銀俊梅

(山西省水利建設(shè)開(kāi)發(fā)中心 太原 030002)

1 前言

圍灘水電站位于晉城市澤州縣金村鎮(zhèn)圍灘泉附近的丹河干流上，距晉城市區(qū)30km，是一座以發(fā)電、城市生活和工業(yè)供水為主，兼顧生態(tài)旅游等綜合利用的中型水利工程。樞紐蓄水工程原設(shè)計(jì)為漿砌石重力壩，由溢流壩段、非溢流壩段及沖沙閘段組成，最大壩高59m，總庫(kù)容722萬(wàn)m3，電站總裝機(jī)1500kW，多年平均發(fā)電量613萬(wàn)kW·h。2009年4月，大壩工程開(kāi)工，6月開(kāi)始?jí)误w漿砌石砌筑，到9月底壩體砌筑至437.0m高程。由于漿砌石壩體施工速度較慢，受地形條件限制，施工難度較大。為了加快施工進(jìn)度、提高施工質(zhì)量，經(jīng)主管部門(mén)批準(zhǔn)，大壩437.0m高程以上，壩體材料由漿砌石變更為自密實(shí)堆石混凝土。

2 自密實(shí)堆石混凝土的特點(diǎn)及設(shè)計(jì)指標(biāo)

將大粒徑的石塊入倉(cāng)、形成有空隙的堆石體，然后從堆石體上部澆入專(zhuān)用的自密實(shí)混凝土，利用其特有的高流動(dòng)、抗離析、強(qiáng)填充黏結(jié)性能，依靠自重自動(dòng)充填到堆石空隙中，形成完整、密實(shí)、高強(qiáng)度和低水化熱的大體積混凝土。采用自密實(shí)堆石混凝土可使用機(jī)械進(jìn)行倉(cāng)內(nèi)堆石，減少施工倉(cāng)面人員，大大加快施工進(jìn)度，而且可以提高壩體砌筑質(zhì)量。設(shè)計(jì)要求自密實(shí)堆石混凝土的設(shè)計(jì)等級(jí)為C15F150W8，干密度不小于2400kg/m3。

3 原材料選用與配合比試驗(yàn)

3.1 原材料的選用

原材料選用除混凝土用減水劑外，均采用當(dāng)?shù)夭牧?見(jiàn)表1)。對(duì)水泥、砂、石子等原材料做了各種性能檢測(cè)試驗(yàn)，均能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。

3.2 自密實(shí)堆石混凝土配合比試驗(yàn)

對(duì)自密實(shí)混凝土配合比進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，用施工現(xiàn)場(chǎng)采集的各種原材料，依據(jù)《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》(SL 352—2006)進(jìn)行了自密實(shí)混凝土配合比的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2。

表中配合比1為清華大學(xué)提供的試驗(yàn)室配合比;配合比2為清華大學(xué)提供的圍灘水電站堆石混凝土現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)段的施工配合比。由表中可以看出圍灘水電站堆石混凝土大壩施工中采用的自密實(shí)混凝土配合比是合適的，自密實(shí)混凝土性能良好。

表2 配合比試驗(yàn)

3.3 自密實(shí)堆石混凝土試坑檢測(cè)試驗(yàn)情況

參考《漿砌石壩施工技術(shù)規(guī)定》(SD 120—84)中的相關(guān)規(guī)定，對(duì)堆石混凝土進(jìn)行了試坑檢測(cè)試驗(yàn)。按照設(shè)計(jì)自密實(shí)堆石混凝土施工技術(shù)要求，在堆石混凝土壩施工至不同高程時(shí)，分別挖了五個(gè)試驗(yàn)坑進(jìn)行試驗(yàn)。所用鐵制套環(huán)直徑為150cm，套環(huán)的內(nèi)徑為138cm，環(huán)高20cm。挖坑最大直徑約110cm，最大深度約60cm。挖坑前坑頂灌水試驗(yàn)分別測(cè)試了兩次，用水位測(cè)針測(cè)試兩次灌水量誤差小于1%。采用先風(fēng)鎬打孔再撬挖取石的辦法挖坑;并對(duì)挖出的石料和砂漿料分別稱(chēng)重計(jì)量。對(duì)挖出的石料和混凝土砂漿料取樣送實(shí)驗(yàn)室分別進(jìn)行含水量和密度的測(cè)試。結(jié)果數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 試坑密度檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果均值

