高填充自密实混凝土砌石技术在米底河大坝的应用

陈荣妃 廖仕信 刘 辛 石 佳

（1贵州师范大学材料与建筑工程学院 2贵州新中水工程有限公司）

高填充自密实混凝土砌石技术在米底河大坝的应用

陈荣妃1廖仕信2刘 辛2石 佳2

（1贵州师范大学材料与建筑工程学院 2贵州新中水工程有限公司）

为使工程早日运行，米底河大坝将原设计的细石混凝土砌石重力坝变更为高填充自密实混凝土砌石重力坝。阐述了自密实混凝土砌石的施工工艺及质量检验成果，实践表明，其施工工艺具有加快工期、节约投资、保证工程质量等优点，具有推广应用价值。

混凝土砌石坝 自密实混凝土 施工材料 施工工艺 米底河水库

1 工程概况

米底河水库位于贵州省毕节百里杜鹃风景名胜区。大坝为砌石重力坝，最大坝高32.9 m，坝顶宽4.0 m，最大坝底宽28.66 m，坝顶全长247.98 m；坝体上、下游面为M10砂浆砌C15混凝土预制块；坝体上游设C20混凝土防渗墙，墙体厚度为30-80 cm；大坝底部设0.50 m厚C10混凝土基础垫层。

根据初步设计方案，大坝采用C10细石混凝土。考虑到细石混凝土砌石坝施工工艺较为复杂，施工机械化程度不高，人员、设备投入较大，施工质量难以保证，且施工工期较长，为满足业主方早日投产的愿望，设计方根据实际，提出了大坝施工工艺变更建议，将原设计的细石混凝土砌块石变更为高填充自密实混凝土砌石坝的新型施工工艺。

自密实混凝土砌石施工方式类似堆石混凝土，即先将初步筛分的块石直接入仓，然后浇筑自密实混凝土，利用自密实混凝土的高流动性能，使其自动流入块石的空隙中，形成完整、密实、有较高强度的混凝土[1]。在水利工程大坝中采用自密实混凝土，坝体中可以堆砌大量的石块，从而降低大坝大体积混凝土的水化温升，有利于保障坝体混凝土质量，同时提高施工机械化程度，加快施工进度[2]。

2 工程所用的原材料及自密实混凝土的配合比

2.1 工程所用的原材料

2.1.1 坝体堆石料

大坝堆石料选自位于米底河左坝肩下游约400 m处的块石料场。按照设计规范要求，上坝块石料应新鲜、完整、质地坚硬，不得有剥落层和裂纹，表面干净，无泥土、石粉及其他污物，饱和抗压强度不小于40 MPa，粒径控制在300 mm以上，块片石含泥量不超过0.5%，泥块含量不超过0.5%。施工期间，对块石共抽检6组，检查其饱和状态时的强度，抽检结果见表1。从表1看出，检验结果符合《水工混凝土外加剂技术规程》（DL/T5100-2014）的规范要求。

表1 块石试验成果表

2.1.2 水泥

大坝混凝土采用贵州金沙华润水泥厂生产的P.C 32.5复合硅酸盐水泥。施工期间，共抽检散装水泥15组，袋装水泥21组，抽检结果见表2。从表2看出，该水泥的各项技术指标满足《通用硅酸盐水泥》（GB 175-2007）的标准要求。

2.1.3 粉煤灰

大坝混凝土采用贵州名川粉煤灰有限公司生产的Ⅱ级粉煤灰。施工期间，共抽检16组，结果见表3。从表3看出，该粉煤灰的技术指标满足《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T1596-2005）标准中的Ⅱ级粉煤灰要求[3]。

表2 大坝水泥试验成果表

表3 粉煤灰试验成果表

2.1.4 混凝土的粗骨料

大坝混凝土所用粗骨料由工地石料破碎而成，最大粒径不大于20 mm，采用连续级配。施工期间，共抽检小石料14组，结果见表4。从表4看出，坝体混凝土所用粗骨料的技术指标符合《水工混凝土施工规范》（SL677-2014）的要求。

2.1.5 砂料

大坝混凝土所用的砂料同样由工地石料破碎而成，最大粒径小于公称粒径5 mm。按照设计要求，砂的含泥量、泥块含量分别不大于3.0%和1.0%，细度模数在2.3-3.0范围内，含水率应保持稳定不宜超过6%，必要时应采取加速脱水措施[4]。施工期间，共抽检18次，结果见表5。从表5看出，坝体混凝土所用砂料的技术指标符合《水工混凝土施工规范》的要求。

