專(zhuān)利名稱(chēng)：普通型堆石混凝土施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混凝土施工方法，特別涉及在大體積混凝土施工時(shí)，可用于替代各種混凝土及砌石混凝土工程。
背景技術(shù)：
大體積混凝土是混凝土工程中非常重要的組成部分，在實(shí)際工程中往往在施工的成本、效率、溫控等方面存在著較多的問(wèn)題。傳統(tǒng)的大體積混凝土施工方法主要包括普通混凝土，砌石混凝土以及碾壓混凝土三種。
普通素混凝土大體積混凝土施工的方法是以分塊澆筑配合溫控措施，在混凝土大壩等大體積混凝土施工中得到了廣泛的應(yīng)用，如早期的美國(guó)胡佛混凝土重力拱壩和現(xiàn)在的中國(guó)三峽混凝土重力壩。這種施工方式在保證混凝土施工質(zhì)量和控制混凝土開(kāi)裂方面取得了很多的經(jīng)驗(yàn)，仍然是目前最常見(jiàn)的大體積混凝土施工方式。但是，傳統(tǒng)的大體積混凝土施工需要內(nèi)埋冷卻水管等多種溫控措施，工序多，成本高，施工速度較低。
砌石混凝土在我國(guó)一些100m以下的大壩工程以及擋土墻等工程中使用較多，砌石混凝土施工成本低廉，在經(jīng)濟(jì)上有著明顯的優(yōu)勢(shì)，但是施工機(jī)械化程度低，需要使用大量的人工，施工效率低下，施工質(zhì)量不易控制。砌石混凝土施工規(guī)范中雖然對(duì)砌石的間距，澆筑層厚等都做了明確的規(guī)定，但是在現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行情況相差甚遠(yuǎn)。采用砌石混凝土的工程往往存在著工期滯后、質(zhì)量問(wèn)題較多的情況。
碾壓混凝土施工方法是上個(gè)世紀(jì)七十年代美國(guó)Raphael教授提出的一種新的施工方法(Raphael，M.，“The optimum gravity dam”，Proceedings of Conference on Rapid Constructionof Concrete Dams，Asilomar，1970)，采用零塌落度的干硬混凝土和振動(dòng)碾壓技術(shù)，施工速度快，溫控措施簡(jiǎn)化，具有速度快，成本低的優(yōu)勢(shì)。在大體積混凝土施工中得到日益廣泛的應(yīng)用，例如在中國(guó)已經(jīng)建成超過(guò)100m高的碾壓混凝土拱壩(石門(mén)子拱壩和沙牌拱壩)，正在建設(shè)的龍灘碾壓混凝土重力壩壩高更超過(guò)200m。但是碾壓混凝土層間結(jié)合相對(duì)薄弱，特別是由于速度快，溫控簡(jiǎn)化，在大壩施工后期和運(yùn)行前期，混凝土溫度仍然較高，已有部分工程在這一階段發(fā)生裂縫，需要進(jìn)行修補(bǔ)(河海大學(xué)，江蘇省水力發(fā)電工程學(xué)會(huì)，“全國(guó)拱壩新技術(shù)研討會(huì)論文集”，南京，2001)。這些由于溫度荷載引起的裂縫主要是由于碾壓混凝土的水泥用量雖然比常規(guī)混凝土低，但是，碾壓混凝土的水化熱仍有相當(dāng)大的量。目前碾壓混凝土拱壩等采用誘導(dǎo)縫、結(jié)構(gòu)縫等結(jié)構(gòu)措施來(lái)降低開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)，但施工復(fù)雜程度增加。
近年來(lái)，一種新的堆石混凝土大壩施工方法(金峰、安雪暉，堆石混凝土大壩施工方法，中國(guó)專(zhuān)利，專(zhuān)利號(hào)03102674.5；金峰、安雪暉、石建軍、張楚漢，堆石混凝土及堆石混凝土大壩型式，水利學(xué)報(bào)，2005)已開(kāi)始得到應(yīng)用，該方式結(jié)合了壓漿混凝土和自密實(shí)混凝土的優(yōu)勢(shì)，吸收了壓漿混凝土和自密實(shí)混凝土的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用于大體積混凝土施工時(shí)，具有使用水泥少，絕熱溫升小，單價(jià)低，施工簡(jiǎn)單，速度快等優(yōu)點(diǎn)，但是在混凝土的澆筑方法上需要預(yù)埋壓漿管，通過(guò)一定的壓力將混凝土壓入堆石體的孔隙中。在堆石體中預(yù)埋壓漿管的做法在實(shí)施時(shí)較為復(fù)雜，施工難度比較大，而且對(duì)于大體積混凝土施工時(shí)需要埋置的數(shù)量較多，大大的降低了施工效率低，施工成本也相對(duì)較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在《堆石混凝土大壩施工方法》專(zhuān)利技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對(duì)其預(yù)埋壓漿管的工序較為復(fù)雜的問(wèn)題，提供一種普通型堆石混凝土施工方法，從而進(jìn)一步簡(jiǎn)化施工工藝，提高施工效率。
