自密实堆石混凝土重力坝施工工法

王章胜

安徽水利开发有限公司 安徽 蚌埠 233010

1. 工艺原理

针对常规堆石混凝土坝需要大量人工操作，工效低且施工质量不易控制的缺点，本工法利用专用自密实混凝土的自重流动性和填注性能，采用机械化作业方式完成，在无需振捣的情况下，随机、均匀地填注块石坝体留下的空隙，通过对层间结合面设置凹槽防渗处理工艺，形成完整、密实、低水化热、满足强度要求的一种堆石混凝土坝体。

见图1.1堆石混凝土重力坝坝体剖面图。

图1 .1 自密实堆石混凝土重力坝坝体剖面图

2. 施工工艺流程及操作要点

2.1 施工工艺流程

本工法的施工工艺流程见图2.1所示。

图 2.1 自密实堆石混凝土重力坝施工工艺流程图

2.2 操作要点

2.2.1 施工准备

1 建立施工区域测量控制网，对坝体基面进行测量定位，按照设计分缝要求放样出坝体施工范围线。

2 收集施工区域内水文、气象、地质和环境等资料，对施工作业人员进行安全、技术交底。

3 对水泥、块石、黄砂、碎石、钢筋及橡胶止水等原材料进行检测，确保进场原材料符合设计及规范要求。

2.2.2 基础面及施工缝处理

1 基岩面坝基首先将基岩面上的松动岩石进行撬挖，清除浮石虚渣，用空压机或高压水枪将细渣清理干净，仓内积水排净，如有地下涌水要制定引排措施和方法；基岩面上先浇筑混凝土垫层然后再堆石。

2 砂砾石及土质坝基开挖完成后进行碾压或夯实，经承载力试验等检测达到设计要求后，再浇筑混凝土垫层，待混凝土达到5MPa以上且表面进行凿毛后再堆石。

3 混凝土垫层上浇筑自密实混凝土，对仓面进行凿毛，以增加层面粘结力，防止产生冷缝；之后每层浇筑的混凝土顶面留有块石棱角，且层间块石棱角高于自密实混凝土顶面5～15cm，堆石混凝土施工缝只需作冲毛处理。

2.2.3 模板安装

1 堆石混凝土模板采用钢模板或木模板，模板需满足刚度、强度、稳定性要求；优先使用钢模板，钢模板采用Q235钢和16Mn钢，尺寸不小于0.6m*1.5m（宽×高），面板厚度大于2.5mm。

2 模板安装采取内拉外顶方式，在浇筑自密实混凝土时预埋上一层模板锚筋，用连接筋将钢模与锚筋连接加固。见图2.2。

3 模板与仓面缝隙用水泥砂浆或粘贴2cm宽的双面胶带进行封闭，以防漏浆。

图2 .2坝体底层钢模板安装图

2.2.4 堆石入仓

1 块石在料场经挖掘机筛选后装入自卸车后运往冲洗点，由高压冲洗设备对车内块石自动冲洗 (见图2.3)；在块石入仓前再次使用水管进行冲洗，并将自卸汽车的车轮冲洗干净，通过两次冲洗有效洗掉块石表面的石粉、泥土等杂物，保持入仓块石干净。

图2 .3自动冲洗设备冲洗块石图

2 块石采用自卸汽车入仓，块石随机堆放即可，对于基础混凝土接触面大的堆石应进行调整，以保证新旧混凝土的粘接。

3 模板、止水带、大坝分缝部位附近0.5～1.0m位置辅以人工堆石入仓，尽量选用粒径较小的块石，且保持堆石与模板面15～40cm的距离。

4 每层堆石仓面高度根据坝体浇筑要求以及工艺试验确定：堆石高度一般控制在1.0～1.5m之间，最大堆石高度不超过2m；大坝背水侧每层堆石按照台阶状进行施工，台阶宽度控制在1m，以增加与混凝土面板的结合；堆石率控制在0.55～0.58体积，堆石结束后封闭预留的通道模板。

5 块石入仓完成后，采用挖掘机或装载机平仓，局部采用人工配合平仓，仓内的块石体积应“下大上小，中大外小”。堆石平仓完成经质检员检查，监理工程师验收后，再进行自密实混凝土浇筑。

2.2.5 自密实混凝土生产

1 自密实混凝土拌和之前，首先对进场的原材料进行全面检测，主要包括粗细骨料的含水率、含泥量检测，根据骨料含水量的变化情况随时调节用水量。

2 实验室根据现场原材料检测结果确定自密实混凝土理论配合比，在施工现场进行试拌验证，通过验证后，按照施工现场生产系统的实际情况进行调整，根据最优施工配合比进行自密实混凝土拌制；水胶比变化范围控制在-0.02～0.01内。

3 自密实混凝土采用双卧轴强制式拌和机拌制，全自动电脑控制，原材料进料均为自动称量；拌和机生产能力要满足高峰期浇筑强度的要求。

4 自密实混凝土拌和时要按照顺序上料，首先将称量好的骨料和胶凝材料分别投入拌和机进行干拌，再加入水和外加剂继续搅拌约60s，拌制完成并经混凝土流动度和扩散度测试，符合要求后出机运输。

2.2.6 自密实混凝土的运输

1 自密实混凝土采用混凝土搅拌车运输，混凝土运输时间正常控制在30min内卸料完毕，最长时间不能超过60min。

2 混凝土搅拌车装料前，要清洗搅拌车内残留的其他品种混凝土，并将车内的积水排尽；运输过程中严禁向车内混凝土加水。

3 卸料前混凝土搅拌车要高速旋转1min以上；对自密实混凝土扩展度进行调整时，加入外加剂后混凝土运输罐车要高速旋转3min，以保证自密实混凝土均匀一致，并经检测合格后方可卸料。

