堆石混凝土筑坝技术研究

堆石混凝土筑坝技术研究

张万银

昭通市水利水电勘测设计研究院云南省昭通市657000

摘要：堆石混凝土与常规混凝土和碾压混凝土相比，施工工艺的改革使得原材料生产中骨料破碎的工作量大大减小，并且大大减小混凝土生产、输送以及浇筑的工作量，同时还无需振捣密实。堆石混凝土重力坝施工前必须制定合理可行的施工工艺，控制好每个环节每道工序，才能保证工程稳步高效地进行。鉴于此，本文主要分析堆石混凝土筑坝技术。

关键词：堆石混凝土；筑坝；技术

1、概述

堆石混凝土技术（Rock-FilledConcrete，简称RFC）是在自密实混凝土技术上发展出的一种新型大体积混凝土施工技术，已经开始应用于水利工程。该技术利用自密实混凝土充填大粒径堆石的空隙形成大体积混凝土，主要包括堆石入仓和浇筑自密实混凝土两道工序。堆石混凝土技术施工工艺简单、施工速度快、施工质量容易保证，并且单位体积水泥量少、水化温升低、温控简单、综合单价低。除了上述工程和经济优势之外，还需对该技术的环境优势进行评价。堆石混凝土55%以上的体积由粒径大于300mm的堆石组成，大大减少了水泥的用量，而且开采出的大粒径块石可以不经过任何处理直接进行堆石入仓，大大减小了骨料破碎和筛分的工作量；另外，在浇筑过程中只需要拌和小于总体积一半的自密实混凝土，减小了混凝土拌和设备的规模，从而减轻了环境负荷和能源消耗。

2、堆石混凝土的分类

2.1、普通型堆石混凝土

普通型堆石混凝土是先将满足粒径及施工规范要求的块石（或卵石）自然堆满仓面，然后再往堆石体中浇筑专用自密实混凝土，整个浇筑过程不需要振捣而是依靠其自重充填堆石体的空隙形成完整密实的混凝土，适合浇筑大仓面的大体积混凝土，如大坝的坝体、围堰、堤防、挡土墙。

普通型堆石混凝土工艺流程：1）模板架立：使用的模板及其支承结构应具有足够的强度、刚度和稳定性。根据需要，还可以使用浆砌石墙代替模板架立；2）堆石入仓：堆石的运输宜采用自卸车直接入仓的方式，当没有合适的入仓道路时，堆石可采用吊车、缆车、塔机、挖掘机等其他方式入仓；3）自密实混凝土制备与运输：自密实混凝土的制备应当使用强制式拌和机，水平运输应使用混凝土搅拌车；4）自密实混凝土浇筑：浇筑方法主要包括混凝土输送泵，混凝土搅拌车直接卸料，溜槽、串筒浇筑，吊罐浇筑，装载机、挖掘机挖斗浇筑等。

2.2、抛石型堆石混凝土

抛石型堆石混凝土是先将自密实混凝土浇筑入仓面，然后将石料均匀抛入专用自密实混凝土中自然堆积，无需振捣所形成的完整密实的混凝土，适合在深度较深部位大体积混凝土的施工，如沉井、抗滑桩、挡墙等部位的混凝土回填。

抛石型堆石混凝土工艺流程：1）自密实混凝土生产与运输：应使用强制式拌和机进行生产，水平运输采用混凝土搅拌车；2）自密实混凝土浇筑：浇筑方法主要包括混凝土搅拌车直接卸料、溜槽、串筒浇筑等多种浇筑方式；3）堆石入仓：将石料均匀抛入自密实混凝土中自然堆积，采用抛石型堆石混凝土技术进行回填施工，对石料粒径无要求，但应严格控制含泥量。

3、堆石混凝土筑坝技术分析

3.1、堆石混凝土施工流程

堆石混凝土施工工艺原理，当混凝土模板安装就绪后，采用机械在仓面堆成1.5－2.0m高度的堆石体，然后浇筑自密实混凝土，自密实混凝土依靠其高流动性，均匀地完全填充到堆石体的空隙，自密实混凝土与块石凝结硬化形成堆石混凝土。

