四川腾越建设监理有限公司 四川省绵阳市 621000
摘要：随着水利工程技术的发展，新材料、新技术不断应用工程工程实践，自密实砼也不断应用于水利工程。现论述自密实砼的施工，以及对今后自密实砼施工的建议。
关键词：自密实砼；施工；应用
一、工程概况
长宁县东山水库位于长江右岸一级支流长宁河左岸碧玉溪下游，四川省宜宾市长宁县长宁镇境内，总库容1134万m3，灌溉面积为5.65万亩。东山水库工程是农业灌溉、城乡生活供水、防洪等综合利用功能的中型水利工程。东山水库规划灌区范围为宜宾市翠屏区李端镇和长宁县的长宁镇、开佛乡、井江乡等4镇。
大坝为沥青砼心墙石渣坝，坝顶宽10m，长度为451m。三座副坝为R100堆石砼坝（即自密实砼），长度为209m，最大坝高37.30m。溢洪道长度为230m，净空尺寸为7×10m。三座副坝长度297米，上下游侧采用的50cm宽常态砼、底板为1m的常态砼、中间为R100堆石砼（即自密实砼）。
二、施工技术要求
招标文件已明确，东山水库R100堆石砼中的粗骨料为鱼池奥的灰岩料，最大粒径不超过1.5米、最小粒径不小于0.3米；饱和抗压强度≥40Mpa，软化系数≥0.8。每仓的分层厚度不大于2米。
三、现场试验
北京华石纳固科技有限公司2014年11月21日与中国水利水电第五工程局有限公司签订配合比试验及技术服务合同。
1、原材料
1.1水泥
根据《胶结颗粒筑坝技术导则》（SL678）中的相关规定，用于自密实混凝土的水泥宜选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。
四川天源水泥有限公司生产的32.5复合硅酸盐已委托北京碧波立业技术检测有限公司进行基本性能检测。检测项目包括标准稠度、凝结时间、安定性、抗折强度（3d、28d）、抗压强度（3d、28d），检测结果全部合格。故本工程选用四川天源水泥有限公司生产的32.5复合硅酸盐水泥（P.C32.5）。
1.2粉煤灰
根据《胶结颗粒筑坝技术导则》（SL678）中的相关规定，用于自密实混凝土的粉煤灰应符合国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T1596）中I级或II级粉煤灰的技术性能标准。本工程选用四川宜宾元亨实业有限公司生产的II级粉煤灰。
粉煤灰已委托北京碧波立业技术检测有限公司进行基本性能检测，检测项目包括烧失量、需水量比及细度，检测结果全部合格。
1.3砂
根据《水工混凝土试验规程》（SL 352）中的相关规定，对砂的颗粒级配、表观密度和0.08mm水洗筛余量进行了检测，砂的0.08mm水洗筛余量是为了检测小于0.08mm部分占砂的比例，这部分将等体积替代粉煤灰作为粉体使用。
对砂取样并委托北京碧波立业技术检测有限公司进行基本项检测，检测项目包括筛分析、含粉量、泥块含量，检验结果全部合格。
1.4石子
根据《水工混凝土试验规程》（SL 352）中的相关规定，对石子的颗粒级配和表观密度进行了检测，对于石子取样并委托北京碧波立业技术检测有限公司进行基本项检测，检测项目包括含泥量、泥块含量、针片状颗粒含量、压碎值班，检测结果全部合格。
1.5外加剂
根据《胶结颗粒筑坝技术导则》（SL678）中的相关规定，北京华石纳固科技有限公司生产的HSNG-T自密实混凝土专用外加剂性能满足要求。
2．专用自密实混凝土配合比
根据四川省宜宾市长宁县东山水库项目设计要求，设计的自密实混凝土配合比应满足C15的性能要求。
根据以上原材料于2014年9月12日在现场通过试验确认现场的施工配合比为：
对此配合比自密实混凝土进行工作性能保持，记录如表2.2所示：
图片1：自密实砼的配合比试验。
对上述配合比的混凝土成型标准抗压、抗渗、抗冻试块，标准养护至相应龄期后委托北京碧波立业技术检测有限公司进行相关检测。依据检测报告混凝土在标准养护条件下28d立方体抗压强度22.3 Mpa，满足C15设计要求。
