堆石混凝土技术在深溪河水库重力坝中的应用

        　1.自密实堆石混凝土技术简述
节能环保技术在水利事业发展的过程中也得到越来越多的运用，自密实堆石混凝土技术正是在这种背景下应运而生。该技术主要由堆石入仓和浇筑自密实混凝土两道工序组成：将粒径30～100cm的堆石放至仓面，然后利用自密实混凝土充填堆石体，充分发挥其高性能、免振捣、自密实的特点，使其填充堆石体中的空隙，从而形成完整、密实、有较高强度的混凝土。该技术于2012年入围《国家鼓励的循环经济技术、工艺和设备名录（第一批）》。
2.堆石混凝土性能
2.1节能环保性
堆石混凝土中堆石的体积比例一般可达45%～55%，能充分利用初级开采的石料，最大限度降低胶凝材料用量，同时在骨料破碎、混凝土浇筑（碾压）等环节上可大量节约能源，并减少二氧化碳排放、降低噪声。因此堆石混凝土技术是一种新型低碳环保的混凝土施工方法。
2.2低水泥用量与低水化热
堆石混凝土可充分利用粉煤灰、矿渣粉、石粉等掺和料，水泥用量显著降低，在大体积混凝土施工中可简化甚至取消温控措施。徐俊等对堆石混凝土的温度场进行了分析，论证了堆石混凝土由于其单方水泥用量少，水化热产生少，内部温升低，对裂缝控制有效，保证了堆石混凝土结构的安全性。
2.3工艺简便，降低施工成本
堆石混凝土施工包括两道工序：堆石入仓和自密实混凝土浇筑。两道工序均可通过机械化施工来完成，堆石入仓和混凝土生产浇筑可以平行施工，简化或取消温控、且无需振捣等措施，为加快施工速度、降低造价提供了保证。
2.4综合性能稳定，安全系数高
堆石骨架在提高材料抗压、抗剪强度，抑制干缩变形等方面都有着显著的效果。石建军（2005）等、安雪晖（2005）等通过自密实混凝土充填堆石体的试验证明了自密实混凝土在堆石体中分布相当均匀，混凝土完全填充孔隙，未发现砂浆和骨料分离现象，混凝土与堆石粘结牢靠，整体性能好，具有良好的力学性能。
影响堆石混凝土强度的因素主要决定于自密实混凝土基体性能。在堆石混凝土的施工过程中，控制自密实混凝土的流动距离在1.5m范围内而形成的堆石混凝土立方体抗压强度不会低于自密实混凝土的配制强度。
3.堆石混凝土重力坝设计
3.1深溪河水库工程概况
深溪河水库工程位于五峰县湾潭镇九门村，该工程由堆石混凝土重力坝、输水管道及相关附属设施组成，水库总库容277.9万m3。坝顶高程1305.0m，顶宽5.0m，坝顶长143.9m，最大坝高63.0m，下游面坡比1：0.75。
由于堆石混凝土技术是一项新兴技术，在深溪河重力坝的设计过程之初，设计人员仅比选了常态混凝土坝、细石混凝土砌石坝、碾压混凝土坝3种坝型。
常态混凝土重力坝由于温控措施复杂、施工速度慢、造价高等特点而被否定；细石混凝土砌石坝依靠人工砌筑，施工速度慢、人工单价高、施工质量离散性大，不适合修建中、高重力坝；因此在设计初始阶段选择了碾压混凝土重力坝方案。由于坝体混凝土方量仅9万余方，且施工仓位也相对较小，大型的碾压设备很难开展工作，施工干扰大，另外碾压混凝土还需采取温控措施，以上因素也成为选择碾压混凝土方案的一些制约条件。因此，最终决定采用造价更低的堆石混凝土作为坝体主要材料。为进一步加深设计人员对堆石混凝土性能的认识，设计院参加了水利部科技推广中心和湖北省水利厅联合举办的堆石混凝土筑坝新技术推广培训班。
3.2坝体设计参数
通过上述培训并随着《胶结颗粒料筑坝技术导则》（SL678-2014）的颁布，推广了堆石混凝土的优越性。堆石混凝土坝与常规混凝土坝、碾压混凝土坝的主要区别在于施工方式，但设计方法和主要结构型式基本相同。深溪河水库重力坝堆石混凝土的设计与施工要求如下：
（1）堆石
为保证堆石混凝土达到设计标号C15相应的强度，所选堆石的饱和抗压强度应>40MPa。通过对料场的块石进行取样分析，堆石料最终选用左岸二号料场新鲜、质地坚硬的寒武系中统中厚层白云质灰岩。堆石料的性能参数见表1。
（2）自密实混凝土配合比
自密实混凝土设计等级强度C15，采用42.5R普通硅酸盐水泥，为节约成本，添加粉煤灰以减少水泥用量，细骨料采用中粗砂，粗骨料粒径5～20mm。自密实混凝土配合比见表2。
（3）堆石混凝土施工
堆石混凝土施工主要包括两道工序：堆石入仓和自密实混凝土的生产浇筑，两道工序均可通过机械化施工来完成。但在模板、止水带、大坝分缝等部位附近0.5～1.0m的位置，需进行人工辅助堆石入仓，以避免机械施工对这些部位造成损伤。
3.3坝体材料分区
为提高重力坝整体安全系数，满足强度、抗渗、抗侵蚀、抗冲刷、低热等要求，將坝体分为4个区，各区采用不同性能混凝土浇筑。各部位技术指标见表3。
3.4设计方案评价
设计方案采用堆石混凝土技术后，工程总造价较碾压混凝土节省投资160万元。从本工程坝址地形地质条件、天然建筑材料、简化温控设施、节省投资及环境保护等方面考虑，推荐采用堆石混凝土重力坝是适合本工程实际的，经济合理技术可行。
参考《水电可持续性评估规范（CSHE）》的评估方法，对常态混凝土坝、细石混凝土砌石坝、碾压混凝土坝、堆石混凝土坝4种坝型在中、低坝中的应用进行评价。评价的内容主要包含7个项目，分别为温控措施、节能环保、施工速度、施工设备、材料性能、项目工期、综合单价，主要根据项目的难易程度、效果优劣进行打分，分值范围在1～5分，项目越优分值越高。经专家打分，证明堆石混凝土最具有优越性，说明采用堆石混凝土方案具有良好的经济技术优势。
4.结束语
综上所述，在大体积混凝土的工程建设中，采用堆石混凝土浇筑有以下主要优点：施工简易、速度快，节约水泥、简化温控、高强耐久、节能环保、节省投资。在中、低坝的建设中，堆石混凝土坝在目前已成为一种极具竞争力的坝型。同时《胶结颗粒料筑坝技术导则》（SL678-2014）的颁布对推动堆石混凝土技术发展也起到了技术指导作用，对国家水利事业和节能环保型产业具有重要意义。
参考文献：
[1]SL678-2014·胶结颗粒料筑坝技术导则[S].北京：中国水利水电出版社，2014. (责任编辑：论文发表网)转贴于八度论文发表网: http://www.8dulw.com(论文网__代写代发论文_论文发表_毕业论文_免费论文范文网_论文格式_广东论文网_广州论文网)