CSG堰體施工技術

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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，經振動壓實，固結后成為擋水建筑物。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CSG原砂礫料中的細骨料的含量達到了一定量，經過試驗確定其能達到所需的抗壓強度和彈模時，并不要再摻加細骨料，也可以達到工程施工要求，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，設計CSG的抗壓強度為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進行填筑，堰高35.5m，設計CSG的抗壓強度為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，經過了近50年一遇洪水考驗，洪水漫過堰頂達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)計量后加入拌和機進行拌和。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量是相當驚人的。

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雜的溫控措施，壩（堰）體可以不必進行分縫，這給填筑施工帶來極大的方便。在CSG中適當摻加石粉可以提高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量，這是一種非常簡便的計量方法，其誤差約在±5%，對于低強度要求的CSG來講，不會造成影響。為提高工效，可使用專用的計量機動車或軌道車進行砂石料計量。拌和水的計量直接在水表上進行讀取，袋裝水泥或粉煤灰以每袋的重量計量。當使用散裝水泥或粉煤灰時，散裝水泥或粉煤灰出庫后經臺秤進行稱量，按配合比的重量要求送到拌和坑使用。當CSG的澆筑方量很大時，應直接在拌和坑邊設立散裝水泥和粉煤灰儲罐采用電子秤進行出料計量。

4．2  拌和

CSG原材料在拌和坑內的投料順序是：先投放砂礫石再投放膠凝材料，并分數層進行投料，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，采用裝載機或反鏟挖掘機進行翻拌。翻拌時，裝載機或反鏟挖掘機通過反復數次裝料、提高、卸料過程，使CSG達到拌勻的目的。使用裝載機或反鏟挖掘機都可以達到拌和CSG的目的，但從實踐來看，兩種機械各有其優(yōu)缺點。裝載機容量大，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)坑進行拌和作業(yè)。洪口電站在CSG的施工中，主要應用反鏟進行拌和，所生產出的拌和料均達到設計指標的要求。

無動力拌和依靠砂石料自重從高處往低處運動，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，對緩降設施的沖擊力很大，磨損高，所以要求其強度、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
預制混凝土模板的優(yōu)點是碾壓后不要進行拆模，還可以對CSG表面進行保護，其尺寸高度取決于CSG每碾壓層的厚度和模板吊裝設備。洪口上游圍堰CSG碾壓層厚度為30cm，主要采用預制混凝土模板。模板尺寸為40×30×100cm和40×30×200cm兩種，模板背面加設鋼筋拉條。為了更好地固定預制混凝土模板，在CSG碾壓前先將預制混凝土模板內側約50cm區(qū)域CSG進行變態(tài)處理，摻入適量水泥漿并采用振搗器進行振搗，待其初凝后開始進行碾壓施工，這種立模方法與碾壓混凝土所采用的預制混凝土模板相似。鋼模板的優(yōu)點是機動靈活可以循環(huán)使用，凝固后的CSG的外觀好，當壩（堰）體有外觀要求時應采用鋼模板立模。為了使CSG拆模后取得出較好表面層，也應對模板內側的CSG進行變態(tài)處理，變態(tài)時摻入的水泥漿量根據試驗確定。加漿務必要均勻，實施中可采用插孔法進行加漿，加漿孔可以平行布置也可以布成梅花形。