堆石混凝土施工工法(杜志仁).ppt

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1、堆石混凝土施工工法,杜志仁,1.前言 1.1堆石混凝土的发展情况 堆石混凝土近年来在混凝土工程施工中发展较快，在各类工程已得到应用，其中在水利工程中应用较多。例如在山西省浑源县恒山水库除险加固工程和晋城围滩水库中都采用了堆石混凝土施工技术。,堆石混凝土：是指利用专用自密实混凝土的自密实性和填注性能，填注随机堆积（或辅以人工堆积）的堆石体空隙，所形成的完整、密实、低水化热的一种大体积混凝土。普通型堆石混凝土：是指先将满足一定粒径要求的堆石直接入仓，形成有空隙的堆石体，然后在堆石体表面浇筑满足特定要求的专用自密实混凝土，依靠自重，填注堆石空隙，形成的一种堆石混凝土。,抛石型堆石混凝土：先将抗离析性

2、能优越且保塑性能良好的专用自密实混凝土浇筑入仓，然后将块石或者卵石均匀抛入专用自密实混凝土中，无须振捣而形成的一种堆石混凝土。自密实混凝土：是一种具有高流动度、不离析、均匀性和稳定性，浇筑时依靠自重流动，无需振捣而达到密实的混凝土,专用自密实混凝土：专门用于堆石混凝土的自密实混凝土，除具备一般自密实混凝土的特点以外，还具有水泥用量低、水化热低、能够均匀通过并填注堆石体空隙等特点。,2.工法的特点(1)综合造价低；(2)施工艺简单，减少振捣工序，堆石混凝土施工层面有大量的块石棱角裸露，提高了层间的抗剪能力，简化了层面处理措施，从而显著提高了工效；(3)大量使用块石，水泥用量少，实际水化热温升仅为

3、常态混凝土的1/2左右，可简化温控措施，形成的大体积混凝土结构收缩量少，具有较强的抗裂能力；,(4)堆石混凝土大量使用块石，显著减少水泥用量，可节约能源，减少CO2排放；(5)堆石混凝土无需振捣，有效减少了施工噪音。,3.适用范围 堆石混凝土特别适合于大体混凝土工程，在水利水电、公路、铁路、港口等领域具有广阔的应用前景。4.工艺原理 堆石混凝土施工工艺原理，当混凝土模板安装就绪后，采用机械或人工在仓面堆成1.21.5m高度的堆石体，然后浇筑自密实混凝土，自密实混凝土依靠自重流动，均匀地完全填充到堆石体的空隙，自密实混凝土与块石凝结硬化形成堆石混凝土。,5.施工工艺流程及操作要点 5.1工艺流程

4、 基础面处理模板安装堆石自密实混凝土拌和混凝土运输自密实混凝土浇筑堆石混凝土养护进入下循环,5.2操作要点 5.2.1基础面及施工缝处理 基础面包括基岩面、砂砾石、土质及混凝土基础等。（1）把基岩上的松动岩石进行撬挖，并将浮石虚渣清除，最后用高压风将表面吹干净，仓内积水要排净，如有地下涌水要制定引排措施和方法。在基岩面上可直接进行堆石，也可以先浇筑混凝土垫层然后再堆石。,（2）砂砾石及土质基础要在开挖完成后进行碾压或夯实，经试验取样合格后，再浇筑混凝土垫层，待混凝土达到5MPa以上且表面进行凿毛后再堆石。,（3）由于在浇筑顶面留有块石棱角，且块石棱角高出自密实混凝土顶面520cm，因此堆石混凝

