CSG堰體施工技術(shù)

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1  前言
CSG是近年來我國正悄然興起的一種新型的筑壩材料，CSG壩是采用水和少量的膠凝材料（水泥和粉煤灰）與砂、礫石或河卵石拌和，經(jīng)振動壓實，固結(jié)后成為擋水建筑物。是繼碾壓混凝土壩、堆石面板壩之后的又一新壩型。但由于CSG與碾壓混凝土、松散的砂礫石有著本質(zhì)的不同，因此，決定了CSG壩的施工工藝與碾壓混凝土壩和堆石面板壩的施工工藝不完全相同。前者采用了更加通用性的施工設(shè)備，施工布置十分方便，因而也更加簡單和合理。

2  CSG材料
CSG中的母材可以取用壩基開挖的棄料、天然河道中的河卵石、也可以采用弱風(fēng)化開挖石和壩基周圍的可利用的石料，這是CSG的最大特點。細(xì)骨料可以用天然河沙，也可以用人工砂。CSG砂礫料的“合理砂率”為20%，因而，當(dāng)CSG原砂礫料中的細(xì)骨料的含量達(dá)到了一定量，經(jīng)過試驗確定其能達(dá)到所需的抗壓強(qiáng)度和彈模時，并不要再摻加細(xì)骨料，也可以達(dá)到工程施工要求，并減少了施工工序。福建街面水電站下游量水堰采用CSG填筑，堰高16.3m，設(shè)計CSG的抗壓強(qiáng)度為7.5MPa，骨料采用河床砂礫石，砂率為17.7%~22%，含泥量為1.02g/cm3，砂礫石最大粒徑約在150mm左右。洪口電站上游擋水圍堰也采用CSG進(jìn)行填筑，堰高35.5m，設(shè)計CSG的抗壓強(qiáng)度為4MPa，粗骨料采用了開挖棄料并摻入河沙，砂率為29%~34%，含泥量為2%~4%，砂礫石最大粒徑約在300mm左右。洪口電站上游圍堰澆筑后，經(jīng)過了近50年一遇洪水考驗，洪水漫過堰頂達(dá)8m，未造成堰體損壞。

碾壓混凝土通常稱為貧膠凝混凝土，也是水、少量膠凝材料與砂、礫石的混合物，由于接近常態(tài)混凝土的特性，其骨料中砂和礫石有著嚴(yán)格的分級和配比。典型的碾壓混凝土中，大中小骨料的比例一般為30：40：30，其最大骨料的粒徑為80mm。為此，RCC的骨料制備時，要將骨料進(jìn)行破碎和篩分，分級存儲，在混凝土料拌制時，各檔骨料按照配合比的要求，通過稱量系統(tǒng)計量后加入拌和機(jī)進(jìn)行拌和。堆石面板壩的材料是砂礫石，是完全的松散體。大壩主體的砂礫石一般不分級而直接進(jìn)行碾壓壓實。為了維持壩體的穩(wěn)定，堆石面板壩的斷面一般比較大，因而建壩所開采的砂礫石料數(shù)量是相當(dāng)驚人的。

CSG中的礫石也是沒有分級的，這一點與堆石壩材料有相似之處。但CSG不是將沒有分級的砂礫料直接往壩上堆，而是將其與少量的水、膠凝材料進(jìn)行拌和之后成為一種介于RCC和堆石壩材料之間的一種新型的貧膠凝筑壩材料。

CSG砂礫石在現(xiàn)場采用露天存放，自然風(fēng)干。

3  CSG配合比
CSG水泥用量極少，這是CSG的顯著特點之一。已建的街面量水堰和洪口上游圍堰所有的膠凝材料都不超過100kg/m3，而其中水泥用量不超過55 kg/m3。由于水泥用量少，施工中不必要采取復(fù)雜的溫控措施，壩（堰）體可以不必進(jìn)行分縫，這給填筑施工帶來極大的方便。在CSG中適當(dāng)摻加石粉可以提高CSG的和易性和抗?jié)B性能，洪口電站上游圍堰CSG施工中對此作了試驗，證實了石粉在CSG中的作用。由于CSG中粉煤灰和石粉的作用，使其初凝時間相對延長，所以CSG中無需摻加外加劑就能取得不錯的施工效果。

