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1、砌石坝腹体毛石直接砌筑施工工法工法编号：RJGF（闽）-33-2010完成单位：福建省水利水电工程局有限公司主要完成人：曾金水 涂启龙 林章银1 前 言砌石坝腹体毛石砌筑一般采用铺浆法，在不断总结毛石梯缝竖砌工艺的基础上，探索采用毛石竖砌直接砌筑的施工方法，简称“直接砌筑法”。经几个工程项目的实践证明，采用毛石竖砌直接砌筑法比采用铺浆法具有较多的优越性，砌石体的多项物理力学指标也略有提高，该工艺值得推广。2 特 点2.0.1 简化施工工序。采用直接砌筑法施工，直接摆石，不铺底浆，与传统的铺浆法比较，简化了工序，减少坝面施工干扰。2.0.2 提高施工机械利用率。采用直接砌筑法施工，摆石、灌竖缝可
2、以按二个工作流程分开进行，毛石与混凝土可以分别上坝，可减少干扰，减少坝面作业人员的数量，提高施工机械利用率，提高工效。2.0.3 有利于冬、夏季施工。夏季高温季节施工时，白天当最高气温超过28C时，进行摆砌毛石；早晚气温较低时段，对已摆好的毛石充分湿润后，连续进行灌竖缝混凝土施工，对混凝土的温控有利，避免水平缝出现冷缝，且延长日作业时间。冬季低温季节施工时，夜间气温较低时段进行摆砌毛石；白天气温较高时段进行灌竖缝混凝土施工，在日温差较大的地区，可延长日作业时间，加快施工进度。2.0.4 便于雨天施工。下雨时段进行摆砌毛石；不下雨时段连续进行灌竖缝混凝土施工，避免频繁调整水灰比，保证施工质量，且
3、延长实际作业时间，加快施工进度。2.0.5 物理力学指标略有提高。采用毛石直接砌筑法施工的砌体，因不采用分块施工，混凝土胶结材料可连续施工，砌石体的整体性好。从江西下会坑工程试验成果证明，多项物理力学指标比传统的铺浆法施工略有提高。2.0.6 提高埋石率，降低工程造价。3 适用范围该工法适应于筑坝石料采用毛石、胶凝材料采用一、二级配混凝土的砌石坝。4 工艺原理直接砌筑法是在砌石坝体仓面上先摆砌毛石，然后在毛石竖缝内灌入混凝土，最后用振捣棒振捣密实。5 施工工艺流程及操作要点 5.1 工艺流程直接砌筑法的工艺流程及施工示意图见图5.1.1和图5.1.2。图5.1.1 直接砌筑法的工艺流程图 （a
4、）平面示意图 （b）剖面示意图图5.1.2 直接砌筑法施工示意图5.2 操作要点5.2.1 面石砌筑面石砌筑先于腹石，一方面先砌面石可控制坝面外部轮廓，同时为腹石砌筑起模板作用，所以其砌筑高度一般为腹石的层高，即1.0m左右，铺浆厚度应为设计灰缝宽度（1.5-2cm）的1.5倍左右，使石料安砌后有一定下沉，并应用铁锤敲击、摇动，使座浆溢出、确保密实，还应撬翻检查。竖缝砂浆多数采用人工捣插，常用工具有钢筋捣插棒、竹片捣插棒或捣插钢板。5.2.2 混凝土面处理摆石作业前，将垫层混凝土面或下层砌石面凿毛冲洗，处理干净后施工。5.2.3 块石吊运上坝本工程采用H3/36B塔机吊运毛块石上坝。5.2.4
5、 人工摆毛石摆石方法同铺浆法。采用毛石竖砌工艺。在已冲洗干净的缝面上直接摆大块毛石，层厚控制在1.0m1.2m，不求单块自稳，竖缝允许点、线接触，大头朝上小头朝下，石料较平整的一面不得朝下，若操作时调整困难可用小石垫空，避免毛石底面与水平缝面出现面接触。因毛石无一定规则，所以竖缝的形状呈三角缝状，见图5-2（b），竖缝的宽度大小不一，可不完全执行浆砌石坝施工技术规定（试行）SD120-84的4.2.6的规定（该规定要求毛石砌体竖缝宽度为：810cm）。5.2.5 混凝土吊运上坝本工程采用H36B塔机吊运混凝土上坝。5.2.6 竖缝分层灌混凝土灌竖缝（含补小块毛石、片石）同铺浆法。胶凝材料应采用
6、一、二级配混凝土。灌竖缝通常分23层进行，先灌底层竖缝混凝土（高约30cm40cm）。 5.2.7 振捣塞片石边振捣边塞片石，再灌第二层竖缝混凝土（高约30cm40cm）并振捣密实后进行表层塞补片石，最后灌顶层竖缝混凝土缝并振捣密实。层面控制有别于铺浆法。砌体的层面应适当向上游倾斜，便于排水。5.2.8 养护、缝面冲毛砌体外露面宜在砌筑后1218小时之内及时养护，对混凝土的养护为21天。水平缝面处理同铺浆法，缝面在初凝后至终凝前采用高压水冲毛。5.3 劳动力组织砌石坝施工可根据现场施工条件及垂直运输设备情况，同时在坝面开辟13个仓面同时施工。砌筑施工时劳动力组织如表5.3.1。表5.3.1 一