5、土施工缝一般不需要进行凿毛，只需清除表面积水及渣滓既可，但对于表面积大于0.5m2的自密实混凝土平整面进行凿毛，揭去乳皮。5.2.2 模板安装 堆石混凝土模板采用钢模板和木模板均可，其中钢模板通常采用Q235钢和16Mn钢，面板厚度不小于4mm；木模板面板材质不宜低于II等材，面板厚度不小于4cm。,模板安装前先进行测量放线，按照测量放线所提供的位置，进行模板安装，模板的支撑形式与普通混凝土一样，根据建筑物的结构形式采用相应的支撑，通常采用内拉外顶的形式。由于自密实混凝土流动性高，模板必须密封性好，在模板接缝处粘贴密封条，比如粘贴2cm宽的双面胶带等。,在堆石混凝土施工过程中，由于专用自密实混

6、凝土的流动性大，会对模板产生很大的测压力。施工时如果对专用自密实混凝土的侧压力估计不足，在浇筑过程中出现跑模。堆石混凝土对模板的测压力表达式如下：P=KH K-测压力系数0.61.0，混凝土比重，H混凝土高度,5.2.3堆石（1）在块石进仓前，首先对该批进仓块石进行全面检查，块石材质要新鲜完整，质地坚硬无剥落层和裂纹，对少量粒径小于30cm的块石要分开运输，分散堆放，不得集中堆放。对于粒径过大的块石要用开石器将其破裂成符合规定的块石或者放置仓面中部。对于石料表面附着的泥土必须清洗干净，堆放块石料场的要硬化且排水要畅通，以免堆石入仓时将泥土带入堆石仓面,（2）对于检查合格的块石批，可以使用装载机

7、装在吊斗或其他容器里，再由塔吊等吊运设备吊至仓内卸料，如果条件允许也可以使用装载机直接入仓，块石随机堆放即，但对于基础混凝土接触面大的堆石应进行调整，以保证新旧混凝土的粘结。堆石入仓时带进泥土必须及时清除仓外。在模板附近堆石时，尽量选用粒径小的块石，且需离开模板2050cm。,（3）块石入仓完成后，进行人工平仓，也可以用挖掘机进行平仓，仓内的块石体积应“下大上小，中大外小”。对仓内的不合格料进行清理，经质检员检查，监理工程师验收后，完成堆石工序再进行自密实混凝土浇筑。,5.2.4自密实混凝土拌和 自密实混凝土拌和是堆石混凝土的关键程序，拌和质量的好坏，直接影响堆石混凝土的质量，因此，必须把握好

8、自密实混凝土拌和这道关口。（1）自密实混凝土拌和的依据是配合比，使用现场材料通过试验室试配得到配合比为自密实混凝土理论配合比，还应根据施工现场生产系统的实际情况进行调整修正，得到最终配合比。但水胶比变化不得超过-0.020.01的范围。,(2)在自密实混凝土拌和之前，首先要对场内的原材料进行全面检测，其中对粗细骨料的含水率，含泥量进行测定，根据骨料含水量的变化情况，随时调节用水量。若自密实混凝土生产工程中天气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调整实际用水量。,（3）原材料检测完成后，用水清洗搅拌机并清除内部积水。拌和自密实混凝土必须采用双卧轴强制式搅拌机。所用拌和

9、设备应满足高峰期浇筑强度的要求，所有的称量、指示、记录及控制设备都应有防尘措施，称量设备要确保精度，每仓自密实混凝土浇筑前要认真核对称量设备的精度。根据最终施工配合比，出具配料单，配料单是自密实混凝土拌和的唯一依据。,（4）自密实混凝土拌和时要按照顺序上料，首先将称量好的骨料和胶凝材料分别投入搅拌机进行干拌，在加入水和外加剂继续搅拌约60s，配专业人员进行跟踪拌和，目测自密实混凝土工作性能达到要求时方可出机，在搅拌机出口进行自密实混凝土流动度和扩散度测试符合要求时方可运输。,5.2.5自密实混凝土运输 自密实混凝土的运输采用混凝土罐车，由于自密实混凝土的流动性对于浇筑时的效果有很大的影响，因此

