堆石混凝土在罗家店水电站中的应用

温国敬

(黑龙江省佳南实验农场水务局，黑龙江 佳木斯154007)

1 工程概况

东宁县罗家店水电站行政区划隶属于黑龙江省东宁县，坝址位于东宁县罗家店村东偏南9．0km 处的大绥芬河干流上游，距东宁县公路里程120.0 km，地理坐标为E130°28'35″、N43°44'39，坝址以上集水面积2 588 km2。

罗家店水电站水库总库容为2170 ×104m3，工程规模为中型，工程等级为Ⅲ等，主要永久性水工建筑物，主要包括拦河坝、溢流坝、引水隧洞工程级别为3级;水电站总装机容量为15 MW，为小型工程，工程等级为Ⅳ等，水电站厂房工程级别为4 级。

2 堆石混凝土在枢纽中的选取

本工程对沥青混凝土心墙堆石坝、常态浆砌石重力坝、堆石混凝土坝型进行了比选，主要从施工、投资造价角度对3 种材质坝进行了分析，最后确定选取堆石混凝土作为筑坝材料［1］。

沥青混凝土心墙堆石坝及河岸式溢流坝方案，沥青心墙与坝体同时施工时，影响坝体填筑速度，检查漏水部位比较困难，不易维修。

坝线左岸陡峭，而生产生活区大部分集中在左岸，对外交通也是从左岸进入，因此沥青混凝土心墙堆石坝与左岸溢流坝同时施工相互干扰大，影响施工进度，将使水电站正常蓄水发电时间拖后［2］。

常态浆砌石重力坝结合河床式溢流坝方案，施工期间坝体可以漫顶过流，施工渡汛、导流条件好。但浆砌石筑坝要求块石质量、砌筑标准均较高，人工砌筑质量难以控制，效率低。

堆石混凝土重力坝结合河床式溢流坝方案，为目前的新工艺坝型，其坝体材料以堆块石为主，选取≥20 cm粒径的碎块(卵)石，堆石入仓，采用自然堆积即可，使用自密实混凝土现场直接浇注，填塞块石缝隙并胶结，无须振捣即可密实［3］。每层堆石混凝土的浇注高度≤150 cm，连续循环施工浇注。

堆石混凝土坝型的主要优点为:

1)堆石混凝土施工过程简单，最大限度地降低了混凝土仓面的施工人员和机械工作量。

2)避免了普通混凝土振捣密实的过程。

3)单位堆石混凝土的水泥含量很少，因此水化温升小，温控简单。

4)具有大块岩石稳定堆积构成的骨架，具有优良的体积稳定性，体积收缩小。

5)可减少或免除凿毛工序，提高施工速度。

针对沥青混凝土心墙堆石坝、浆砌石重力坝、堆石混凝土坝等上述3 种坝型在同等的设计状况下所进行的工程布置、工程量、施工条件、工期、工程投资等的比较［4］。

该3 种坝型造价沥青混凝土心墙为最高，浆砌石混凝土坝与堆石混凝土坝投资接近且较低，最终选定堆石混凝土重力坝作为罗家店水电站选定坝型。

3 堆石混凝土材料要求

坝体堆石料选用块径≥30 cm的块石。石料质地应坚硬、无裂纹，不得使用风化石，干密度＞24 kN/m3，堆石料饱和抗压强度≥40 MPa，软化系数≥0.8，含泥量≤0.5%［5］。

水泥宜选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，标号≥42.5。

粗骨料应选用5 ～20 mm粒径的石子，其性能指标应符合《水工混凝土施工规范》。

4 堆石混凝土的温控和防裂

4.1 堆石混凝土的温控

一般堆石混凝土中块石与自密实混凝土的体积比为0.6∶0.4，则使用自密实混凝土浇筑的堆石混凝土通过理论计算及试验观测，最大温升约为10℃～15 ℃［6－7］。

由于单位堆石混凝土的水泥含量很少，因此水化温升小，温控简单。施工时参照混凝土重力坝温控措施并适当简化即可。专用自密实混凝土的配合比设计应合理减少水泥与用量。

4.2 堆石混凝土的防裂

在坝的重要部位采用常规混凝土模板浇筑，并根据需要配置构造钢筋，其他部位避免在气温骤变期间拆模［8－9］。

5 堆石混凝土的施工工艺

5.1 堆石的选取

所选取的块石粒径≥15 cm，根据堆石的运输及入仓能力，可选取尽可能大的块石。

5.2 清理仓面与清洗石块

块石及混凝土仓面的处理只需满足常规要求，保证泥土含量不超标即可，无特殊要求。

5.3 砌筑石墙

本工程堆石混凝土外包常态混凝土，因此堆石混凝土施工可采用30 cm厚砌石墙替代模板，该方法能有效解决模板的刚度、强度以及密封等问题。

5.4 堆石入仓

堆石入仓形成自然堆积状态即可，辅以人工码放会使其更加密实，经济性更加突出［10］。

5.5 自密实混凝土的生产与浇注

本工程采用混凝土搅拌车拌制运输自密实混凝土入仓。

5.6 连续循环施工浇注实现多层浇注

每层堆石混凝土的浇注高度≤1.5 m，但是能够连续循环施工，即在首层堆石混凝土浇注完成后的四个小时内循环堆石入仓浇注自密实混凝土的过程，在堆石入仓能力和混凝土生产能力有保证的情况下，可连续循环施工大大提升混凝土的上升高度。

6 结 论

堆石混凝土在全国已经有一些工程实例，在北方寒冷地区工程实例还是较少，各个施工环节和关键工序也会随着工程的实施逐渐得到完善与改进，使堆石混凝土在水利行业发挥应有的作用。

［1］袁明道，李凌，潘展钊，吕文丽，张旭辉. 堆石混凝土坝坝基固结灌浆质量检验方法及其标准探讨［J］. 水利规划与设计，2011(01):47－49.

［2］张磊. 利用堆石混凝土替代浆砌石实施坝体施工的技术难点与应用前景分析［J］. 水利水电技术，2010(07):55－58，62.

［3］金峰，安雪晖，石建军，张楚汉. 堆石混凝土及堆石混凝土大坝［J］. 水利学报，2005(11):78－83.

［4］金峰，李乐，周虎，安雪晖. 堆石混凝土绝热温升性能初步研究［J］. 水利水电技术，2008(05):62－66.

［5］史铁军. 堆石混凝土施工技术在清峪水库中的应用［J］.山西水利，2010(01):59－60.

［6］李风亮. 堆石混凝土技术在长坑三级水库的应用［J］. 水科学与工程技术，2010(06):87－88.

［7］陈振华，范玲斌，杨祥震，杨勤. 堆石混凝土筑坝施工质量控制要点［J］. 水利水电施工，2010(06):29，54.

［8］陈振华. 堆石混凝土施工质量控制要点初探［J］. 水利规划与设计，2011(01):81－82.

［9］刘清，周虎. 红外成像技术应用于堆石混凝土密实度检测方法的研究［J］. 工业建筑，2011(03):118－120，139.

［10］杜志仁，宋涛，李芳. 恒山水库除险加固堆石混凝土施工工艺简述［J］. 山西水利，2010(06):46－47.