胶凝砂砾石填筑层面施工处理

樊文强

（山西省水利建筑工程局 山西太原 030006）

1 工程概况

大同市守口堡水库位于阳高县黑水河上游段，是一座集工业供水、农业灌溉及防洪等综合利用的小⑴型水库，由枢纽工程和工业供水工程两部分组成，工程等别为Ⅳ等，主要建筑物为4级，次要建筑物和临时建筑物为5级。枢纽工程包括大坝、水电站、引水建筑物，水库总库容为980万m3。坝顶长度354 m，最大坝高61.6 m。大坝主体为胶凝砂砾石，上下游防渗保护均采用常态混凝土，胶凝砂砾石工程量为43万m3。

守口堡水库在全国范围内首次将胶凝砂砾石筑坝技术应用于永久工程，被水利部确定为科研实验坝。胶凝砂砾石筑坝技术的特点是就地取材，高效快速施工，环保，体现了“宜构适材”、“宜材适构”的筑坝理念。

2 施工工艺研究

胶凝砂砾石（CSGR）胶材用量少，在卸料、摊铺等环节极易出现骨料分离，使得层间结合部位质量控制要求相对更高，因此，层面处理对保证坝体质量显得尤为关键。

守口堡水库大坝为我国首座胶凝砂砾石坝，可供参考的工程实例及施工经验非常有限。工程施工前，综合分析胶凝砂砾石暴露最长允许历时、胶凝砂砾石JGL200专用拌和站的拌和强度、稳定性以及配套的运输、平仓、碾压设备等生产能力，按照《胶结颗粒料筑坝技术导则》的有关要求，宜采用通仓、连续铺筑法进行胶凝砂砾石铺筑，但受JGL200专用拌和站的拌和强度限制，当铺筑面积与胶凝砂砾石允许层间间隔时间不能适应，或者受上、下游防护层及坝体内部建筑物常态混凝土施工影响，导致胶凝砂砾石不能进行连续铺筑时需进行层面处理。实际施工过程中，有以下三点施工技术难点：1）确定层面处理时间；2）确定砂浆从开始拌和到上层胶凝砂砾石铺设的最长允许时间；3）按要求厚度均匀铺设砂浆。

为保证施工进度和质量，面对通仓、连续铺筑法进行胶凝砂砾石铺筑过程中出现的问题，针对胶凝砂砾石相对压实密度小、早期强度特别低的特性，通过多次分析研究和试验，确定了在压力水强度为30 MPa左右的前提下，胶凝砂砾石铺筑完后8～12 h进行冲毛为宜，使层面处理后露出砂粒、小石，且无浮浆和松动骨料等杂物。在经压力水冲毛清理后的仓面上铺设一层水泥砂浆以提高层间结合力，采用自行设计制作的专用设备控制砂浆摊铺厚度及均匀度，砂浆厚度以2～3 cm为宜，以避免因厚度过小失去层间粘结作用、厚度过大形成砂浆夹层使胶凝砂砾石匀质性受到影响。确定不同气候条件下砂浆从开始拌和到上层胶凝砂砾石铺设的最长允许时间为2 h，在相应时间内确保上层胶凝砂砾石的铺设。

3 施工工艺流程及操作要点

3.1 工艺流程

胶凝砂砾石坝铺筑施工工艺流程见图1。

3.2 施工工艺操作要点

3.2.1 基础面处理

在进行胶凝砂砾石铺筑前，对基础面杂物进行清除并冲洗干净。经监理工程师验收合格后进行下一道工序施工。

3.2.2 铺设砂浆

砂浆铺设采用条带法进行，采用混凝土罐车或装载机配合进行运输，为防止水泥砂浆失水、风干，水泥砂浆要随铺随卸，砂浆强度等级为M7.5，摊铺厚度为2～3 cm，人工利用专用锯齿铁耙（锯齿高度3 cm）控制摊铺厚度及均匀性。铺设砂浆时进行过程控制，铺设面积与铺筑胶凝砂砾石的能力、砂浆的初凝时间相适应。外界温度较高时，对砂浆表面进行喷雾加湿处理，以表面不泛黄为宜。

