白小丹

（山西水務(wù)投資集團有限公司，山西 太原 030002）

1 工程概況

口上水庫位于昔陽縣東冶頭鎮(zhèn)口上村附近，距離昔陽縣城35 km，控制流域面積1462 km2，是一座以農(nóng)村人畜飲水、農(nóng)業(yè)灌溉為主，兼顧工業(yè)和城鎮(zhèn)生活供水的小（一）型水庫。水庫大壩為曲線型堆石混凝土重力壩，最大壩高58.4 m，壩長120 m，壩頂高程647.9 m，壩頂寬6 m，壩底寬54.4 m，總庫容495萬m3。大壩分為4個壩段，壩體內(nèi)部采用堆石混凝土，上下游面設(shè)置鋼筋混凝土防滲面板，溢流表孔的面層、閘墩、導(dǎo)墻，泄流沖砂底孔的底板、側(cè)墻，以及廊道等部位為普通混凝土。堆石混凝土工程量約5.7萬m3，普通混凝土工程量約4.6萬m3。

2 堆石混凝土應(yīng)用

2.1 堆石混凝土簡介

堆石混凝土是利用自密實混凝土高流動性、不離析和不泌水的特點，不需振搗、依靠自重充填自然堆積的石塊空隙形成完整密實的混凝土，能夠大量使用工程機械，工藝簡便、施工強度高，而且塊石占堆石混凝土50%以上體積可以充分利用大壩開挖產(chǎn)生的大塊石。相比普通混凝土，最大限度地降低了膠凝材料用量，水化熱低；可以簡化甚至取消溫控措施，加快了施工進度；人工投入少，可減少因工人技術(shù)水平的不同而造成的混凝土質(zhì)量波動，質(zhì)量穩(wěn)定。施工過程主要包括堆石體的入倉和自密實混凝土的澆筑。

2.2 施工工藝

2.2.1 堆石料選取及入倉

堆石料要求飽和抗壓強度不得小于40 MPa，大壩石方開挖料實際檢測飽和抗壓強度65.2 MPa，因此選用開挖料中新鮮完整、質(zhì)地堅硬、無剝落層和裂紋的石灰?guī)r塊石作為堆石料，后經(jīng)自制工字鋼方孔篩網(wǎng)篩出，將堆石料粒徑控制在30～100 cm之間。實際堆石粒徑30～50 cm，50～80 cm，大于80 cm的入倉比例約為25%，60%，15%。

在上壩道路途中設(shè)坡度為20°的斜面堆石料清洗平臺，篩分好的堆石料經(jīng)自卸汽車運輸至清洗平臺，采用水泵沖洗，保證堆石料含泥量≤0.5%，沒有泥塊。自卸汽車底部設(shè)直徑10 cm的排水口，結(jié)合有坡度的清洗平臺排凈積水后運至壩體澆筑倉面。

在壩體澆筑倉面入口處施工道路上鋪設(shè)30 cm厚的碎石料并用水泵沖洗，保證運輸機械的輪胎不污染倉面。塊石由自卸汽車運送至倉面自然堆積，避免在倉面多次周轉(zhuǎn)倒運，如無法滿足堆高要求必須輔以反鏟挖掘機倒運時，則需在倒運結(jié)束后，將卸料倒運的倉面重新清掃，清除掉落的小石塊和石屑，以免影響堆石混凝土層間結(jié)合。參考清峪水庫大壩澆注施工經(jīng)驗，經(jīng)現(xiàn)場試驗確定鋪設(shè)層高度為1.8 m。

2.2.2 原材料選擇及配合比

自密實混凝土所需原材料與普通混凝土基本一致，原材料除滿足國家和行業(yè)的相關(guān)規(guī)范標(biāo)準外，還應(yīng)結(jié)合堆石混凝土施工特點具體考慮。

普通硅酸鹽水泥的選取應(yīng)符合《通用硅酸鹽水泥》標(biāo)準，并選用多個品牌水泥與外加劑進行相容性試驗，檢測是否出現(xiàn)外加劑用量過高、工作性能損失過快、緩凝甚至不凝以及混凝土靜止泌水等問題。

細骨料選用當(dāng)?shù)丶壟淞己玫闹写趾由埃止橇鲜褂米杂猩笆蠄錾a(chǎn)的5～20 mm粒徑的碎石，最大粒徑不超過20 mm，針片狀顆粒含量不超過8%，性能指標(biāo)符合《水工混凝土施工規(guī)范》規(guī)定。

摻合料的選取按照《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》要求，選用陽泉第二電廠的Ⅱ級粉煤灰。拌和用水使用施工現(xiàn)場山體深層裂隙滲水，經(jīng)檢測達到飲用水標(biāo)準，同時水溫自然保持在17℃左右，有利于混凝土的溫控要求。

外加劑選用堆石混凝土專用外加劑，性能指標(biāo)符合《混凝土外加劑》《水工混凝土外加劑技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，經(jīng)現(xiàn)場自密實砂漿試驗檢測，滿足初始擴展度250～300 mm、靜置1 h后初始擴展度≥95%、V型漏斗通過時間5～15 s和泌水率≤1%的要求。

