水库大坝堆石混凝土施工的技术要点

许卫龙

【摘要】在各类水工建筑物拦水大坝中，已广泛使用混凝土堆石坝，其原因是它不仅具有良好的耐久性，还比较安全、可靠。本文通过详细分析某水库大坝的施工过程，对堆石坝技术的优越性进行了说明，该技术有效地降低了温度和收缩这两个因素对坝体施工中大体积混凝土现浇施工的影响。

【关键词】堆石混凝土；重力坝；水库；温度控制

一、工程概况

某水库位于村境内，距县城24 km，总库容1717万m3，属中型水库，是一座灌溉为主、供水为辅的综合利用型水库，其主要建筑物有主坝、副坝、引水隧洞，主坝高44. 2m，坝顶长198m，宽5m；副坝高20 m，坝顶长86m，宽5m；隧洞总长10984 m；主、副坝设计均采用C20混凝土堆石重力坝，C20混凝土堆石工程量约为9. 26万m3。

二、堆石混凝土施工原材料选择

相同于普通混凝土，堆石料、石子砂、粉煤灰以及水泥等原材料，在用于施工时，根据其自身特点，有下面特殊要求。

1. 水泥

在施工中通常选择散装常规硅酸盐水泥。为确保原料符合施工标准，在施工之前，必须检查水泥的基本性能。为了尽量先使用先到施工现场的水泥，应按照水泥的标号和种类依次存放水泥。

2. 砂、石子

在隧洞支洞开挖过程中产生的洞渣而生产砂经常被使用于施工现场，该沙是中粗砂、表观密度是2.66g/cm3、含粉率是5.5%、细度模数是2.7一3.3、其颜色偏红。石子的生产途径与砂相同，石子等级一级配、表观密度是2.67g/cm3、粒径大概是5—20mm。

3. 粉煤灰

粉煤灰通常使用烧失量不超过8%、细度不超过25%，需水量比不超过105%的n级灰，通过现场对烧失量、细度、需水量比进行测试得出结果，分别是5.15%、13.5%、104%，符合施工标准。

4. 堆石料

堆石料由关塘料场提供，距工地现场约4km，堆石料为花岗岩，石料新鲜、无风化、质地坚硬且干净易冲洗，可以满足堆石混凝土的施工要求，人仓堆石料直径应大于300mm，抗压强度不小于40 MPa。仓面采用挖掘机平仓，由人工清理石渣等杂物及强度不合格块石。块石间的空隙较大时，采用人工填小块石以增加单位体积的块石量。堆石的高度为1. 5m。

三、堆石混凝土现场实验

为确保堆石混凝土技术在工程中的成功应用，施工前制作试验仓进行技术的可行性、可靠性实验。试验仓尺寸为5m x 5m x 1. 5m，垂直于坝轴线方向的中部（坝左、坝右的分界线是导流底孔的中线），距上游面约14m、下游面约12m，底部高程为410. 4m。

1. 混凝土配合比的设计

工程使用的混凝土应严格控制配合比，要求有高流动性、抗离析性和稳定性。配合比要根据现场原材料检测结果，结合以往工程经验按单位体积法确定。经过多组配合比试验，结果为粗骨料240 L、砂率45 % ，水胶比0. 95、水泥与粉煤灰比3： 7、外加剂按水泥与粉煤灰量1.3%。拌和混凝土材料时，严格配料，禁止随意对材料配比进行改动，严格控制称量误差，本次浇筑试验仓的混凝土配合比为现场试拌得出，如表1、表2所列。外加剂为堆石混凝土专用外加剂，工程全过程由同一企业提供。

2. 堆石坝混凝土性能检测方案

对于试验仓的抗压强度检测，根据规定进行钻孔取芯，芯样直径10cm。从检测结果可以看出其强度高于C20混凝土的等级要求，完全满足工程技术指标。

四、混凝土堆石的施工

选择C20普通混凝土，使用于水库大坝设计基础压层施工，厚度1. 0m，在进行普通混凝土上面混凝土堆石时，首先处理仓面、然后进行立模、堆石、浇筑混凝土、最后进行养护。

