淺談砼砌石重力壩施工技術(shù)要點(diǎn)

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摘  要：細(xì)石砼砌石壩是把漿砌石壩的膠結(jié)材料由砂漿改為砼，有效保證程施工質(zhì)量，本文主要討論砌石壩體的施工程序、質(zhì)量控制及檢測(cè)，探討如何合理安排材料的上壩、進(jìn)倉(cāng)以加快施工速度。

關(guān)鍵詞：砼砌石壩 施工速度 施工質(zhì)量 上壩與進(jìn)倉(cāng)

1 概述
水工擋水建筑物中漿砌石壩在我國(guó)具有悠久的歷史，并且有一套成熟的施工工藝，主要施工內(nèi)容有壩體砌石、防滲面板砼、壩體分縫、分縫止水、壩體排水、壩基排水、固結(jié)灌漿及帷幕灌漿等。漿砌石壩的優(yōu)點(diǎn)是：就地取材、節(jié)約鋼材、木材、水泥，水化熱低，溫控措施簡(jiǎn)單，壩頂可以泄流，施工期允許壩體過(guò)水，施工技術(shù)易于掌握，工期安排靈活。缺點(diǎn)是施工機(jī)械化較困難，施工速度較慢，使用勞力較多，施工質(zhì)量容易波動(dòng)。近年來(lái)隨著新型筑壩材料及筑壩工藝的發(fā)展，由于漿砌石壩在施工質(zhì)量和速度上的不足，大型水庫(kù)使用甚少，但是在中小工程中仍具有廣泛的應(yīng)用前景。
細(xì)石砼砌石壩與漿砌石壩的不同之處是把膠結(jié)材料由砂漿改為細(xì)石砼，采用振搗器進(jìn)行振搗，壩體的密實(shí)度、容重容易控制，從而保證施工質(zhì)量，同時(shí)，由于施工作業(yè)面相對(duì)平整，可適當(dāng)增加機(jī)械化作業(yè)，提高施工速度。施工過(guò)程中，筑壩石料、膠結(jié)材料、砌筑工藝、施工機(jī)械、材料運(yùn)輸、質(zhì)量控制等方面均有特殊的技術(shù)要點(diǎn)。
2  筑壩材料要求
2.1  筑壩石料
砌體材料為塊石，石料必須質(zhì)地堅(jiān)硬，盡量使用新鮮巖石，最低必須保證每塊石料有兩個(gè)新鮮面，石料標(biāo)號(hào)不低于300號(hào)，石塊尺寸原理上越大越好，可以節(jié)省膠結(jié)材料，提高砌體強(qiáng)度，但石料太大，人工搬運(yùn)砌筑困難。因此要求石塊重量以2—4人能夠抬運(yùn)為宜，采用50—200Kg。砌筑時(shí)，為了各種尺寸的石料都能得到充分利用，通常大、中、小塊石搭配使用，有利于減少砌體的空隙，節(jié)省膠結(jié)材料用量，提高砌體密實(shí)度。塊石使用搭配方法是：大塊石（50—200Kg）占70%；中塊石（20—50Kg）占20%；小塊石（2.5—20Kg）占10%。
石方開采總量計(jì)算：
    V=Vn（1－e）P/γ
式中：
V—石方需要開采總量，m3；
Vn—砌石壩體的幾何體積，m3；
e—塊石空隙率，按12%；
P—石料施工損失系數(shù)，取1.05—1.1。
γ—石料開采成品率，%；（由爆破試驗(yàn)確定，無(wú)試驗(yàn)條件時(shí)，塊石按60—80%）；
規(guī)劃階段選擇石料料場(chǎng)時(shí)，料場(chǎng)石料的儲(chǔ)藏量應(yīng)大于需要開采量的2—3倍，施工階段應(yīng)大于開采量的1.5倍。
2.2  膠結(jié)材料
