胶凝砂砾石筑堤试验技术要求

广西电力工业勘察设计研究院

2012年2月南宁批准：核定：审查：校核：编写：

目录

1前言 (1)

2试验的主要内容 (1)

2.1室内试验 (1)

2.2室外试验 (1)

2.2.1碾压胶凝砂砾石料混凝土现场试验 (1)

2.2.2变态胶凝砂砾石料混凝土现场试验 (1)

2.2.3基础处理现场试验 (1)

2.2.4内部观测 (1)

3引用标准 (3)

4总则 (3)

5原材料 (3)

6配合比试验 (4)

7现场试验 (5)

7.1拌和 (5)

7.2运输 (6)

7.3卸料和平仓 (6)

7.4碾压 (6)

7.5层、缝面处理 (7)

7.6变态胶凝砂砾石料浇筑 (8)

7.7基础处理 (8)

7.8养护和防护 (8)

7.9特殊气象条件下的施工 (8)

8碾压及变态胶凝砂砾石混凝土性能检测 (9)1前言

胶凝砂砾石（Cemented Sand and Gravel，简称CSG）筑坝技术是在碾压混凝土筑坝技术和面板堆石筑坝技术的基础上发展起来的一种新型坝，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。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和技术要求不完全相同。

2试验的主要内容

包括室内试块的试验，和原位试验。考虑到在砂卵砾石层上建刚性坝，而且原型试验缺乏一定的试验条件，故条件许可时，对于原位试验建议先进行模型试验，以模拟运行工况和洪水漫顶工况等极不利条件；且在模型试验中，可以模拟砂卵石层厚度变化极不利条件下，对堤防的不均匀沉降的影响。在对模型试验的成果进行分析和整理后，对设计进行调整；最后在原位进行筑堤试验，此阶段主要是研究施工工艺，且对模型试验的成果进行复核。

2.1室内试验

通过试验研究探讨碾压胶凝砂砾料筑坝原材料特性、配合比，提出符合工程设计和满足实际施工要求的配合比及工艺要求，以计算和评价其经济性。

材料试验具体工作内容有：碾压胶凝砂砾料拌合物的VC值与用水量间的关系；碾压胶凝砂砾料拌合物的容重与砂率间的关系；碾压胶凝砂砾料抗压强度与砂率间的关系；碾压胶凝砂砾料抗压强度与胶凝材料用量间的关系；碾压胶凝砂砾料试件尺寸与抗压强度间的关系；碾压胶凝砂砾料材料弹模、拉伸、抗剪断力学性能试验；碾压胶凝砂砾料渗透性能试验。；渗透溶蚀性试验。