四、施工过程
1、工程施工特点及难点
（1）堆石混凝土施工块石用量大，块石清洗及入仓均需大量人工配合，施工难度大，工效低，干扰大，施工进度相对较慢。
（2）堆石体石材用量大，石材质量检验、表面含泥量控制、堆石体比例控制难度大，施工技术不太成熟，施工质量控制难度较大。
（3）堆石混凝土受堆石体高限制，每层堆石高度1.5~2m，混凝土循环施工的次数多，进度相对较慢。
（4）堆石混凝土可以充分利用粉煤灰、矿渣粉、石粉等活性或惰性掺和料，在大体积混凝土施工中可以显著简化甚至取消温控措施，自密实混凝土入仓后无需振捣，减少了混凝土浇筑过程中人工数量。
2、施工部署
本部位堆石混凝土中堆石料从鱼池澳灰岩料购入。石料堆积在存储区，采用人工配合液压反铲选取合格的堆石料入仓，存储区料石采用高压水进行冲洗。在部分区域挖机无法上料时，采用筑土堆或25t汽车吊入仓。部分仓面同原地面高差不大时采用自卸汽车直接入仓，人工配合液压反铲采用倒退法进行堆石料的堆存码放；
自密实混凝土使用已有的60搅拌站，按照批准的配合比进行生产，混凝土罐车进行水平运输，采用60泵和反铲入仓。
3、施工布置
3.1施工道路布置
堆石混凝土施工道路平行副坝轴线在工作面外侧布置。
（1）堆石料运输道路：鱼池奥石料场—308省道—进场路—临时便道—工作面外侧堆料存场。
（2）自密实混凝土运输道路：拌和楼—临时便道—工作面外侧—泵送入仓。
3.2施工机械布置
堆石混凝土施工机械主要为堆石料的挖运机械、冲洗设备，自密实混凝土的运输和入仓机械等。
在仓面布置220液压反铲配20t自卸汽车，负责堆石料的挖装及运输，混凝土工作面内布置一台360液压反铲，一台25t汽车吊，负责堆石料的入仓及整理堆放。布置一台HBT60混凝土泵机及2辆9m3混凝土运输罐车，负责自密实混凝土的入仓及运输。储料场旁边布置一部高压水泵，负责堆石料的清洗。
3.3施工水、电布置
（1）施工供水：施工供水主要为仓号冲仓、堆石料的清洗、混凝土养护等。仓号内冲仓及混凝土养护用水量小，直接在旁边架设一台2寸潜水泵，管路沿着挡墙外侧向上游铺设至工作面，随着工作面向前延伸；堆石料清洗用水量较大，布置堆石料清洗场，从河内抽水对运往仓号内的堆石料进行冲洗。
（2）施工供电：主要为泵机、冲仓、照明等用电，从副坝输电干线接引。
4、施工程序
堆石混凝土施工程序见下图5-1。
图5-1堆石混凝土施工程序图
5、材料选择
5.1堆石料
（1）堆石料应新鲜、完整，质地坚硬，不得有剥落层。
（2）堆石料选取外购灰岩料，其中部或局部厚度不宜小于30cm，最大粒径以运输、入仓方便为限，一般不超过1.5m；允许使用少量片石但其重量不得超过堆石料总重的10%。
（3）堆石料的饱和抗压强度不得小于40MPa。
5.2水泥、粉煤灰、细骨料、粗骨料、外加剂等材料
（1）水泥选用复合硅酸盐水泥，标号为P.C32.5。
（2）所使用的粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰。
（3）细骨料河砂，其性能指标应符合《水工混凝土施工规范》（DL/T5144-2001）中的相关规定。
（4）粗骨料应选用5~19mm粒径的石子作为粗骨料，超径率不得超过5%，其余性能指标应符合《水工混凝土施工规范》（DL/T5144-2001）中的相关规定。
（5）堆石混凝土外加剂为试验中确定的外加剂。
6、施工方法
基坑开挖完成压底混凝土强度达到2.5MPa后，按照分层分块、跳仓浇筑的程序进行堆石混凝土施工。
6.1混凝土分层分块
堆石混凝土按照垂直高度1.5~2m分层，按照挡墙结构缝位置分块，共分为14块，最大块长度为15m。最大单仓工程量为240m3。
6.2堆石料选取
堆石料取自料场的合格料，必要时安排人工配合装载机或反铲进行石料的精选。石料清洗时可以安排专人直接在自卸汽车上清洗块石，清洗时自卸汽车后箱可略微升起，保证清洗废水排出。
