堆石混凝土重力坝施工质量控制

2017-02-22罗建平中国水利水电第十二工程局有限公司浙江杭州310004

东北水利水电 2017年2期

罗建平（中国水利水电第十二工程局有限公司，浙江杭州310004）

堆石混凝土重力坝施工质量控制

罗建平
（中国水利水电第十二工程局有限公司，浙江杭州310004）

文中针对落水洞水电站工程的特点，从自密实混凝土原材料、专用自密实混凝土配合比设计、堆石料选取、堆石料入仓、堆石模板、自密实混凝土生产、运输与浇筑、堆石混凝土层面处理、堆石混凝土养护、堆石混凝土检测等环节，论述了堆石混凝土施工技术质量控制要点，并通过了试验检测验证。

堆石混凝土技术；原材料；配合比；施工质量控制；质量检测

1 工程概述

落水洞水电站位于湖南省龙山县白羊乡和湖北省来凤县绿水乡交界的龙咀河峡谷出口。枢纽建筑物主要包括溢流坝、电站厂房、左右岸挡水坝和厂区工程等部分。大坝为堆石混凝土重力坝，最大坝高33.5 m；溢流坝共设5孔弧形闸门；电站厂房位于溢流坝左岸，为河床式电站，装有2×17.5 MW轴流式水轮发电机组。该工程是以发电为主的水利水电工程，中型水库，Ⅲ等工程，主要建筑物3级。

2 堆石混凝土施工质量控制

堆石混凝土技术，作为一种新型的筑坝技术，该技术以其优异的施工优势迅速服务于水利水电行业。2014年，水利部编制了堆石混凝土行业标准，并发布了（SL678-2014）《胶结颗粒料筑坝技术导则》作为目前堆石混凝土技术施工的控制标准。其质量控制主要是对自密实混凝土原材料、专用自密实混凝土配合比设计、堆石料选取、堆石料入仓、堆石模板、自密实混凝土生产、运输与浇筑、堆石混凝土层面处理、堆石混凝土养护、堆石混凝土检测等方面的质量控制。

2.1 自密实混凝土原材料

1）水泥。用于自密实混凝土的水泥宜选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。工程选用湖南古丈南方水泥有限公司生产的南方牌P.O 42.5水泥。经抽样检测，所检项目包含凝结时间、安定性、抗折强度、抗压强度，均符合国家标准（GB175-2007）《通用硅酸盐水泥》要求。

2）粉煤灰。用于自密实混凝土的粉煤灰应符合现行国家标准中Ⅰ级或Ⅱ级粉煤灰的技术性能标准。工程采用湖南省石门电厂生产的Ⅱ级粉煤灰。经抽样检测，所检项目包含烧失量、需水量比、细度及含水率均符合国家标准（GB/T1596-2005）《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》要求。

3）细骨料。用于自密实混凝土的砂宜首选中粗砂。根据（SL352-2006）《水工混凝土砂石骨料试验规程》中的相关规定，对工程的人工砂品质进行了检测，检测结果，所检项目包括砂的细度模数、含粉量、泥块含量、吸水率和表观密度，均符合行业标准（SL677-2014）《水工混凝土施工规范》要求。

4）粗骨料。用于自密实混凝土的粗骨料，最大粒径不超过20 mm，针片状颗粒含量不超过8%。工程选用粒径（5~20）mm的碎石作为粗骨料，经抽样检测，所检项目包括含泥量、泥块含量、针片状颗粒含量、压碎指标，均符合行业标准（SL677-2014）《水工混凝土施工规范》要求。

5）专用外加剂。用于工程的外加剂为北京华石纳固科技有限公司生产的HSNG-T自密实混凝土专用外加剂。经抽样检验，所检项目包括：减水率、泌水率比、含气量凝结时间之差、1 h经时变化量，抗压强度比等，均符合国家标准GB/T8076-2008）《混凝土外加剂》要求。

2.2 专用自密实混凝土配合比设计

湖南落水洞水电站自密实混凝土设计要求为C15W6F100。根据设计要求，进行了专用自密实混凝土配合比设计，试验流程：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，以确定与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，以确定合理水胶比、砂率及粉煤灰掺量。③混凝土试验。调整单方石子用量及外加剂用量，得到自密实混凝土的基准配合比。④配合比优化试验。调整水胶比，得到更经济实用的优化配合比。