細(xì)石砼砌塊石膠結(jié)材料為C10細(xì)石砼。材料組成：水泥、砂、水、一級(jí)細(xì)石。細(xì)石粒徑：一級(jí)細(xì)石5—20mm。材料配比：通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定，塌落度為5—8cm為宜。使用特點(diǎn)：受力好，節(jié)省水泥，但和易性較差，不容易搗實(shí)。改善方法：配制時(shí)，摻入適量的塑化劑或者其他摻和料，用以改善和易性，并用小型振搗器搗實(shí)。
3  砌筑工藝
漿砌石壩施工最大的難題是施工質(zhì)量和施工速度。漿砌石壩的質(zhì)量要求主要控制指標(biāo)是砌體容重和石料間粘結(jié)力，重力壩的抗滑穩(wěn)定與砌體容重、接觸面的摩擦系數(shù)密切相關(guān)，細(xì)石砼砌石壩采用分層砌筑，對(duì)同一砌筑層之間的石料粘結(jié)力容易達(dá)到結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)要控制層間的粘結(jié)力，應(yīng)注意層面的清理，保證層面干凈，確保新老層間能很好地粘結(jié)，保證砌體完整性。要保證砌體的容重能達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)，一是應(yīng)選用密度大的石塊，二是砌體要盡量密實(shí)，不能出現(xiàn)架空。
砌石工程施工的工序流程是：
砌筑工作面清理→材料選擇→鋪墊砂漿→石料安放→豎縫灌漿→表面勾縫→質(zhì)量檢查→成品養(yǎng)護(hù)。采用分層砌筑，均衡上升的施工順序。
砌筑工作面清理是一道關(guān)鍵工作，因?yàn)槠鍪瘔问┕ひ允止橹?，工作面上活?dòng)的人員較多，而且材料運(yùn)輸主要是從工作面上經(jīng)過(guò)，施工中很難保證層面的新鮮，因此在砌筑下一層之前一定要認(rèn)真清理，驗(yàn)收合格后才能進(jìn)行砌筑施工，否則層間結(jié)合不好，摩擦系數(shù)達(dá)不到設(shè)計(jì)指標(biāo)，會(huì)造成安全隱患。
鋪墊砂漿：鋪漿主要是控制鋪漿的厚度，以確保砂漿飽滿，安石穩(wěn)固。座漿厚度應(yīng)比設(shè)計(jì)砌縫寬度厚1/3為宜，對(duì)于毛石砌體，座漿厚度約8cm左右，以蓋住凹凸不平的層面為度。鋪漿后經(jīng)人工稍加平整，并剔除超徑突出的骨料，然后擺放石料。膠結(jié)材料鋪設(shè)后，石料的安砌應(yīng)在座漿初凝時(shí)間以內(nèi)完成。砂漿超前鋪墊寬度一般不超過(guò)1.5m，以免石料安砌完成前砂漿發(fā)生凝固。
石料安放：在已座漿的砌筑面上，擺放洗凈濕潤(rùn)的石料，擺正后用鐵錘敲擊石面，使座漿開始溢出為度。石料安放主要是控制塊石之間灰縫的寬度。要求石料之間的豎縫寬度為細(xì)石砼骨料最大粒徑的2—2.5倍，約4～5cm。石料必須在砂漿初凝前完成安放。
豎縫灌漿與搗實(shí)：豎縫灌漿與搗實(shí)，是保證砌體質(zhì)量的重要措施。石料安放好，應(yīng)立即進(jìn)行灌搗工作。砌層高度在50cm以下的，可以一次性灌平后，用小型插入式振搗器進(jìn)行振搗，超過(guò)50cm時(shí)應(yīng)分層貫注、振搗。由于塊石的不規(guī)則性，有的地方豎縫較大，為了節(jié)省細(xì)石砼用量，同時(shí)有利于增加砌體容重，在灌上砼的豎縫上嵌入小塊石，邊振搗邊用腳踩小塊石，使小塊石擠進(jìn)豎縫中。表面應(yīng)盡量砌平整，可用砼砂漿和小石塊把大石塊間的凹陷部位填平，以利于下一層施工時(shí)材料運(yùn)輸交通。