6.3基础仓面处理
建基面必须验收合格后，进行堆石混凝土浇筑工作，岩基面的杂物、泥土及松动岩石均应清除，冲洗干净排除积水。
6.4堆石入仓
（1）基础仓混凝土强度达到2.5MPa以上方可进行堆石入仓。堆石入仓过程应控制不对基础仓混凝土产生较大的冲击，以免下层低龄期混凝土内部产生微裂缝，对建筑物造成早期损伤。在仓位同原地面高差不大时，将石料冲洗干净后自卸汽车运至仓号进仓卸料，人工配合液压反铲进行石料的堆放。
（2）高差较大且无法直接卸料入仓的仓位，石料采用25t汽车吊石入仓。
（3）堆石体在堆放过程中控制与模板边线之间保护层厚度为10cm。
6.5模板安装
按照准确测放的分层分块边线支立模板，模板采用P1015、P3015及P6015钢模板，模板采用内拉法进行加固，4.5m高度以上范围采用多卡钢模板，模板与堆石体之间的保护层厚度为10cm。
在堆石过程中，模板拉条周边宜采用人工平仓，防止大石碰弯、压断拉条，堆石后应对模板进行校正。
泵送专用自密实混凝土的泵管不应支承在模板支撑架上。
浇筑过程中，应安排专职人员检查、维护、调整模板的位置和形态，防止变位、漏浆。
6.6混凝土浇筑
专用自密实混凝土宜使用泵送，也可使用挖掘机挖斗、溜槽及吊罐等方式入仓。
严禁自密实混凝土与其它混凝土交替泵送。
堆石混凝土采用自密实混凝土进行浇筑，无需振捣，自密实混凝土自密实性能指标见表7.1
（1）自密实混凝土配合比
1）使用现场材料通过试验室试配得到的配合比为自密实混凝土理论配合比，还应根据现场生产系统试配时用水量调整修正，得到最终施工配合比。
2）定期对砂的级配情况进行检查，变化大时必须进行调整。
3）应定期对石子的超径情况进行检查，当超径比率较大时，应筛除大颗粒后方可进行自密实混凝土的生产。
（2）自密实混凝土的生产
1）自密实混凝土生产前应对所使用的粗、细骨料进行含水量测定，根据骨料含水量的变化情况，随时调整实际用水量。若自密实混凝土生产过程中天气（气温、湿度等）变化较大时或者取料部位发生变化时，应及时对骨料含水量进行重新测定从而调整实际用水量。
2）水泥、粉煤灰、减水剂、水的称量误差不得超过±1%，砂石的称量误差不得超过±2%。
3）生产自密实混凝土的用水量除应在施工配合比的基础上扣除骨料含水，必须根据拌合情况及时调整用水量。
（3）自密实混凝土运输
1）使用9 m3混凝土罐车运输自密实混凝土。
2）运输车在接料前应将车内的残留其它品种的混凝土清洗干净，并将车内积水排尽。
3）运输过程中严禁向车内的混凝土加水。
4）卸料前搅拌运输车宜先高速旋转然后即可卸料。
5）混凝土的运输速度应保证浇筑的连续性。
（4）自密实混凝土入仓
除表层自密实混凝土外，每一仓的浇注顶面应留有块石棱角，块石棱角的高度高于自密实混凝土顶面约5cm～20cm，以便与下一仓的粘结。
（5）自密实混凝土的浇筑间隔时间
1）泵送自密实混凝土时应保证浇筑的连续性，不得中断。如不可避免的出现中断时，中断间隔时间不得超过45分钟，否则应对出机的自密实混凝土作处理，在未有处理前不得再次入仓。
2）自密实混凝土应保持浇筑的连续性，独立的仓面应连续浇筑完成。
（6）拆模及养护
在堆石混凝土强度达到5MPa以上方可拆模，浇筑完成后6~18h内即可进行养护，采用洒水养护，养护时间28d。
施工完成后通过现场钻芯取样，表明自密实砼充填密实，完全符合要求。
图片3：3#副坝0+688—0+703段▼327.1高程自密实砼的施工。
图片4：1#副坝0+481—0+496段▼325.0高程自密实砼的施工。
五、不同材料的现场试验