依据上述试验，最终得出适用该工程的专用自密实混凝土试验配合比，见下表1。

表1 专用自密实混凝土试验配合比表

对上述配合比的混凝土成型标准抗压、抗渗、抗冻试块，标准养护至相应龄期后进行相关检测。经检测混凝土28 d标准立方体抗压强度为20.7 MPa，满足C15设计要求。抗渗试验加压至0.6 MPa保持8 h后，所有试件顶面均未出现透水现象，满足W6设计要求。100次快送冻融循环后，混凝土质量损失0.3%，相对动弹模量为97.6%，满足F100设计要求。综上所述，配合比满足专用自密实混凝土C15W6F100设计要求。

2.3 堆石料选取

用于堆石混凝土的堆石料常见有：爆破料、基础开挖、洞挖料、回采料、河卵石等，湖南落水洞水电站采用爆破料。堆石料品质主要从粒径、强度和含泥量三个方面进行控制，应符合下列规定：①堆石料应新鲜、完整、质地坚硬。其粒径不宜小于300 mm，当采用150～300 mm粒径的堆石料时应进行论证，堆石料最大粒径不应超过结构断面最小边长的1/4。②堆石料的饱和抗压强度宜大于30 MPa以上。③堆石料要求含泥量不大于0.5%，泥块含量不允许。

落水洞水电站在堆石混凝土施工过程中，为更好地控制堆石料的粒径，项目部在料源处增设了钢轨筛设备的措施，对块石进行筛分，筛分后块石装车入仓。并在料源附近安装一套冲洗设备，对含泥量较大的块石用水进行冲洗，有效提高了工程质量和施工速度。

2.4 堆石混凝土层面处理

堆石混凝土仓面按部位不同，可分为基岩面、普通层面和封顶面，不同部位仓面的处理要求和施工方法略有不同。

基岩面上应浇筑1.0～1.5 m厚的垫层，使用常态混凝土。垫层底部的基岩面要求清除松动块石、杂物、泥土等，冲洗干净且无积水。对于较深的建基面，无法采用常规方法进行堆石混凝土施工时，可采用抛石型堆石混凝土施工方法。

普通层面堆石混凝土收仓时，除达到结构物设计顶面外，自密实混凝土浇筑宜以大量块石高出浇筑面50～150 mm为限。满足此要求时，露在层面之外的块石在上下层之间可以起到齿合作用，加强层面结合，提高冷缝处的剪切强度。

封顶面使用自密实混凝土或常态混凝土浇筑均可。

对于无防渗要求部位的层面，只需清洗干净无杂物，可简单拉毛处理；对于有防渗要求部位则需凿毛处理，要求无杂物、无乳皮、成毛面、表面清洗干净无积水。堆石混凝土常用凿毛方式有风镐或风砂枪凿毛、高压水枪冲毛、钢钎人工凿毛和钢钉耙拉毛等。

2.5 堆石料入仓

堆石混凝土施工技术中堆石入仓环节不仅施工过程简单，现场控制管理简便易行，而且可以根据工程现场实际条件，采取不同的堆石入仓方式，施工方法灵活多变。主要有三种常用的入仓方式：

2.5.1 自卸车通过上坝公路入仓

自卸车通过上坝公路入仓施工方式，具有堆石速度快，综合造价低等优点。多应用于地形开阔的坝体浇筑工程。地形开阔，能够修建上坝公路的工程项目均采用自卸车堆石入仓。

2.5.2 塔机+吊斗入仓

塔机加吊斗入仓方式，堆石质量易控制，方便跳仓堆石。但堆石速度较慢，无修建上坝公路条件时才考虑使用，多应用于地形狭小，如拱坝加固、仓面较小的小型坝体浇筑工程。

2.5.3 吊车+吊斗入仓

吊车+吊斗入仓方式，不受地形条件限制，灵活机动；堆石速度与塔机+吊斗入仓方式相当，但综合造价较低，适用于重力挡墙或小型坝体加固。

落水洞水电站重力坝在高程418.5～420.5 m段，采用装载机及自卸汽车入仓堆石，在高程420.5 m以上段采用塔机+吊斗方式堆石，落水洞水电站在坝体不同高程采用不同的堆石方式，有效地提高了施工速度。