图1 胶凝砂砾石坝铺筑施工工艺流程图

3.2.3 胶凝砂砾石铺筑

胶凝砂砾石外掺缓凝剂，控制初凝时间为4 h，当铺筑时间控制在直接铺筑允许时间范围内，直接连续上升铺筑；当铺筑时间在加垫层铺筑允许时间内，先铺设砂浆垫层，再立即进行胶凝砂砾石铺筑，确保覆盖新铺设的砂浆面，摊铺厚度控制在55 cm左右。胶凝砂砾石铺筑时，采用人工搅拌或喷浆对胶凝砂砾石接触砂浆且骨料分离较集中的部位进行处理，对骨料分离较严重部位采用挖掘机进行现场二次搅拌。在规定的时间内完成上层胶凝砂砾石的摊铺。

3.2.4 碾压

当一条带胶凝砂砾料铺筑完成后，采用26 t单钢轮胶轮振动碾沿铺筑方向静压2遍，再振动碾压6遍，振动碾行走速度控制在1.5 km/h以内。

3.2.5 养护

养护从胶凝砂砾石铺筑完成到下层胶凝砂砾石铺筑开始为止。

3.2.6 冲毛

超过加垫层铺筑允许时间，需对铺筑的胶凝砂砾石面进行冲毛处理。冲毛时间间隔不宜过早，防止对铺筑层面进行扰动；也不宜太迟，冲毛效果不理想。冲毛以沙粒半露为宜。在气温较高时，视情况适当缩短冲毛时间间隔。

3.2.7 冲洗清理

超过加垫层铺筑允许时间，在铺砂浆前，采用冲毛机清除铺筑的胶凝砂砾石面上的二次污染物。

3.2.8 铺设砂浆

砂浆铺设工艺同“3.2.2款”。

3.2.9 上层胶凝砂砾石铺筑

上层胶凝砂砾石铺筑方法同“3.2.3款”。

4 效益

该施工方法在守口堡水库枢纽工程施工中得到成功应用，经实践检验证实，其具有施工工艺简单，对保证胶凝砂砾石层间结合强度，保证施工质量，取得了较好的经济效益和社会效益。

4.1 经济效益明显，大大降低施工成本

成本计算以守口堡水库大坝工程为例，施工前期采用传统的铺筑工艺，即满仓面一次性铺筑，每层在铺筑下层之前必须进行仓面处理。而采用层间连续铺筑的施工方法，根据实践统计，在填筑时平均每3层中，只有1层须进行铺筑前仓面处理。对上述两种施工工艺进行分析比较，节约施工成本约为8元/m2～9 元/m2。

4.2 具有良好的社会效益，施工进度加快

实现了胶凝砂砾石的连续上升铺筑，成功地解决了层间冲毛时间的控制、层间砂浆铺筑时间的控制、砂浆铺筑厚度的控制等施工难点，大大提高胶凝砂砾石层间结合能力及大坝整体性；缩短施工周期，提高了施工效率。

4.3 具有良好的环保效果

避免坝面二次污染物的产生和清理排放。

5 结论

胶凝砂砾石坝是近年来出现的新坝型，可就地取材，快速施工，同时对筑坝材料、施工工艺以及坝基的要求降低，大坝施工基本实现零弃料，凸显了在适应环境、减轻破坏环境方面所具有的优势，得到了国际坝工界的重视。山西省守口堡水库枢纽工程首次将该坝型应用在永久工程中，是我国首座胶凝砂砾石坝，被水利部确定为科研试验坝进行研究。

大同市守口堡水库工程中采用层间结合连续铺筑的施工方法，成功进行了层间结合标准化施工。该方法在保证层间结合质量，提高施工效率，节约工程成本，确保施工安全等方面起到了很好的效果，具有明显的经济效益和社会效益。