堆石混凝土施工技术在浯溪口水利枢纽工程明渠导墙的应用

2014-12-25章李乐戴国强

江西水利科技 2014年4期

章李乐，彭鸿，戴国强

（1.江西省南昌市水利规划设计院，江西南昌 330025；2.江西省景德镇市浯溪口水利枢纽工程开发有限公司，江西景德镇 333000；3.江西省水利科学研究院，江西南昌 330029）

0 前言

常规混凝土通过掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量，而堆石混凝土提供了另外一种减少水泥用量的替代方案，即堆石混凝土施工技术是将一定粒径的堆石直接入仓，形成有空隙的堆石体，然后从堆石体上部倒入自密实混凝土，利用自密实混凝土的高流动抗离析性能，使自密实混凝土依靠自重自动填充到堆石的空踪中，最终形成完整、密实、满足强度要求的大体积混凝土。

堆石混凝土通过使用大量的堆石料（有研究成果表明堆石体含量可达到55%以上），能大大加快施工进度，节省成本。石料含量的增加不仅不会降低混凝土的容重，而且减少了混凝土的浇筑用量[2]、[3]。

堆石混凝土作为一种新型的施工技术在我省浯溪口水利枢纽工程中第一次使用于明渠导墙工程浇筑。

1 工程概况

浯溪口水利枢纽工程位于江西省景德镇市浮梁县蛟潭镇境内，距景德镇市约40 km，是昌江干流中游一座以防洪为主、兼有供水、发电等综合利用的水利工程。大坝采用混凝土非溢流坝、溢流坝及河床式厂房组合式布置方案。工程等别为Ⅱ等，枢纽主要建筑物有左、右岸碾压混凝土非溢流坝、表孔溢流坝、低孔溢流坝、河床式厂房。大坝坝顶高程 65.50 m，最大坝高 46.80 m，坝轴线长度 498.62 m。

2 堆石混凝土原材料选用

堆石混凝土原材料及中间产品品质要求主要包括：堆石料的品质、水泥品质、粉煤灰品质、细骨料品质、粗骨料品质及外加剂品质要求。

水泥品质、粉煤灰品质、细骨料及外加剂品质应符合规程规范要求。为保证混凝土能够较好地流入堆石体的空隙中，选用的粗骨料直径一般为5～20 mm。对于堆石料与粗骨料，各工程应根据不同要求、不同地区石料品质等进行特定设计。浯溪口水利枢纽工程要求堆石料新鲜、完整、质地坚硬，堆石料的饱和抗压强度不得小于40 MPa。

根据设计指标要求，针对浯溪口水利枢纽工程堆石混凝土所使用的块石进行检测，选取开挖料进行单轴抗压强度与饱和抗压强度试验。在开始选料浇筑混凝土时，选择比较有代表性的样品进行检测，所检测指标满足设计要求，试验结果见表1。

表1 浯溪口水利枢纽工程堆石混凝土用块石检测结果

由于堆石混凝土所用开挖料品质不是非常稳定，故选取堆石料时，为保证工程质量，施工方应根据工程进度对堆石料进行检测，不满足设计要求的堆石料严禁入仓。

3 堆石混凝土施工工艺

浯溪口水利枢纽工程堆石混凝土施工工艺主要包括选料、清洗石料、石料入仓、自密实混凝土拌制与浇筑4个施工工序[4]。

3.1 堆石料的选取

浯溪口水利枢纽工程堆石料可用毛石、块石、粗料石和卵石。浯溪口水利枢纽工程用石料厚度一般在30 cm 左右，一层堆石混凝土的厚度约为1.0～1.5 m。因此，若石料厚度超过1 m禁止入仓。堆石混凝土依靠自密实混凝土高流动性填充堆石体的空隙，石料粒径较小的片石含量不能过多，一般控制在仓面石料量的1%左右。

3.2 清洗石料

由于浯溪口水利枢纽工程没有较大的卵石，因此只能使用基础开挖料充当堆石料。在开挖的过程中含泥量、泥块含量较大。为保证浇筑混凝土施工质量，在石料进仓前，施工队对石料进行清洗。

3.3 石料入仓

在一定高程下，使用挖掘机将大、小石块均匀分布在仓内。当挖掘机不能送料入仓时，使用大型吊车吊石入仓。可制作能够装一定石料的钢筋笼装料，再用吊车调入仓面。

3.4 自密实混凝土的拌制与浇筑

自密实混凝土的拌制与浇筑是整个工序的关键。自密实混凝土须使用双卧轴强制式搅拌机进行专用自密实混凝土拌合，不能使用现场拌和楼拌制。浯溪口水利枢纽工程采用罐车运输混凝土，使用胎带机输送混凝土入仓。

4 堆石混凝土的施工质量控制及质量检测

4.1 堆石混凝土施工过程中质量控制

自密实混凝土的质量控制指标主要包括检测混凝土工作性、强度及耐久性三项内容[5]。自密实混凝土的工作性主要指坍落度、扩展度及V型漏斗试验。V型漏斗试验是将混凝土拌合物装满V型漏斗，从开启出料口底盖开始计时，记录拌合物全部流出出料口所需要经历的时间，以判断混凝土的流动性能。由于自密实混凝土具有高流动性，浇筑时主要依靠自重流动，因此其工作性能指标较大。坍落度要求250～280 mm，扩展度要求600～750 mm，V型漏斗时间要求在7～25 s。自密实混凝土的强度一般指28 d标准立方体试块混凝土强度。

堆石混凝土现场施工质量控制方法是V型漏斗试验以及标准立方体试块的抗压强度试验。通过V型漏斗试验证明，堆石混凝土用自密实混凝土工作性能能够满足试验要求，标准立方体试块抗压强度能够满足设计强度等级要求。

4.2 堆石混凝土实体质量检测

堆石混凝土实体质量检测主要指混凝土强度检测与抗渗性能检测。通过对浯溪口水利枢纽工程明渠导墙钻孔取芯，检查了混凝土芯样的外观，并且通过压水试验检测实体质量的抗渗性能。通过观察所取芯样，芯样与大块的石料胶结较好，芯样表面光滑，未见大的空洞、空隙，说明自密实混凝土较好的填充到堆石料的空隙中，混凝土实体质量压水试验成果见表2；压水试验成果表明，堆石混凝土实体质量抗渗性能能够满足设计要求。

5 结语

堆石混凝土实体质量检测的主要内容是实体混凝土的强度、抗渗性能。由于堆石混凝土使用堆石料较大、较多，须使用直径（一般不小于20cm）较大的钻头钻取芯样，检测实体质量强度。对于混凝土实体抗渗性能，主要是通过压水试验检测实体质量的抗渗性能。钻孔压水试验为破坏性试验，随机布孔，并不能很好的说明实体混凝土的质量。笔者认为可使用地质雷达等无损检测设备，若探测到有缺陷部位的混凝土时，再通过压水试验检测混凝土的强度及抗渗性能。如此检测更具有针对性及代表性。