自密实堆石混凝土在水毁修复工程中的应用

严道华

(三明市堤防管理处，福建三明365000)

自密实堆石混凝土在水毁修复工程中的应用

严道华

(三明市堤防管理处，福建三明365000)

自密实堆石混凝土是利用其高密实、水化温升小、工艺简单、易于现场质量控制、能较大程度降低人工技术水平、施工效率高、工期短等特点，从而得到综合性能优异的堆石混凝土。文章根据自密实堆石混凝土在三明台江电站防洪堤水毁修复工程中的具体应用情况，从混凝土原材料、配合比、施工工艺等方面对自密实堆石混凝土的施工进行了阐述。

自密实;堆石;混凝土;防洪堤;施工

1 工程概况

沙溪流域属我国东部季风区，中亚热带湿润气候，流域内雨量充沛且年内分布不均，3—9月降水量占全年的80%，特别是5、6月份常发生高强度、历时长的锋面雨，进而引发大洪水，甚至特大洪水。

2010年6月暴雨洪水中，位于沙溪中下游河段的三明市台江电站下游右岸约90 m岸坡出现局部滑坡，直接威胁着当地居民的生命财产安全。由于台江段防洪堤位于库区，上、下游及堤背处均有已建成的建筑物，考虑到大面积的开挖施工，会影响库区和已建成防洪堤的安全稳定，且作为防洪堤水毁修复工程，要求施工工期短。为此，选择了自密实堆石混凝土施工技术进行抢险。

台江段防洪堤水毁修复工程建设防洪标准按30 a一遇洪水标准设防，堤型为堆石自密实混凝土斜坡型式，堆石来源为当地外购堆石，使用机械堆石，共浇筑堆石混凝土约3300方，防洪堤长89.22 m。工程工期为2011年3月—2011年5月，历时60 d。

2 自密实堆石混凝土简介

自密实混凝土是指在自身重力作用下，能够流动、密实，即使存在致密钢筋也能完全填充模板，同时获得很好均质性，不需振动的混凝土［1］。相对于普通混凝土有以下优点:

1)免去振捣工序，靠自重成型，减少施工噪音，改善工人和居民环境。

2)解决了不易或无法进行振动捣实作业(如钢筋过于密集、断面过深或过于复杂等)的问题。

3)提高浇筑速度，加快施工工期。

4)节约人工。

5)提高了混凝土结构的耐久性［2］。

自密实堆石混凝土是利用自密实混凝土的高流动、抗分离性能好以及自流动的特点，在块石内随机充填自密实混凝土而形成的混凝土堆石体［3］。它具有水泥用量少、水化温升小、施工速度快、良好的体积稳定性、层间抗剪能力强等优点。

3 专用自密实混凝土配合比试验

根据三明市台江电站防洪堤水毁修复工程设计要求，需设计专用的自密实混凝土配合比，应满足C20的性能要求。

根据自密实混凝土依据设计标准进行了原材料备选和相关配合比试验。

3.1 原材料

1)水泥:永安万年牌早强型普通硅酸盐42.5水泥。

2)粉煤灰:符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/1596—2005)中的相关规定，不低于Ⅱ级粉煤灰。

3)砂:级配显示为中粗砂，表现密度平均值为2.67g/m3。

4)石子:选用级配的碎石或卵石，最大粒径16 mm，表观密度2.7 g/m3。

5)外加剂:采用HS－T堆石混凝土专用外加剂，性能指标满足《混凝土外加剂应用技术规范》的要求。

6)水:自来水。

3.2 自密实混凝土配合比试验

三明市台江电站防洪堤水毁修复工程设计专用的自密实混凝土配合比，试验流程及目的:

