陳正宇

（中國水利水電第八工程局有限公司　湖南　長沙　410000）

淺談膠凝砂礫石（CSG）圍堰施工質(zhì)量控制

陳正宇

（中國水利水電第八工程局有限公司湖南長沙410000）

膠凝砂礫石（CSG）壩是在碾壓混凝土筑壩技術(shù)和面板堆石筑壩技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型壩，國外已應(yīng)用于永久工程，國內(nèi)只進(jìn)行了一些圍堰工程試驗(yàn)性應(yīng)用，施工技術(shù)和施工質(zhì)量控制均在研究探討中。為提供填筑膠凝砂礫石（CSG）壩的施工質(zhì)量控制經(jīng)驗(yàn)，本文從CSG填筑料、施工工藝質(zhì)量控制以及特殊情況下的質(zhì)量控制進(jìn)行了介紹和總結(jié)，具有一定的參考價(jià)值。

膠凝砂礫石；過水圍堰；VC值；壓實(shí)度；質(zhì)量控制

1　概述

膠凝砂礫石是J.M.拉斐爾（J.M.Raphael）于1970年在美國加州召開的“混凝土快速施工會議”上首先提出，其特點(diǎn)是采用膠凝材料與砂礫石材料（包括砂、礫石、石等）拌合筑壩，使用高效率的土石方運(yùn)輸機(jī)械和壓實(shí)機(jī)械施工。

采用在天然級配的土石料中摻加少量水泥，使砂礫石料從散粒體變成連續(xù)體，由此產(chǎn)生的膠凝砂礫石具有以下優(yōu)點(diǎn)：①水泥用量低，水化熱溫升低，施工不考慮溫控問題；②對骨料要求低，可以就地取材。直接利用壩址河床開挖出來的砂卵石及開挖丟棄的砂礫石、石渣等；③因此材料的造價(jià)降低；④可減輕施工對周圍環(huán)境的破壞程度。

2　工程概況

大華橋水電站位于云南省怒江州蘭坪縣兔峨鄉(xiāng)境內(nèi)的瀾滄江干流上，是瀾滄江上游河段的第七級電站。其上游膠凝砂礫石（CSG）過水圍堰設(shè)計(jì)擋水標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇設(shè)計(jì)洪水，相應(yīng)洪峰流量為2060m3/s，圍堰設(shè)計(jì)擋水位1424.6m。最大堰高49m，堰頂長度124.9m，堰頂寬度7m，填筑方量約10.2萬m3。下游面平整擺放混凝土預(yù)制件用于過水防護(hù)兼做施工期模板混凝土預(yù)制塊，上游為1：0.5坡面，下游為1：0.6臺階面，下游邊坡預(yù)制件擺放自高程1390.2m開始至高程1425.0m。堰頂面為1m厚C20混凝土，防止過水時(shí)沖刷圍堰。

3　圍堰填筑前準(zhǔn)備

3.1碾壓試驗(yàn)

在填筑圍堰前先進(jìn)行現(xiàn)場碾壓試驗(yàn)，模擬施工進(jìn)行生產(chǎn)性工藝試驗(yàn)，以確定機(jī)械設(shè)備選型，設(shè)備選型主要是指自卸車、平倉機(jī)和振動碾等。通過現(xiàn)場實(shí)際碾壓試驗(yàn)，本工程選用的設(shè)備為25T自卸車和18T振動碾。

3.2漿液水灰比試驗(yàn)

在生產(chǎn)性工藝試驗(yàn)場地，在變態(tài)區(qū)劃分幾個(gè)區(qū)域，用不同的水灰比對變態(tài)區(qū)進(jìn)行加漿，試驗(yàn)不同水灰比的漿液在CSG中的擴(kuò)散程度、振搗難易和振搗質(zhì)量。通過試驗(yàn)，確定水灰比為1：0.6。

3.3施工工藝參數(shù)選擇

工藝參數(shù)主要是指：圍堰的鋪筑方式、松鋪厚度、碾壓遍數(shù)、加水量、行車速度和CSG料拌和方式和次數(shù)。本工程采用端退法通倉鋪筑，松鋪厚度70cm，壓實(shí)層厚60cm，碾壓遍數(shù)為8遍。先無振碾壓2遍，再有振碾壓6遍，行走速度控制在1.0～1.5km/h。拌和方式采用挖掘機(jī)在坑內(nèi)拌合，先干拌4遍，然后灑水濕拌2遍。

4　CSG圍堰施工填筑

4.1CSG施工工藝

膠凝砂礫石（CSG）施工和一般碾壓混凝土施工相類似，主要施工工藝為：拌料→運(yùn)輸→入倉卸料→平倉→碾壓→變態(tài)區(qū)加漿振搗。

4.2標(biāo)識松鋪厚度

為保證每層松鋪滿足設(shè)計(jì)要求，先在模板上用紅油漆畫上每層鋪料厚度，平倉機(jī)將入倉堆放的CSG料推平至與紅油漆標(biāo)記。

4.3運(yùn)輸入倉

拌制好的CSG料，采取25t自卸汽車直接入倉卸料。

4.4卸料平倉

CSG圍堰填筑采用端退法澆筑，汽車在倉面卸料采用兩點(diǎn)卸料法，卸料時(shí)距側(cè)模板1.5m，避免模板跑位，影響澆筑質(zhì)量。平倉采用平倉機(jī)鋪料，人工輔助剔除超徑石，鋪料厚度為70cm，壓實(shí)層厚60cm。變態(tài)區(qū)鋪料厚度35cm，加漿振搗后繼續(xù)鋪料35cm加漿振搗。

