堆石混凝土施工技术在恒山水库加固中的效益分析.pdf

水利水电技术第4 3卷2 0 1 2年第1 2期 堆石混凝 土施 工技 术在恒 山水库 加 固中的效益 分析 王彦武 ，郭利军 ( 山西省水利建筑工程局 ，山西 太原0 3 0 0 2 4 ) 摘要 ：通过对恒山水库加 固工程 中堆石混凝土技术的工艺过程和技术特点的介绍 ，分析其各方面的 效益，表明堆石混凝土施工技术具有很强的应用价值，值得推广应用。 关键词 ：堆石混凝土；效益分析 ；恒 山水库 中图分类号：T V 6 4 文献标识码 ：B 文章编号：1 0 0 0 — 0 8 6 0 ( 2 0 1 2 ) 1 2 ． 0 0 5 7 — 0 2 An a l y s i s o n be n e fit f r o m a d op t i on o f r o c k- fil l e d c o n c r e t e c on s t r uc t i o n t e c hno l o g y t o r e i n f o r c e me nt o f He ng s ha n Re s e r v oi r WA N G Y a n w u ，G U O L i j a n ( S h a n x i Wa t e r C o n s e r v a n c y C o n s t r u c t i o n B u r e a u ， T a i y u a n 0 3 0 0 2 4 ， S h a n x i ， C h i n a ) Ab s t r a c t ：B a s e d o n t h e i n t r o d u c t i o n o f t h e t e c h n o l o g i c a l p r o c e s s a n d t e c h n i c al c h a r a c t e ris t i c s o f t h e r o c k fi l l e d c o n c r e t e t e c h n o l o — g Y a p p l i e d t o t h e r e i n f o r c e me n t o f He n g s h a n R e s e r v o i r ，t h e b e n e fi t s g o t f r o m t h e t e c h n o l o g y i n all a s p e c t s a r e a n a l y z e d h e r e i n ． I t i s i n d i c a t e d t h a t t h e r o c k - fil l e d c o n c r e t e c o n s t r u c t i o n t e c h n o l o g y h a s a s i g n i fi c a n t a p p l i c a t i o n v a l u e，a n d t h e n i t i s v a l u a b l e t o b e p o p u l a ri z e d a n d a d o p t e d ． Ke y wo r d s ：r o c k - fi l l e d c o n c r e t e ；b e n e fi t a n aly s i s ；He n g s h a n R e s e r v o i r 堆石混凝土技术是近年来我国新兴的一种环保节 能型的施工方法。近几年来 ，混凝土随着使用年限的 增长 ，逐渐老化导致裂缝增多 ，表层剥蚀严重 ，抗疲 劳破坏能力减弱 ，安全性能越来越差 。如何快速 、优 质地修复这些水利工程，保证现有工程的完好率，尽 量减少坝体 旧材料对环境的污染 ，是 当前及今后水利 水电工程建设所面临的问题。恒山水库加固工程采用 了堆石混凝 土技术 ，该 技术节约 资源、保护 生态环 境，符合可持续发展的要求，本文对这项新技术所产 生 的效益进行 了分析。 1 工程概况 恒 山水库位于桑干河上游 的支流唐峪河上 ，总库 容 1 1 5 8万 I l l ，是一座以防洪为主 ，兼顾灌溉的综合 性水利工程 。水库大坝原为混凝土双曲薄拱坝 ，是我 国第一座实验性拱坝，最大坝高 6 9 m。该水库兴建 于 1 9 5 8年 ，1 9 6 2年基 本完工 ，1 9 6 4年工 程加 固竣 W a t e r Re s o u r c e s a n d Hy d r o p o we r En g i n e ~n g V o l 4 3 No ． 1 2 工。自 1 9 6 6年开始蓄水以来 ，已运行 4 0多年 ，现存 在如下问题 ：水库防洪不达标 ，左坝肩抗滑稳定不满 足规范要求 ；坝体裂缝多，混凝土表层剥蚀严重 ；大 坝观测设备陈旧、老化等，需要进行 除险加固。水库 加固的原则是维持原规模 ，在原薄拱坝下游面浇筑堆 石混凝土与原拱坝联合形成重力式结构来维护坝身的 安全 。 