2.1.6 外加剂

外加剂采用云南天辰化学建材有限公司生产的聚羧酸系高性能减水剂。实践表明，该减水剂具有掺量低、减水率高、混凝土强度增长快、混凝土拌合物坍落度损失小、拌合物黏滞阻力小等优点，并还具有引气功能，可以明显改善混凝土的收缩性能，在一定程度上弥补了自密实混凝土收缩大的缺点。施工期间，共抽检7组，结果见表6。从表6看出，坝体混凝土所用减水剂的技术指标符合《聚羧酸系高性能减水剂》（JG/T223-2007）的标准要求。

2.2 自密实混凝土的配合比

按照设计要求和《自密实混凝土应用技术规程》（JGJ/T283-2012），经过试配，得到C15自密实混凝土配合比为：水泥 223kg/m3，粉煤灰 223kg/m3，砂 996 kg/m3，碎石756 kg/m3，水 152 kg/m3，外加剂5.35 kg/m3。性能检测结果为：坍落度260-274 mm，坍落扩展度660-713 mm，倒流度6.2-8.0 s，倒流坍落度245-279 mm，倒流扩展度540-688 mm，U型箱通过性1.6-2.0 s，抗压强度14.8 MPa和18.5 MPa，满足技术要求。

3 自密实混凝土砌石施工

3.1 块石入仓

块石装车时，使用碎石铺底，禁止将泥土带入车箱。运输块石，采用自卸汽车直接入仓。为避免车轮将泥土带入仓内，在运输道路上设置轮胎冲洗点和脱水带，对车轮进行冲洗及入仓前对车轮进行脱水处理。当没有合适的入仓道路时，块石采用长臂反铲、人工配合等其他方式入仓。在块石入仓过程中，块石体外露面含有的粒径小于200 mm的石块数量不得超过10块/m2。

表4 碎石（5-20 mm）试验成果表

表5 砂料试验成果表

表6 外加剂性能试验结果

3.2 立模

为保证自密实砌石混凝土浇筑的外观质量及方便模板安装，本工程采用3 000 mm×2 000 mm的定型组合钢模板，模板厚度为8 mm，局部异形断面采用木模板或采用小型钢模板安装。所用模板由生产厂家根据施工需要定制，每节模板可以单独拆除，且不损伤混凝土。模板采用吊装，应保证模板及其支护可靠地承受浇筑超流态自密实混凝土的侧压力和施工过程中产生的荷载，且与块石间应有3 cm以上的保护层。模板之间的接缝必须平整严密，缝隙小于2 mm，安装后粘贴透明胶布以保证接缝平整。混凝土分层浇筑时，应逐层校正下层偏差，模板下端不能有“错台”。

3.3 混凝土生产及运输

米底河大坝自密实混凝土日浇筑量比较大，为满足浇筑强度要求，混凝土拌和系统安装一套JS1500型拌和站，就近布置在大坝下游左岸的宽缓台地，集中生产本工程枢纽区混凝土。混凝土配料时，各种固体原材料的计量均按质（重）量计，水和液体外加剂的计量按体积计。在生产过程中定时检测骨料的含水率，每一个工作班应不少于2次。当含水率有显著变化时，应增加测定次数，并依据检测结果及时调整用水量及骨料用量。混凝土的搅拌时间按高于60 s控制。混凝土由拌合站生产后，从混凝土集料斗经梭槽卸入输送泵接料斗，再由输送泵输送至大坝指定浇筑部位。

3.4 混凝土浇筑

自密实混凝土由混凝土泵送至仓面，当一个浇筑点的混凝土浇完后（保证块石裸露5-10 cm），混凝土泵方可移动，且应单向从上游至下游移动。为保持浇筑的连续性，移动距离不宜超过3 m，避免在浇筑点反复浇筑。当混凝土因停泵时间过长不能达到要求的工作性时，要及时清除泵及泵管中的混凝土，重新浇筑。浇筑时，混凝土浇筑倾落高度应在5 m以下，以避免混凝土因下落产生的冲击力过大造成骨料离析。为防止浇筑不均匀及表面气泡，一般在模板外侧采取辅助敲击措施。对于局部块石不平整部位，在混凝土浇筑后采取人工补石，确保每平方米均有块石裸露。

