堆石混凝土在電站水毀修復工程中的應用

劉國棟 張 強 朱甲學

（中國水利水電第二工程局有限公司，北京 100120）

1 工程概況

受強暴雨影響，第二松花江豐滿水庫以上出現1995年以來最大洪水，白山庫區遭遇特大洪水，入庫流量達到13200m3/s，超過1995年來的水量。自2010年7月29日～2010年7月31日，白山電廠通過調度開啟表孔閘門進行泄洪。白山大壩下游兩岸及設備等承受了歷史上最大泄洪沖擊，致使白山一期電站、白山二期電站設備、設施出現不同程度的水毀。

堆石混凝土在本標段水毀修復工程中應用范圍為：白山二期電站廠房右側 303.5m高程平臺路基及沖坑、三期抽水蓄能電站下庫進/出水口附近的303.50m平臺到消能塘永久檢修護坡路、二期電站尾水檢修閘門庫等部位，共澆筑1.7萬m3。

2 堆石混凝土簡介

堆石混凝土（Rock Filled Concrete，簡稱RFC）是利用自密實混凝土（SCC）的高流動、抗分離性能好以及自流動的特點，在粒徑較大的塊石（在實際工程中可采用塊石粒徑在500mm以上）內隨機充填自密實混凝土而形成的混凝土堆石體。

它最先是在 2003年由清華大學的金峰教授和安雪暉教授首先提出，并申請了國家專利，具有水泥用量少、水化溫升小、綜合成本低、施工速度快、良好的體積穩定性、層間抗剪能力強等優點，在寶泉抽水蓄能電站副壩、向家壩沉井填芯等工程中已成功應用。[1]

3 堆石混凝土施工

3.1 施工工序

堆石混凝土分層分塊施工，一般分層厚度為1～1.5m，可按設計要求結合現場實際情況調整。堆石混凝土施工工序為：施工準備→基礎面或施工縫處理→堆石及支?！炷翝仓炷琉B護→下一工作循環。

3.2 施工準備

材料準備按澆筑方量的大小、施工進度等合理安排原材料進場。為確保施工連續性，塊石用量按澆筑方量的 70%～80%準備（松散方）；自密實混凝土原材料的用量按澆筑倉號總量的60%～70%準備。本工程施工首選的塊石料源為現場開挖棄渣，不足部分采用外購料。

用于混凝土的骨料采用中砂、5～20的石子，II級粉煤灰，聚羧酸減水劑、引氣劑、水下不分散劑等混凝土外加劑

3.3 自密實混凝土配合比設計

為了把堆石之間的空隙全部用混凝土填堵密實，用于澆筑的混凝土采用自密實混凝土，因此混凝土的配合比指標嚴格按照自密實混凝土的要求進行配制。

本工程混凝土配合比通過試驗室多種配合比方案試驗對比，最終選用在混凝土內摻加 II級粉煤灰來減少單方水泥用量，在混凝土中摻加減水劑和引氣劑以減少改善混凝土的流動性、和易性，同時摻入水下不分散劑來提高混凝土的粘聚性的配合比方案。施工配合比成果如下表1所示。

表1 C15自密實混凝土施工配合比成果表

3.4 基礎面及施工縫處理

基礎面為巖基的，清除巖基上的雜物、泥土及松動巖石，用水清洗干凈。

基礎面為回填石渣的，清除雜物和泥土并先鋪一層 2～3cm厚水泥砂漿?；A面為混凝土的采用鑿毛處理。

對于堆石混凝土縫面，在混凝土初凝前人工拋擲小塊石，形成便于上下層結合的施工作業面。對局部自密實混凝土覆蓋的部位，采用人工鑿毛輔助處理。

3.5 堆石及支模

基礎面或施工縫處理合格后，進行堆石填筑施工。

在施工作業面上方選擇塊石暫存平臺，平臺范圍及周邊的雜物要清理干凈，防止滑入倉號塊。堆石時采用裝載機或挖掘機沿邊坡緩慢卸入倉號內。液壓反鏟挖掘機到倉號內分層進行鋪筑，每層厚度約為50cm。機械鋪筑完成后，邊角部位人工配合堆石。