石料砌筑要求可歸納為 “平、穩(wěn)、滿、錯(cuò)”：
“平”：同一層石塊應(yīng)大致砌平，相鄰石塊高差不宜過(guò)大，以便上下層水平縫座漿結(jié)合密實(shí)，并有利于丁、順石的交錯(cuò)安砌。
“穩(wěn)”：?jiǎn)螇K石料的安砌務(wù)求自身穩(wěn)定，要求大面向下放置，切勿輕重倒置或依賴小塊石或片石支撐維持穩(wěn)定，上下兩面應(yīng)稍加平整，四角應(yīng)無(wú)尖角突出。任何石料均不得屬于有扭曲、楔形等異形石，以免形成架空。
“滿”：砌體上下左右砌縫中的膠結(jié)材料必須飽滿密實(shí)，使各單塊石料能互相膠結(jié)緊密。水平砌縫應(yīng)防止被石瘤或小石架空。
“錯(cuò)”：同一砌筑層內(nèi)，石塊應(yīng)互相錯(cuò)縫砌筑，不允許存在順流向的通縫；上下相鄰砌筑層的石塊應(yīng)錯(cuò)縫搭接，避免形成豎向通縫。做到同一層徑向錯(cuò)縫，上下層豎向錯(cuò)縫。
漿砌石體砌筑時(shí)還應(yīng)注意：應(yīng)先從外圍的邊行開始砌筑，行列定位的鑲面石應(yīng)選用堅(jiān)硬、平整的石料。石料需事先試放，不合適的地方用小錘修鑿，保證石塊放平座穩(wěn)。砌體每層厚度視石塊尺寸而定，約為50cm。但由于石塊大小不一，故應(yīng)每砌三層找平一次。為了保證砌體的整體性，當(dāng)砌筑工作需要中斷時(shí)，在間斷處宜留平緩的臺(tái)階。禁止在已砌成但砂漿未達(dá)足夠強(qiáng)度的砌體上敲擊、滾動(dòng)石塊、拖拉重物，以防震動(dòng)脫縫。漿砌石體結(jié)構(gòu)尺寸和位置的砌筑允許偏差，應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定。砌體經(jīng)砌筑完成或在間歇時(shí)間內(nèi)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，砼砌體養(yǎng)護(hù)時(shí)間為21天。
4  施工機(jī)械與材料上壩及進(jìn)倉(cāng)
漿砌石工程是一種主要依靠手工施工為主的工程，所需施工機(jī)械主要有塔吊或門機(jī)—用于提升石料及砼進(jìn)倉(cāng)，自卸汽車—運(yùn)輸塊石及砼進(jìn)倉(cāng)，砼攪拌機(jī)—拌制細(xì)石砼，小型插入式振搗器—石縫砼振搗，保證砌石密實(shí)度。
漿砌石壩施工速度慢的主要原因就是上壩及進(jìn)倉(cāng)方法落后，傳統(tǒng)的進(jìn)倉(cāng)方法是靠人工抬，架子車運(yùn)輸，或采用簡(jiǎn)易提升設(shè)備運(yùn)輸上壩，因而難于提高施工速度。利用壩肩修筑上壩公路、合理利用壩體斷面寬度，采用自卸汽車通過(guò)壩面運(yùn)輸可大大提高了施工速度。
抗壓強(qiáng)度驗(yàn)算：以汽—10為例，前軸重力為30KN，后軸重力為70KN，前輪著地寬度及長(zhǎng)度為0.25×0.2×2，后輪為0.5×0.2×2，汽車對(duì)地面地壓強(qiáng)為：前輪為0.3Mpa，后輪為0.35Mpa，沖擊系數(shù)取2，則汽車對(duì)地面地最大壓強(qiáng)為0.7Mpa。壩體膠結(jié)材料為C10砼，氣溫為25℃時(shí)，3天砼強(qiáng)度可達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的43％，5℃時(shí)，可達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的20％。則C10砼3天的膠結(jié)強(qiáng)度為2~4.3Mpa，遠(yuǎn)大于0.7Mpa。砌石體完成3天后，汽車即可在上面運(yùn)輸行走。