為確保變態(tài)區(qū)振搗質(zhì)量，對于變態(tài)區(qū)徑粒大于15cm的骨料用人工選出，分散拋填至圍堰碾壓區(qū)域。

4.5碾壓

平倉攤鋪完成后，在鋪筑層用石灰放樣標(biāo)出CSG碾壓區(qū)及CSG變態(tài)區(qū)分界線，以便明確碾壓區(qū)及變態(tài)區(qū)，保證變態(tài)區(qū)厚度。CSG碾壓區(qū)先無振碾壓2遍，再有振碾壓6遍，碾壓設(shè)備采用18t單鋼輪碾壓機(jī)碾壓，碾壓速率控制在1.0～1.5km/h。

4.6變態(tài)區(qū)振搗

4.6.1變態(tài)區(qū)加漿方式

采取抽槽加漿，輔以插孔加漿，加漿由人工加漿，根據(jù)變態(tài)區(qū)計(jì)算加漿量，加漿量為變態(tài)體積的6%。對含泥含粉量較高的CSG料，加漿量根據(jù)現(xiàn)場情況適當(dāng)增加。

4.6.2振搗

變態(tài)區(qū)使用φ100、φ130振搗器人工振搗，振搗時(shí)快插慢抽，振搗至泛漿、表面無明顯沉降為止。

4.7養(yǎng)護(hù)及保濕

CSG在碾壓后6～18h內(nèi)開始表面噴霧養(yǎng)護(hù)。在高溫澆筑時(shí)（倉面氣溫大于25℃），倉面采用噴霧機(jī)噴霧保濕、降溫。

4.8層間處理

因供料不及出現(xiàn)發(fā)白或初凝的區(qū)域，采取潑灑1～2mm厚凈漿的方式處理，保證層間結(jié)合良好。

5　施工質(zhì)量控制

5.1施工過程質(zhì)量控制

5.1.1管控好CSG填筑料的拌制質(zhì)量

上游膠凝砂礫石（CSG）圍堰料源主要為基坑覆蓋層河床料和爆破洞渣，拌合料質(zhì)量控制重點(diǎn)為：①拌合坑內(nèi)的投料順序。分層按砂石料（洞渣要摻合河床砂）→水泥、粉煤灰→外加劑先后投放。②拌合遍數(shù)。先干拌4遍，然后灑水濕拌2遍，灑水量76kg/m3（配合比值），實(shí)際用量應(yīng)根據(jù)砂石料含水率確定。現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)是用手捏CSG料可成團(tuán)，但不粘手為特征，同時(shí)在拌合過程中剔除超徑塊石。③檢查CSG料是否達(dá)到拌和均勻，VC值是否在合適范圍內(nèi)，檢查合格后才準(zhǔn)出坑。

5.1.2碾壓區(qū)施工質(zhì)量控制

碾壓區(qū)介于圍堰上下游面變態(tài)區(qū)中間，其質(zhì)量控制重在鋪料厚度、碾壓遍數(shù)和VC值大小。CSG碾壓區(qū)碾壓參數(shù)按工藝試驗(yàn)進(jìn)行。碾壓條帶間的搭接寬度為0.2～0.3m。每層碾壓完成后，用核子密度儀或挖坑灌水法做壓實(shí)度檢測，壓實(shí)度滿足設(shè)計(jì)要求后（≥97%），才允許上層鋪筑。

已碾壓完成的CSG施工面應(yīng)及時(shí)進(jìn)行上一層覆蓋，對因供料不及出現(xiàn)發(fā)白或初凝的區(qū)域，采取潑灑一層1～2mm厚水泥凈漿進(jìn)行層間結(jié)合處理，再鋪筑上一層CSG料。對于冷縫或施工縫，采用低壓沖毛的方式進(jìn)行縫面處理，以消除CSG料表面浮漿。冷縫或施工縫層面處理并清洗完畢后（主要針對防滲層），先鋪2～3cm的C5富漿混凝土，然后立即鋪筑上一層CSG料繼續(xù)施工，以此保證層間結(jié)合質(zhì)量。

5.1.3變態(tài)區(qū)施工質(zhì)量控制

變態(tài)區(qū)澆筑質(zhì)量，關(guān)系到圍堰防滲效果，因此要作為質(zhì)量控制重點(diǎn)。

（1）調(diào)整骨料級配。為保證變態(tài)區(qū)澆筑質(zhì)量，用人工和機(jī)械將超徑石（大于15cm）清走，補(bǔ)充一些中小石，使骨料級配基本連續(xù)，砂率保證在22%左右，再進(jìn)行平倉→抽槽→加漿→振搗。