2.2.7 自密实混凝土的浇筑

1 自密实混凝土浇筑前检查模板、支架及预埋件的位置、尺寸，确定无误后方可进行浇筑。

2 混凝土浇筑采用泵送方式入仓；泵送混凝土浇筑前，先浇筑1～3m3的自密实砂浆，保持输送泵管润滑通畅，然后泵送自密实混凝土入仓；泵送入仓时，装入吊罐或挖斗内的自密实混凝土20min内完成浇筑，间隔时间不得超过30min。

3 浇筑自密实混凝土时，严禁在仓内加水。混凝土和易性较差时停止浇筑，采取添外加剂、重新拌制等措施以保证质量。

4 自密实混凝土浇筑要保持连续性；浇筑仓面较大时，采取多点浇筑且均匀布置方法：一般采取9m2布置一个浇筑点，浇筑点间距不大于3m，在每个浇筑点必须使自密实混凝土灌装后方可移至相邻的浇筑点，并且浇筑点连续布置，以保证堆石内混凝土的密实。施工时做到单向逐点浇筑顺序，由远及近，不可在仓面重复浇筑。

5 分层连续浇筑混凝土时为保证上、下层混凝土结合，要控制好混凝土浇筑的高度，一般情况

下自密实混凝土面要低于堆石面5～15cm，同时自密实混凝土浇筑顶面不采用人工平整，以加强层面结合。

6 每层自密实混凝土浇筑时，沿坝体横断面顶部多浇筑高0.1m，宽0.2m的混凝土，使坝体每层断面形成一个凹槽，以延长渗径，提高防渗效果；浇筑上层自密实混凝土时只需对下层两侧多浇筑的混凝土凿毛即可。

7 整个仓面浇筑完成，自密实混凝土强度达到2.5MPa以后，才能进行下一仓面施工。

8 坝体横向分缝处采用聚苯乙烯闭孔泡沫板填缝，填缝施工时注意成品保护。

2.2.8 自密实堆石混凝土养护

1 自密实混凝土在浇筑完毕后及时进行养护，根据气温变化及时采取洒水及保温措施，气温20～35℃以上在混凝土浇筑完毕6～8h内开始覆盖洒水养护，气温5～20℃以上在12～24小时内覆盖洒水养护；气温较低时采取覆盖保温办法养护，混凝土应连续养护，养护期内始终使混凝土表面保持湿润，养护前避免太阳曝晒。

2 混凝土养护时间不宜少于7天，有特殊要求的部位宜适当延长养护时间。

2.2.9 混凝土面板施工

1 根据放样定位在各仓面上将钢筋预埋至自密实堆石混凝土内，采用人工预埋；预埋时顶部高程以各仓高程控制桩牵线控制。

2 面板钢筋提前预制，采用坡面运输台车按绑扎、焊接先后顺序运送至仓内拼装；绑扎时先将横向钢筋焊接在插筋上，然后将纵向钢筋摆放在横筋上进行绑扎。

3 侧模采用定制钢木组合模板，支撑采用定制型钢组合支撑，侧模高度严格按照设计面板厚度进行控制。

4 面板接缝处设置橡胶止水，在钢筋安装过程中同步将橡胶止水预埋到位，并做好成品保护，防止破坏。

5 面板混凝土采用滑模施工，混凝土由拌和站集中拌制，砼搅拌车运输至集料斗卸料，溜槽垂直运输至仓面，人工摆动面料入仓。

6 混凝土面板浇筑完成后及时进行养护，养护时间不少于28天。

3. 质量控制

1 自密实堆石混凝土重力坝施工之前首先进行现场生产性工艺试验，通过工艺试验确定自密实混凝土最优施工配合比、分层厚度、浇筑及养护时间控制等施工技术参数；确定施工机械的种类和数量以及施工组织形式和人员配备等。

2 严格控制自密实堆石混凝土进场原材料质量，随机对进场原材料进行抽样检验，保证合格的产品使用于工程实体。

3 堆石施工中，堆石体外露面所含有的粒径小于200mm的石块数量不得超过10块/m2，且不得集中。

4 与混凝土垫层结合的仓面，在混凝土初凝前埋入适量石块，石块露出浇筑面的高度为50～150mm且不超过石块高度的1/3，保证与周边混凝土的结合；纵缝在模板拆除后采用人工凿毛，凿毛面积≥90%，凿毛深度≥3cm。

5 在自密实混凝土生产中，开仓前对自密实混凝土配合比、拌合物塌落度、塌落扩展度及V形漏斗通过时间进行检测，每4h检测不少于1次；出泵口自密实性能指标必须满足相关标准。自密实混凝土工作性能指标见表3.1。

表3 .1 自密实混凝土工作性能指标

6 自密实混凝土浇筑温度的测量：每100m2仓面面积应不少于1个测点，每一浇筑层不少于3个测点，测点应均匀分布于浇筑面上。

7 合理安排自密实混凝土施工，避开夏季高温、降雨及冬季、大风天气。

4.结束语

新建大坝通过采用自密实堆石混凝土重力坝施工工法施工，工程大量使用块石，自密实混凝土浇筑用量每立方米占比大约为0.42～0.45，单位立方米混凝土用量少，综合造价低；混凝土浇筑无需振捣，减少了工序，提高了工效，坝体防渗效果明显；同时有效降低了施工噪音污染，节能环保效果显著。经济、社会及环保效益显著。