梁仕超 梁明健

摘 要：介绍堆石混凝土的概念及优势，结合贵州省余庆县打鼓台水库工程实际，对堆石混凝土技术的施工工艺及技术应用中的工程质质量管理进行了探讨，并对工程建设过程中出现的问题提出一些建议，为该技术的推广应用积累了一定的经验。

关键词：自密实混凝土；堆石混凝土；质量管理

堆石混凝土技术是在自密实混凝土技术的基础上发展起来的一种新型大体积混凝土施工技术，具有低碳环保、低水化热、工艺简便、造价低廉、施工速度快、综合性能稳定，技术先进、适用面广等特点。堆石混凝土技术堆石混凝土是指先将满足一定粒径要求的块石（或卵石）自然堆满仓面，然后在堆石体表面浇注满足特殊要求的高自密实性能混凝土，利用高自密实混凝土的高流动性和抗分离性能，无需振捣仅依靠其自重充填堆石体的空隙，所形成完整密实的混凝土。该技术由清华大学金峰、安雪晖教授于2003年提出，并于2007年申请了国家专利。从2004年开始，该项技术及衍生技术已在北京、山西、四川、重庆、云南、西藏、新疆、福建、广东、广西、云南等20省（区、市）的多个工程得到成功应用，完成施工总方量超过130万m3。

一、工程概况

余庆县打鼓台水库是列入贵州省“三位一体”规划的骨干水源工程，位于敖溪镇胜利社区乌江一级支流敖溪河支流后溪沟上，距敖溪镇1km，交通方便。坝址以上流域面积21.2km2，水库大坝坝高41m，水库总库容619万m3。水库大坝设计采用堆石混凝土筑坝，主体工程量8.1万m3。工程的主要任务是解决余庆县敖溪、龙家集镇及敖溪产业园区3.8万人生活用水人及1.8km2产业园区供水问题。

二、建设质量管理

（一）施工过程

（1）洗石施工。洗石区设于大坝上游库区内，位于死水位高程以下，度汛高程之上，堆石料从采石场用挖掘机装选上车，自卸车运输至洗石区，采用人工高压水枪为主、挖掘机翻转石料为辅的冲洗方式，洗净粉尘及泥块，清除松散渣石后靠一端堆放储料。

（2）拌合系统施工。由混凝土搅拌机、混凝土配料机，分料斗，水泥罐等组成，同时系统配置称量系统。系统运行前，先进行试验指标检测，根据理论配合比与实际骨料检测数据相结合，拌制混凝土，检测各项指标，合格后报项目技术负责人审核后移交拌合楼进行配料生产；所有材料称量完成且达到配合规定后一起放入拌合机，按照拌合时间进行拌合。

（3）堆石混凝土筑坝施工。首先测量放样，按规定打好桩点、做好标记，将施工的外轮廓线确定好；随后模板作业人员按照接桩点、标记及工程质量要求进行模板支护，模板支护主要采用Φ20钢筋作内撑和预埋锚固，采用Φ10圆钢与Φ50钢管作横背相结合进行对拉施工，每仓设置上中下三层拉筋，模板间缝隙采用双面胶、泡沫剂进行填塞，随即对模板表面残留杂物清理。然后进行仓面冲洗，经监理验收合格后入仓堆石。堆石施工主要采用自卸汽车入仓，挖掘机进行堆砌，靠模板边缘采用人工配合堆石，仓面中下游集中卸料，卸料每隔2～3车进行一次人工渣石清理，挖掘机堆石实行U型形式控制从仓面一端堆向另一端，最后进行仓面入口封口；堆石时挖掘机不能在仓面频繁移动，避免产生过多石渣。堆石完毕报监理验收合格后开始自密实混凝土的浇筑，混凝土浇筑前，实验人员需对混凝土原材料、拌合系统生产混凝土进行性能进行实验检测，待混凝土性能合格后入仓浇筑，浇筑期间混凝土性能发生变化时，需停止浇筑，对生产配比进行微调，生产混凝土检测合格后才能继续浇筑；混凝土状态正常时，每隔4小时进行一次混凝土性能检测；混凝土采用混凝土罐车运输，地泵输送布料机入仓或泵机泵送直接入仓，先浇筑大坝上游，待上游面浇筑完后相继往下游面方向进行浇筑，最后在仓面一端收仓，浇筑下游往上游约倾斜，形成斜坡，仓面预留10～15cm堆石裸露；待混凝土初凝后，用高压水枪对仓面进行冲毛，终凝后冲毛不到位地方采用电镐进行人工凿毛；同时对混凝土进行洒水养护，如此多次循环施工。

