堆石混凝土在電站水毀修復(fù)工程中的應(yīng)用

劉國(guó)棟 張 強(qiáng) 朱甲學(xué)

（中國(guó)水利水電第二工程局有限公司，北京 100120）

1 工程概況

受強(qiáng)暴雨影響，第二松花江豐滿水庫(kù)以上出現(xiàn)1995年以來(lái)最大洪水，白山庫(kù)區(qū)遭遇特大洪水，入庫(kù)流量達(dá)到13200m3/s，超過(guò)1995年來(lái)的水量。自2010年7月29日～2010年7月31日，白山電廠通過(guò)調(diào)度開(kāi)啟表孔閘門(mén)進(jìn)行泄洪。白山大壩下游兩岸及設(shè)備等承受了歷史上最大泄洪沖擊，致使白山一期電站、白山二期電站設(shè)備、設(shè)施出現(xiàn)不同程度的水毀。

堆石混凝土在本標(biāo)段水毀修復(fù)工程中應(yīng)用范圍為：白山二期電站廠房右側(cè) 303.5m高程平臺(tái)路基及沖坑、三期抽水蓄能電站下庫(kù)進(jìn)/出水口附近的303.50m平臺(tái)到消能塘永久檢修護(hù)坡路、二期電站尾水檢修閘門(mén)庫(kù)等部位，共澆筑1.7萬(wàn)m3。

2 堆石混凝土簡(jiǎn)介

堆石混凝土（Rock Filled Concrete，簡(jiǎn)稱RFC）是利用自密實(shí)混凝土（SCC）的高流動(dòng)、抗分離性能好以及自流動(dòng)的特點(diǎn)，在粒徑較大的塊石（在實(shí)際工程中可采用塊石粒徑在500mm以上）內(nèi)隨機(jī)充填自密實(shí)混凝土而形成的混凝土堆石體。

它最先是在 2003年由清華大學(xué)的金峰教授和安雪暉教授首先提出，并申請(qǐng)了國(guó)家專利，具有水泥用量少、水化溫升小、綜合成本低、施工速度快、良好的體積穩(wěn)定性、層間抗剪能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在寶泉抽水蓄能電站副壩、向家壩沉井填芯等工程中已成功應(yīng)用。[1]

3 堆石混凝土施工

3.1 施工工序

堆石混凝土分層分塊施工，一般分層厚度為1～1.5m，可按設(shè)計(jì)要求結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)整。堆石混凝土施工工序?yàn)椋菏┕?zhǔn)備→基礎(chǔ)面或施工縫處理→堆石及支模→混凝土澆筑→混凝土養(yǎng)護(hù)→下一工作循環(huán)。

3.2 施工準(zhǔn)備

材料準(zhǔn)備按澆筑方量的大小、施工進(jìn)度等合理安排原材料進(jìn)場(chǎng)。為確保施工連續(xù)性，塊石用量按澆筑方量的 70%～80%準(zhǔn)備（松散方）；自密實(shí)混凝土原材料的用量按澆筑倉(cāng)號(hào)總量的60%～70%準(zhǔn)備。本工程施工首選的塊石料源為現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖棄渣，不足部分采用外購(gòu)料。

用于混凝土的骨料采用中砂、5～20的石子，II級(jí)粉煤灰，聚羧酸減水劑、引氣劑、水下不分散劑等混凝土外加劑

3.3 自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)

為了把堆石之間的空隙全部用混凝土填堵密實(shí)，用于澆筑的混凝土采用自密實(shí)混凝土，因此混凝土的配合比指標(biāo)嚴(yán)格按照自密實(shí)混凝土的要求進(jìn)行配制。

本工程混凝土配合比通過(guò)試驗(yàn)室多種配合比方案試驗(yàn)對(duì)比，最終選用在混凝土內(nèi)摻加 II級(jí)粉煤灰來(lái)減少單方水泥用量，在混凝土中摻加減水劑和引氣劑以減少改善混凝土的流動(dòng)性、和易性，同時(shí)摻入水下不分散劑來(lái)提高混凝土的粘聚性的配合比方案。施工配合比成果如下表1所示。

表1 C15自密實(shí)混凝土施工配合比成果表

3.4 基礎(chǔ)面及施工縫處理

基礎(chǔ)面為巖基的，清除巖基上的雜物、泥土及松動(dòng)巖石，用水清洗干凈。

基礎(chǔ)面為回填石渣的，清除雜物和泥土并先鋪一層 2～3cm厚水泥砂漿。基礎(chǔ)面為混凝土的采用鑿毛處理。

對(duì)于堆石混凝土縫面，在混凝土初凝前人工拋擲小塊石，形成便于上下層結(jié)合的施工作業(yè)面。對(duì)局部自密實(shí)混凝土覆蓋的部位，采用人工鑿毛輔助處理。

3.5 堆石及支模

基礎(chǔ)面或施工縫處理合格后，進(jìn)行堆石填筑施工。

在施工作業(yè)面上方選擇塊石暫存平臺(tái)，平臺(tái)范圍及周邊的雜物要清理干凈，防止滑入倉(cāng)號(hào)塊。堆石時(shí)采用裝載機(jī)或挖掘機(jī)沿邊坡緩慢卸入倉(cāng)號(hào)內(nèi)。液壓反鏟挖掘機(jī)到倉(cāng)號(hào)內(nèi)分層進(jìn)行鋪筑，每層厚度約為50cm。機(jī)械鋪筑完成后，邊角部位人工配合堆石。

在設(shè)計(jì)邊線或需要分縫的部位設(shè)模板。模板可選用常規(guī)模板（如組合鋼模板、木模板等），也可利用倉(cāng)號(hào)內(nèi)的石料簡(jiǎn)單砌筑后作為模板使用。