3.5 脱模及养护

浇筑后的砌石混凝土采用覆盖、洒水、喷雾或用薄膜保湿、喷养护剂（液）等措施养护。当混凝土达到一定强度后，必要时可松动模板，在离模板接缝顶部约3-5 mm处架设淋水管，喷淋养护。养护龄期不小于14 d。拆除模板后，应在表面覆盖麻袋或草帘等覆盖物，避免阳光直接照射砌石混凝土表面。连续喷水养护时间应根据工程环境条件确定，一般养护时间为15 d，由专人负责。

4 坝体混凝土质量检验与评价

C15高填充自密实混凝土共抽检52次，自检52组，见证9组，现将部分项目检测情况列出。

4.1 试坑容重检测

为了确保工程质量和大坝安全，根据《浆砌石坝施工技术规程》要求，采用试坑灌水法现场检测填筑体的质量。试坑检测步骤：①砌石混凝土浇筑完，待混凝土达到初凝状态时即可确定开挖位置并挖坑；②将所开挖的混凝土料堆放在已铺好的塑料薄膜上，测定并记录挖出的混凝土砌石体材料的重量（G1）；③在已开挖好的试坑内铺设塑料薄膜，将事先称好重量的水（G2）往试坑内注满；④计算试坑体积V=G2/q水（水的密度）；⑤按G1/V计算出混凝土砌石体的容重。本工程分别对左坝段、溢流坝段各选取一个高程进行挖坑、注水，测定出的砌石混凝土的容重分别为2.33 g/cm3和2.36 g/cm3，均高于设计容重2.30 g/cm3要求。从现场试坑的挖凿面看出，砌石混凝土的内部密实，混凝土与块石粘结良好。

4.2 自密实混凝土强度检测

在现场浇筑自密实混凝土时，按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T50081-2002），在坝体不同部位取样成型150 mm×150 mm×150 mm的混凝土抗压强度试块。成型后的试块放置在标准条件下养护至规定龄期后，进行抗压强度试验，试验检测结果见表7。从表7可知，所检混凝土试块的抗压强度均满足设计要求。

表7 自密实混凝土强度检测结果

4.3 自密实混凝土砌石坝体钻孔取芯

对坝体自密实混凝土钻孔取芯检查，能更加客观地评价其施工质量。在米底河水库工程施工中，对已浇筑的坝体左岸、右岸及廊道相应位置的砌石混凝土进行了钻孔取芯。左岸为373号孔，取样高程1 483.2-1473m，芯样直径90mm，芯样长度300 mm；廊道为409和421号孔，取样高程1453.8-1851.5m，芯样直径90 mm，芯样长度均为300 mm；右岸为445号孔，取样高程1483.2-1470 m，芯样直径90mm，芯样长度300 mm。经对芯样检验，混凝土与块石结合紧密，无明显气孔、蜂窝等缺陷。

5 结语

米底河自密实混凝土砌石坝于2015年10月23日开工，2016年8月8日完工，比原计划工期提前3个月，达到了提前投产的目的。从施工工艺看，施工无需振捣，施工工艺简单，可节约大量人力、物力。从现场抽样检测的结果看，自密实混凝土的试坑容重、28 d龄期的抗压强度、混凝土的抗渗等级、抗冻等级等抽检结果均满足设计要求。由此可见，水库大坝采用自密实砌石混凝土施工工艺是成功的，可在同类水利工程施工中应用。

[1]金 峰，安雪晖，石建军，等.堆石混凝土及堆石混凝土大坝[J].水利学报，2005，36（11）：1 347-1 352.

[2]许尔明.自密实混凝土在九甸峡水利枢纽高压管道中的应用[J].甘肃水利水电技术，2011，47（1）:48-49.

[3]毕 云.水工建筑物自密实混凝土配合比设计与研究[J].水利科技与经济，2016，22（6）:42.

[4]黄炳周.自密实混凝土在诏安龙潭电站中的应用[J].广西水利水电，2010（5）:47-50.

TV52；TV642

A

1008-0120（2017）03-0013-04

贵州省水利厅科技专项经费项目（KT201618）

2017-06-11

陈荣妃（1987-）：女，硕士，助教；通讯地址：贵州省贵阳市，550025；