堆石自密实混凝土重力坝施工技术要点分析

易绍林 黄国芳 孙邵岗

(云南省水利水电工程有限公司，云南 昆明 650000)

堆石自密实混凝土重力坝施工技术作为一种全新的大体积混凝土施工技术，利用了大量的块石作为建筑材料，并且充分发挥了其自密实、低水化热性能优势，抗压强度、抗渗、弹模等基本力学性能与普通大体积混凝土相近，水泥用量少，密实度高，强度保证率高，具有良好的体积稳定性。施工受天气影响小，效率高，工期短，工程成本低，保护环境，能够适应各地不同的原材料，特别是对没有防渗土料修筑土石坝的地区或潮湿多雨地区，采用堆石自密实混凝土技术修筑混凝土重力坝，具有广泛的适应性。而云南气候多样，在滇南、滇西南和滇黔交界地区，冬季多雨潮湿，近几年运用堆石自密实混凝土技术修建重力坝得到很好的应用。现结合云南省富源县小老厂水库、凤庆县老坝口水库、沧源县刀耕水库等堆石自密实混凝土重力坝的施工，对该工艺技术要点进行分析。

1 堆石自密实混凝土施工技术

1.1 堆石施工技术

堆石施工技术是在进行混凝土浇筑前将块石料按要求在仓面进行堆筑的技术，主要包括两个环节。

1.1.1 选石

用于堆石的岩石以石灰岩、玄武岩为佳，石料应新鲜、质地坚硬，其饱和抗压强度根据堆石混凝土的强度等级选用，一般不宜小于30MPa，含泥量不大于0.5%，不允许有泥团泥块。堆石料筛选和冲洗应安排在石料场附近进行，堆石材料的筛选可采用钢轨筛。堆石料粒径一般不宜小于30cm，最大粒径不应超过结构断面最小边长的1/4(不大于150cm)；可将大于和小于技术要求的石料剔除，用于加工砂、石骨料以提高石料开采利用率，筛选后堆石成品用自卸汽车直接运至施工现场临近仓面，应尽量避免周转。堆石料筛选和冲洗见图1、图2。

图1 堆石料筛选

图2 堆石料冲洗

1.1.2 堆石

在堆放前将施工仓面清理冲洗干净，仓面潮湿无积水，以人工配合挖掘机将石料堆码至施工仓面，堆石完成后立模直接进行浇筑，堆石过程中需安排专人在施工仓面指定块石堆放位置，保证块石间及块石与原混凝土接触面有一定空隙能充分流入自密实混凝土，减少空鼓或空隙；堆石入仓过程应轻放，避免对底层混凝土产生较大的冲击，造成构筑物早期损害。堆石料仓内堆砌见图3。块石堆放入仓前还应进行二次冲洗，避免带入泥块，堆放过程中应严格控制堆石高度同时对堆石料进行二次筛选，对倒运过程中破坏的粒径为200～300mm的小石块可堆放在施工仓面顶部，在混凝土浇筑过程中，由人工填充于大的空隙或填充堆石体与模板间预留的施工间隙，既可提升混凝土强度又能提高块石利用率，降低施工成本。

图3 堆石料仓内堆砌

每层堆石高度宜控制在1.5～2m，过低影响堆石效率，过高则不便操作。

1.2 模板施工技术

模板施工技术也是堆石自密实混凝土施工中的一项重要环节，该技术的核心是按照施工要求构建合适的模板体系和支撑体系。模板具体形式的采用可根据各工程规模和施工现场情况以及施工要求进行选择，模板的强度和刚度是混凝土施工技术的评判标准。模板是进行堆石自密实混凝土浇筑时的模具，模板应使用定制大模板，通过工程实践，2m×2m的定制钢模板架设方便、快捷，稳定性、强度、刚度满足要求，比较适合中小型自密实堆石混凝土重力坝施工。自密实混凝土的最大特点就是它的高流动性，所以自密实混凝土使用的模板必须经过专业论证及测试，要保证其强度、刚度和稳定性要求，通常情况下，模板具有良好的抗变形能力，以承受自密实混凝土的施工荷载。要保证模板表面干净、平整、拼缝密合，否则很容易产生混凝土漏浆现象，进而影响混凝土质量。

1.3 堆石自密实混凝土浇筑施工技术

1.3.1 自密实混凝土特点

自密实混凝土是通过在混凝土中掺加高性能的外加剂，使混凝土具有超强穿透填充能力、高黏结力，无须机械振捣就能很好地充填堆石之间的空隙，最终形成完整密实，强度保证率高、强度性能和抗渗性能良好的堆石混凝土。堆石自密实混凝土与传统的埋石混凝土施工最大的区别是预先堆石，而不是在浇筑混凝土过程中抛填块石。

1.3.2 堆石自密实混凝土配合比

自密实混凝土与常规混凝土的区别在于掺加特殊性能的外加剂，使其具有高流动性和高穿透性，确定合理的施工配合比是自密实混凝土施工极为关键的环节，应该选用性能好的高效外加剂，级配、品质优良的砂石骨料，水泥，并进行不少于10组对配制，选定最优配合比。表1为工程自密实混凝土施工配合比。

表1 自密实混凝土施工配合比 单位：kg

1.3.3 堆石混凝土的拌制

在施工前，对施工人员要进行相关的技术交底及操作培训，从原材料、施工配合比，搅拌机械、搅拌时间，泵送入仓方式等方面进行严格控制。

混凝土的配料应采用自动称量配料机进行，确保配合比准确性。

混凝土的拌和应采用强制式混凝土搅拌机，拌制时间不少于90s。

1.3.4 混凝土采用泵送入仓

混凝土沿仓面短边进行浇筑，相邻浇筑点距离2～3m，遵循单向逐点浇筑的原则，每个浇筑点浇满后移动至下一点，宜从上游迎水面开始，至下游背水面结束，自密实混凝土入仓顺序见图4。