1)净浆试验。选取不同型号外加剂同水泥、粉煤灰进行适应性试验，以确定该工程胶凝材料适应的外加剂型号。

2)砂浆试验。选取不同水胶比、砂率、粉煤灰掺量进行试验。

3)混凝土试验。调整单方石子用量及外加剂用量，得到自密石混凝土初步配合比。

混凝土配合比采用HJS—60型双卧轴试验混凝土搅拌机，首先用水把搅拌机润湿，然后依次把称好的石子、砂、水泥、粉煤灰放入搅拌机，搅拌15 s停机。

调动搅拌机把称好的水及外加剂混合后均匀倒入搅拌机中，搅拌2 min后出机。立即测扩展度、坍塌度及V漏斗时间。

经过了25次试验，得到了专用自密实混凝土配合比，如表1所示。

对该配合比的混凝土进行成型抗压强度试块，标准养护至28 d龄期后委托了国家建筑工程质量监督中心进行了相关检测，结果显示了该配合比的强度为23.0 MPa，设计强度为115%，满足了C20的设计要求。

表1 专用自密实混凝土配合比 kg/m3

4 自密实堆石混凝土的施工

主要包括5个方面:

4.1 施工前准备工作

三明市台江防洪堤段水毁修复工程在施工准备、施工测量放样、表层植土清理、堤槽开挖、基槽验收的基础上，经现场业主代表和监理人员检测合格并三方验收后，进入以下工序施工。

4.2 模板安装

模板在使用前清洗干净，涂刷脱模剂，并避免污染。底层模板在安装前凿平地基，铺设垫板，准确放样。

模板的拼接平整严密，不留有可能漏装的缝隙，模板下端不错面，支架支承在坚实的地基上，并有足够的支承面积，斜撑防止滑动［4］。人行道及施工荷载不支承在模板及支架上。

在自密实混凝土浇筑过程中由专人负责检查、调整模板的形状及位置，如有变形走样，立即采取措施处理，同时停止混凝土浇筑，直至找到解决措施。

4.3 堆石入仓

自卸汽车将堆石料运到施工现场，直接抛至防洪堤坡脚，然后挖掘机将坡脚的堆石料堆积起来，用水泵抽沙溪河的河水冲洗堆石料，冲洗干净之后使用挖掘机和人工辅助堆石入仓。

1)入仓前先浇筑一层3～8 cm厚的自密实混凝土，然后在自密实混凝土初凝前将堆石埋入混凝土中，确保堆石混凝土与基础结合良好［5］。

2)入仓。在三明市台江电站防洪堤水毁修复工程中，将堆石料运到施工现场，直接抛至防洪堤坡脚，然后挖掘机将坡脚的堆石料堆积起来，用水泵抽沙溪河的河水冲洗堆石料，冲洗干净之后使用挖掘机和人工辅助堆石入仓。

此外，还需对该批堆石的质量进行全面检查，把粒径＜20 cm的块石清出场外，把粒径超过80 cm的大块石则放置在仓面中部，把个别粒径过大的块石在现场将其破裂成符合规定的块石［6］。

3)入仓后一般采用人工或者挖掘机对仓面仓内进行平仓整理，对仓内的不合格料进行清理，然后经监理工程师验收合格后，进行自密实混凝土的浇筑。每层堆石的层厚要根据混凝土的浇筑厚度，一般控制在1.0～1.5 m。

4.4 自密实混凝土的生产、运输、浇筑

在三明市台江电站防洪堤水毁修复工程中，采用JS500型混凝土搅拌机施工现场拌合，搅拌机安放在水毁防洪堤的堤顶，所以自密实混凝土拌合完成直接进入特制的漏斗，经漏斗流入导管，再经导管流出沿边坡流入堆石仓内，完成浇筑，如图1所示。

4.4.1 自密实混凝土的生产

堆石混凝土施工的关键程序就是自密实混凝土的拌和，堆石混凝土的施工质量直接受自密实混凝土拌和质量的影响。

自密实混凝土拌和过程中，按比例称量好的骨料和胶凝材料，然后分别投入强制式搅拌机干拌，再加入水和外加剂后继续搅拌＞60 s(如果气温＜15℃时，搅拌时间应≥90s)。混凝土拌和好后，再对拌合物和混凝土性能进行检验，只有符合要求才能卸料运输。

