论文部分内容阅读
摘要：重力坝具有坝身较宽、较高、较长，混凝土体积大，水泥水化热大，结构内不易散失，易产生温度裂缝、施工难度高等特点，尤其在赤道高温地区如何保证施工质量是施工技术人员重点研究的问题。本文以刚果（金）ZONGOII水电站项目为例从施工材料与施工技术方面探讨其质量控制措施。
关键词：砼灌砌块石；重力坝；施工技术
一、砼灌砌块石重力坝
在满足设计要求的前提下，水电站重力坝大体积混凝土中最大可埋入30%～40%块石，块石间用混凝土填充，并振捣密实，形成耐压，承载力强的整体构件。通过埋石减少了水泥用量，节约资源，降低造价。同时，由于水泥用量减少，降低了混凝土施工过程中的温升，通过砼分仓分层施工，减少一次性混凝土浇筑量，有效减少因混凝土水化热引起的温度裂缝，提高混凝土施工质量。
二、砼灌砌块石重力坝施工应用
（一）工程概述
刚果（金）ZONGOII水电站位于刚果（金）下刚果省，该水电站为引水发电式电站，印基西河的水通过2500米长的引水隧洞最终时间发电。电站总装机容量为150MW，由3台机组组成，单台机组装机容量50MW。其中大坝总长205米，由8个坝段组成，分为溢流坝段和非溢流坝段，最大坝高22.8米。
（二）施工材料
1、块石。坝体内部全部采用块石砌筑，块石采 用气孔不大于0.5mm的玄武岩，厚度大于20cm，长宽各为厚度的2～3倍，上下两面平行且大致平整，无尖角、薄边的石块。坝体砌筑前，应将石料逐个检查，将其表面的泥垢、青苔、油质等冲刷清洗干净，并敲除软弱边角，砌筑时，石料保持清洁湿润。
2、粗料石。坝体下游外露面采用粗料石砌筑，选用长条形四楞方正的石料（气孔不大于0.5mm的玄武岩），经过修边打荒加工，外露面四愣见线，外露面尺寸为30cm X 25 cm（宽X高），表面凸凹不超过10mm。
3、胶结材料
本工程的主要胶结材料为混凝土。
（1）坝体各部位采用的水泥品种应符合下列要求：水位变化区的部位和其它受水流冲刷的部位，其胶结材料，选用普通硅酸盐水泥。坝体内部及水下表面砌体的胶凝材料，选用粉煤灰质硅酸盐水泥。
（2）对胶结材料拌和用水的要求如下：凡适于饮用的水，均可作为拌和用水。未经处理的工业污水和沼泽水，不得用作拌和养护水。天然矿化水中的硫酸根离子含量不超过2700mg/L，PH值不小于4时，可以用作拌和养护水。当采用抗硫酸盐水泥时，SO4离子含量允许放宽到10000mg/L。拌和、养护的水质有问题时不可继续使用。例如PH低于饮用水制成的砂浆若28d龄期的抗压强度90%，则这种水不宜使用。
（4）面石间可以采用1：3水泥砂浆勾缝深5cm或用移动式简易模防止漏浆，待砂浆初凝后，填灌和易性较好的砼，用直径3cm振捣器捣。
（5）胶结材料质量控制，参照“混凝土工程施工监理实施细则”的控制方法进行。胶结材料强度检验，同一标号试件数量：28天龄期每200m3砌体取成型试件一组3个；设计龄期每400m3取成型试件一组3个。
（三）砌筑工艺
浆砌石坝施工最大的难点是施工质量和施工速度，其中施工质量的其主要控制指标是砌体容重和石料间粘结力，重力坝的抗滑稳定与砌体容重、接触面的摩擦系数密切相关。细石砼砌石坝采用分层砌筑，对同一砌筑层之间的石料粘结力容易达到结构标准，重点要控制层间的粘结力，应注意层面的清理，保证层面干净，确保新老层间能很好地粘结，保证砌体完整性。要保证砌体的容重能达到设计指标，一是应选用密度大的石块，二是保证砌体密实，不出现架空。