在設計邊線或需要分縫的部位設模板。模板可選用常規模板（如組合鋼模板、木模板等），也可利用倉號內的石料簡單砌筑后作為模板使用。

由于自密實混凝土流動性大、初凝時間長，模板側壓力計算時必須要充分考慮沖擊力及混凝土計算高度。

3.6 自密實混凝土澆筑

自密實混凝土在江橋下游 HZ75強制攪拌站拌制，水平運輸采用 6m3混凝土罐車，垂直運輸采用溜槽。

混凝土澆筑前，倉號要灑水濕潤。倉號面積較大時，考慮拌和系統的生產能力，可適當降低堆石厚度，防止倉號內產生冷縫，澆筑一般從一側向另一側連續鋪料。自密實混凝土無需振搗，澆筑密實后及時移動溜槽，防止自密實混凝土堆積過厚。

3.7 收面及養護

混凝土初凝前，表面拋擲小塊石，保證上下層混凝土結合緊密。設有連接鋼筋的部位，澆筑后及時檢查，保證鋼筋的位置及數量符合設計要求。

成型后的混凝土，按要求進行覆蓋或灑水養護，一般不少于 14天，連續澆筑的部位養護至下一層澆筑為止。

4 質量控制

4.1 原材料質量要求

堆石骨料宜采用連續級配的粗骨料，其最大粒徑一般不宜小于 200mm，針片狀顆粒含量宜小于10%，空隙率小于40%。

分層厚度為1m的C15堆石混凝土，塊石粒徑宜為300～600mm；厚度大于1m的C15堆石混凝土，塊石粒徑宜為 300～1000mm。本工程施工中，塊石粒徑多為 300～600mm，最大粒徑達 1500mm，堆石混凝土的分層厚度一般在1～2m之間。

4.2 堆石質量控制

堆石工序質量對工程質量及成本有直接的影響，施工時主要通過控制鋪筑厚度、堆石的粒徑等措施來保證堆石的質量。

要嚴格防止雜物進入倉號，在低洼工作面施工，準備好排水措施。人工對大塊之間的空隙進行填充，填充塊石粒徑在150～250mm，同時要保證堆石體有足夠的空隙，滿足自密實混凝土的澆筑要求。

4.3 澆筑工藝控制

堆石混凝土澆筑可適當延長混凝土拌制時間，提高拌合物的質量。按要求對混凝土的坍落擴展度（SF）進行抽檢。通過及時調整用水量，將 SF控制在550～650mm，保證拌合物的質量。運至作業面的混凝土要及時組織入倉，澆筑時防止局部自密實混凝土堆積厚度過大。

4.4 混凝土質量檢測

由于本工程留置了自密實混凝土強度試塊，進行了抗壓強度檢測。自密實C15混凝土的抗壓強度檢測 23組，其最小值為 17.6MPa，其最大值為22MPa，平均值為19.9MPa，混凝土強度標準差1.05，強度保證率 100%，合格率為 100%，滿足設計及規范要求。

5 堆石混凝土技術經濟性分析

5.1 施工技術特點

堆石混凝土施工工藝簡單，混凝土自密實，澆筑速度快，與常態混凝土的技術特點對比見表2。

表2 常態混凝土與堆石混凝土施工技術特點對比表

5.2 經濟性分析

塊石成本對堆石混凝土的施工成本有直接影響，若條件具備應盡可能采用現場采集的石料施工。自密實混凝土的成本比同標號常態混凝土高，但每方堆石混凝土的含石量可達50%～55%，混凝土用量小?？紤]到施工工效提高，特別是混凝土拌制量的減少，施工時人工工日、材料及機械臺時消耗較低，堆石混凝土的綜合單價較常態混凝土低。

6 結 語

在白山水毀修復工程中，由于材料準備充分，堆石混凝土的施工速度快，為工程主體工期比合同工期提前7天奠定了基礎。

在施工中嚴格按照工藝流程組織施工，嚴格控制過程質量，保證了工程的實體質量，經檢測堆石混凝土各項性能指標滿足設計及規范要求，工程投入運行以來，工程質量穩定可靠。

[1]宋殿海,劉劍. 堆石自密實混凝土在寶泉抽水蓄能電站的應用.北京:水力發電,2007,26(9)