3.2、堆石的选取

堆石体所选取的块石粒径不小于300mm，根据堆石的运输及入仓能力，应选取尽可能大的块石。采用自制的钢轨筛进行筛选，对＜300mm的石料进行破碎，满足要求的石料才能用于坝体的堆料。

块石应选取新鲜、完整、质地坚硬、没有有剥落层和裂纹，不宜使用片状岩石，开采堆石料的岩石软化系数不低于0.75，饱和抗压强度不得小于30Mpa，对于表面附着的泥土，必须清洗干净，含泥量≤0.5%，泥块含量不允许。块石表面附着的泥土采用料场冲洗和运输过程中集中清洗的方式，块石的坚硬度和抗压强度采用试验检测的方式进行。

3.3、仓面清理

堆石混凝土在进入下一仓进行浇筑之前，要进行混凝土表面粗糙度处理，使新旧混凝土充分融合，形成一个整体，从而避免渗水，实现层间稳定。根据类拟工程和以往的经验，多采用高压水枪冲毛。冲毛必须在浇筑完成待混凝土终凝后开始，混凝土抗压强度不低于2.5Mpa，宜采用25－50MPa的高压水冲毛机进行冲毛，冲毛枪宜距离混凝土面10－15cm，冲毛枪与混凝土面宜呈70°－75°，按射流与混凝土表面接触的宽带状轨迹自左向右进行扫描，且应少量重叠。

3.4、支立模板

自密实性能混凝土对模板的支立较普通混凝土而言更加严格，需保证更好的稳定性、刚度和密闭性。模板的侧压力比常规混凝土大，且有很强的流动性，如因底部密封不严或加固不牢，将导致模板底部发生位移，出现严重漏浆，混凝土跑模。实践表明在工程施工中采用悬臂大模板密封性能较好、稳定性、刚度均符合要求，悬臂大模板施工时采用预埋螺栓固定，内侧仅少量拉筋，堆石较方便，拆模外观质量较好，模板支立速度快，但安装过程需要吊车配合支立，模板的拆除时间应在该部位的混凝土强度达到2.5Mpa后方可进行。

3.5、堆石入仓

料场石料爆破后，利用挖掘机或装载机将粒径大于30cm块石分选堆放至硬化场地或者垫层上，同时用高压水管对筛选出的块石料进行冲洗，保证无明显含泥；晾干后，然后挖掘机装车运至仓面；堆石入仓常采用自卸车直接入仓+挖机堆石方式，施工时需分高程设置上坝道路，自卸车入仓时为避免汽车轮胎污染仓面，在进坝入仓口铺设钢格栅，运输汽车在入仓前，在钢格栅上进行冲洗，保证冲洗干净后方可入仓卸方堆石。

3.6、自密实混凝土的生产与浇筑

自密实混凝土应严格按照设计配合比进行配料，拌合楼采用两台JS2000强制式搅拌机组成，每仓施工前均应认真校核称量设备的精度，各种原材料的称量误差均控制在允许范围内，搅拌顺序为：将称量好的骨料和胶凝材料分别投入搅拌机干拌，在加入水和外加剂后继续搅拌60s以上。拌制好的自密实混凝土采用HBT－80地泵输送到坝面，仓面上利用布料机配合输送到各作业点直接浇注，浇筑点采用从上游面开始，沿短边浇筑。浇筑完毕6~18h内开始洒水养护，养护≥28d。

总之，本文提出了一种新的大体积混凝土浇筑方式———堆石混凝土，这种新的浇筑方式充分吸取了压浆混凝土和自密实混凝土的优点，具有使用水泥少，绝热温升小，单价低，施工速度快等优点。通过试验室内的堆石混凝土试验，证实了自密实混凝土在堆石体中有良好的流动性能，能够很好地填充堆石体的空隙，形成密实的高强度混凝土。结合这类堆石混凝土施工，本文提出了多种可能的大坝结构型式和相应的施工方案。作为一种新的大坝浇筑方式，仍有许多的课题需要进一步研究，也希望得到坝工同仁们的关注和讨论。

参考文献

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