本發(fā)明的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，該方案包括如下步驟1)為所需澆筑堆石混凝土的倉(cāng)面設(shè)置模板或替代物1，模板替代物可采用具有一定剛度和強(qiáng)度的砌石墻或混凝土墻等封閉構(gòu)筑物，有天然阻隔的倉(cāng)面無(wú)須設(shè)置模板或替代物。
2)使用粒徑不小于15cm的塊石或卵石2自然堆積填滿(mǎn)需要澆筑的倉(cāng)面，倉(cāng)面的厚度不超過(guò)3m。
3)從堆石體的表面直接澆注自密實(shí)混凝土3，無(wú)須振搗依靠自密實(shí)混凝土的自重填滿(mǎn)堆石體縫隙形成堆石混凝土，所澆注的自密實(shí)混凝土須滿(mǎn)足以下性能要求坍落度≥250mm，擴(kuò)展度550mm～750mm，V型漏斗通過(guò)時(shí)間5～30s。
4)在混凝土施工冷縫處，澆筑自密實(shí)混凝土?xí)r不應(yīng)澆滿(mǎn)，應(yīng)裸露出一定高度的塊石棱角4，該方案可增強(qiáng)混凝土冷縫處的粘結(jié)力，提高其抗剪能力，并可省去鑿毛工序；對(duì)于頂面混凝土可用自密實(shí)混凝土沒(méi)過(guò)堆石體形成平整頂面5。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)基突出性效果本發(fā)明對(duì)其中的主要技術(shù)環(huán)節(jié)進(jìn)行了創(chuàng)新性研究，明確提出了關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)，通過(guò)對(duì)自密實(shí)混凝土性能以及施工工藝的控制，全面取消了堆石混凝土大壩施工方法中需要預(yù)埋壓漿管的復(fù)雜工序，塊石也可以自然堆積擺放，無(wú)須振動(dòng)碾壓，能夠從堆石體的表面直接澆筑自密實(shí)混凝土，顯著的簡(jiǎn)化了施工程序，進(jìn)一步提高了施工效率。該施工方法不僅適用于大壩混凝土澆筑，還適合于基礎(chǔ)、擋土墻等各種大體積混凝土的澆筑。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性效果①大大簡(jiǎn)化了施工工藝和所需的施工設(shè)備，整個(gè)施工過(guò)程中基本取消了例如在堆石體中預(yù)埋壓漿管等精細(xì)施工，全部為粗獷型施工，只需混凝土工程的普通設(shè)備并且不再需要振搗設(shè)備即可完成整個(gè)施工，完全不需要振動(dòng)碾、壓漿管及壓漿設(shè)備，混凝土澆筑更加靈活快速，施工速度得到顯著提高。②由于取消了壓漿管，解決了水化熱等問(wèn)題，堆石混凝土倉(cāng)面的厚度可以超過(guò)1m，一般不超過(guò)3m，超過(guò)了常規(guī)混凝土和碾壓混凝土倉(cāng)面厚度的數(shù)倍，顯著的提高了施工進(jìn)度。③塊石或卵石的大量使用大大減少了混凝土的使用量，每方堆石混凝土僅需40％～45％的混凝土，可有效降低30％以上的成本；單方堆石混凝土中水泥的低含量有效地解決了大體積混凝土的水化溫升問(wèn)題，水化熱可達(dá)到常規(guī)混凝土的40％以下。④層間結(jié)合部的粘結(jié)更加充分，可免除鑿毛工序，提高了混凝土施工冷縫處的抗剪能力。⑤將初步破碎的大塊石直接用于混凝土澆筑，無(wú)須進(jìn)一步破碎篩分能夠有效的節(jié)約能源，而且大幅度的減少了水泥用量使得工程的修建更加綠色環(huán)保。


圖1是普通型堆石混凝土施工方法示意圖。
圖2是堆石混凝土澆筑完成的示意圖。
圖3是混凝土施工冷縫部位的處理方式示意圖。
圖3-A是堆石混凝土施工冷縫處暴露出來(lái)的塊石棱角的示意圖。
圖3-B是將堆石直接堆放在混凝土施工冷縫處裸露的堆石棱角上的示意圖。
