堆石混凝土的应用现状与发展趋势--中国期刊网

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堆石混凝土的应用现状与发展趋势

发表时间：2020/12/11 来源：《基层建设》2020年第24期作者：李筱霓刘峰

[导读] 摘要：伴随着城市化进程的加快与人们生活水平的不断提高，推动我国水利水电工程建设规模日益增加，堆石混凝土技术得到广泛应用。

        中国水利水电第三工程局有限公司陕西省西安市 710000
        摘要：伴随着城市化进程的加快与人们生活水平的不断提高，推动我国水利水电工程建设规模日益增加，堆石混凝土技术得到广泛应用。尤其是在社会生产以及人们生活对水源和电力需求逐渐提升的基础上，各地加大了对水利水电工程的建设投入力度，为了使水利水电工程的经济效益和使用价值得到更好的发挥，应结合水利水电工程的应用需求和施工区域的实际状况，合理选用水利水电工程的坝体施工技术。实践证明，混凝土面板堆石坝施工技术可使水利水电工程的经济效益得到有效提升。
        关键词：推石混凝土；施工技术；应用
        引言
        近年来，中国混凝土面板堆石坝工艺的发展，一方面紧跟国际最新技术潮流，引进并吸收国外先进技术，另一方面，注重自主创新和技术研发。随着社会经济迅速发展，人们的生存和生活对于水资源的需求都在日益增加，为满足该需求，在合理范围内越来越多的水库得以建成，混凝土面板堆石坝技术也得到广泛应用。现阶段，中国的混凝土面板堆石坝面临着发展机遇与技术挑战交杂的情形。
        1堆石混凝土的概念及分类
        1.1概念
        堆石混凝土技术是由清华大学水利水电工程系发明并获得国家发明专利授权的新型大体积混凝土施工技术，即利用专用自密实混凝土（Self-CompactingCon⁃crete，SCC）和填筑的堆石体（一般粒径通常在200~300mm之间）相结合，使自密实混凝土充填堆石体的空隙，从而形成完整密实、高强度的混凝土。
        1.2分类
        堆石混凝土与常规混凝土相比较，具有水化热较低、造价低廉、施工速度快等特点，堆石混凝土按照施工工序主要分为普通型堆石混凝土和抛石型堆石混凝土两大类。普通型堆石混凝土的施工工序为：利用施工机械将满足设计粒径要求的堆石体铺满工作仓面，然后在工作仓面顶部浇筑专用自密实混凝土，使自密实混凝土依靠自重充填预先铺满工作仓面堆石体的空隙，形成完整密实、高强度的混凝土。抛石型堆石混凝土的施工工序为：首先将专用自密实混凝土浇入工作仓面，使其具有一定混凝土厚度，然后将满足设计粒径要求的堆石体均匀抛入工作仓面中的自密实混凝土中自然堆积，形成完整密实、高强度的混凝土。
        2混凝土面板堆石坝填筑施工
        2.1施工测量方法
        在坝体基础面处理结束，且通过验收标准后，便可根据施工方案的设计内容，对填筑区域的交界线进行测量与定位。通过核定后，借助洒石灰的方式标志出填筑区域，并且在两岸岩坡位置标记高程和标号，对主要堆石区的交界线进行测量放样，并且依次标注出主次交界线。同时，考虑到坝体结构投入使用后可能出现沉降问题，还应在坝体结构高程部位留出沉降余量。
        2.2摊铺填筑材料
        为确保将大块石推至铺料前沿的下部，细部粒料填入堆石料上部空隙，使表面平整，便于车辆通行，主堆石料一般宜选择进占法铺料。为控制试验料分离情况出现概率，通常采用后退法铺料策略处理过渡料和垫层料，现场质检员应控制铺填层厚度。根据招标文件技术要求，结合以往施工经验，每层铺料厚度比压实厚度多填2-8cm，经碾压后达到技术要求层厚。大坝各区料铺填层厚初步确定为：特殊垫层料20cm，垫层料40cm，过渡料40cm，主堆石料80cm，所列参数均通过碾压试验来最终确定。
        2.3洒水施工
        坝料在铺料完成碾压之前，必须洒水湿润，坝上洒水作业由人工移动橡胶管进行。垫层料由于细粒含量多（30%-50%），必须严格控制加水量并防止高压水流冲刷，以免形成弹簧土。垫层料的洒湿厚度控制在垫层料的洒湿厚度控制在55cm-15cm为宜。