砌石工程施工的工序流程是：砌筑工作面清理→材料选择→铺垫砂浆→石料安放→竖缝灌浆→表面勾缝→质量检查→成品养护。采用分层砌筑，均衡上升的施工顺序。
（1）块石在储料场爆破开采，人工劈分，5t自卸车运至施工现场。选取合格的块石进行深加工，制作成粗料石，单独存放。砂浆和块石水平运输利用1t翻斗车和5t自卸车，坝体较低时修筑坡道进入作业面，坝体升高后，利用门机和塔机垂直运输。
（2）砌筑前砌筑基面应打毛，清洗干净后方可砌筑。浆砌石砌筑采用座浆法分层砌筑，铺浆厚3～5cm，随铺浆随砌石，砌筑作业面散落的石渣及干硬的砂浆应及时清理。砌筑要求平整、稳定、密实、错缝。
（3）砌缝宽度：平缝要求20～25mm，竖缝要求20～40mm。如竖缝大于50mm以上时，先添满砂浆后再添塞片石。
（4）坝体砌筑。毛块石上坝进仓用l台JS3—3型缆机，混凝土上坝用布置在下游坝脚靠右岸的井架配合2台xk2l一018-0016型卷扬机，坝面进仓用3部斗车，斗车路铺薄铁皮，溢流堰以上混凝土上坝进仓与毛块共用1台缆机。坝体砌筑层高60一70cm，同标号水泥砂浆座浆厚6—8cm，毛块石摆放严禁面靠，块石间缝隙尽量摆成三角缝，缝宽应能够保证振动棒自由插入。个别较大的块石底部用小片石垫高，确保底部混凝土能充填到位挤压密实。坝体砌筑采用全断面上升中间起拱，两岸层层封拱。
（5）面石砌筑与勾缝。上、下游坝面放样布点按水平弧长2.Om，坝高1.Om。上、下游面石砌筑基本按三顺一丁、二块条石砌一层，层高约60—70cm。面石为粗条石，没有按坝面坡度修坡。面石砌筑2层--3层，坝腹砌筑后进行面石勾缝。勾缝施工用一端固定在坝面的铁爬梯吊架，配合安全绳进行，上游面平缝，下游面凸缝，缝深控制主要采用面石砌筑到位后水泥砂浆初凝前用马钉按设计要求括缝。勾缝砂浆单独拌制。
（6）水泥灌浆。帷幕孔按河床三序、两岸二序自下而上施灌。砌体与坝基接触段先灌浆，开孔至坝基基岩深2—3m，先压水试验后按帷幕灌浆要求施灌。继续开钻间隔时间为接触段灌浆完成后2—3h。有层压水的孔适当加大灌浆压力值，延长迸浆时间。封孔前用万用表检查孔内水位及水位是否稳定。 （四）施工中的质量控制措施
（1）在砌筑工序中，严格控制块石砌缝宽度是保证砌体质量、节约水泥、控制温度的关键问题，缝隙太窄，细石混凝土无法充分进入缝隙，使细石混凝土中的粗、细骨料分离，出现架空现象，同时振捣棒无法振捣，出现振捣不密实现象；缝隙太宽，则胶结材料百分率增大水泥用量增多，可能突破设计要求。并且由于缝隙太宽，可能出现漏振、漏填，造成不密实现象，影响坝体的容重、强度、和抗渗要求。为了增强层面结合，提高层面之间的抗剪强度，每层砌石竖缝中的混凝土在振捣后应略低于层面高程。
（2）砌体水平施工缝的处理。在施工过程中层面上要运输和堆放细石混凝土和块石，堆积过混凝土和块石处残渣一定要清理干净后，再进行砌筑，以利于混凝土的粘结，否则在这些地方就会形成剪应力的软弱面。另外砌体的水平施工面应上游低、下游高，形成倾向上游的斜面，且大致平整，以便提高坝体抗滑稳定强度，我们的做法是上游比层面低，下游比层面高，上、下游高差为20cm，形成倾向上游的斜面，且层面大致平整。