图1 自密实混凝土的浇筑

4.4.2 自密实混凝土的运输

自密实混凝土的水平运输一般采用装载机，由于流动性对于浇筑时的效果有影响很大，所以要求混凝土出机后尽快浇筑，必须在60 min内完成浇筑。在运输中必须注意以下3点:

1)务必把车内残留物清洗干净，且将车内积水排尽再接料。

2)禁止在运输过程中加水。

3)配备足够的运输设备以便将混凝土运输到达施工现场，还需选择最佳线路，确保自密实混凝土的连续浇筑。

4.4.3 自密实混凝土的浇筑

三明市台江电站防洪堤水毁修复工程在自密实混凝土浇筑时，还现场进行混凝土性能检验，检验其坍落度和坍落扩展度，经过检验，该工程36仓的塌落度达到260 mm以上、扩展度650 mm以上。

采用分层浇筑，在浇筑第二层之前，保证在下层混凝土未达到初凝。浇筑时间应在120 min内完成，浇筑速度也不宜过快，因为过快会造成卷入较多的空气影响混凝土外观和内在质量。在浇筑后期，为减少骨料沉降，可采取了适当增加混凝土的浇筑厚度［7］。

4.5 堆石混凝土的养护

堆石混凝土浇筑后，及时覆盖，终凝后则立即洒水养护，养护时间≥28 d，若有特殊要求，则应该适当延长养护时间。

三明市台江电站防洪堤水毁修复工程于3—5月施工，历时60 d，养护得当，混凝土未出现裂缝。若混凝土不便浇水或使用塑料布时，可以涂刷养护液。

5 结语

自密实堆石混凝土在三明市台江电站防洪堤水毁修复工程中，实际埋石率达到55%，是常规混凝土埋石率(20% －25%)的两倍，同体积砌体的造价相比普通混凝土较低，不仅有效保证了工程质量、加快了施工进度，而且降低了施工成本，还减少水泥用量，减少了二氧化碳的排放，取得了良好的社会效益和经济效益。

据统计，在60 d的工期内，共浇筑堆石混凝土36仓，平均每仓堆石混凝土从支立模板到浇筑完成所需时间为1.67 d。经检测，混凝土抗压强度均满足设计要求。

在施工中积累了一些的施工经验，并总结出一套具有科学性、指导性、操作性强的施工工艺，为该技术今后的应用奠定了良好的基础。鉴于堆石混凝土的施工质量好、施工进度快、投资成本节约、工期节省且工艺简单等特点，预计在水库除险加固工程、环保要求高的城区防洪工程的工程乃至今后的中小河流域治理都可能大力推广使用。

［1］张文涛.自密实混凝土施工工艺与质量控制［J］.河北水利，2013(07):39.

［2］吴永锦，刘清.C20自密实混凝土在堆石混凝土中的应用［J］.混凝土，2010(03):124－127.

［3］唐欣薇，石建军，张志恒，等.自密实堆石混凝土力学性能的细观仿真与试验研究［J］.水利学报，2009(07):78 －83，91.

［4］韩健，张彩双，卢玲，包芬芬.堆石混凝土技术的研究与应用［J］. 中国水运:下半月，2013(12):360－361，363.

［5］王志，单智.堆石混凝土施工管理［J］.混凝土，2012(12):147－149.

［6］刘国栋，张强，朱甲学.堆石混凝土在电站水毁修复工程中的应用［J］.水利技术监督，2012(06):45－47.

［7］潘自恒，张春霞.我国堆石混凝土筑坝技术的新发展［J］.水利水电技术，2012(07):15 －17，21.

TV431

B

1007－7596(2014)07－0218－03

2014－05－15

严道华(1980－)，女，福建三明人，工程师，从事水利行业工作。