4  CSG制備工藝
由于CSG的骨料無需進(jìn)行篩分和沖洗，使得CSG的制備工藝十分簡單。

4．1  計量

在街面電站量水堰和洪口電站上游圍堰CSG的施工中，CSG原材料砂礫石的計量采用通常的體積法計量，現(xiàn)場用膠輪斗車的容積來量取砂礫石的數(shù)量，這是一種非常簡便的計量方法，其誤差約在±5%，對于低強(qiáng)度要求的CSG來講，不會造成影響。為提高工效，可使用專用的計量機(jī)動車或軌道車進(jìn)行砂石料計量。拌和水的計量直接在水表上進(jìn)行讀取，袋裝水泥或粉煤灰以每袋的重量計量。當(dāng)使用散裝水泥或粉煤灰時，散裝水泥或粉煤灰出庫后經(jīng)臺秤進(jìn)行稱量，按配合比的重量要求送到拌和坑使用。當(dāng)CSG的澆筑方量很大時，應(yīng)直接在拌和坑邊設(shè)立散裝水泥和粉煤灰儲罐采用電子秤進(jìn)行出料計量。

4．2  拌和

CSG原材料在拌和坑內(nèi)的投料順序是：先投放砂礫石再投放膠凝材料，并分?jǐn)?shù)層進(jìn)行投料，分層投料可以減少拌和所用的時間。所有原料都加入拌和坑后，按配合比要求加入拌和水，采用裝載機(jī)或反鏟挖掘機(jī)進(jìn)行翻拌。翻拌時，裝載機(jī)或反鏟挖掘機(jī)通過反復(fù)數(shù)次裝料、提高、卸料過程，使CSG達(dá)到拌勻的目的。使用裝載機(jī)或反鏟挖掘機(jī)都可以達(dá)到拌和CSG的目的，但從實踐來看，兩種機(jī)械各有其優(yōu)缺點。裝載機(jī)容量大，翻拌效率較高，適合在較開闊的地方作業(yè)。反鏟挖掘機(jī)斗容雖然較小，但斗臂靈活，可翻、可鏟、可推、可壓，適合在較為狹窄的作業(yè)坑進(jìn)行拌和作業(yè)。洪口電站在CSG的施工中，主要應(yīng)用反鏟進(jìn)行拌和，所生產(chǎn)出的拌和料均達(dá)到設(shè)計指標(biāo)的要求。

無動力拌和依靠砂石料自重從高處往低處運(yùn)動，通過多次的重組使砂石料、水、水泥拌和均勻。采用特制的緩降裝置，或日本引進(jìn)的M·YBOX可以實現(xiàn)混凝土無動力拌和，但由于骨料的粒徑大，對緩降設(shè)施的沖擊力很大，磨損高，所以要求其強(qiáng)度、剛度都較大，耐磨性要很好。由于CSG中的砂石料尺寸大，自然也要求一個特大型的裝置，這在成本上制約了該裝置的開發(fā)和使用。

5  模板
預(yù)制混凝土模板的優(yōu)點是碾壓后不要進(jìn)行拆模，還可以對CSG表面進(jìn)行保護(hù)，其尺寸高度取決于CSG每碾壓層的厚度和模板吊裝設(shè)備。洪口上游圍堰CSG碾壓層厚度為30cm，主要采用預(yù)制混凝土模板。模板尺寸為40×30×100cm和40×30×200cm兩種，模板背面加設(shè)鋼筋拉條。為了更好地固定預(yù)制混凝土模板，在CSG碾壓前先將預(yù)制混凝土模板內(nèi)側(cè)約50cm區(qū)域CSG進(jìn)行變態(tài)處理，摻入適量水泥漿并采用振搗器進(jìn)行振搗，待其初凝后開始進(jìn)行碾壓施工，這種立模方法與碾壓混凝土所采用的預(yù)制混凝土模板相似。鋼模板的優(yōu)點是機(jī)動靈活可以循環(huán)使用，凝固后的CSG的外觀好，當(dāng)壩（堰）體有外觀要求時應(yīng)采用鋼模板立模。為了使CSG拆模后取得出較好表面層，也應(yīng)對模板內(nèi)側(cè)的CSG進(jìn)行變態(tài)處理，變態(tài)時摻入的水泥漿量根據(jù)試驗確定。加漿務(wù)必要均勻，實施中可采用插孔法進(jìn)行加漿，加漿孔可以平行布置也可以布成梅花形。