7、个作业班组劳动力安排序号工种人数备注1石料开采102石料运输43砼拌和系统24坝下集料场绑块石21个砌筑仓面5坝上摆施工块石及填小块石41个砌筑仓面6混凝土灌缝21个砌筑仓面7混凝土振捣11个砌筑仓面8杂工（冲洗仓面及养护）11个砌筑仓面6 材料与设备6.1 材 料石料和混凝土。石料质地：坚硬、无风化剥落和裂缝。石料规格：面石-条石：用于坝面砌筑，要求为长方形，棱角分明，六面基本平整，其长度应大于50cm，块高大于25cm，长厚比大于3。石料外露面应修加工，外露面高差小于5mm。腹石-毛石：要求单块重应大于25kg，中厚不小于15cm。为提高砌筑效率，增加埋石率，毛石粒径尽量控制边长为1m左右
8、。骨料：以人工轧制，拟选择新鲜、竖硬的洞碴或开采片石轧制，骨料筛洗干净，级配良好，超逊径、力学性能符合技术要求。6.2 设 备垂直运输可用塔机、空中索道或缆机等常规设备；石料和混凝土上坝运输可共用一套设备。主要设备见表6.2.1。表6.2.1 主要机具设备序号主要设备名称型号及规格单位数量用 途1塔机H3/36B台1吊运毛块石、砼上坝2缆机5t台1吊运毛块石、砼上坝3自卸汽车15t辆2运输毛块石进场4拌和机强制式1000台1生产混凝土5砼立罐1 m3个2吊运混凝土入仓6插入振捣器ZN100台2混凝土振捣7全站仪NTS-202台1坝体测量7 质量控制7.0.1 原材料的质量控制与检查：水泥、粉煤
9、灰、外加剂、砂、碎石、毛石等原材料质量应符合筑坝原材料要求，并按规范检验。7.0.2 胶结材料抗压强度必须满足设计要求。7.0.3 毛石砌筑前必须冲洗干净，竖砌时层厚控制在1.0m1.2m，竖缝允许点、线接触，避免面接触。竖缝的宽度大小为：810cm。7.0.4 灌竖缝一定要分23层进行，先灌底层竖缝混凝土并振捣密实后进行补小块毛石，再灌第二层竖缝混凝土并振捣密实后进行表层塞补片石，最后灌顶层竖缝混凝土缝并振捣密实。7.1 质量控制标准砌石坝施工质量执行浆砌石坝施工技术规定（SD12084），砌体的砌缝宽符合表7.1.1要求。表7.1.1 砌体的砌缝宽类 别砌 缝 宽 度（cm）粗 料 石块
10、石毛 石砂浆砌石平 缝1.5222.5竖 缝2324混凝土砌石体平缝一 级 配464646二 级 配810810810浆砌石坝结构尺寸和位置的砌筑允许偏差符合表7.1.2要求。表7.1.2 砌筑允许偏差类 别部 位允许偏差（cm）平面控制坝面分层中心线0.51轮廓线24坝内管道中心线0.51轮廓线12竖向控制重力坝23拱坝，支墩坝12胶结料强度：检验要求按水工砼施工规范要求。坝体砌筑的渗水率：每35m钻孔做压水试验，透水率检查结果必须符合设计要求。砌体容重及空隙率：在坝高三分之一以下，每砌筑510m高，至少挖试坑一组。坝高三分之一以上的砌体，试坑数量由设计、施工单位共同研究决定。所测得容重、空
11、隙率必须符合设计要求7.2 质量保证措施7.2.1 工作面清理砌筑面的浮浆、残碴及其他杂物彻底清理，工作面冲洗干净并保持湿润。7.2.2 面石砌筑面石砌筑严防垫塞片石，拱坝砌筑时内外弧面石以调整竖缝宽砌成弧形，但同一砌缝两端宽度差不宜超过1cm。7.2.3 上层砌筑对下层强度的要求上层砌筑必须在下层胶结材料强度达到2.5MPa以上时进行施工7.2.4 温度控制措施1 砂石料采用地弄（廊道）取料，避免阳光直接照射取用的砂石料，确保砂石料的温度保持较低程度。2 夏季施工时，采用水雾喷射来降低砂石料的温度，从而降低砼入仓温度，达到设计要求。3 夏季施工时，砼采用“双掺”工艺，即掺加粉煤灰和缓凝减水剂