2.2室外试验

2.2.1碾压胶凝砂砾石料混凝土现场试验

2.2.1.2背水面垂直阶梯，采用钢模板水平拉模固定。

2.2.2变态胶凝砂砾石料混凝土现场试验

为更好的研究胶凝砂砾石筑坝技术修筑的堤防与TRD工法施工的防渗墙的联合功效，

地基承载力需要350kpa以上，如不满足，需进行夯实等处理。

2.2.3监测仪器埋设

(1).建议在堤顶设置四个观测墩，在堤顶均匀布置，以观测整体沉降值；

(2).建议设置渗压观测断面三个，每个断面埋设5个渗压计，共需渗压计15个；

(3).建议在堤防背水面侧设置一量水堰，以测量渗漏量；

(4).建议应力应变观测断面设置三个，堤身每个断面分两层布设，且在基底也作为一观测层，每层埋设应变仪3个，共需应变仪27个；

(5).建议上下游各设一数字式电水平尺，测量基础的沉降量；

(6).建议温度监测断面设置三个，每个监测断面分三层，每层埋设3个温度计，共需温度计27个。

2.2.4试验工况

建议试验采用下面几种工况进行：

(1).施工完建工况：

(2).正常运行工况：由于模拟静水压力比较麻烦，原位试验可在上游堆土，模拟水平压力，以检测沉降及对防渗墙的影响。

2.2.5质量检验

(1).试块的物理力学指标试验，每个堤段不少于6组；

(2).钻孔取芯检查：主要用于检查堤身填筑质量和施工缝的处理情况，每个堤段不少于2个钻孔。

(3).渗流试验：确定堤身的渗透系数；

(4).其他检测：超声波法，钻孔孔内电视录像等，检查堤身的均匀性和完整性。2.2.6试验成果提供(1).胶凝材料配合比；

(2).施工详细记录和计量记录，包括松铺厚度、碾压后厚度、碾压次数、施工进度和特殊情况处理等；

(3).物理力学指标：包括重度，抗压强度，弹性模量，泊松比，渗透系数，渗透比降的设计建议值等。（含均方差，离散系数，保证率等等统计数值）；

(4).堤身沉降量、应力分布和内部温度场分布情况；

(5).其他试验成果。

3引用标准

引用标准在本标准执行过程中若被修订，应按修订后的最新版本执行。

GB/T175-2007通用硅酸盐水泥

DL/T5055－2007水工混凝土掺用粉煤灰技术规范

DL/T5100－1999水工混凝土外加剂技术规程

DL/T5112-2000水工碾压混凝土施工规范

DL/T5128-2009混凝土面板堆石坝施工规范

DL/T5144-2001水工混凝土施工规范

DL/T5151-2001水工混凝土砂石骨料试验规程

DL/T5150-2001水工混凝土试验规程

4总则

4.1水泥品质应符合GB175的有关规定。

4.2粉煤灰掺合料的品质应符合DL/T5055的要求。

4.3砂砾石料颗粒分析和含泥量分析试验宜参照DL/T5151的有关规定进行。

4.4应进行掺用外加剂与水泥和掺合料的适应性试验，其品种及掺量应通过试验确定。

4.5进场的外加剂应有产品合格证、检验报告及使用说明书，并符合DL/T5100有关规定。

4.6拌和用水应符合DL/T5144的有关规定。

4.7对碾压胶凝砂砾石料、变态胶凝砂砾石料设计配合比、施工工艺流程、施工系统和施工设备的适应性试验进行比较，为工程施工提供施工工艺和参数。

4.8碾压胶凝砂砾石料、变态胶凝砂砾石料的物理力学性能等技术指标应满足设计要求。

4.9碾压胶凝砂砾石料碾压施工参照水工碾压混凝土施工方法，变态胶凝砂砾石料混凝土施工参照水工混凝土施工方法。

5原材料

5.1水泥

采用水泥厂生产的普通硅酸盐水泥，水泥强度等级为42.5。要求提供该水泥的化学成份、矿物成份、物理力学性能、热学参数（水化热）的实测资料。

5.2粉煤灰

本工程渗合料拟采用厂粉煤灰。要求提供该厂粉煤灰的化学成份及烧失量、含水量、细度、需水量、胶砂强度等实测资料。

5.3砂砾石料

5.3.1砂砾石料采用本试验指定的天然砂砾料，最大粒径不应超过600mm，以不大于300mm 为宜。粒径大于40mm的粗料不宜大于30%。

5.3.2应对拟采用的天然砂砾石的砂率进行检测，天然砂砾料砂率宜取25%～35%，不满足时应进行调整，补充砂料。采用小于等于5mm的开挖细渣料混掺时，细度模数可放宽到3.5。

5.3.3砂砾石料的含泥量应控制在5%以内。

6配合比试验

6.1根据试验大纲初拟的配合比进行试验，在拟定的施工工艺要求下，检测各项技术指标。试验大纲初拟配合比见表6.1-1.

表6.1-1初拟配合比

试验段

水泥

（kg/m3）

粉煤灰

（kg/m3）

水

（kg/m3）

外加剂防渗措施

6.2碾压胶砂砾石料混凝土工作度（VC值）试验：碾压胶凝砂砾石料混凝土的VC值影响摊铺碾压效果，故须对初拟的试验配合比进行现场验证，测出不同气候条件的最佳VC 值，以求胶凝材料分布均匀，无骨料分离现象，并取得碾压胶凝砂砾石料混凝土的高密实度（要求不低于93%），同时测试胶凝砂砾石料混凝土从拌合到碾压完毕的最长允许时间（一般控制在1.5h~2.0h之间）。

6.3碾压胶凝砂砾石料拌和物的仓面试验工作度（基准VC值）宜取5s～12s，拌和时应根据料源和施工现场的气候条件变化，进行动态控制。

6.4水胶比：应根据施工要求的工作度（VC值）、砂砾石料的种类及最大粒径、砂率、外加剂等选择单位用水量，水胶比宜控制在0.7～1.1。

7现场试验

7.1拌和

7.1.1碾压胶凝砂砾石料拌和宜优先选用反铲挖掘机在选定的翻拌坑内翻拌，抓、洒、翻、拌。对最大粒径小于150mm的碾压胶凝砂砾石料，可采用装载机或无动力拌和器拌和。

7.1.2采用挖掘机或装载机装料翻拌时，可按体积法简易计量，配料翻拌。

7.1.3采用无动力拌和器拌和时，应做到各种原材料同步投料。

7.1.4采用装载机翻拌时，碾压胶凝砂砾石料翻拌的投料顺序，宜采用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、外加剂。挖装机械翻拌遍数或无动力拌和器混合时间，应由现场试验确定。

7.1.5碾压胶凝砂砾石料应搅拌均匀，其中大于80mm的粒料应裹浆、分散不集中，80mm 以内的粒料应充分混合、裹浆、粘聚。以目测基本均匀，并以手抓细料能基本粘聚为判断合格的辅助手段。

7.1.6应定期进行砂砾石料颗粒分析和含水率试验，根据试验成果和现场实际情况，应及时调整拌和配料和用水量。

7.1.7对碾压胶凝砂砾石料拌和应全过程进行监控，并按规定进行抽样检验。发现明显和易性偏差的碾压胶凝砂砾石料，应分析原因，并采取改进措施。未经处理的不合格料不得使用。