2016年7月20日上午，省水利厅总工梁军、建管处副处长徐波、宜宾市水务局总工廖建强带队的一行相关领导到长宁县东山水库检查指导工作时，提出在自密实混凝土施工时有何存在的问题时，本人在现场明确向梁军总工汇报：自密实混凝土施工可行，但在东山水库不经济，由于中水五局自密实混凝土的投标单价319.45元/cm3，灰岩料从江安县转运到工地，又加上材料涨价，灰岩料转运到工地的价格为115元/cm3，加上混凝土的价格337.19元/cm3，再加上施工时发生的机械费用，合计成型的自密实砼的单价为480元/cm3，为此梁军总工要求在东山水库拿两仓作为试验，采用当地材料（大坝料场的新鲜砂岩），看是否可行？随后设计方在2016年8月3日上又重新编制长宁县东山水库工程副坝自密实混凝土的施工技术要求：
1、试验目的
通过本次试验，获取相关试验数据，总结经验，指导今后的勘测、设计和施工工作，多块好省地充分利用当地筑坝材料为水利工程建设服务。
2、试验区选择确定
根据目前副坝施工情况，确定试验区选择在1#副坝段，桩号为：坝横0+496.75~0+526.65，高程323.2。
3、试验材料的确定
本次自密实堆石混凝土的堆石料选自大坝填筑料开挖料场即大坟坝料场I区砂岩填筑料，要求填筑料饱和抗压强度不小于25MPa的新鲜砂岩，填筑材料含泥量不大于0.5%，不得有泥块掺杂其中，级配连续，最大、最小粒径及百分含量（重量比）满足以下试验区所述的技术要求。
4、试验范围及要求
4.1试验区的划分
将本次确定的试验区坝横0+496.75~0+526.65，高程323.2划分为4个区域，分别为A区、B区、C区和D区，如下图所示。
5、物理力学指标检测
在不同粒径填筑区域选择5个不同部位钻孔取芯，不同最小粒径含量分别获得5组试样，进行渗透、空隙率、堆石率及抗压强度等物理力学实验，并提供试验报告。
6、其他
（1）试验依据《胶结颗粒筑坝技术导则》（SL678-2014）及相关试验规范。
（2）副坝除试验区域外，其它未完成部位按原设计要求继续施工，将已购买的灰岩堆石料用完后，更换成饱和抗压强度不小于25Mpa的新鲜砂岩料，其它控制指标不变。
（3）副坝试验区域取消上下游0.5m厚的常态砼，改为上游迎水面采用0.3m厚的自密实混凝土，其配筋方案不变。
六、试验段的施工
由于自密实混凝土的粗骨料的调整，原计划使用槽钢做边框，中间用钢筋做格栅做成的筛子进行大坝料场新鲜砂岩料的筛分，在具体的筛分过程中，出现卡壳现象，功效太低。为此本人建议：由于不同粒径的砂岩料需求不大，建议做不同的粒径的圆箍直接用人工分拣装车后过磅称重，在料仓前拌和均匀用挖机按设计要求的厚度分层入仓，经验收合格后再用混凝土泵车将自密实混凝土运送到仓面用溜槽自流入仓。
施工完成后由四川省水利地方电力建筑安装工程质量检测中心站现场进行钻芯取样做试验，经过试验各项指标都能满足设计指标要求。
图片5：1#副坝试验段0+496—0+503在▼325高程自密实砼的钻芯取样。
七、结论和体会：
1、通过长宁县东山水库副坝自密实混凝土的施工实践说明自密实砼的施工是成熟的，可以进行大量推广应用于水利工程施工。
2、自密实混凝土特别适用于应急抢险工程，用于时间紧、任务重、不需要关模、立模的工程。
3、从安全、经济的角度考虑自密实混凝土施工应尽量使用当地就近材料，只要强度不低于25Mpa、干净，不属于易风化的岩石或卵石都可以用于自密实混凝土施工。
引用的规范：
1、《胶结颗粒筑坝技术导则》（SL678-2014）；
2、《水工混凝土施工规范》（DL/T5144-2001）；
3、《水工混凝土试验规程》（SL 352）；
4、《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T1596）；
论文作者:程勇
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第11期
论文发表时间:2017/9/29
标签：混凝土论文; 密实论文; 石料论文; 骨料论文; 东山论文; 粒径论文; 长宁县论文; 《建筑学研究前沿》2017年第11期论文;