自密實混凝土配合比設(shè)計：首先通過選取不同型號的外加劑與水泥、粉煤灰進行適應(yīng)性凈漿試驗，確定合適的外加劑；然后利用現(xiàn)場砂料進行砂漿試驗，選取合理的水膠比、砂率和粉煤灰摻量；再調(diào)整單方骨料和外加劑用量進行混凝土試驗，得到基準配合比；最后調(diào)整配合比參數(shù)進行優(yōu)化試驗，選定科學(xué)適用的配合比。該工程進行凈漿、砂漿和混凝土試驗128組，最終選定的堆石混凝土專用自密實混凝土配合比為：水泥166 kg/m3，粉煤灰265 kg/m3，水175 kg/m3，砂 910 kg/m3，石子 756 kg/m3，外加劑 7 kg/m3。

2.3 堆石混凝土施工

2.3.1 倉面處理

基巖面要撬挖松動巖石，清除浮石虛渣，用高壓沖毛機將基巖面沖洗干凈并排凈倉內(nèi)積水；先澆筑1 m厚普通混凝土墊層再進行堆石施工。堆石混凝土澆筑頂面留有塊石棱角，且層間塊石棱角高出自密實混凝土頂面5～20 cm。堆石混凝土層間結(jié)合一般不進行鑿毛，只需清除表面積水及浮渣，但對于表面積大于0.5 m2的自密實混凝土平整面，為保證層間結(jié)合質(zhì)量，待終凝后使用高壓沖毛機對混凝土施工縫進行沖毛。后續(xù)堆石鋪筑前將工作面沖洗干凈，清除嵌入混凝土表面的松動堆石、排除積水，保證層間接觸效果。

2.3.2 架設(shè)模板

堆石混凝土施工采用兩種模板：一種是外撐式懸臂式大鋼模，其剛度和強度能夠抵抗自密實混凝土產(chǎn)生的側(cè)向壓力，模板間縫隙小于2 mm并粘貼海綿條以防止漏漿；另一種是用50 cm厚的漿砌塊石墻替代模板，用錨筋同堆石混凝土錨固。漿砌石墻模板采用M20水泥砂漿砌筑，不低于堆石混凝土C15的強度等級。在模板附近堆石時，盡量選用粒徑小的塊石，且需離開模板20～50 cm。

2.3.3 混凝土制備

按照配合比制備的自密實混凝土入倉前進行普通混凝土性能檢測，以及坍落度、擴展度、含氣量和V型漏斗通過試驗等檢測?？谏纤畮靿误w澆筑使用的自密實混凝土性能檢測情況為：坍落度265~280 mm，擴展度680~745 mm，含氣量3.1%，V型漏斗通過試驗7~12 s，自密實性能穩(wěn)定性不小于2 h。

2.3.4 澆筑控制

自密實混凝土入倉時應(yīng)保證澆筑的連續(xù)性，避免出現(xiàn)冷縫。堆石混凝土澆筑倉面較大，采用垂直于澆筑倉面的對角線“Z”字型布置澆筑點，從距離輸送泵最遠的澆筑點向輸送泵方向“Z”字單向順序澆筑，不可在倉面重復(fù)澆筑。每個澆筑點控制范圍不大于9 m2，自密實混凝土灌滿澆筑點后拆卸混凝土輸送管進行下一點的澆筑，保證自密實混凝土連續(xù)流動、完全填充塊石的空隙，自密實混凝土的澆筑高度應(yīng)低于堆石面5～15 cm，以利于增強和上層堆石混凝土的粘結(jié)及減少自密實混凝土的澆筑量。

2.4 質(zhì)量檢測

2.4.1 力學(xué)及耐久性能試驗

試塊制作方法與普通混凝土大致相同，在試塊制作過程中，依靠混凝土自重成型。90 d齡期抗壓強度平均為25.4 MPa，檢測結(jié)果滿足90 d抗壓強度15 MPa、抗凍F50和抗?jié)BW2的設(shè)計力學(xué)性能及耐久性要求。

2.4.2 預(yù)埋孔密實度檢測

在大壩倉面堆石體中預(yù)埋直徑5 cm的鋼管，自密實混凝土澆筑完成后，在混凝土終凝時拔出，采用軟管攝像頭和注水試驗對孔內(nèi)密實度的觀測評定堆石混凝土的密實性，實際觀測缺陷面積均小于2%，滿足孔內(nèi)缺陷面積不得超過總面積5%的設(shè)計要求。

2.4.3 堆石混凝土容重及孔隙率

在大壩高程609.623 m、樁號B0+021.93處人工使用風(fēng)鎬和撬棍挖取直徑1.2 m、深度1 m的試坑，采用挖坑灌水法進行密度和空隙率試驗。堆石混凝土檢測容重為2564 kg/m3、空隙率為2.53%，滿足堆石混凝土容重2450 kg/m3的設(shè)計要求。

3 結(jié)語

目前，口上水庫大壩堆石混凝土施工結(jié)束，通過嚴格的質(zhì)量控制，其各項檢測指標(biāo)均優(yōu)于設(shè)計要求，充分發(fā)揮了堆石混凝土在混凝土重力壩的優(yōu)異性能，且比同標(biāo)號普通混凝土節(jié)省投資約70元/m3，縮短工期約45 d。堆石混凝土技術(shù)在口上水庫工程建設(shè)中的成功應(yīng)用，可為同類工程借鑒。