口上水库堆石混凝土大坝施工技术初探

郝晓敏

（山西水务口上水库开发建设管理有限公司，山西 太原 030002）

1 工程概况

松溪供水工程位于晋中市昔阳县东冶头镇口上村附近松溪河下游河道上，坝址距昔阳县城35 km，坝址以上控制流域面积1462 km2，包括水源工程和输水工程两部分，是一座以农村人畜饮水、农业灌溉为主，兼顾工业和城镇生活用水等综合利用的小（一）型水利枢纽工程。

松溪河洪量大，所需泄洪设施规模大，而口上水库拦河大坝处河谷狭窄，泄洪设施布置困难。为方便泄洪建筑物的布置，减少下泄水流对下游岸坡的冲刷，大坝轴线布置为曲线形，坝顶长120m，最大坝高58.4m，坝顶宽6.0m。河床段坝体布置5孔溢流表孔和2孔泄流冲砂底孔泄洪，底孔与表孔上下层对应布置，共用闸墩，最大泄量4090m3/s。坝体采用堆石混凝土填筑，上下游面设钢筋混凝土面板防渗，与堆石混凝土之间用锚筋连接。

2 堆石混凝土特性

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，填注随机堆积的堆石体空隙，形成完整、密实、低水化热的一种大体积混凝土。自密实混凝土属高性能混凝土，无需振捣，仅依靠自重即能充满模板并能保持不离析和均匀性，能够得到充分密实和最佳性能。

口上水库大坝采用堆石混凝土施工技术，利用专用自密实混凝土充填新鲜灰岩堆石空隙形成完整的混凝土。堆石混凝土施工工艺简单，具有低水泥用量和低水化热、综合成本低、施工速度快的特点，同时堆石混凝土的质量不会受振捣质量的影响，质量稳定性和可靠性更容易得到控制和保障，施工层面有大量的块石棱角裸露，可提高层间结合和抗剪能力，综合性能稳定安全系数高。

3 堆石混凝土施工过程

3.1 堆石料选取及入仓

口上水库大坝坝址处山体基岩宏厚，岩性为灰白色中厚层鲕状灰岩，岩石坚硬，中厚层状结构，次块状构造，岩层倾角较缓，陡倾角节理裂隙发育，岩体完整性和稳定性好。堆石料选用开挖石料中饱和抗压强度不小于40 MPa，粒径大于300 mm的新鲜、完整的块石和粗料石（最大粒径以运输、入仓方便为限，一般不超过1.0m），采用自卸卡车运输，入仓前用清水冲洗，将含泥量控制在0.5%以内，入仓后采用挖掘机摊铺，每层堆石厚度不超过1.8m。允许使用少量片石，但其重量不得超过堆石料总重的10%，且不得集中堆放。入仓前基础仓面应满足普通混凝土浇筑仓面要求，基础在堆石混凝土仓面上的混凝土浮皮、表面裂缝和由于泌水造成的低强度混凝土以及嵌入表面的松动堆石清除，并进行凿毛处理。

3.2 自密实混凝土生产与浇筑

自密实性能是堆石混凝土技术中重要的综合性能，通过增大胶凝材料用量和选用优质高性能减水剂的方法提高浆体的黏性和流动性，使浆体能够充分包裹和分割粗细骨料，从而具备高自密实性能，能够在堆石空隙中长距离流动并将空隙充填密实，与普通混凝土相比，砂率体量较多，比较黏稠，需采用强制搅拌机充分拌合均匀。本工程使用JS1500型强制搅拌机将称好的骨料和胶凝材料分别投入搅拌机干拌，在加入水和外加剂后继续搅拌60 s以上（气温低于15℃时搅拌时间应不低于90 s），目测自密实混凝土工作性能达到要求后方可出机。

拌合后自密实混凝土坍落度控制在250～280 mm，流动性通过坍落扩展度试验，认为自密实混凝土的坍落扩展度宜控制在600～750 mm之间。抗离析性选择V形漏斗试验进行验证，V形漏斗通过时间7～25 s，在堆石密集的场合，需要在具有较高流动性的基础上保持一定的黏性，这样通过堆石空隙时不易发生堵塞，因此V形漏斗通过时间的下限值随堆石密集程度有所加大。

自密实性能随着胶凝材料水化以及外加剂作用的损失会有所降低，为保证在施工中自密实混凝土能够有效密实地充填堆石空隙，自密实性能在1 h内保持稳定。

在浇筑过程中，经过检测合格的自密实混凝土浇筑点应均匀布置在整个仓面，间距不超过3m，在浇筑点的自密实混凝土填满后移至下一浇筑点浇筑，浇筑应单向顺序，不可在仓面上往复浇筑。每仓的浇筑顶面应留有块石棱角，棱角高出自密实混凝土面5～20 cm，便于下仓的粘结。自密实混凝土入仓温度不高于28℃。浇筑完毕6～18 h内洒水养护，养护时间不少于28 d。

3.3 堆石混凝土浇筑质量检测

由于自密实混凝土无需振捣，仅靠自重填充密实，因此自密实混凝土的检测方法与常态混凝土不同，宜通过挖坑法及埋管法检测。

口上水库大坝在左侧下游距离坝轴线距离22.36m处，高程609.623m，进行堆石混凝土挖坑法检测，高自密实性能混凝土体积比46.7%，堆石体积比50.8%，空隙率2.5%，容重24.5 kN/m3，满足设计要求。在堆石中预埋直径5 cm的钢管，待堆石混凝土硬化后将预埋钢管拔出，通过对孔内密实度的观测评定堆石混凝土的密实性。孔内无明显缺失，缺陷面积小于总面积的5%，密实性较好。然后对预埋孔进行注水试验检测，约15 h，预埋孔内水位累计下渗长度16 cm，水位下渗不明显。

综上判断，该仓堆石混凝土密实性能较好。

4 结论

近年来，自密实堆石混凝土在水利工程中应用较多。我国中小型水利水电工程由于水文地质资料少，施工管理水平弱，工程的抗风险能力较差，使用自密实堆石混凝土筑坝将散粒料结成整体，与土石坝相比，施工工艺和质量相对容易达到，具有一定的抗冲刷和洪水漫顶能力，可提高坝体抵御洪水风险的能力，比较适合于均匀开阔的大仓面施工。