由于自密實(shí)混凝土流動(dòng)性大、初凝時(shí)間長(zhǎng)，模板側(cè)壓力計(jì)算時(shí)必須要充分考慮沖擊力及混凝土計(jì)算高度。

3.6 自密實(shí)混凝土澆筑

自密實(shí)混凝土在江橋下游 HZ75強(qiáng)制攪拌站拌制，水平運(yùn)輸采用 6m3混凝土罐車(chē)，垂直運(yùn)輸采用溜槽。

混凝土澆筑前，倉(cāng)號(hào)要灑水濕潤(rùn)。倉(cāng)號(hào)面積較大時(shí)，考慮拌和系統(tǒng)的生產(chǎn)能力，可適當(dāng)降低堆石厚度，防止倉(cāng)號(hào)內(nèi)產(chǎn)生冷縫，澆筑一般從一側(cè)向另一側(cè)連續(xù)鋪料。自密實(shí)混凝土無(wú)需振搗，澆筑密實(shí)后及時(shí)移動(dòng)溜槽，防止自密實(shí)混凝土堆積過(guò)厚。

3.7 收面及養(yǎng)護(hù)

混凝土初凝前，表面拋擲小塊石，保證上下層混凝土結(jié)合緊密。設(shè)有連接鋼筋的部位，澆筑后及時(shí)檢查，保證鋼筋的位置及數(shù)量符合設(shè)計(jì)要求。

成型后的混凝土，按要求進(jìn)行覆蓋或?yàn)⑺B(yǎng)護(hù)，一般不少于 14天，連續(xù)澆筑的部位養(yǎng)護(hù)至下一層澆筑為止。

4 質(zhì)量控制

4.1 原材料質(zhì)量要求

堆石骨料宜采用連續(xù)級(jí)配的粗骨料，其最大粒徑一般不宜小于 200mm，針片狀顆粒含量宜小于10%，空隙率小于40%。

分層厚度為1m的C15堆石混凝土，塊石粒徑宜為300～600mm；厚度大于1m的C15堆石混凝土，塊石粒徑宜為 300～1000mm。本工程施工中，塊石粒徑多為 300～600mm，最大粒徑達(dá) 1500mm，堆石混凝土的分層厚度一般在1～2m之間。

4.2 堆石質(zhì)量控制

堆石工序質(zhì)量對(duì)工程質(zhì)量及成本有直接的影響，施工時(shí)主要通過(guò)控制鋪筑厚度、堆石的粒徑等措施來(lái)保證堆石的質(zhì)量。

要嚴(yán)格防止雜物進(jìn)入倉(cāng)號(hào)，在低洼工作面施工，準(zhǔn)備好排水措施。人工對(duì)大塊之間的空隙進(jìn)行填充，填充塊石粒徑在150～250mm，同時(shí)要保證堆石體有足夠的空隙，滿足自密實(shí)混凝土的澆筑要求。

4.3 澆筑工藝控制

堆石混凝土澆筑可適當(dāng)延長(zhǎng)混凝土拌制時(shí)間，提高拌合物的質(zhì)量。按要求對(duì)混凝土的坍落擴(kuò)展度（SF）進(jìn)行抽檢。通過(guò)及時(shí)調(diào)整用水量，將 SF控制在550～650mm，保證拌合物的質(zhì)量。運(yùn)至作業(yè)面的混凝土要及時(shí)組織入倉(cāng)，澆筑時(shí)防止局部自密實(shí)混凝土堆積厚度過(guò)大。

4.4 混凝土質(zhì)量檢測(cè)

由于本工程留置了自密實(shí)混凝土強(qiáng)度試塊，進(jìn)行了抗壓強(qiáng)度檢測(cè)。自密實(shí)C15混凝土的抗壓強(qiáng)度檢測(cè) 23組，其最小值為 17.6MPa，其最大值為22MPa，平均值為19.9MPa，混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差1.05，強(qiáng)度保證率 100%，合格率為 100%，滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

5 堆石混凝土技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析

5.1 施工技術(shù)特點(diǎn)

堆石混凝土施工工藝簡(jiǎn)單，混凝土自密實(shí)，澆筑速度快，與常態(tài)混凝土的技術(shù)特點(diǎn)對(duì)比見(jiàn)表2。

表2 常態(tài)混凝土與堆石混凝土施工技術(shù)特點(diǎn)對(duì)比表

5.2 經(jīng)濟(jì)性分析

塊石成本對(duì)堆石混凝土的施工成本有直接影響，若條件具備應(yīng)盡可能采用現(xiàn)場(chǎng)采集的石料施工。自密實(shí)混凝土的成本比同標(biāo)號(hào)常態(tài)混凝土高，但每方堆石混凝土的含石量可達(dá)50%～55%，混凝土用量小。考慮到施工工效提高，特別是混凝土拌制量的減少，施工時(shí)人工工日、材料及機(jī)械臺(tái)時(shí)消耗較低，堆石混凝土的綜合單價(jià)較常態(tài)混凝土低。

6 結(jié) 語(yǔ)

在白山水毀修復(fù)工程中，由于材料準(zhǔn)備充分，堆石混凝土的施工速度快，為工程主體工期比合同工期提前7天奠定了基礎(chǔ)。

在施工中嚴(yán)格按照工藝流程組織施工，嚴(yán)格控制過(guò)程質(zhì)量，保證了工程的實(shí)體質(zhì)量，經(jīng)檢測(cè)堆石混凝土各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，工程投入運(yùn)行以來(lái)，工程質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

[1]宋殿海,劉劍. 堆石自密實(shí)混凝土在寶泉抽水蓄能電站的應(yīng)用.北京:水力發(fā)電,2007,26(9)