2.6 堆石混凝土模板

堆石混凝土模板的设计、制作和使用，应符合（DL/T 5110-2013）《水电水利工程模板施工规范》的有关规定。对模板的侧压力计算类似于液体的压力计算，计算中按堆石混凝土自密实混凝土的密度约为2.5 t/m3。由于堆石混凝土所用的自密实混凝土具有较大的流动性，模板所受到的侧压力也比常规混凝土大，尤其在模板底部，因此工程使用模板与其支护系统应当具备足够的承载力、刚度和稳定性。

目前堆石混凝土工程中，常用模板主要有三种：组合模板、悬臂大模板、浆砌石墙替代模板；其中组合模板又由外撑式和内拉式两种组成。该工程采用内拉式组合钢模板，钢模板通过拉条固定在仓内预埋钢筋桩上，连接紧密，支承稳固，整体稳定性好，确保混凝土浇筑施工时模板不跑模、不移位、不变形，保证了混凝土的外观质量。

在堆石混凝土施工过程中，为保证模板支护安全可靠性，需安排专职人员检查、维护、调整模板的位置和形态；施工时用支撑钢管架加固模板，密封模板接缝（缝隙不大于1 mm）。

在加快施工速度方面，采用两层模板错层交替上升的施工方法，工程效果显著。

2.7 自密实混凝土生产、运输与浇筑

1）自密实混凝土生产时，须对开盘的自密实混凝土进行坍落度、坍落扩展度、V形漏斗通过时间的检测，合格后方可浇筑，之后每4 h应检测不少于1次。入仓前的自密实性能指标必须满足相关标准，发现不合格的自密实混凝土严禁入仓。

按施工技术要求，自密实混凝土生产采用2 m3强制式搅拌机，且适当延长搅拌时间以确保新拌自密实混凝土的均匀性。混凝土搅拌站到仓面使用混凝土搅拌车运输自密实混凝土，运输速度应保证堆石混凝土使用的连续性。

2）自密实混凝土浇筑。自密实混凝土的水平运输应保证浇筑的连续性，根据浇筑区域、范围、施工条件及自密实混凝土拌和勿的品质，选择适当的浇注方法及浇筑工具，对获得性能良好的自密实混凝土有重要意义。该工程混凝土入仓使用输送泵浇筑。自密实混凝土浇筑之前，要求施工技术人员检查模板及支架、预埋件等的位置、尺寸，确认正确无误后，方可进行浇筑。对堆石混凝土表面外观有要求的部位，为防止表面气泡，浇筑时，可在模板外侧辅助敲击。在浇筑过程中，如发现混凝土和易性差，不允许往混凝土仓内加水，更不允许私自往搅拌车内加水，应及时跟试验人员联系处理。

自密实混凝土浇筑时浇筑点应均匀布置，浇筑点间距不宜超过3 m。在浇筑过程中，应遵循单向逐点浇筑的原则，每个浇筑点浇满后方可移动至下一浇筑点浇筑，浇筑点不应重复使用。

当分层连续浇筑混凝土时，为使上、下层混凝土一体化，应在下一层混凝土初凝前将上一层混凝土浇筑完毕。

自密实混凝土浇筑时，当施工条件不满足泵送要求时，可采用其他方式进行浇筑，如溜槽浇筑、罐车自卸浇筑、吊罐浇筑和反铲浇筑。

堆石混凝土收仓时，除达到结构物设计顶面以外，自密实混凝土浇满时应确保表层有一定数量的堆石裸露出10 cm以上，以加强层面结合。

2.8 堆石混凝土养护

堆石混凝土施工过程中，在光照强烈或大风干燥时，需喷洒细水雾进行表面水分补偿或采用蓬布覆盖的措施，能有效保持仓面湿润，防止混凝土表层出现干缩裂缝。温度较低时，可用养护垫子覆盖防止冻结。

养护开始时间和持续时间的确定，在施工过程中也有重要意义。一般在施工间歇期间，终凝后即开始保湿养护。