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        2.4碾压作业
        2.4.1水平碾压
        在设备配备方面，对于垫层料、过渡料应采用BW219D振动碾碾压，对于主堆石料采用BW219D振动碾碾压，而对于库首护坡回填料则采用BW219D振动碾碾压。错距法（碾轮宽/碾压遍数）为基本碾压策略，此法需要自一侧开始，至另一侧碾压，而且只能一次碾压完成。以碾压实验为依据最终确定错距的宽度与碾压的次数。振动碾行走方向为大坝碾压与坝轴线平行，库首护坡回填与河流平行，振动碾行走速度为2.10-2km/h（一档）。
        2.4.2特殊区域碾压
        通常选择小型振动平碾技术碾压特殊垫层料，但从趾板混凝土安全保护需要来看，趾板周边缝1m区域碾压无法运用小型振动平碾方法，而必需通过振动夯板来将其夯实；垫层料上游1∶1.40的斜坡，为保证振动碾行走安全，滚筒上游侧边距垫层料上游边线30cm的安全距离碾压不到，在水平碾压完成后，用振动夯板补压，最后进行斜坡碾压。
        3堆石混凝土的发展趋势
        堆石混凝土的出现引领了一场大体积混凝土施工技术的革命，在许多地方的推广活动都成为当地水利水电工程界关注的焦点，其经济实用、施工速度快、质量好控制，取消了振捣工序，简化了施工设备，与传统的施工方法相比，优势十分突出。尤其是使用大量块石、低水泥用量(堆石混凝土55%以上的体积由粒径大于300mm的块石组成，能减少50%以上的水泥用量)，简化工艺(大粒径块石可以直接堆石入仓，大大减小骨料破碎和筛分的工作量)，节约施工成本(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)，提高经济效益是它的几个关键点。特别是旧坝体材料的重新使用，不仅节约了投资还节省了堆放这些旧坝体材料的土地，更是一种节能环保型技术。因此，研究和发展堆石混凝土具有很大的现实意义。堆石混凝土正向着机械化、规模化、理论化、体系化、标准化和集成化方向发展。(1)堆石混凝土机械化:堆石混凝土机械化吸收了堆石混凝土施工机械化的特点，减少了人为干预，保证了工程质量。(2)堆石混凝土规模化:堆石混凝土规模化产生的经济化是促进堆石混凝土推广和使用的有效途径。(3)堆石混凝土理论化:堆石混凝土不同于一般意义上的传统混凝土，传统混凝土需要通过振捣才能浇筑密实的理论无法指导堆石混凝土的研究，堆石混凝土理论是常态振捣型混凝土理论的一次革命。(4)堆石混凝土标准化:随着水利部组织编制的堆石混凝土技术规范性文件———《胶结颗粒料筑坝技术导则》的出台，堆石混凝土标准化又向前迈了一大步。(5)堆石混凝土体系化:堆石混凝土是集岩石工程力学、建筑材料、水利水电工程、土木工程等学科于一体的综合交叉学科，体系化是堆石混凝土发展的必然趋势。(6)堆石混凝土的集成化:堆石混凝土研究的趋势应以集成化和多元化来达到复合多功能的效果，如根据堆石混凝土的特性，研究堆石混凝土大坝结构型式，就有堆石混凝土拱坝或重力坝、堆石混凝土心墙堆石坝、堆石混凝土堆石混合坝等，这些坝型的研究，集成了各种坝型的优势，起到综合优势的施工效果。
        结语
        综上，由于水资源的需求在持续增长，许多地区都在修建水库，以确保有效地供水和减少水资源的浪费。混凝土面板堆石坝工艺则是水坝建设中广泛应用的技术之一。在坝体施工前，需要进行坝体设计和结构处理，需要考虑包括建设大坝的地理位置及其所处的地质条件和当地的气候条件和其他自然条件等因素，面板的设计是坝体设计的关键。水坝建设施工过程中结合混凝土面板堆石坝工艺的相关步骤，不仅可以提高施工质量，还可以减少施工问题的发生，延长坝体结构的使用寿命等。
        参考文献
        [1]徐泽平.混凝土面板堆石坝关键技术与研究进展.水利学报，2019（1）.
        [2]杨万高.混凝土面板堆石坝的施工探索.中国标准化，2019（22）.
        [3]尹蕾.堆石混凝土的应用现状与发展趋势.水利水电技术，2019（7）.
        [4]付红波.堆石混凝土在乌东德水电站导流围堰中的应用.西北水电，2019（2）.