圖3-C是在上層堆石體澆筑自密實(shí)混凝土后填充施工冷縫的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式本發(fā)明是在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，先由塊石自然堆積形成的堆石體，然后將滿(mǎn)足性能要求的自密實(shí)混凝土直接從堆石體表面倒入，在自密實(shí)混凝土高流動(dòng)和抗離析性的保證下依靠其自重將塊石間的空隙填充完畢。具體方式可按如下步驟實(shí)施1)為所需澆筑堆石混凝土的倉(cāng)面設(shè)置模板或模板替代物1，模板替代物可采用具有一定剛度和強(qiáng)度的砌石墻或混凝土墻等封閉構(gòu)筑物，有天然阻隔的倉(cāng)面無(wú)須設(shè)置模板或替代物；對(duì)于已具有阻隔的倉(cāng)面可不設(shè)置模板，也可使用砌石墻或混凝土墻等封閉構(gòu)筑物替代模板。
2)使用粒徑不小于15cm的塊石或卵石2自然堆積填滿(mǎn)需要澆筑的倉(cāng)面，倉(cāng)面的厚度不超過(guò)3m。
采用機(jī)械設(shè)備或人工將塊石運(yùn)輸至倉(cāng)面內(nèi)自然堆積即可，如需進(jìn)一步降低混凝土的使用量，可以使用機(jī)械使塊石堆積得更加緊密從而減少堆石的孔隙率。塊石的運(yùn)輸可以使用自卸汽車(chē)或者裝載機(jī)直接運(yùn)抵倉(cāng)面，卸料后自然堆積即可；或者采用大型皮帶機(jī)將塊石運(yùn)輸至倉(cāng)面。對(duì)倉(cāng)面內(nèi)堆積的塊石可以使用反鏟進(jìn)行進(jìn)一步的平整和緊密堆積。
所使用堆石的最佳粒徑為30～150cm，即能夠保證堆石體中具有足夠大的空隙，又便于機(jī)械設(shè)備對(duì)其進(jìn)行搬運(yùn)以及倉(cāng)面內(nèi)堆積狀況的調(diào)整。在實(shí)際施工中，如果塊石的粒徑不宜控制，允許少量粒徑小于15cm的塊石存在于倉(cāng)面的上部，對(duì)于粒徑超過(guò)80cm的塊石也可以大量使用，但應(yīng)注意放置在倉(cāng)面的中部，不應(yīng)放置在倉(cāng)面的邊緣。
堆石混凝土施工倉(cāng)面的厚度主要受施工能力和施工進(jìn)度安排的影響，塊石的堆積厚度一般應(yīng)低于3m，厚度為1m～2m時(shí)有利于施工效率和效果的良好結(jié)合。
3)從堆石體的表面直接澆注自密實(shí)混凝土3無(wú)需預(yù)埋灌漿管澆注混凝土，從堆石體上表面倒入自密實(shí)混凝土直至其完全填充倉(cāng)面內(nèi)堆石體的空隙，澆注方式可采用泵送入倉(cāng)、吊罐入倉(cāng)、串筒(流槽)入倉(cāng)、裝載機(jī)(挖掘機(jī))入倉(cāng)等多種形式。
通常在堆石厚度小于1m同時(shí)堆石體不超過(guò)3層塊石時(shí)，可按照自密實(shí)混凝土性能要求的下限生產(chǎn)自密實(shí)混凝土，即滿(mǎn)足坍落度滿(mǎn)足≥250mm，擴(kuò)展度滿(mǎn)足≥550mm，V型漏斗通過(guò)時(shí)間滿(mǎn)足5-30s；在堆石厚度大于1m時(shí)，自密實(shí)混凝土則應(yīng)滿(mǎn)足坍落度滿(mǎn)足≥260mm，擴(kuò)展度滿(mǎn)足650-750mm，V型漏斗通過(guò)時(shí)間滿(mǎn)足10-20s的要求。
4)在混凝土施工的冷縫部位，澆筑自密實(shí)混凝土?xí)r不應(yīng)澆滿(mǎn)，應(yīng)裸露出塊石棱角4，對(duì)于頂面混凝土用自密實(shí)混凝土沒(méi)過(guò)堆石體形成平整頂面5。
應(yīng)根據(jù)倉(cāng)面要求的不同采取不同的收倉(cāng)方式，當(dāng)倉(cāng)面為頂面時(shí)可用自密實(shí)混凝土完全覆蓋塊石形成平整的混凝土面；當(dāng)倉(cāng)面為非頂面時(shí)則該面為一施工冷縫面，自密實(shí)混凝土不應(yīng)澆滿(mǎn)，需要暴露出部分塊石的棱角，以增強(qiáng)粘結(jié)減少鑿毛工序。養(yǎng)護(hù)根據(jù)工程要求對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。
