堆石混凝土施工技术方法

时间:2024-05-26 03:44:31 施工员 我要投稿
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堆石混凝土施工技术方法

  作为一种具有广阔应用前景的大体积混凝土施工技术,堆石混凝土不仅仅局限于大坝工程的应用,已有部分铁路公路工程的挡土墙也开始应用。下面是小编为大家整理的堆石混凝土施工技术方法,欢迎大家阅读浏览。

堆石混凝土施工技术方法

  1 引言

  在施工过程中,经常存在着计划安排不合理,技术水平不高,质量、成本控制不严格等现象,为了避免和减少这些不合理现象的发生,就要加强各环节的管理,合理安排计划,严格控制质量和成本,提高施工技术水平。

  堆石混凝土施工技术,是指用自密实混凝土(Self-compacting concrete,简称SCC)填充堆石体,将一定粒径的堆石直接入仓,从堆石体上部倒入自密实混凝土,利用自密实混凝土的高流动性及抗离析性,使自密实混凝土依靠自重填充堆石体空隙,形成密实且具有较高强度的混凝土。而这样形成的混凝土就叫堆石混凝土(Rock Filled Concrete,简称RFC)。

  堆石混凝土施工技术,作为国家专利技术[1],具有以下几个优点:施工技术简单、 高密实高强度、 提高效率缩短工期、 降低综合成本、低水泥量低水化热、 体积稳定优良、减少或免除凿毛等。通过各种实验室试验和工程试验,已经验证了自密实混凝土能很好填充堆石体的空隙,形成致密的、具有较好力学性能和耐久性的结构[2-10]。

  作为一种具有广阔应用前景的大体积混凝土施工技术,堆石混凝土不仅仅局限于大坝工程的应用,已有部分铁路公路工程的挡土墙也开始应用[11]。相信不久,堆石混凝土将会在更多的铁路工程中应用。于是,总结了堆石混凝土施工管理现状(计划管理、技术管理、质量管理和成本管理四个方面),并提出了堆石混凝土挡土墙施工工序,展望了堆石混凝土施工管理研究应用趋势。

  2 计划管理

  计划管理是纲领和根据。在施工之前,应制定详细的施工组织计划,合理安排施工流程。而计划制定和流程安排,源于对堆石混凝土施工工序的掌握[12]。周虎作的专题报告[6],介绍了堆石混凝土施工6道主要工序,如图1所示。

  3 技术管理

  计划管理是纲领,则技术管理是贯穿施工过程中的具体分项。技术作为生产力的要素之一,无技术,则无施工。在堆石混凝土施工过程中,包含着一些重要工程:堆石选取、模板工程、自密实混凝土浇筑工程等,这些工程的施工技术至关重要,决定着整个工程的质量及安全。

  3.1 基础面及施工缝处理

  当表面出现大面积自密实混凝土覆盖时(即仓面无块石棱角出露),应进行凿毛处理;也可在浇筑至仓面时,采用小块石抛填,以露出块石棱角[13]。

  3.2 模板工程

  一方面,由于SCC具有很强的流动性,对模板产生较大的侧压力,为避免跑模胀模,应采用稳定性好、刚性大的模板,或直接采用砌石墙作模板[14];另一方面,由于SCC的流动性,使得浆体极易从模板孔缝中漏出,为避免漏浆,应采用密闭性好的模板,并对孔缝处进行密封处理。

  3.3 堆石入仓

  主要控制堆石空隙大小,即保证堆石粒径级配良好,不产生过大孔隙;防止过多碎石渣堵塞孔隙。

  有效地控制块石粒径级配,小颗粒石料不得集中或大量分布在底层,并进行人工调整,避免表层堆石空隙过大[13];对碎石过多的石料最好用挖机翻倒再入仓,这样可减少大量摔碎的石渣入仓,避免过多的碎石渣堵塞堆石孔隙,从而影响浇筑效果[14]。

  3.4 自密实混凝土浇筑

  SCC现场浇筑是整个施工的重要环节之一,可分为灌车直接浇筑法和抛石浇筑法两类。

  混凝土灌车直接入仓,应保证行车平稳和避免扰动已浇筑混凝土,故宜采用后退法浇筑。应设计行车路线,以避免对已浇混凝土产生扰动;同时,需对堆石表面进行简单平整以便车辆行走。具体行车浇筑时,应采用Z型或N型浇筑方式,各个浇筑点不宜超过2m;在有外观要求的模板处,可放慢浇筑速度、加长浇筑距离、减小混凝土入仓落差,并轻微敲打模板,这样拆模后的混凝土会有较光滑美观的表面[13]。

  抛石型堆石混凝土施工,应在自密实混凝土缓冲层浇筑完成后,将石块抛入仓内,抛入一定体积的石料,使自密实混凝土上升后,继续浇筑自密实混凝土再使其上升1m,然后再抛石循环施工。块石抛入前按照粒径大小将其分为两类:8-30cm为小块石,30cm以上为大块石,抛入时将大小块石间隔抛入仓内,人为抛成具有良好级配的堆石。收仓时抛入粒径相对较小的石块,以减少抛石对仓内石块的撞击[15]。

  3.5 裂缝预防

  大体积混凝土的裂缝预防非常重要。主要有技术方案制定实施、高温季节施工、环境监测等。

  对混凝浇筑、振捣、养护及坍落度控制做出技术方案,并严格执行,特别是对坍落度的控制更应得到搅拌站的同意。

  高温季节,在完成的堆石混凝土表面马上要过车堆石,不能遮盖养护。

  在堆石表面堆积过多过厚的自密实混凝土经过暴晒,表面水分蒸发,容易产生细小裂缝。堆石混凝土浇筑时,可在自密实混凝土覆盖较多的密集地带,人工扔一些小碎石,在初凝时洒水养护,以减少并阻断这种裂纹[13]。