10、由混凝土出机后的30分钟必须浇筑完成。根据运输距离配备足够的运输设备，以保证自密实混凝土连续浇筑。,在混凝土罐车装料前，要清洗混凝土罐车内的残留其他品种的混凝土，并将车内的积水排尽。运输过程中严禁向车内的混凝土加水。卸料前将混凝土罐车高速旋转1mins以上，如果对自密实混凝土扩度进行调整时，加入外加剂后将混凝土运输罐车高速旋转3mins，使自密实混凝土均匀一致，经检测合格后方可卸料。外加剂的种类、掺量应事先试验确定。,5.2.6自密实混凝土的浇筑 自密实混凝土的浇筑是整个堆石混凝土施工过程中的最后一个环节，在其它工序完成，并通过验收方可进行。（1）自密实混凝土的浇筑采用泵送、挖掘机挖斗、溜槽及

11、吊罐等方式入仓。如果采用泵送先浇筑15m3的自密实砂浆，把输送泵管润滑通畅，然后泵送自密实混凝土入仓。,（2）不合格的自密实混凝土严禁入仓，已入仓的不合格自密实混凝土必须清理出浇筑仓，弃置到指定地点。（3）浇筑自密实混凝土时，严禁在仓内加水。如发现混凝土和易性 较差，应采取加强措施（如添加外加剂、重新拌和等），以保证质量。,（4）在浇筑仓面较大时，应采取多点的浇筑方法，一般采取9m2布置一个浇筑点，浇筑点间距不大于3m，在每个浇筑点必须使自密实混凝土灌满后方可移至相邻的浇筑点，并且浇筑点应连续布置，以保证堆石内混凝土的密实。浇筑顺序应做到单向顺序，不可在仓面往复浇筑。,（5）在堆石下方密实后，

12、混凝土到了仓面时，应控制浇筑的高度，一般情况下混凝土面低于堆石面1020cm，这样更利于下个仓的粘结。整个浇筑就完成后，等到自密实混凝土强度达到一定强度时，便可进行下层浇筑。（6）自密实混凝土采用泵送入仓时，在泵送前，应检查泵管，和各截泵管接头处加密封圈，连接是否紧密，保证整个管路不漏气、不漏浆。连接前，泵管内不得有杂物及未清理的的混凝土，以保证泵管壁光。,泵送自密实混凝土应按照以下顺序操作：首先向输送内加0.50.8m3清水润湿和清洁泵管；在灌注自密实混凝土之前，需使用同配比水泥砂浆润泵；再泵送自密实混凝土。下图为泵送混凝土入仓示意图。,泵送混凝土浇筑图片（1）,自密实混凝土的养护 浇筑完成

13、的堆石混凝土，在养护前宜避免太阳曝晒。堆石混凝土在浇筑完毕618h内开始洒水养护。混凝土应连续养护，养护期内始终使混凝土表面保持湿润。混凝土养护时间，不宜少于28d，有特殊要求的部位宜适当延长养护时间。,6材料与设备 6.1材料 堆石混凝土的材料组成主要有水泥、粉煤灰，特种外加剂，水、粗细骨料及块石等。,水泥 可选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥，应满足相关国家标准的要求，优先选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，并考虑与专用外加剂的相容性，标号不低于42.5。一般情况下，不宜使用凝结速度较快的水泥，如硫铝酸盐水泥、铝酸盐水泥等。,粉煤灰 应满足国家标准用于水泥和混凝土中的粉煤灰（GB/

14、T1596-2005）中的相关规定，所使用的粉煤灰等级不低于级粉煤灰，具体指标见表。C类粉煤灰的体积安定性检验必须合格。,粉煤灰性能指标要求,外加剂 专用外加剂应具有减水率高、混凝土拌合物坍落度损失小、能改善混凝土收缩等性能，满足专用自密实混凝土流动性较大、粘聚性良好的要求。为了增强专用自密实混凝土的粘性，防止离析，也可选用抗离析剂或增粘剂。专用自密实混凝土一般不宜选用速凝剂或促凝类外加剂，也不应选用早强剂或早强型外加剂。,细骨料 细骨料应质地坚硬、清洁、级配良好；人工砂的细度模数宜在2.42.8范围内，天然砂的细度模数宜在2.23.0范围内。使用山砂、粗砂、特细砂应经过试验论证。细骨料在开采

