堆石混凝土技术在黄骅港围堰工程胸墙中的应用

    罗苑平　詹义生　周瑞杰

    

    

    摘 要：通过堆石混凝土施工技术在黄骅港围堰工程胸墙中的应用，介绍了堆石混凝土技术的施工方法、施工流程和施工过程中应注意的事项及处理措施。经过该工程实践经验，与原设计的浆砌块石胸墙对比，在保证原来的强度要求条件下，由于施工工艺简单，人为干预小，满足施工条件方面更容易保证；同时减少了大量人工，提高了机械化程度，施工效率明显提高，真正实现了缩短工期，提高经济效益。

    关键字： 堆石混凝土 施工技术 胸墙 围堰工程

    工程概况

    黄骅港位于河北省沧州市区东边约90km的渤海之滨，由煤炭港区、综合港区和河口港区组成，恰置环渤海经济圈的中部，是朔黄铁路、邯黄铁路的直通港口，也是我国主要能源输出港口之一。

    黄骅港围堰工程位于黄骅港东面，施工范围远离陆域，其中的E标段上部结构中，下部设浆砌块石胸墙，胸墙顶标高+5.5m，胸墙上设0.5m厚压顶混凝土，顶标高+6.0m。其中，胸墙基座中部2.5m宽部位，由原设计的浆砌石变更为堆石混凝土结构，标号为C25F250，全长3000m，变更工程量为7500m3。具体结构断面如图所示。

    施工技术

    1、堆石混凝土施工技术

    堆石混凝土施工技术是由清华大学发明并进行推广，该技术是指将满足一定粒径要求的块石直接入仓，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自密实混凝土，依靠自密实混凝土的自重和流动性填充堆石空隙，形成完整、密实、满足强度要求的混凝土。堆石混凝土主要包括堆石入仓和专用自密实混凝土浇筑两道工序。

    黄骅港围堰E标段施工环境远离陆域，块石船舶运输方便，施工操作范围受限，浇筑线路较长，为了保证强度和避开冬季施工危害而加快施工进度，设计单位把原浆砌石挡墙基础部位变更为堆石混凝土结构，两侧采用浆砌块石作为模板。

    2、堆石混凝土的优势

    堆石混凝土作为一种新的混凝土施工技术，利用大量的块石作为建筑材料，充分发挥了低水化热专用自密实混凝土的性能优势，除强度、弹模等基本力学性能接近普通混凝土外，还具有低水泥用量、低水化热、高密度、高强度保证率、流动性大、操作相对简单等特点；可显著提高工效、缩短工期、降低施工成本，具有优良的体积稳定性、技术先进、适用面广等优势。另外，由于堆石混凝土技术采用大量块石和粉煤灰，减少了水泥用量和大功率的碾压机械，可以减少温室气体的排放和能量的消耗，是一种环保的混凝土。

    施工方法

    1、堆石的选取

    堆石混凝土所用的堆石材料应是新鲜、完整、地址坚硬、不得有剥落和裂纹，堆石料粒径范围为300mm～500mm。堆石混凝土强度标号应不低于C25，堆石材料的饱和抗压强度应不低于60 M Pa，堆石料的含泥量不高于0.5%，不允许含有泥块。

    2、砌筑石墙（模板）

    从图1可知，该工程堆石混凝土两侧均为浆砌块石墙，能有效解决模板的刚度、强度及密封的问题。但浆砌石墙应具有足够的承载能力、刚度和稳定性，能可靠地承受浇筑专用自密实混凝土的侧压力。浇筑过程中，应安排专职人员检查浆砌石墙的位置和形态，防止变形、漏浆。

    3、堆石入仓

    本工程采用挖掘机从运石船或围堰下部直接取石入仓，此工序操作可不受潮水涨幅限制。运至现场的石料可通过简易筛选，将300mm以上的石料用以堆石混凝土浇筑。堆石宜进行冲洗，以控制堆石含泥量，严禁混入泥块、软弱岩块。

    4、专用自密实混凝土的生产

    专用自密实混凝土用量比例按设计要求不超过堆石混凝土方量的45%，使用强制式双卧轴拌机进行拌合，采用混凝土搅拌船搅拌，专用自密实混凝土出机后可直接通过混凝土输送泵浇筑至仓面。