12、，通过试验室试配，在满足砼的强度等级的基础上，确保砼的入仓温度达到设计要求。8 安全措施8.0.1 认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针，根据国家有关规定、条例，结合实际情况和工程的具体特点，组成专职安全员以及工地安全用电负责人参加的安全生产管理网络，执行安全生产责任制，明确各级人员的职责，抓好工程的安全生产。8.0.2 施工现场按符合防火、防风、防雷、防洪、防触电等安全规定及安全施工要求进行布置，并完善各种安全标识。8.0.3 施工现场的临时用电严格按照施工现场临时用电安全技术规范的有关规范规定执行。8.0.4 电缆线路应采用“三相五线”接线方式，电气设备和电气线路必须绝缘良好，场内架设的电
13、力线路其悬挂高度和线间距除按安全规定要求进行外，将其布置在专用电杆上。8.0.5 建立完善的施工安全保证体系，加强施工作业中的安全检查，确保作业标准化，规范化。9 环保措施9.0.1 成立对应的施工环境卫生管理机构，在工程施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章，加强对施工燃油、工程材料、设备、废水、生产生活垃圾、弃渣的控制和治理，遵守有关防火及废弃物处理的规章制度，做好交通环境疏导。9.0.2 将施工场地和作业限制在工程建设允许的范围内，合理布置、规范围挡，做到标牌清楚、齐全，各种标识醒目，施工场地整洁文明。9.0.3 废水除按环境卫生指标进行处理达标外，并按当地
14、环保要求的指定地点排放。弃渣及其它工程废弃物按工程建设指定的地点和方案进行合理堆放和处治。9.0.4 优先选用先进的环保机械，采取措施降低施工噪音。9.0.5 对施工场地道路进行硬化，并在晴天经常对施工通行道路进行洒水，防止尘土飞扬，污染周围环境。10 效益分析直接砌筑法施工，因没有铺浆层，完全避免了摆石作业人员在底浆上的反复踩踏，铺浆层常常因毛石上坝不及时，在灌竖缝混凝土前就初凝而出现冷缝，直接影响砌体层间的胶结质量，形成水平砌缝的薄弱环节。可以解决铺浆法对铺浆层的质量控制难题。铺浆法施工受先铺的底浆混凝土初凝时间控制，必须在初凝前完成灌缝施工，而直接砌筑法，因省去先铺底浆这道工序，可边摆砌
15、毛石边灌竖缝混凝土，也可先集中所有调运设备吊运毛石上坝，通仓摆砌毛石，然后再集中所有混凝土生产运输设备，连续进行灌竖缝混凝土施工，这样施工过程中可提高机械使用效率，减少作业人员，减少施工工序干扰，可用于施工的时间明显增加，形成较好的经济效益。对于昼夜温差比较大的地区，可以利用温度比较低的时段摆砌毛石，待温度适宜混凝土浇注的时候灌竖缝，因此，可以充分利用时间，缩短施工工期。11 应用实例本工法成功地应用于江西高店水电站砌石拱坝工程、古田双口渡砌石重力拱坝工程、泉州市龙门滩四级水电站砌石坝工程等，工程质量满足规范和合同要求。现以江西高店水电站砌石拱坝工程为实例。11.0.1 工程概况及施工情况江西
16、高店水电站砌石拱坝（坝高84m），2005年4月开始坝体砌筑，在大坝下部16m（高程为309.5325.5m部分）采用传统的铺浆法施工，后因工地的昼夜温差较大，影响冬季施工，为确保工期，延长现场施工作业时间，在高程为325.5m以上部分改用直接砌筑法的施工方法，现场配置用两台T6013（臂长60m，臂端最大吊重量1.5t）的塔式起重机上坝，2005年12月上坝强度达1.03万m3，2006年全年上坝强度为6.8万m3。11.0.2 工程评价通过对大坝采用压水试验、挖试坑及第三方进行钻孔取芯等检测手段对309.5360.0m砌石体进行质量检查，试验成果为：砌体的平均干密度为2.399 t/ m3；平均空隙率为2.3%；石料占砌体比例为59.1%；砌体单位吸水率一次性合格率达95.9%；从芯样外观观察看出，层面的毛石与混凝土胶结良好，检查结果表明各项指标均达到设计要求，大坝目前还没有发现漏水现象。采用直接砌筑法施工，极大地延长实际作业时间，加快施工进度，月上坝强度提高25%，每月可节约人工费4万多元，节约机械台班费3万多元，整个工程节约投人74万元。2007年4月初下闸蓄水，提前发电2个月发电，具有明显的经济效益和社会效益。