（3）在每一个砌筑层施工时，要注意砌体的整体性，不准小块分散砌筑，原则上为左右方向砌筑，适当考虑上下游方向，这样有利于上坝道路的填筑，有利于加快施工进度、提高施工工效，否则将形成小块和夹道，施工车辆不利于行动，也影响坝体的整体性和强度。
（4）温度控制是赤道高温地区细石混凝土砌石施工的要点，具体措施如下：1）降低水泥用量，减少发热量。采用发热量较低的水泥，浇筑低流态混凝土或干硬性混凝土，使用外加剂，改善混凝土级配（加大骨料粒径、埋大块石）、加掺合料等。2）降低混凝土最高温度。利用浇筑层顶面散热，削减水泥水化热温升（夏季减少浇筑层厚度，保证正常的间歇时间；可在浇筑层顶积水、浇水或层面喷雾，加速表面散热），降低混凝土浇筑温度（可在粗骨料堆上洒水、喷雾、料堆加高、地陇取料、冷却水拌和、加冰拌和，必要时可采取骨料预冷，并采取措施减少热量倒灌，混凝土在早晚、夜间或阴天浇筑，基础部位在低温季节浇筑）。
结束语
文阐述了砼灌砌块石重力坝的施工方法和特点，施工中的质量控制所采取的组织措施和技术措施，特别是技术措施，从施工前原材料的控制、施工中施工方法和工艺控制都进行了详尽的阐述，并就施工中需要特别注意的问题提出了具体的解决办法。
参考文献：
[1]王晶晶，方昌富.浅谈砼灌砌块石重力坝施工技术要点[J].城市建设理论研究（电子版），2013年11期.
[2]胡肖姬.砼砌石重力坝施工技术[J].建设科技，2009年12期.
[3]水利水电工程施工组织设计手册 第二、三卷 施工技术
[4]水利水电工程施工手册 第三卷 混凝土工程
关键词：砼灌砌块石；重力坝；施工技术
一、砼灌砌块石重力坝
在满足设计要求的前提下，水电站重力坝大体积混凝土中最大可埋入30%～40%块石，块石间用混凝土填充，并振捣密实，形成耐压，承载力强的整体构件。通过埋石减少了水泥用量，节约资源，降低造价。同时，由于水泥用量减少，降低了混凝土施工过程中的温升，通过砼分仓分层施工，减少一次性混凝土浇筑量，有效减少因混凝土水化热引起的温度裂缝，提高混凝土施工质量。
二、砼灌砌块石重力坝施工应用
（一）工程概述
刚果（金）ZONGOII水电站位于刚果（金）下刚果省，该水电站为引水发电式电站，印基西河的水通过2500米长的引水隧洞最终时间发电。电站总装机容量为150MW，由3台机组组成，单台机组装机容量50MW。其中大坝总长205米，由8个坝段组成，分为溢流坝段和非溢流坝段，最大坝高22.8米。
（二）施工材料
1、块石。坝体内部全部采用块石砌筑，块石采 用气孔不大于0.5mm的玄武岩，厚度大于20cm，长宽各为厚度的2～3倍，上下两面平行且大致平整，无尖角、薄边的石块。坝体砌筑前，应将石料逐个检查，将其表面的泥垢、青苔、油质等冲刷清洗干净，并敲除软弱边角，砌筑时，石料保持清洁湿润。
2、粗料石。坝体下游外露面采用粗料石砌筑，选用长条形四楞方正的石料（气孔不大于0.5mm的玄武岩），经过修边打荒加工，外露面四愣见线，外露面尺寸为30cm X 25 cm（宽X高），表面凸凹不超过10mm。
