝土铺料间隔时间

混凝土铺料间隔时间均应遵守规范要求。《水工混凝土施工规范》规定，用振捣器振捣 30s，振捣棒周围 10cm内仍能泛浆且不留孔洞、混凝土还能重塑时，仍可继续浇筑混凝土。否则，作为“冷缝”按施工缝处理后继续浇筑。

2.3.7 混凝土温控

混凝土通过分仓分层施工，减少一次性混凝土浇筑量，调整混凝土埋石率，优化了混凝土配合比，来减少水泥用量，同时采用低发热量、低含碱量、初期强度高、塑性性能好、初凝期长的特制大坝水泥，通过在混凝土配合比中掺加20%～30%粉煤灰,以降低水泥水化放热量、延缓水化热释放速度，并采用了制冷风系统对骨料进行了降温处理，从而在拌合中降低了混凝土水化热，有效将混凝土入仓温度控制在26℃～28℃。并在浇筑过程中对大体积混凝土使用测温工具，多频率对混凝土内部温度和外界气温进行实时监测，根据内外温差采用移动提温房进行温度控制，保证混凝土强度，保证了工程质量。

2.3.8 块石混凝土浇筑完成(复查、检验)

埋石混凝土施工采用静态法与动态法相结合施工，这样既可以提高埋石率(约25%)。又可以相应提高混凝土入仓浇筑速度，使仓内混凝土接头在初凝前能够及时覆盖，确保混凝土质量达到设计要求。

1)静态埋石混凝土浇筑法是：首先2～3cm厚的水泥砂浆，铺筑50cm厚混凝土料并振捣，将充分湿润满足要求的块石吊入仓内，人工配合摆好块石，混凝土入仓覆盖块石并振捣块石间的混凝土，然后有摆放块石和混凝土入仓覆盖振捣，每仓浇筑长度10～15m，宽4～8m，高度在1.2～1.5m。前一仓混凝土浇筑完成，强度应达到2.5MPa后再进行施工缝处理，方可继续浇筑。如此循环直至收仓。见图1所示。

图1 静态法埋石混凝土浇筑

2)动态埋石混凝土浇筑方法是：沿坝段宽度从上游向下游平行于坝轴线方向先铺筑一层长度10～20m，宽4～8m水泥砂浆和混凝土料，然后塔吊吊埋石，现在用装载机或挖掘机进行混凝土入仓浇筑，并充分振捣埋石间及底部混凝土。简言之，动态埋石混凝土浇筑方法，就是边浇筑边埋石边振捣，待强度达到2.5MPa后再进行施工缝处理。见图2所示。

图2 动态法埋石混凝土浇筑

根据工地机械设备的混凝土拌制生产能力，混凝土及埋石水平运输能力及入仓垂直运输能力，结合坝体(下游1∶0.8的坡比)1.2～1.5m一层台阶的设计结构，确定每仓1.2～1.5m为一个埋石混凝土浇筑分层。在1.5m的埋石混凝土浇筑分层中进行埋石施工，当埋石的粒径为100cm左右时，最多可以埋一层块石。当埋石粒径为60cm左右时，可以埋二层块石。经过埋石混凝土浇筑实施后并通过计算发现，每个浇筑仓位如果只埋设50～120cm粒径的块石，其每个浇筑仓位的埋石率只能达到13%～16%，埋石率很难提高。

埋石混凝土浇筑实践证明，在埋石混凝土浇筑过程中，埋设50～120cm粒径块石和埋设20～50cm搭配结合，可明显提高埋石混凝土浇筑的埋石率。埋设20～50cm粒径的块石，可采用动态法进行埋设，即先用吊篮将20～50cm的块石吊入仓内，配合人工将20～50cm的块石埋设在的块石之间和模板拉条间等边角位置。