1. 处理仓面

在进行普通混凝土上第一仓混凝土浇筑时，为加强层面钻结力，避免出现施工冷缝现象，应对仓面进行凿毛处理。是 在混凝土堆石上有块石露出浇筑面5到15cm时，进行第二层浇筑，这时对仓面进行冲毛处理即可。

2. 立模

大坝采用钢模板，尺寸为1. 0m x 1. 5m（宽x高），混凝土硬化之前对模板的侧压力比较大，要求模板牢固，不爆模，在浇筑混凝土时预埋上一层模板的锚筋，采用连接筋将钢模与锚筋连接加固。模板与仓面之间的缝隙用水泥砂浆封补，以防漏浆。

3. 堆石

堆石料经检测强度达40一85 MPa，为增加堆石量，块径可放宽到20cm，但20cm的仓面数量控制在每平方米不超过10块，堆石量每立方米混凝土堆石中占到0. 5—0. 55。堆石采用自卸车直接进仓，挖掘机平仓。块石在料场装车前冲洗干净，自卸车的车轮在进仓前冲洗干净，不能有泥或泥浆带人仓内。上下仓间隔要在上仓混凝土抗压强度达2. 5 MPa之后才能准备下一仓的工作，现场经试块检测3d强度可达10 MPa以上。

4. 混凝土浇筑

浇筑前检查模板、堆石并进行验收，根据现场的粗细骨料含水率进行配合比试验调整，检查水泥、粉煤灰、外加剂量是否满足浇筑量的要求，检查搅拌机械设备是否正常，泵送管道是否通畅，确保混凝土浇筑的连续性。浇筑采用两台立式搅拌机搅拌，送人混凝土输送泵，由输送泵用管道送至布料机，布料机控制浇筑点，原则上浇筑点间距不超过 3m（实验块实验时最长点是7m，施工时浇筑点间距控制在2. 5 m。布料机高度4. 7 m（不超过5m），控制范围半径为15m或18m，38m x 33m（长x宽）仓面，布料机安置在中心点位置即可全面覆盖浇筑点。每一浇筑点要一次性澆满，单一逐点浇筑，不可重复。浇筑高度一般控制在2m内，大坝施工时每仓浇筑高度为1. 5m。

5. 养护

混凝土浇筑6h后进行养护，主要是采取覆盖保水措施，防止混凝土失水过快收缩而产生裂缝。

五、混凝土堆石的技术应用

使用混凝土堆石进行大坝施工不仅降低了人为因素对施工质量的影响，还有效的降低了噪音，同时，该技术进度快、操作简单，节省了大量的电力和人力。然而，在施工过程中，其一个难点问题即是混凝土的配合比，它要求原材料、砂、石子的质地必须具有较强的稳定性，由于砂、石子、粉煤灰受外加剂的影响较大，所以，配合比一经确定，就不能随意改变水泥、粉煤灰标号、级别、以及厂家。另外，在施工过程中，还需注意下面几点，以提高混凝土的稳定性。

1. 如果前后仓原材料砂、石子质地及粉煤灰、水泥的生产厂家有变化时，配合比需重新试验确定。

2. 如果前后仓原材料无变化，只要对前一仓的配合比进行微调。

每仓浇筑前，对现场的砂、石子含水率进行测定，调整水胶比（以前一仓的配合比为准）；试拌混凝土进行坍落度、扩展度、V形漏斗通过时间试验。按规范规定混凝土的坍落度为260一280mm、扩展度650一750 mm ， V漏斗通过时间7—25s，现场试验得出各项指标在规定范围内，即可确定配合比，计算各料用量，调整电子称，进入浇筑程序。对混凝土的配合比，有质地稳定的粗细骨料，固定的水泥及粉煤灰，通过现场多次配合比试验，总结配合比中各原材料对混凝土的扩展度、V形漏斗通过时间的影响，确保混凝土的稳定性。

五、总结

在混凝土施工过程中，为提高施工质量，需结和混凝土的施工特点，采取有效地温度控制措施，如在坝体内埋设冷水管、降低混凝土发热量与混凝土入仓温度、合理安排浇筑顺序和间歇时间，最后根据施工要求，进行及时养护。与常规混凝土相比，在基本力学性能方面，堆石混凝土与其基本上是相同的，但在造价、水化热温升、施工速度等方面，却远比常规混凝土优越，因此，该技术得到了广泛的使用。