實(shí)施例1在具體的實(shí)施中，所使用的堆石粒徑從15cm至150mm不等，堆石中既有塊石也有卵石，粒形以塊狀居多，含有長(zhǎng)條形堆石，數(shù)量較少，堆石粒徑分布不均勻，堆石可以采用汽車(chē)運(yùn)輸，然后將堆石自然堆積即可，自然堆積后空隙率為40％左右；所實(shí)施的堆石層厚最高達(dá)到了2.5m左右，通常為1.5m左右；采用約0.8m厚的漿砌石替代模板，成形后省略拆模工序。分別使用了滿(mǎn)足坍落度為260mm，擴(kuò)展度為600～700mm，V型漏斗通過(guò)時(shí)間為5～20s的自密實(shí)混凝土進(jìn)行澆注，澆注方式采用了泵送入倉(cāng)、吊罐入倉(cāng)、溜漕入倉(cāng)、反鏟入倉(cāng)等多種形式。對(duì)形成的堆石混凝土進(jìn)行了切割觀測(cè)、鉆孔取芯、壓水試驗(yàn)等檢測(cè)，得到如下結(jié)果堆石混凝土的密實(shí)性?xún)?yōu)良，內(nèi)部完全被自密實(shí)混凝土填充密實(shí)；堆石混凝土的抗壓強(qiáng)度略高于用于澆注的自密實(shí)混凝土，使用C15等級(jí)自密實(shí)混凝土澆注的堆石混凝土同樣達(dá)到了C15等級(jí)，并且切塊強(qiáng)度的均值高于自密實(shí)混凝土約3～4MPa，可通過(guò)調(diào)整自密實(shí)混凝土的配合比配制強(qiáng)度等級(jí)為C5～C50的堆石混凝土；堆石混凝土具有良好的抗?jié)B性能，普通部位的抗?jié)B性能為W31，冷縫部位的抗?jié)B性能為W14；堆石混凝土壓水試驗(yàn)的檢測(cè)結(jié)果為1.3Lu，具有良好的抗?jié)B性能。
權(quán)利要求
1.一種普通型堆石混凝土施工方法，其特征在于該方法包括如下步驟1)為所需澆筑堆石混凝土的倉(cāng)面設(shè)置模板或模板替代物(1)，模板替代物采用砌石墻或混凝土墻封閉構(gòu)筑物，有天然阻隔的倉(cāng)面無(wú)須設(shè)置模板或替代物；2)使用粒徑不小于15cm的塊石或卵石(2)自然堆積填滿(mǎn)需要澆筑的倉(cāng)面，倉(cāng)面的厚度不超過(guò)3m；3)從堆石體的表面直接澆注自密實(shí)混凝土(3)，無(wú)須振搗，依靠自密實(shí)混凝土的自重填滿(mǎn)堆石體縫隙形成堆石混凝土，所澆注的自密實(shí)混凝土須滿(mǎn)足以下性能要求坍落度≥250mm，擴(kuò)展度550mm～750mm，V型漏斗通過(guò)時(shí)間5～30s；4)在混凝土施工的冷縫部位，澆筑自密實(shí)混凝土?xí)r不應(yīng)澆滿(mǎn)，應(yīng)裸露出塊石棱角(4)，對(duì)于頂面混凝土用自密實(shí)混凝土沒(méi)過(guò)堆石體形成平整頂面(5)。
2.按照權(quán)利要求1所述的普通型堆石混凝土施工方法，其特征在于所述的塊石或卵石(2)的粒徑為30～150cm。
3.按照權(quán)利要求1所述的普通型堆石混凝土施工方法，其特征在于所述的堆石混凝土倉(cāng)面厚度為1m～2m。
4.按照權(quán)利要求1所述的普通型堆石混凝土施工方法，其特征在于所述的自密實(shí)混凝土坍落度≥260mm，擴(kuò)展度600mm～700mm，V型漏斗通過(guò)時(shí)間10～20s。
全文摘要
普通型堆石混凝土施工方法，涉及一種使用自密實(shí)混凝土從表面澆注填充自然堆石體形成完整的堆石混凝土的混凝土施工方法。本發(fā)明采用粒徑超過(guò)15cm的塊石或者卵石，使用普通的運(yùn)輸工具將其運(yùn)輸至倉(cāng)面內(nèi)自然堆積，然后使用滿(mǎn)足要求的自密實(shí)混凝土從堆石體表面自然澆注，僅依靠自密實(shí)混凝土自重填充堆石空隙，形成致密且具有較高強(qiáng)度的堆石混凝土。該方法具有施工簡(jiǎn)便，在提高施工效率和節(jié)約施工成本方面具有顯著的效果，所形成的堆石混凝土水泥用量少、水化溫升低、體積穩(wěn)定性好，綜合性能優(yōu)良，同時(shí)還具有節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)E02D15/02GK101074560SQ20071010031
公開(kāi)日2007年11月21日 申請(qǐng)日期2007年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月8日
發(fā)明者金峰, 安雪暉, 小原孝之, 前田又兵衛(wèi), 周虎 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 前田建設(shè)工業(yè)株式會(huì)社