汽车运输毛石直接上坝在混凝土砌石坝施工中的应用研究

林从建

(福建省水利投资集团(沙县)水务有限公司，福建 沙县 365500)

1 概 述

福建省沙县双溪水库拦河坝为3级建筑物，坝型采用细石混凝土砌石重力坝，坝长231.0 m，最大坝高67.0 m。砌石坝坝基为C15混凝土垫层，厚0.5 m；上下游面为C25现浇混凝土，厚度分别为1 m和0.7 m；坝体采用C15细石混凝土砌毛块石。坝体主要工程量：大坝垫层混凝土0.47万m3，坝体上、下游面混凝土2.46万m3，细石混凝土砌坝腹为15.48万m3，坝体各种构筑物(廊道、放空底孔、溢流堰、坝顶交通桥及闸墩混凝土等)为1.3万m3，合计大坝筑坝混凝土及毛块石量为19.71万m3，筑坝钢筋1 834 t。筑坝材料运输量非常大，按计划工期30个月计算，平均月运输上坝材料1.6万 t，平均月运输上坝材料强度6 500 m3。

传统砌石坝筑坝材料的运输方法主要靠塔吊、索道缆机空中吊装运输毛块石料、细石混凝土料上坝，单次运输量小、时间长，致使工程进展十分缓慢。因此，如何改善筑坝材料上坝运输速度、运输方式，成为影响坝体工程施工进展的关键因素。

2 筑坝材料运输方案及可行性分析

2.1 筑坝材料运输方案

根据自密实混凝土堆石坝的施工经验，当坝面已浇混凝土强度达到2.5 MPa，即可利用自卸汽车配合挖掘机直接在堆石灌注混凝土后的坝面上作业——运载、卸载和码放堆石料，坝面作业机械化程度较高、施工速度快。因此，本工程拟采用自密实混凝土堆石坝的材料上坝方式，采用自卸汽车运输毛块石直接上坝，挖掘机抓铲配合卸料、堆放毛块石进行砌坝，在保证质量和安全的前提下加快工程的施工进展。

2.2 可行性分析

以汽-20(载重20 t)为例，前轴重力为60 kN，后轴重力为140 kN，前轮着地宽度及长度为0.25×0.2×2，后轮为0.5×0.2×2。汽车对地面的压强为：前轮为0.6 MPa，后轮为0.7 MPa，冲击系数取2，则汽车对地面的最大压强为1.4 MPa。双溪水库大坝坝体砌石胶结材料为C15混凝土，根据混凝土强度随龄期和稳定变化的经验公式计算得“混凝土强度增长表”(见表1)。当气温为25 ℃时，2 d混凝土强度可达到设计强度的41%；当气温为5 ℃时，3 d后可达到设计强度的20%，则C15混凝土3 d的胶结强度为3～6.45 MPa，远大于1.4 MPa。混凝土砌石体完成2～3 d后，坝面砌石混凝土的抗压强度完全能够满足汽车在上面运输行走的要求，不会影响大坝砌体质量。

表1 混凝土强度增长表

3 砌筑工艺

本工程采用“直接砌筑法”(福建省省级工法)进行坝腹砌石施工(见图1、图2)。

图1 “直接砌筑法”工艺流程

图2大坝腹石砌筑施工示意

(1)筑坝原材料要求。石料应采用毛石，胶凝材料应采用一、二级配细石混凝土。

(2)摆石。采用毛石直接砌筑法工艺。在已凿毛、冲洗干净的仓面上直接摆大块毛石，层厚控制在1.0～1.2 m，不求单块自稳；竖缝允许点、线接触，大头朝上小头朝下，石料较平整的一面不得朝下；若操作调整困难时可用小石垫空，避免毛石底面与水平缝面出现面接触。因毛石形状不规则，所以竖缝的形状呈三角状，宽度大小不一，不执行《浆砌石坝施工技术规定(试行)》(SD 120—84)4.2.6的规定(该规定要求毛石砌体竖缝宽度为8～10 cm)。

(3)灌竖缝(含补小块毛石、片石)同铺浆法。灌竖缝通常分2～3层进行，先灌底层竖缝混凝土(高约30～40 cm)并振捣密实后进行补小块毛石；再灌第二层竖缝混凝土(高约30～40 cm)并振捣密实后进行表层塞补片石；最后灌顶层竖缝混凝土缝并振捣密实。

(4)层面控制(有别于铺浆法)。砌体的层面应适当向上游倾斜，便于排水。

(5)冲毛、养护。混凝土初凝后，水平缝面应采用高压水冲毛处理，养护2～3 d，待坝面混凝土面养护超过重车上坝碾压强度且不会破坏坝面时，可直接运输毛石料上坝砌筑。

4 上坝道路规划与运输筑坝材料方案

上坝道路的合理规划对材料的便捷高效运输有着至关重要的影响。根据施工组织设计要求，本工程前期修建了上(绕)坝公路。此外，为了方便大坝运输石料作业，尚需新建通往各施工层面和工区的施工便道，主要包括：通往大坝上、下游基坑，各控制高程的上坝道路，通往砂石料加工场和混凝土拌和系统的施工道路，以及下游连接两岸施工便桥等(见图3)。

筑坝用的混凝土拌合料、钢筋模板等大部分依靠索道缆机垂直吊装运输。根据实际需要，也可采用汽车辅助运输的方式，运到坝面作业区。

坝面作业区域施工时，考虑汽车在坝面行走需要，相邻坝段应均衡升高，相差不能超过1～2 m，便于坝面规划汽车运输通道。同时，根据设计图可知，整个大坝断面从313.33～258 m高程，坝体宽度5～46.50 m，坝面扣除上、下游坝壳面钢筋混凝土结构厚度1.7 m，有足够宽度可布置行车位置。

图3筑坝石料施工运输道路规划

5 结 论

传统浆砌石坝施工速度慢的主要原因就是筑坝材料上坝及进仓方法落后，其施工方法是用塔吊及索道缆机等提升设备，将材料运输上坝，并依靠人工进行摆石，机械化程度低，施工速度缓慢。本工程充分利用地形和已有的交通道路(1条弃渣道

路、1条县道、1条新建永久公路)，并根据施工需要，在左右岸坝肩合适高程处修筑施工上坝公路。同时，合理利用坝体断面宽度，采用自卸汽车直接通过已施工砌石坝面，将石料运输到筑坝作业区；再采用根据挖掘机改装的抓铲为主、人工辅助的方法进行坝面摆石，大大提高了石料运输上坝和坝面毛块石摆放的速度，有利地促进了大坝砌筑施工进度。

参考文献：

[1] GB/T 50107—2010，混凝土强度检验评定标准[S]．

[2] SD 120—84，浆砌石坝施工技术规定[S]．

[3] SL 631—2012，水利水电工程单元工程施工质量验收评定标准[S] ．