塔吊輸送進(jìn)倉(cāng)是汽車運(yùn)輸進(jìn)倉(cāng)的有效補(bǔ)充途徑。采用鋼絲繩自制的繩網(wǎng)作為吊籃，人工把塊石搬入鋼絲網(wǎng)內(nèi)，沖洗干凈后直接進(jìn)倉(cāng)砌筑。
石料儲(chǔ)存是影響施工速度的不可忽視的因素，必須合理規(guī)劃、統(tǒng)籌安排。料場(chǎng)較遠(yuǎn)或者有夜間施工要求的應(yīng)在壩址附近設(shè)立儲(chǔ)料場(chǎng)，設(shè)立在壩址上游還是下游應(yīng)根據(jù)水庫(kù)蓄水計(jì)劃及施工期洪水合理布置。雨季前應(yīng)儲(chǔ)備一定的石料，避免洪水毀壞運(yùn)輸?shù)缆穼?dǎo)致材料供應(yīng)中斷影響施工。
5  質(zhì)量控制及檢測(cè)
砼砌石壩的主要質(zhì)量控制項(xiàng)目有倉(cāng)面清理、砌筑厚度、壩體排水孔保護(hù)、壩體分縫。每砌一層砌體時(shí)，前一層砌體表面的浮碴必須清除，砂漿或砼表面必須鑿毛，并將倉(cāng)面沖洗干凈，排干積水?？刂破鲶w每層的砌筑厚度，防止厚度過(guò)大造成漏振和架空，每層砌筑厚度為50cm左右。因?yàn)閭}(cāng)面上作業(yè)人員較多，相互干擾大，應(yīng)避免小塊石、砼掉入排水孔內(nèi)造成堵塞。壩體分縫應(yīng)掛線砌筑，做到上下垂直，前后平順，分縫面用M7.5砂漿摸平。
砌體質(zhì)量檢查內(nèi)容主要包括：砌體的容重、灰漿是否飽滿、砌筑的壩體是否存在漏水通道等。通常采用挖試坑的辦法進(jìn)行檢測(cè)，計(jì)算砌體干容重，干容重必須大于或等于設(shè)計(jì)容重。對(duì)開挖試坑還應(yīng)進(jìn)行表面觀測(cè)，觀察試坑表面膠結(jié)材料的密實(shí)情況，同時(shí)直接對(duì)試坑進(jìn)行充水，觀測(cè)砌體漏水情況。各項(xiàng)參數(shù)必須符合設(shè)計(jì)及《漿砌石壩施工技術(shù)規(guī)定》（SD120-84）的要求。試坑要求每砌5~10m挖一組，每組3個(gè)試坑。
6  結(jié)論
砼砌石壩是漿砌石壩改進(jìn)的壩型，施工技術(shù)簡(jiǎn)單，施工設(shè)備投入小，工程造價(jià)相對(duì)較低，建筑材料豐富，在中小型工程中仍有較強(qiáng)的生命力，關(guān)鍵是規(guī)范施工工藝確保工程質(zhì)量，解決材料的上壩及進(jìn)倉(cāng)以提高施工速度。從施工實(shí)踐總結(jié)來(lái)看，砼砌石干容重達(dá)到了2.35t/m3以上，完全滿足設(shè)計(jì)2.2t/m3的要求，而且縮短了工期。

參考文獻(xiàn)：
[1]王國(guó)欣 建筑材料[Z] 武漢水利電力學(xué)院.1985：47～48
[2] SD120-84 漿砌石壩施工技術(shù)規(guī)定[S] 水利電力部.1984：19，29～36
[3] 武漢水利電力學(xué)院農(nóng)水系水工教研室 水工建筑物[Z].1977：289