图4 自密实混凝土入仓顺序

堆石混凝土收仓，应使适量块石外露浇筑面50～150mm。靠近上游区域1/3范围内，外露堆石率不低于区域面积的40%，中部块石外露率不低于20%，靠近下游1/3区域范围内，为不影响上坝车辆通行，尽量保证堆石外露。如采用塔吊方式堆石，堆石总外露率不应低于总仓面面积的50%，并均匀控制。

2 堆石自密实混凝土重力坝施工技术的完善措施

2.1 堆石自密实混凝土质量控制

保障混凝土施工质量的基础是原材料控制，包括特定外加剂、砂、碎石、块石、水泥、粉煤灰(石粉)、水等。自密实混凝土要按照就地取材的原则选取材料进行混凝土配合比设计，具体如下：ⓐ要结合重力坝的结构类型和当地砂石材料特性，选择合理强度等级的自密实混凝土配合比；ⓑ施工过程中技术人员应对混凝土的流动性、扩散度、坍落度、保水性、黏聚性、和易性等指标进行有效控制；ⓒ要考虑到当地的气候条件，注意温度、湿度等环境变化，采取必要措施，防止混凝土裂缝的产生。

2.2 提升自密实混凝土施工的技术水平

在浇筑自密实混凝土前，要对模板的标高、尺寸和位置等因素进行仔细的检查与核对，并做好记录。在施工过程中，应保证自密实混凝土连续性与均匀性，避免离析现象的出现。若混凝土浇筑的范围较大应及时移动导管，保证混凝土面持续均匀上升。施工人员应缩短浇筑过程中的停歇间隙，保证混凝土在初凝时间内，从而确保构筑物的完整性，考虑到实际施工中很容易因为多种因素导致间歇时间过长，施工人员应严格按照施工技术要求预留出施工缝。新老混凝土常常存在结合性欠佳问题，导致结合面出现渗水现象，因此施工缝的处理尤为重要，应增加表面露头石，采用高压水枪对混凝土接触面进行清理凿毛，及时排除仓面内积水等。这样才能增强自密实混凝土的结合及整体性强度，提升其质量。

2.3 重视自密实混凝土养护工作

施工过程中应在自密实混凝土浇筑工作完成后及时对自密实混凝土进行养护管理，混凝土固化温度标准一般在18～22℃，相对湿度为90%以上，标准养护时间应达到28天。施工过程中可以根据实际情况采用经济性养护措施，主要包括温度和湿度的控制，最好采用紧密覆盖的方式来避免混凝土因为长时间暴露造成的水分蒸发问题，进而保证最为理想的养护效果。在冬季进行混凝土施工时，混凝土内外温差大，容易造成水分蒸发过快，致使混凝土产生干裂现象，降低其抗渗透性，影响工程的质量，针对此问题，施工中可以采用覆盖保温或包膜养护等措施。

3 堆石自密实混凝土重力坝施工中的常见问题

3.1 层间结合渗水现象

水利工程的自密实混凝土具备一定的特殊性，其表现形式区别于其他常规混凝土，层间结合部位的处理也和常规混凝土不一样，主要体现在以下两个方面：ⓐ自密实混凝土所采用的材料，特别是采用5～20mm的细骨料，在凿毛过程中不能达到常规混凝土的凿毛效果；ⓑ自密实混凝土施工仓面面积较大，在浇筑前采用砂浆进行铺底操作难度大，影响层间结合。所以自密实混凝土会出现层间结合部位渗水情况，导致后期处理较为困难。所以层间结合处理尤为重要，结合面凿毛深度应较常规混凝土深1～2cm，以增加粗糙度，利于层间结合。

3.2 混凝土离析现象

混凝土出现离析现象是由于混凝土原材料的控制上出了问题。自密实混凝土在施工材料控制上较常规混凝土严格，重点控制原材料砂石骨料的含水率，自密实混凝土添加了特定的外加剂，外加剂对水的添加量有严格要求，添加少流动性不能达到流动要求，添加多混凝土易出现离析现象。为避免混凝土离析，施工中要严格检测原材料砂石骨料的含水率，严格控制混凝土拌和用水量，确保施工配合比准确，控制混凝土离析，保证自密实混凝土施工质量不受影响。

3.3 外观质量

影响自密实混凝土外观质量的主要有以下两个方面：ⓐ自密实混凝土是高流动性的混凝土，在施工过程中，对模板的要求较高，施工时极易出现爆模或鼓模现象，影响混凝土的外观质量；ⓑ施工的外部因素：自密实混凝土施工过程中多采用机械完成，在施工过程中，机械对成型混凝土外观质量会造成一定的破坏，后期处理比较困难，严重时可能会影响工程验收。施工过程中对模板和支架的强度、刚度要做稳定性验算；同时确定不同季节、气温下合理脱模时间，采取措施加强对成品尤其是外露面的保护。

4 结 语

堆石自密实混凝土重力坝施工技术日渐成熟，云南省近几年在实际工程中逐步推广应用，尤其是在曲靖市、临沧市、文山州等州市的中、小型水库重力坝设计施工中推广应用。所用的堆石既有块石，也有卵石；自密实混凝土的粗、细骨料既有人工碎石和人工砂，也有天然卵石和天然砂；所有工程都使用当地的水泥和粉煤灰。这些应用成果表明：堆石自密实混凝土技术由于低水化热、低成本、高强度保证率、掺加专用外加剂的混凝土配合比设计，施工效率高，能够适应不同地区、不同原材料，具有广泛的适用性。开展堆石自密实混凝土在重力坝施工中的应用技术研究，意义重大。