15、过程中应定期或按一定开采数量进行碱活性检验，有潜在危害时，应采取相应措施，并经专门试验论证。细骨料的含水率应保持稳定，人工砂饱和面干的含水率不宜超过6，必要时应采取加速脱水措施。细骨料品质要求见表,6.1.4 细骨料的品质要求,粗骨料 粗骨料宜采用连续级配或2个单粒径级配的卵石、碎石或碎卵石，最大粒径不宜大于20mm。粗骨料的含泥量不得超过1%，针状片状颗粒含量不得超过8%；粗骨料空隙率宜小于40。,堆石料 堆石料应新鲜、完整，质地坚硬，不得有剥落层和裂纹。堆石料可以使用毛石、块石、粗料石和卵石，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，且不宜超过1.0m；允许使用少量片

16、石但其重量不得超过堆石料总重的10%。堆石料的饱和抗 压强度（Rs）宜满足表。,表6.1.6 堆石料满足的饱和抗压强度要求,6.2设备 用于堆石混凝土拌和设备主要有拌和站或双卧轴强制式搅拌机；堆石混凝土运输设备主要有混凝土罐车、混凝土输送泵或泵车、塔吊或汽吊等；堆石料平仓可用人工和挖掘机等。,7.质量控制 混凝土原材料、配合比、施工各主要环节及硬化后的混凝土质量均应进行控制和检查。7.1原材料的质量控制 堆石混凝土各种原材料，应按照相关规范和技术要求进行检测，经检验合格后方可使用。混凝土生产过程中，必要时在拌和楼抽样检验水泥的强度、凝结时间和掺和料的主要品质。,7.2自密实混凝土质量控制在自密

17、实混凝土拌和生产中，应定期对混凝土拌和物的均匀性、拌和时间和称量衡器的精度进行检验，如发现问题应立即处理。在自密实混凝土拌和生产中，应对各种原材料的配料称量进行检查记录，每8h不应少于2次。,7.2.3混凝土的坍落度、坍落扩展度、V漏斗通过时间每4h应检测不少于1次，出泵口自密实性能指标必须满足坍落度，250mm280mm，坍落扩展度550720mm，V漏斗通过时间420s。7.2.4 引气混凝土的含气量，每班应检测1次。含气量的范围应满足5.01.0%。,7.2.5 混凝土拌和物的温度、气温和原材料温度，每4h应检测1次。7.2.6 混凝土浇筑温度的测量，每100m2仓面面积应不少于一个测点

18、，每一浇筑层应不少于3个测点。测点应均匀分布在浇筑层面上。7.2.7 自密实混凝土强度等级评定标准参考常规混凝土相关标准执行。,7.3堆石混凝土密实度质量控制堆石混凝土容重及孔隙率 堆石混凝土每浇筑40006000m3，挖试坑一个。或者按照建筑物高度和面积进行挖试坑。一般在10m15m高度度挖一次试坑，按照面积挖试坑需根据堆石混凝土的厚度确定，如果堆石混凝土厚度小于2m，可不用挖试坑。试验方法浆砌石坝施工技术规定（SD120-84）中的相关规定执行，容重和孔隙率应满足设计要求。,堆石混凝土预埋孔密实度检测 在堆石中预埋直径510cm的钢管，待堆石混凝土硬化后拔出，通过对孔内密实度的观测评定堆石