通過(guò)五組試坑試驗(yàn)測(cè)得堆石混凝土壩體干密度均值為2494kg/m3，數(shù)據(jù)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

3.4 自密實(shí)堆石混凝土大試件物理力學(xué)性能試驗(yàn)

為了保證堆石混凝土大試件的質(zhì)量，大試件的切取是在堆石混凝土滿(mǎn)28天齡期切割的，物理力學(xué)性能按40天齡期和93天齡期進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 堆石混凝土大試件物理力學(xué)性能試驗(yàn)

續(xù)表

從表4中可以看出，堆石混凝土大試件各項(xiàng)物理力學(xué)性能測(cè)試值均達(dá)到或超過(guò)C15混凝土的標(biāo)準(zhǔn)值。圖1～圖4為堆石混凝土大試件各項(xiàng)物理力學(xué)性能測(cè)試的代表性圖片。

4 堆石混凝土與漿砌石、C15混凝土的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

4.1 堆石混凝土與漿砌石、C15混凝土的施工方案比較

堆石混凝土的堆石料一般應(yīng)大于300mm，料場(chǎng)簡(jiǎn)易篩分、沖洗后即可入倉(cāng)，既可自卸汽車(chē)入倉(cāng)，也可用吊車(chē)、纜車(chē)入倉(cāng)堆放。自密實(shí)混凝土可泵送直接入倉(cāng)澆筑。簡(jiǎn)易和快捷的機(jī)械化施工方法，彰顯了其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。堆石混凝土與漿砌石、常規(guī)混凝土的施工方案比較，見(jiàn)表5。

表5 堆石混凝土與漿砌石、C15混凝土的施工方案比較

4.2 堆石混凝土與漿砌石、C15混凝土的經(jīng)濟(jì)比較

堆石混凝土使用了大量的塊石作為原材料，單位堆石混凝土的水泥含量很少，能大量利用當(dāng)?shù)夭牧?，能源消耗少。圍灘水電站壩體堆石混凝土與漿砌石、C15混凝土的單價(jià)分析比較，主要是進(jìn)行直接費(fèi)的比較，見(jiàn)表6。

表6 自密實(shí)堆石混凝土與漿砌石、C15混凝土的直接費(fèi)比較 單位:100m3

續(xù)表

從表6的比較可以看出，自密實(shí)堆石混凝土較漿砌石投資多14.76元/m3，主要原因是C15自密實(shí)混凝土單價(jià)較M10水泥砂漿多83.15元/m3，其中自密實(shí)混凝土297.51元/m3中減水劑投資為140元/m3，約占自密實(shí)混凝土投資的47%。由于減水劑是清華大學(xué)的專(zhuān)利產(chǎn)品，單價(jià)較高，一般為20元/kg，按照圍灘水電站試驗(yàn)的配合比2，該項(xiàng)投資較大。自密實(shí)堆石混凝土較普通C15混凝土投資少82.27元/m3。在今后的工程推廣中，該項(xiàng)費(fèi)用如果能大幅下降，自密實(shí)堆石混凝土在造價(jià)方面比漿砌石也會(huì)有一定的優(yōu)勢(shì)，較普通混凝土則有很大的經(jīng)濟(jì)空間，有很大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

5結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)自密實(shí)堆石混凝土的論述是在國(guó)內(nèi)外缺乏相關(guān)資料的情況下，為解決工程關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，而進(jìn)行的自密實(shí)混凝土配合比及強(qiáng)度等方面的研究，為設(shè)計(jì)和施工提供了必要的依據(jù)。雖然自密實(shí)混凝土的研究仍有一些問(wèn)題有待進(jìn)一步研究完善，但自密實(shí)混凝土具有廣闊的應(yīng)用前景。我省在建的恒山水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程、清峪水庫(kù)等均采用了自密實(shí)堆石混凝土，效果良好。

1 中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院，等.自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程［S］.北京:中國(guó)計(jì)劃出版社，2006.

2 安雪暉，黃綿松，大內(nèi)雅博，金峰.自密實(shí)混凝土技術(shù)手冊(cè)［S］.北京:中國(guó)水利水電出版社，2008.

3 中華人民共和國(guó)國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì).水工混凝土外加劑技術(shù)規(guī)程［S］.北京:中國(guó)電力出版社，1999.

4 中華人民共和國(guó)水利部.水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程［S］.北京:中國(guó)水利水電出版社，2006.