3、胶结材料
本工程的主要胶结材料为混凝土。
（1）坝体各部位采用的水泥品种应符合下列要求：水位变化区的部位和其它受水流冲刷的部位，其胶结材料，选用普通硅酸盐水泥。坝体内部及水下表面砌体的胶凝材料，选用粉煤灰质硅酸盐水泥。
（2）对胶结材料拌和用水的要求如下：凡适于饮用的水，均可作为拌和用水。未经处理的工业污水和沼泽水，不得用作拌和养护水。天然矿化水中的硫酸根离子含量不超过2700mg/L，PH值不小于4时，可以用作拌和养护水。当采用抗硫酸盐水泥时，SO4离子含量允许放宽到10000mg/L。拌和、养护的水质有问题时不可继续使用。例如PH低于饮用水制成的砂浆若28d龄期的抗压强度90%，则这种水不宜使用。
（4）面石间可以采用1：3水泥砂浆勾缝深5cm或用移动式简易模防止漏浆，待砂浆初凝后，填灌和易性较好的砼，用直径3cm振捣器捣。
（5）胶结材料质量控制，参照“混凝土工程施工监理实施细则”的控制方法进行。胶结材料强度检验，同一标号试件数量：28天龄期每200m3砌体取成型试件一组3个；设计龄期每400m3取成型试件一组3个。
（三）砌筑工艺
浆砌石坝施工最大的难点是施工质量和施工速度，其中施工质量的其主要控制指标是砌体容重和石料间粘结力，重力坝的抗滑稳定与砌体容重、接触面的摩擦系数密切相关。细石砼砌石坝采用分层砌筑，对同一砌筑层之间的石料粘结力容易达到结构标准，重点要控制层间的粘结力，应注意层面的清理，保证层面干净，确保新老层间能很好地粘结，保证砌体完整性。要保证砌体的容重能达到设计指标，一是应选用密度大的石块，二是保证砌体密实，不出现架空。
砌石工程施工的工序流程是：砌筑工作面清理→材料选择→铺垫砂浆→石料安放→竖缝灌浆→表面勾缝→质量检查→成品养护。采用分层砌筑，均衡上升的施工顺序。
（1）块石在储料场爆破开采，人工劈分，5t自卸车运至施工现场。选取合格的块石进行深加工，制作成粗料石，单独存放。砂浆和块石水平运输利用1t翻斗车和5t自卸车，坝体较低时修筑坡道进入作业面，坝体升高后，利用门机和塔机垂直运输。
（2）砌筑前砌筑基面应打毛，清洗干净后方可砌筑。浆砌石砌筑采用座浆法分层砌筑，铺浆厚3～5cm，随铺浆随砌石，砌筑作业面散落的石渣及干硬的砂浆应及时清理。砌筑要求平整、稳定、密实、错缝。
（3）砌缝宽度：平缝要求20～25mm，竖缝要求20～40mm。如竖缝大于50mm以上时，先添满砂浆后再添塞片石。
（4）坝体砌筑。毛块石上坝进仓用l台JS3—3型缆机，混凝土上坝用布置在下游坝脚靠右岸的井架配合2台xk2l一018-0016型卷扬机，坝面进仓用3部斗车，斗车路铺薄铁皮，溢流堰以上混凝土上坝进仓与毛块共用1台缆机。坝体砌筑层高60一70cm，同标号水泥砂浆座浆厚6—8cm，毛块石摆放严禁面靠，块石间缝隙尽量摆成三角缝，缝宽应能够保证振动棒自由插入。个别较大的块石底部用小片石垫高，确保底部混凝土能充填到位挤压密实。坝体砌筑采用全断面上升中间起拱，两岸层层封拱。