（二）质量控制

（1）原材料控制。①堆石混凝土用于永久工程时，不宜使用碱活性骨料。当必须使用时，总碱量不大于3kg/m3。②混凝土原材料主要检测项目、频次要求和控制标准满足设计要求。在自密实混凝土开仓前1天内，须对砂石骨料的水洗含粉量、粒径分布等进行检测，并以此为基础计算现场实际配合比。在自密实混凝土开仓前2h内，须对含水率进行检测，并以此为基础计算用水量；生产过程中每4小时应检测一次，当发生显著变化时，应增加测定次数；取样应深入料堆内部0.5m以上，取样点不少于3个。③堆石入仓主要检测项目、频次要求和控制标准应满足设计要求。

（2）混凝土性能控制。①坍落度、坍落扩展度、V漏斗通过时间，开仓第一盘均必须检测（出机口检测），且保证合格后方可入仓，之后应每4h应至少抽检1次，检测结果满足设计要求要求。②浇筑过程中混凝土状态若发生较大变化，应及时通知搅拌站暂停生产并对混凝土性能进行检测分析，找出原因并及时调整配合比，调整过程中须逐盘检测，直至性能合格稳定。③混凝土入仓温度的测量，测点均匀分布在浇筑层面上，每100m2仓面面积至少于一个测点，每一浇筑层不少于3个测点。同时混凝土的质量控制应符合设计要求。

（三）質量检测

（1）原材料检测。首先对选用原材料取样送实验室进行检测，取得各项试验指标；然后做配合比试验，取得混凝土的初步配合比性能指标；施工前在工地试验室检测一些简单性能指标；在整个施工过程中，运抵现场或加工的原材料按照规程规范的要求的检测频率和频次取样送实验室进行检测。

（2）现场混凝土取样检测。现场对拌制混凝土的坍落度、温度、扩展度及过“V”型漏斗的时间等进行现场检测，合格后现场按每连续生产400m3取一组试块（不足400m3部分按一组取），取样后按龄期送实验室检测。

（3）堆石混凝土浇筑质量检查。打鼓台水库工程按照规程规范要求的频率、频次、检测时间进行质量检测，并委托具有相关资质的质量检测单位进行质量检测，试验试件按时间要求进行送样。搅拌前要对原材料进行质量检测、合格后方可搅拌；搅拌后对混凝土各项指标进行检查，包括坍落度、温度、及过“V”型漏斗的时间等，合格后进行浇筑；浇筑完成之后要对强度、密实度、抗渗、抗冻、及水化热温升进行检测。打鼓台水库大坝工程中采取回弹仪试验检测堆石混凝土强度，钻孔取芯检测堆石混凝土密实度、强度检测，复核回弹仪检测的强度数据；用钻孔压水、埋设渗压计、室内渗水试验等措施，计算透水率、渗透系数等检测堆石混凝土抗渗性能；通过冻融试验确定混凝土的抗冻性；用埋设温度感应计的方式确定混凝土内的温度，根据统计的温度确定混凝土水化热温升情况；通过孔内电视观测及跨孔声波检测混凝土的内部质量缺陷、层间结合情况及密度等。

四、工程质量控制的重点与难点

堆石混凝土的质量取决于原材料、高自密实混凝土、施工质量的好坏，所以堆石混凝土的质量管理在施工过程中必须高度重视、严格控制。尤其是原材料质量、施工质量及渣石、粉尘是堆石混凝土工作的重点与难点。

（一）原材料

包括堆石料、砂石料、水泥、粉煤灰、水、外加剂等，在工程施工过程中，上述材料的所有性能中若有一项发生变化，就需要反复的调整、试验才能重新确定混凝土的配合比；当原材料的某些性能超出某个界限时，会出现拌制出不能满足性能要求的混凝土。