  混凝土的裂缝与环境条件有很大关系,施工过程中应注意气温和湿度的变化,采取有效措施控制高温、低温冲击和激烈干燥冲击。注意与气象站的密切联系(降温及降雨预报),不得在雨中浇筑混凝土,否则会严重改变水灰比[16]。

  4 质量管理

  目前,质量管理主要是采用“三全一多样”的全面质量管理方法,即全员的质量管理、全过程质量管理、全企业的质量管理和多方法的质量管理。

  而全面质量管理是依托在一系列的基础工作之上的,其基础工作包括标准化工作、计量工作、质量信息工作、质量责任制和质量教育工作。对堆石混凝土施工的全面质量管理,应切实做到以下几个方面的质量检测控制。

  4.1 自密实混凝土质量

  混凝土拌和物质量,按照自密实混凝土质量标准控制,即坍落度24-28cm,坍落扩展度50-60cm,V-漏斗通过时间20-40s,满足扩展度要求时,扩展度2h损失<5cm[15]。

  4.2 试坑容重检测

  试坑容重检测是堆石混凝土现场试验的检测内容之一,其检测结果能够直观快速地判定堆石混凝土的质量,其检测标准为堆石混凝土密度大于2350kg/m3,该密度即为设计参数。表1,为围滩水电站堆石混凝土试坑容重检测数据。

  5 成本管理

  随着市场经济的不断完善,每一个中标工程都需要加强管理才能取得利润,砼工程量的多少,质量的优劣,工时、机械台时的利用,资源、能源的消耗,资金周转的快慢等等,都会直接地或间接地在成本中反映,运用成本管理这个手段,就可以对上述这些方面起组织和促进作用。因此,必须在经济活动的全过程中,实行科学的、全面的、综合的成本管理。

  而作为堆石混凝土施工技术,本身具备降低综合成本的优势。但如果成本控制不严,将会造成人力、物力的浪费,即使干出很多堆石混凝土工程,没能最大化实现其优势,那就有悖于这个技术的应用,有悖于生产经营目的。

  对于成本管理,宝泉上水库冲沟工程[13]获得了较满意的结果:混凝土生产时间每天保证近20h,如果只采用素混凝土回填,可浇筑约360m3/d,如浇筑堆石混凝土,则可浇筑近1000m3,堆石混凝土施工强度较高;根据施工工艺和现场的施工条件,考虑1号冲沟约一半采用自密实堆石混凝土回填,可节约近240万元。

  6 堆石混凝土挡土墙施工工序

  堆石混凝土挡土墙施工工序,主要包括基坑垫层、模板安装、堆石入仓、自密实混凝土浇筑、模板拆除、构造设施和混凝土养护等。分别如下:

  (1)施工准备(2)基坑开挖 (3)地基处理 (4)垫层施工

  (5)模板安装(6)堆石入模 (7)SCC浇筑 (8)循环施工

  (9)模板拆除(10)RFC养护(11)构造设施 (12)填料夯实

  其中,原材料准备,需注意:堆石石块,应选择粒径大于15cm、强度不低于MU40、密度大于2200kg/m³的石块;而自密实混凝土,应根据当地材料、减水剂和强度等级等,提前试配,并确定配合比。

  循环施工,即由于堆石混凝土施工技术的优点,可以连续循环进行(5)、(6)、(7)三个步骤,从而缩短施工周期,加快施工速度。

  7 结论与展望

  堆石混凝土,不仅在大坝中已初步应用,而且在铁路公路挡土墙中,具有广阔的发展前景。于是,总结了堆石混凝土施工管理,提出了堆石混凝土挡土墙施工工序。

  要较好发挥堆石混凝土的优势,创造最大的经济效益,为和谐社会和绿色生产做贡献,在施工管理方面仍需深入研究的问题:

  ① 针对新的堆石混凝土结构形式的施工技术和质量管理研究,如堆石混凝土挡土墙施工管理;

  ② 更合理地进行施工计划,完善堆石混凝土施工工艺、工序;

  ③ 在混凝土施工管理中,计划、技术、质量、成本管理之间是相互联系,密不可分的,无论加强那一方面的管理都会最终归结到降低成本,提高经经济效益上来。使计划、技术、质量、成本管理,四者相互协调促进,形成完整的堆石混凝土施工管理制度,尤为重要。

  参考文献

  [1]金峰,安雪晖. 堆石混凝土大坝施工方法:中国, 03102674.5[ P]. 2003.

  [2] 安雪晖, 金峰, 石建军. 自密实混凝土填充堆石体的试验研究[J]. 混凝土. 2005(1): 3-6, 42.

  [3] 石建军, 张志恒, 金峰, 等. 自密实混凝土填充堆石体的试验[J]. 南华大学学报. 2005,19(1): 38-41.

  [4] 金峰, 安雪晖, 石建军,等. 堆石混凝土及堆石混凝土大坝[J]. 水利学报, 2005(11):1347-1352.

  [5] 石建军, 周绍青, 张志恒, 等. 自密实堆石混凝土梁的正截面受力性能[J]. 水利与建筑工程学报.2005,3(4): 33-35.

  [6] 周虎. 堆石混凝土专题报告[R]. 清华大学水利系, 2006, 12.

  [7] 黄绵松, 安雪晖, 周虎.堆石混凝土技术在梁构件中应用的试验研究[J]. 沈阳建筑大学学报(自然科学版),2007,23(3): 353-357.

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  [17] 王冰. 自密实堆石混凝土在围滩水电站中的应用[J]. 山西水利科技. 2010(3): 52-53, 63.

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