19、混凝土的密实性，孔内缺陷面积不得超过总面积的5%。对预埋孔进行注水试验检测，注水试验方法可参考水利水电工程注水试验规程（SL345-2007）中的相关规定，检测结果应满足设计要求。检测点由监理工程师随机选取，检测频率为每层每100m2铺设一根检测管。,7.6堆石混凝土力学性能试验 采用堆石混凝土施工方法浇筑边长50cm的堆石混凝土试块，进行主尺寸的试验检测，得到堆石混凝土的力学性能指标。试验方法可参考水工混凝土试验规程（SL352-2006）中全级配混凝土试验的相关内容，检测结果应满足设计要求。,7.7堆石混凝土耐久性能试验 每季度施工中，取样成型12组自密实混凝土抗冻试件，进行自密实混凝土的

20、抗冻性能检验，检验结果应满足设计要求。进行堆石混凝土主尺寸（大试件）试件的抗冻性能检验。试验方法可参考水工混凝土试验规程（SL352-2006）中全级配混凝土试验的相关内容，检测结果应满足设计要求。,8.安全措施 坚持“安全第一，预防为主”的安全方针，针对工程项目的具体情况采取相应的安全措施。项目部有专门管安全的副经理，在施工现场配备专职安全员和兼职安全员进行安全生产管理。明确安全生产责任制度，合理制订安全检查、追究等制度。主要安全措施有：,（1）混凝土拌和站作业人员按规定戴防尘口罩和穿戴好其他劳动防护用品；所有机械转动部位的防护设施保持完好，并经常检查发现缺陷及时消除。（2）拌和站楼梯和挑出

21、的平台设置安全防护栏，马道板不得腐烂、缺损；检修时，应切断相应的电源、气路，并挂上“有人工作，不得合闸”的警示牌。（3）进入料仓、拌和筒内工作，外面设专人监护，设备运转时，不得擦洗和清理。,（4）所有施工运输车辆经过公路或街道时，都应遵守交通规则；并在施工出入口处安设提示牌。（5）所有垂直运输设备必须保证完好，不得带病工作，电气设备和线路必须绝缘良好，临时停电或停工时，必须拉闸上锁。（6）起重设备上的操作人员必须持证上岗。,9.环保措施9.1坚持保护周边地区的生活环境和生态环境，防治污染和其他公害，保障人体健康的环保方针。9.2遵守国家有关环境保护的法律、法规和规章，按照招标文件的有关规定，做

22、好施工区的环境保护工作。9.3在工程施工期间，对土石渣料、噪声、扬尘、振动、废水、废油固体废弃物、生活垃圾等进行全面控制，防止由于工程施工造成施工区附近的环境污染和破坏。,10.效益分析 通过对自密实堆石混凝土施工技术的应用与研究，有效地保证了工程质量和施工进度。自密实堆石混凝土的检验批符合设计要求及规范规定,施工工艺成熟，有经验可循。自密实混凝土施工方便，缩短了施工工期，降低了施工成本。不论从施工质量还是施工进度，受到了监理单位、设计单位、建设单位的一致好评。取得很好的社会效益和经济效益。并具有广阔的推广和应用价值。,11.应用实例 恒山水库除险加固工程土建01标坝体加固采堆石混凝土施工工艺

23、，堆石混凝土强度等级为F150C20。水库除险加固高度69m，坝顶长度为135.27m，坝底加固厚度11.4m，坝顶加固厚度为2m，坝体加固共分八个坝段，各坝段之间设25mm厚度永久缝，填缝材料为沥青木板。共计需浇筑混凝土39761m3，采用自密实堆石混凝土,施工工艺后，需块石39761m3，自密实混凝土15904m3，为恒山水库工程降低直接费130万元。施工工期设计为3年，采用堆石混凝土预计两年可完工。通过对恒山水库工程采用自密实堆石混凝土的施工，取得了好的效果，积累了一些施工经验，为今后同类工程施工奠定了良好的基础。,恒山水库大坝除险加固工程 堆石混凝土施工全景（图2）,正在灌注自密实混凝土（图片3）,拆模后的堆石混凝土表面（图片4）,完成堆石的仓面(图片5),完工后的恒山水库,