（二）施工质量

包括堆石入仓、搅拌时间、温度、层间结合部位及施工缝处理等，在现场施工时，堆石质量的好坏决定混凝土的用量、不但关系着整个大坝的质量，而且还会影响施工企业的经济效益；自密实混凝土对温度变化比较敏感，在不同的温度下工作性能也会有不同的表现，施工时要根据现场温度来调整混凝土状态或者调整外加剂的参数；搅拌时间根据环境温度和原材料温度严格控制，时间的长短对混凝土和易性产生较大的影响；层间结合部位和施工缝关系着大坝的稳定性、抗倾覆，同时还涉及渗漏、抗剪切等诸多问题。

（三）堆石过程中渣石、粉尘的处理

在施工过程中，无论采取什么的施工方式，岩石之间的碰撞是不可避免的发生，岩石碰撞就会产生渣石和粉尘，大多分布于层间结合部位及堆石表面。虽然在施工过程中一直大力清除渣石、粉尘，但堆石料位置处渣石、粉尘仍然没有办法清理。虽然少量的渣石、粉尘对工程的质量影响不大，但对层间结合、抗剪、抗渗还是有一定的影响。

五、工程建设问题的探讨

（一）堆石施工技术改进的探讨

堆石施工技术有很多种，不同仓面选用不同的堆石措施，不管选用哪一种堆石措施，均会产生渣石、粉尘。研发单位能否研制出像人的手那样的抓铲，能高效抓取大石块、小石块，能大量减少粉尘、又能提高生产效能。

（二）结合部位质量控制的探讨

层间结合部位和施工缝位置处是工程的薄弱环节，处理难度大，处理效果不是很理想，为能更好地保证工程的质量，能不能像碾压混凝土坝那样采取接缝灌浆，对结合部位的表面涂环氧树脂等方式进行处理，以增强结合部位粘结、抗渗、抗剪等想能指标。

（三）专用外加剂掺合料的优化问题探讨

施工地点离外加剂工厂较远，每次都是大量的购买储存使用，在施工过程中，如突遇较大持续降温天气或天气变化提前到来，造成原外加剂已不适应当前的温度，可能会造成浪费或窝工现象。研发单位能不能对外加剂掺合料进一步优化和改进，经过现场指导人员简单处理下，在几个小时内能解决问题。

（四）混凝土温度变形的问题探讨

结合对打鼓台水库工程的观测来看，堆石混凝土受温度变形有一定影响，能不能采取什么措施或者改变某种掺合料的用量或优化施工方案，使得堆石混凝土受温度敏感度降低，混凝土受温度变形减小。

六、结语

打鼓台水库工程使用堆石混凝土施工技术利用了大量堆石，混凝土中堆石的体积比例可以达到50%～60%，充分利用石料或开挖料中的大块石，最大限度地降低了胶凝材料的用量。使用当地丰富的石料资源，含石率高、节省约40%的水泥用量，节约了投资成本，降低用工量，提高工效同时缩短施工工期，实现了固废综合利用等优势。同时，堆石混凝土施工技术还在骨料破碎、混凝土生產浇筑等施工环节上大大得节约了能源，减少了二氧化碳的排放。另外，在施工建设过程中，建立了由项目法人、施工单位、勘测设计单位、质监单位、监理单位等参与的微信群，针对堆石混凝土新技术在本工程出现的不同情况时时进行意见交流，为该技术在贵州的推广应用积累了一定的经验。

参考文献：

[1]金峰，安雪晖，石建军，等.堆石混凝土及堆石混凝土大坝[J].水利学报，200636（11）：13471352.

[2]金峰，安雪晖.堆石混凝土大坝施工方法：中国，03102674[P].2003.

[3]安雪晖，佐藤文则.日本技术在中国：自密实混凝土在大坝建设中的应用[J].日经建筑（日语），2006（6）：2224.

作者简介：梁仕超（1986），男，苗族，贵州遵义余庆县人，本科，助理工程师，研究方向：水利水电工程；梁明健（1988），男，汉族，贵州遵义余庆县人，本科，助理工程师，研究方向：水利水电工程。