    生产过程中应测定骨料含水率，每一个工作班应不少于2次，当含水率有显著变化时，应增加测定次数，并依据检测结果及时调整用水量及骨料用量，不得随意改变配合比。专用自密实混凝土配合比使用过程中，应根据原材料的变化或专用自密实混凝土质量动态信息及时进行调整。

    5、专用自密实混凝土浇筑

    专用自密实混凝土从堆石体表面浇筑，利用其卓越的流动性能、抗离析性能和填注性能堆石空隙充填密实，浇筑过程中无需振捣。浇筑前必须检查堆石仓尺寸、高程，确认正确无误后，方可进行浇筑。表面外观有较高要求的部位，为防止表面气泡，浇筑后，可在表面进行抹平。浇筑点应与均匀布置，浇筑点间距不宜超过2m。在浇筑过程中应遵循单向逐点浇筑的原则，每个浇筑点浇满后方可移动至下一浇筑点浇筑，浇筑点不应重复使用。浇筑时的最大自由落下高度宜在5m以下。当采用泵送入仓时，应根据现场试验结果及施工条件，合理确定混凝土泵的种类、输送管径、配管距离等，并应根据试验结果及施工条件确定专用自密实混凝土的浇筑速度。

    施工注意事项及处理措施

    1、模板

    该工程堆石混凝土两侧均为浆砌块石墙，能有效解决模板的刚度、强度及密封的问题。需注意事项如下：

    浆砌石墙应具有足够的承载能力、刚度和稳定性，能可靠地承受浇筑专用自密实混凝土的侧压力（侧压力可按照2.5倍水压力进行估算）和施工过程中产生的荷载。

    浇筑过程中，应安排专职人员检查浆砌石墙的位置和形态，防止变形、漏浆。

    2、石料入仓堆放

    堆石入仓是堆石混凝土施工过程中的首要环节，堆石料的质量直接影响堆石混凝土的浇筑效果，对入仓的堆石粒径必须严格控制，风化严重的石料禁止入仓，含泥量过高的石料入仓前必须清洗，否则会影响自密实混凝土与堆石的粘结效果。在进行堆石时，对碎石过多的石料宜用挖掘机翻倒后再入仓，可减少碎石与石渣入仓，避免过多的碎石与石渣堵塞堆石缝隙，从而影响浇筑效果。

    3、专用自密实混凝土生产、浇筑及性能要求

    进行堆石混凝土浇筑的自密实混凝土受气温、砂石料含水率、级配、搅拌时间等因素影响较大，混凝土自密实性能不易控制，所以必须要有经验的技术人员进行指导操作。

    自密实混凝土具有很强的黏性，对搅拌设备的要求较高，在进行搅拌时尽量采用双卧轴强制式搅拌机，并确定足够的搅拌时间。在泵送时，因高压会造成流动性变化，所以必须对入仓时的自密实混凝土性能按技术指标进行严格控制，以保证入仓自密实混凝土的质量。

    自密实混凝土浇筑是堆石混凝土施工的重要环节，相邻浇筑点距离不宜超过2m，以避免混凝土无法自流至相邻浇筑点中部区域，产生堆石空隙不密实的现象。

    专用自密实混凝土要求的性能指标应满足以下要求：①专用自密实混凝土的工作性能采用坍落度试验、坍落扩展度试验、V型漏斗试验和自密实性能稳定性试验检测，其指标应符合表1要求。②专用自密实混凝土强度等级宜与堆石混凝土设计强度等级相同。③专用自密实混凝土的弹性模量、长期性能和耐久性等其他性能，应符合设计或相关标准的要求。

    结论

    堆石混凝土技术在黄骅港围堰工程E标段胸墙部位应用中，与原设计的浆砌块石胸墙对比，在保证原来的强度要求条件下，由于施工工艺简单，人为干预小，满足施工条件方面更容易保证；由于堆石体的骨架作用，体积稳定性好，质量影响因素小，容易保证质量；同时减少了大量人工，提高了机械化程度，施工效率明显提高，真正实现了缩短工期，提高经济效应。

    参考文献：

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    （作者单位：中铁港航局集团有限公司）