CSG堰体施工技术

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1  前言
CSG是近年来我国正悄然兴起的一种新型的筑坝材料，CSG坝是采用水和少量的胶凝材料（水泥和粉煤灰）与砂、砾石或河卵石拌和，经振动压实，固结后成为挡水建筑物。是继碾压混凝土坝、堆石面板坝之后的又一新坝型。但由于CSG与碾压混凝土、松散的砂砾石有着本质的不同，因此，决定了CSG坝的施工工艺与碾压混凝土坝和堆石面板坝的施工工艺不完全相同。前者采用了更加通用性的施工设备，施工布置十分方便，因而也更加简单和合理。

2  CSG材料
CSG中的母材可以取用坝基开挖的弃料、天然河道中的河卵石、也可以采用弱风化开挖石和坝基周围的可利用的石料，这是CSG的最大特点。细骨料可以用天然河沙，也可以用人工砂。CSG砂砾料的“合理砂率”为20%，因而，当CSG原砂砾料中的细骨料的含量达到了一定量，经过试验确定其能达到所需的抗压强度和弹模时，并不要再掺加细骨料，也可以达到工程施工要求，并减少了施工工序。福建街面水电站下游量水堰采用CSG填筑，堰高16.3m，设计CSG的抗压强度为7.5MPa，骨料采用河床砂砾石，砂率为17.7%~22%，含泥量为1.02g/cm3，砂砾石最大粒径约在150mm左右。洪口电站上游挡水围堰也采用CSG进行填筑，堰高35.5m，设计CSG的抗压强度为4MPa，粗骨料采用了开挖弃料并掺入河沙，砂率为29%~34%，含泥量为2%~4%，砂砾石最大粒径约在300mm左右。洪口电站上游围堰浇筑后，经过了近50年一遇洪水考验，洪水漫过堰顶达8m，未造成堰体损坏。

碾压混凝土通常称为贫胶凝混凝土，也是水、少量胶凝材料与砂、砾石的混合物，由于接近常态混凝土的特性，其骨料中砂和砾石有着严格的分级和配比。典型的碾压混凝土中，大中小骨料的比例一般为30：40：30，其最大骨料的粒径为80mm。为此，RCC的骨料制备时，要将骨料进行破碎和筛分，分级存储，在混凝土料拌制时，各档骨料按照配合比的要求，通过称量系统计量后加入拌和机进行拌和。堆石面板坝的材料是砂砾石，是完全的松散体。大坝主体的砂砾石一般不分级而直接进行碾压压实。为了维持坝体的稳定，堆石面板坝的断面一般比较大，因而建坝所开采的砂砾石料数量是相当惊人的。

CSG中的砾石也是没有分级的，这一点与堆石坝材料有相似之处。但CSG不是将没有分级的砂砾料直接往坝上堆，而是将其与少量的水、胶凝材料进行拌和之后成为一种介于RCC和堆石坝材料之间的一种新型的贫胶凝筑坝材料。

CSG砂砾石在现场采用露天存放，自然风干。

3  CSG配合比
CSG水泥用量极少，这是CSG的显著特点之一。已建的街面量水堰和洪口上游围堰所有的胶凝材料都不超过100kg/m3，而其中水泥用量不超过55 kg/m3。由于水泥用量少，施工中不必要采取复杂的温控措施，坝（堰）体可以不必进行分缝，这给填筑施工带来极大的方便。在CSG中适当掺加石粉可以提高CSG的和易性和抗渗性能，洪口电站上游围堰CSG施工中对此作了试验，证实了石粉在CSG中的作用。由于CSG中粉煤灰和石粉的作用，使其初凝时间相对延长，所以CSG中无需掺加外加剂就能取得不错的施工效果。

4  CSG制备工艺
由于CSG的骨料无需进行筛分和冲洗，使得CSG的制备工艺十分简单。

4．1  计量

在街面电站量水堰和洪口电站上游围堰CSG的施工中，CSG原材料砂砾石的计量采用通常的体积法计量，现场用胶轮斗车的容积来量取砂砾石的数量，这是一种非常简便的计量方法，其误差约在±5%，对于低强度要求的CSG来讲，不会造成影响。为提高工效，可使用专用的计量机动车或轨道车进行砂石料计量。拌和水的计量直接在水表上进行读取，袋装水泥或粉煤灰以每袋的重量计量。当使用散装水泥或粉煤灰时，散装水泥或粉煤灰出库后经台秤进行称量，按配合比的重量要求送到拌和坑使用。当CSG的浇筑方量很大时，应直接在拌和坑边设立散装水泥和粉煤灰储罐采用电子秤进行出料计量。

4．2  拌和

CSG原材料在拌和坑内的投料顺序是：先投放砂砾石再投放胶凝材料，并分数层进行投料，分层投料可以减少拌和所用的时间。所有原料都加入拌和坑后，按配合比要求加入拌和水，采用装载机或反铲挖掘机进行翻拌。翻拌时，装载机或反铲挖掘机通过反复数次装料、提高、卸料过程，使CSG达到拌匀的目的。使用装载机或反铲挖掘机都可以达到拌和CSG的目的，但从实践来看，两种机械各有其优缺点。装载机容量大，翻拌效率较高，适合在较开阔的地方作业。反铲挖掘机斗容虽然较小，但斗臂灵活，可翻、可铲、可推、可压，适合在较为狭窄的作业坑进行拌和作业。洪口电站在CSG的施工中，主要应用反铲进行拌和，所生产出的拌和料均达到设计指标的要求。

无动力拌和依靠砂石料自重从高处往低处运动，通过多次的重组使砂石料、水、水泥拌和均匀。采用特制的缓降装置，或日本引进的M·YBOX可以实现混凝土无动力拌和，但由于骨料的粒径大，对缓降设施的冲击力很大，磨损高，所以要求其强度、刚度都较大，耐磨性要很好。由于CSG中的砂石料尺寸大，自然也要求一个特大型的装置，这在成本上制约了该装置的开发和使用。

5  模板
预制混凝土模板的优点是碾压后不要进行拆模，还可以对CSG表面进行保护，其尺寸高度取决于CSG每碾压层的厚度和模板吊装设备。洪口上游围堰CSG碾压层厚度为30cm，主要采用预制混凝土模板。模板尺寸为40×30×100cm和40×30×200cm两种，模板背面加设钢筋拉条。为了更好地固定预制混凝土模板，在CSG碾压前先将预制混凝土模板内侧约50cm区域CSG进行变态处理，掺入适量水泥浆并采用振捣器进行振捣，待其初凝后开始进行碾压施工，这种立模方法与碾压混凝土所采用的预制混凝土模板相似。钢模板的优点是机动灵活可以循环使用，凝固后的CSG的外观好，当坝（堰）体有外观要求时应采用钢模板立模。为了使CSG拆模后取得出较好表面层，也应对模板内侧的CSG进行变态处理，变态时掺入的水泥浆量根据试验确定。加浆务必要均匀，实施中可采用插孔法进行加浆，加浆孔可以平行布置也可以布成梅花形。