（5）面石砌筑与勾缝。上、下游坝面放样布点按水平弧长2.Om，坝高1.Om。上、下游面石砌筑基本按三顺一丁、二块条石砌一层，层高约60—70cm。面石为粗条石，没有按坝面坡度修坡。面石砌筑2层--3层，坝腹砌筑后进行面石勾缝。勾缝施工用一端固定在坝面的铁爬梯吊架，配合安全绳进行，上游面平缝，下游面凸缝，缝深控制主要采用面石砌筑到位后水泥砂浆初凝前用马钉按设计要求括缝。勾缝砂浆单独拌制。
（6）水泥灌浆。帷幕孔按河床三序、两岸二序自下而上施灌。砌体与坝基接触段先灌浆，开孔至坝基基岩深2—3m，先压水试验后按帷幕灌浆要求施灌。继续开钻间隔时间为接触段灌浆完成后2—3h。有层压水的孔适当加大灌浆压力值，延长迸浆时间。封孔前用万用表检查孔内水位及水位是否稳定。 （四）施工中的质量控制措施
（1）在砌筑工序中，严格控制块石砌缝宽度是保证砌体质量、节约水泥、控制温度的关键问题，缝隙太窄，细石混凝土无法充分进入缝隙，使细石混凝土中的粗、细骨料分离，出现架空现象，同时振捣棒无法振捣，出现振捣不密实现象；缝隙太宽，则胶结材料百分率增大水泥用量增多，可能突破设计要求。并且由于缝隙太宽，可能出现漏振、漏填，造成不密实现象，影响坝体的容重、强度、和抗渗要求。为了增强层面结合，提高层面之间的抗剪强度，每层砌石竖缝中的混凝土在振捣后应略低于层面高程。
（2）砌体水平施工缝的处理。在施工过程中层面上要运输和堆放细石混凝土和块石，堆积过混凝土和块石处残渣一定要清理干净后，再进行砌筑，以利于混凝土的粘结，否则在这些地方就会形成剪应力的软弱面。另外砌体的水平施工面应上游低、下游高，形成倾向上游的斜面，且大致平整，以便提高坝体抗滑稳定强度，我们的做法是上游比层面低，下游比层面高，上、下游高差为20cm，形成倾向上游的斜面，且层面大致平整。
（3）在每一个砌筑层施工时，要注意砌体的整体性，不准小块分散砌筑，原则上为左右方向砌筑，适当考虑上下游方向，这样有利于上坝道路的填筑，有利于加快施工进度、提高施工工效，否则将形成小块和夹道，施工车辆不利于行动，也影响坝体的整体性和强度。
（4）温度控制是赤道高温地区细石混凝土砌石施工的要点，具体措施如下：1）降低水泥用量，减少发热量。采用发热量较低的水泥，浇筑低流态混凝土或干硬性混凝土，使用外加剂，改善混凝土级配（加大骨料粒径、埋大块石）、加掺合料等。2）降低混凝土最高温度。利用浇筑层顶面散热，削减水泥水化热温升（夏季减少浇筑层厚度，保证正常的间歇时间；可在浇筑层顶积水、浇水或层面喷雾，加速表面散热），降低混凝土浇筑温度（可在粗骨料堆上洒水、喷雾、料堆加高、地陇取料、冷却水拌和、加冰拌和，必要时可采取骨料预冷，并采取措施减少热量倒灌，混凝土在早晚、夜间或阴天浇筑，基础部位在低温季节浇筑）。
结束语
文阐述了砼灌砌块石重力坝的施工方法和特点，施工中的质量控制所采取的组织措施和技术措施，特别是技术措施，从施工前原材料的控制、施工中施工方法和工艺控制都进行了详尽的阐述，并就施工中需要特别注意的问题提出了具体的解决办法。
参考文献：
[1]王晶晶，方昌富.浅谈砼灌砌块石重力坝施工技术要点[J].城市建设理论研究（电子版），2013年11期.
[2]胡肖姬.砼砌石重力坝施工技术[J].建设科技，2009年12期.
[3]水利水电工程施工组织设计手册 第二、三卷 施工技术
[4]水利水电工程施工手册 第三卷 混凝土工程