2 堆石混凝土施工工艺 堆石混凝土施工技术主要 由堆石人仓和浇筑 自密 实混凝土两道工序组成 ：( 1 ) 通过 自卸汽车、装载机 或挖掘机等机械将粒径在 3 0 c m 以上 的块石 自然堆放 入仓，必要时可使用人工辅助；( 2 ) 将 自 密实混凝土 从拌和楼运至现场 ，采用泵送方式直接从堆石体表面 收稿 日期 ：2 0 1 2 — 1 0 — 1 2 作者简介 ：王彦武( 1 9 6 7 一 ) ，男 ，高级工程师 ，副局长。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 王彦武， 等∥堆石混凝5 - 施工技术在恒山水库加固中的效益分析 倒人浇筑 ，利用 自密实混凝土在堆石体中的良好流动 性能，使其能很好地填充堆石体间的空隙，形成致密 的堆石混凝土。 3 工程效益分析 3 ． 1 经济效益 ( 1 ) 材料单价效益分析 。C 2 0常态混凝 土 ( 二级 配) 材料费为 2 0 4 ． 7 6元／ m ，专用 自密实混凝土材料 费为 3 2 9 ． 9 8元／ m 。由于堆石混凝土是由廉价的块石 和专用 自密实混凝土组成的 ，块石的大量使用降低了 工程造价 ，产生巨大 的经济效益。堆石混凝土材料费 估算公式如下 ： 堆石混凝土材料费 =专用 自密实混凝土材料费 堆石孔隙率 +石块材料 费 堆石堆积率。根据 堆石 混凝土设计方案 ，堆石堆积率为 6 0 ％ ，堆 石孔隙率 为 4 0 ％ ，石块材料 费为 5 4 ． 3 5元／ m ，计算 得到 的 堆石混凝土材料费为 1 6 4 ． 6 0元／ m 。在计取专利 费 用后 ，堆石混凝土材料费可视为 1 7 4 ． 6 0元／ m 。本 工程混凝土总量为4 0 6 9 8 ． 8 m ，常态混凝土材料总 费用为 8 3 3 ． 3 5万 元 ，堆 石 混 凝 土 材 料 总 费 用 为 7 1 0 ． 6 0万元 ，总计节约材料费用 1 2 2 ． 7 5万元。 ( 2 ) 材料社会效益分析。常态 C 2 0混凝土二级配 水泥用量 为 3 4 0 k g ／ m ，三级 配每立 方水 泥用量 为 2 8 0 k g ／ m ；专用 自密实混凝土水泥用量为 2 1 7 k g ／ m ， 粉煤灰用量为 3 0 8 k g ／ m 3 ，总胶凝材料用量为 5 2 5 k g ／ m 3 ， 折算到堆石混凝土 中，每方胶凝材料用量计 算公式 为：堆石混凝土胶凝材料用量 = 专用 自密实混凝土胶 凝材料用量 堆石孔隙率。计算得到堆石混凝土胶凝 材料用量仅为 2 1 0 k g ／ m 。水泥及胶凝材料用量 的减 少降低 了社会高能耗基础建筑材料的使用 ，降低了社 会生产建设过程中的能耗总量 。 3 ． 2 温控节能 由于堆石混凝土单位体积 的水泥含 量少 ，且 采 用大量的块石作为原材料 ，因此其水化温 升较 常态 混凝土小 ，施工所需 浇筑温度 可相应提 高 ，因而骨 料预冷要求降低 ，混凝土制备所需能耗也相应 大幅 减少 。 由于堆石混凝土绝热温升低 ，与常态混凝 土相 比，可降低 1 0℃左 右 ，在 不采 取任何 温控 措施情 况下 ，拱 向、竖向拉应力小于 2 ． O 0 MP a ，满足温控 标准。常态混凝土即使进行一期水冷 ，也只能降低 4～ 5℃ ，分 别降低 夏季 浇筑 区拱 向和竖 向拉应 力 0 ． 4 0 MP a和 0 ． 9 0 MP a ，但夏 季浇筑 的混凝 土拉应 力仍 较大 ，局部 区域 拉应 力超 过 2 ． 5 MP a 。因此 ， 5 8 较常态混凝土 ，坝体后期 温度控 制所需冷却部 位与 冷却时段大为减少 ，冷却用水 总量大幅减少 ，其制 备所需能源消耗得 到有效降低 。 综上所述 ，采用堆石混凝土可降低温控标准 ，减 少坝体冷却部位与冷却时段 ，进而大幅减少 由骨料预 冷 、坝体混凝土通水冷却等温控措施 产生的能源 消 耗。 3 ． 3技术优势 堆石混凝土施工过程简单 ，最大限度地降低 了混 凝土仓 面施工人员和机械的工作量 ，现场控制管理更 加简便易行 ，专用 自密实混凝土生产工艺简单 ，使用 当地原料易得 ，其主要特性为流动性强 ，不离析 。主 要优势表现在以下几方面 ：( 1 ) 堆石混凝土避免了混 凝土振捣密实的过程 ，消除了人为的不利干扰 ，施T 质量和稳定性更容易保证 ；( 2 ) 堆石混凝土施工工艺 简单 ，能大幅地提高大仓面素混凝土的施工效率 ，有 效缩短工期 ；( 3 ) 堆石混凝土使用了大量的块石作为 原材料 ，大大降低了综合成本；( 4) 堆石混凝土 由大 块岩石稳定堆积构成骨架 ，具有优 良的稳定性 ，体积 收缩小 ；( 5 ) 堆石混凝土可减少或免除凿毛工序 ，提 高施工速度。 木 ： l ： 术 水 恒山水库工程验证 了堆石混 凝土具有与常规 混 凝土同等 的抗渗性 能 ，无需采取附加措施来进行 坝 体抗渗。应用结果表 明堆石混凝土施工技术 的工 艺 特点能带来显著 的经济 、社会 、环保效益 ，值得 大 范 围推广 。 ( 责任编辑郭利娜 ) 水利水电技术第4 3卷2 0 1 2 年第1 2期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m