（2）控制變態(tài)區(qū)層鋪厚度。上游變態(tài)區(qū)分層厚度35cm，完成第一層35cm變態(tài)區(qū)加漿振搗后，再鋪筑上一層CSG填筑料。

（3）振搗質(zhì)量控制。變態(tài)區(qū)使用φ100、φ130振搗器人工振搗，現(xiàn)場控制重點(diǎn)為振搗時(shí)間、振搗間排距和插入深度是否滿足規(guī)范要求，防止漏振、欠振。

（4）特殊情況處理。CSG原料級配較正常情況下，變態(tài)區(qū)采用抽槽加漿方法，輔以插孔注漿，按照確定的加漿量加漿（6%），漿液比重為1.62g/cm3。當(dāng)CSG原料含泥量在10～14%時(shí)，適當(dāng)增加加漿量（10%左右）。當(dāng)CSG原料含泥量超標(biāo)較大（14%以上）時(shí)，漿液基本上不易滲透到CSG中，對此先用小反鏟對加漿后的變態(tài)區(qū)翻拌1～2遍，再采取二次加漿，以保證加漿、振搗質(zhì)量，尤其是迎水面防滲層應(yīng)作為重點(diǎn)控制。

5.2VC值的控制

VC值大小與碾壓效果和碾壓質(zhì)量有直接關(guān)系，且對CSG層間結(jié)合性能影響較大。除此以外，VC值的大小，對倉面的機(jī)械施工關(guān)系也很大?，F(xiàn)場施工經(jīng)驗(yàn)表明，現(xiàn)場VC值小于5s，會出現(xiàn)彈簧土，甚至導(dǎo)致單鋼輪碾壓機(jī)陷車，VC值控制在9～11s之間的碾壓質(zhì)量較好。

5.3堰體CSG與岸坡接合部位的控制

由于兩岸邊坡存在坡度，變態(tài)區(qū)加漿寬度要根據(jù)岸坡坡度而定，保證底層鋪筑料加漿振搗的寬度以滿足設(shè)計(jì)要求。除此之外，與岸坡接合部位的變態(tài)區(qū)的CSG原料級配及砂率要較好。對于集中的骨料要分散，級配嚴(yán)重不連續(xù)的要用人工進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)，對加漿量和振搗質(zhì)量要加強(qiáng)控制。

6　基巖滲水對碾壓區(qū)質(zhì)量影響的處理

一般情況下，基巖會有巖隙滲水，由于CSG中膠凝材料少（水泥70kg/m3），內(nèi)部松散，鋪筑一定高度后的CSG料會抬高基巖邊的積水，積水會漸漸向碾壓區(qū)滲透，導(dǎo)致離積水區(qū)2.5m左右出現(xiàn)彈簧土。

處理方法：

（1）當(dāng)CSG料鋪到接近積水區(qū)時(shí)，在采用人工舀水的同時(shí)，立即沿離積水區(qū)外1.0～1.5m處抽2道槽，然后加漿振搗，形成一道“防滲帶”，阻止積水向碾壓區(qū)滲透，并及時(shí)對本條帶區(qū)進(jìn)行碾壓。

（2）對已經(jīng)滲透到碾壓區(qū)的積水，并已造成了彈簧土導(dǎo)致陷車的區(qū)域，采取打孔注漿，然后用100型振搗棒振搗，振搗時(shí)CSG料下沉，里面的積水提到表面，用人工將水舀走。陷車情況可以減輕很多。

7　結(jié)語

膠凝砂礫石（CSG）用于擋水建筑物無論從技術(shù)上還是在施工質(zhì)量控制上尚沒有成熟的經(jīng)驗(yàn)。其質(zhì)量的控制重在對CSG材料配合比選擇、拌和質(zhì)量、碾壓質(zhì)量、層間結(jié)合質(zhì)量和防滲變態(tài)區(qū)振搗質(zhì)量上。本圍堰已經(jīng)過汛期兩次過水考驗(yàn)，圍堰未出現(xiàn)裂縫和損傷，且滲漏量小，因此，其施工過程的質(zhì)量控制方法可供參考。但因各地河床砂礫石料組成不相同，其質(zhì)量控制有待進(jìn)一步研究和探討。

[1]陳振華，林勝柱.膠凝砂礫石筑壩技術(shù)新進(jìn)展[J].水利科技，2011（04）.

[2]陳武.膠凝砂礫石材料在圍堰工程中的應(yīng)用[J].大壩與安全，2011（02）.

[3]田育功，唐幼平.膠凝砂礫石筑壩技術(shù)在功果橋上游圍堰中的研究與應(yīng)用[J].水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2011（01）.

TV432

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1673-0038（2015）43-0252-02

2015-10-11

陳正宇（1966-），男，助理工程師，經(jīng)濟(jì)師，本科，主要從事大壩、廠房和船閘工程質(zhì)量管理工作。