7.2运输

7.2.1运输碾压胶凝砂砾石料宜采用自卸卡车、装载机，在使用前应进行全面检查和清洗。

7.2.2运输车辆行走的道路宜平整，距入仓口宜有一定长度的车轮脱水路段。

7.2.3在仓面行驶的车辆应避免急刹车、急转弯等有损碾压胶凝砂砾石料层面质量的操作。

7.2.4在转运或卸料时，出口处的碾压胶凝砂砾石料自由落差均不宜大于1.5m，并应有防止滚石伤害的措施。

7.3卸料和平仓

7.3.1施工缝面在铺砂浆前，应清除二次污染物，铺浆后应立即覆盖碾压胶凝砂砾石料。

7.3.2碾压胶凝砂砾石料采用平层通仓、连续铺筑法。

7.3.3松铺层厚度根据振动碾的自重、激振力等要素以及CSG最大骨料粒径来确定，初拟摊铺厚度40cm。

7.3.4卸料、平仓时应根据试验要求铺筑迎水面防渗体（变态碾压胶凝砂砾石料）。

7.3.5铺筑层应以固定方向逐条带铺筑。平仓方向宜与轴线方向平行。

7.3.6采用自卸卡车直接进仓卸料时，宜采用退铺法，依次卸料。卸料堆边缘与模板距离不应小于1.2m。

7.3.7平仓设备可采用装载机、反铲挖掘机、推土机或湿地平仓机。

7.3.8卸料堆旁出现的分离石料应将其分散到未碾压的条带上，防止大石集中、叠合。

7.3.9摊铺厚度应均匀。平仓过的碾压胶凝砂砾石料应平整，并不宜向下游倾斜。

7.4碾压

7.4.1碾压施工工艺主要参考RCC施工工法，施工设备尽量采用大功率振动碾。根据试验大纲，初选16t振动碾。

7.4.2施工中采用的碾压厚度及碾压遍数应经现场碾压试验确定。碾压厚度应不小于最大粒料粒径的1.2倍。

7.4.3振动碾的行走速度宜控制在1.0km/h～1.5km/h。

7.4.4碾压方向宜垂直于水流方向。碾压条带间的搭接宽度应为300mm～400mm，端头部位的搭接长度宜为1m左右。

7.4.5碾压作业过程中，应通过人工补充细料整平。光照强烈或大风干燥时，应进行喷雾或进行表面水分补偿，保持表面不发白。

7.4.6每层碾压作业结束后，应及时布点检测表观密度，所测表观密度低于规定指标时，应立即重复检测，并查找原因，采取处理措施。

7.4.7需作为水平施工缝停歇的碾压胶凝砂砾石料层面，达到规定的碾压遍数及压实表观密度后，宜进行1遍～2遍的无振碾压。

7.4.8各种设备在碾压完毕的碾压胶凝砂砾石料层面上行走时，应避免损坏已成型的层面。对已造成损坏的层面，应及时采取修补措施。

7.4.9碾压胶凝砂砾石料入仓后，应尽快完成平仓和碾压，从胶材加水拌和到碾压完毕的最长允许历时，应根据不同季节、天气条件及碾压胶凝砂砾石料特性，经过试验或类比其它工程来确定。

7.5层、缝面处理

7.5.1连续上升铺筑的碾压胶凝砂砾石料，层间间隔时间宜控制在直接铺筑允许时间以内。超过直接铺筑允许时间的层面，应先在层面上铺垫砂浆等垫层拌和物，再铺筑上一层碾压胶凝砂砾石料。超过加垫层铺筑允许时间的层面即为冷缝。

7.5.2直接铺筑允许时间和加垫层铺筑允许时间，应根据工程结构对层面抗滑能力、抗剪能力和质量的要求，综合考虑拌和物特性、季节、天气、施工方法、上下游不同区域强度等级要求等因素，经试验确定。

7.5.3施工缝及冷缝应进行缝面处理，处理合格后方可继续施工。缝面处理可用刷毛、冲毛等方法，清除碾压胶凝砂砾石料硬化缝面的浮浆及松动骨料。

7.5.4缝面处理完成并经验收合格后，均匀刮铺厚20mm～30mm的砂浆。砂浆中可掺有少量小骨料，砂浆强度等级比碾压胶凝砂砾石料高一级，砂浆应与碾压胶凝砂砾石料一道逐条带摊铺，并应在砂浆初凝以前将上层碾压胶凝砂砾石料碾压完毕。

7.5.5因施工计划的改变、降雨或其它原因造成施工中断时，应及时对已摊铺的碾压胶凝砂砾石料进行平仓碾压，接头部位宜形成不大于1：4的斜坡面，并在坡脚部位初凝前将厚度小于250mm的部分清除。

7.6变态胶凝砂砾石料浇筑

7.6.1变态胶凝砂砾石料应随着碾压胶凝砂砾石料浇筑逐层施工。宜优先采用高频振捣器，变态胶凝砂砾石料应根据振捣器的有效振捣深度控制摊铺厚度，逐层注浆振捣。

7.6.2灰浆宜洒在新铺碾压胶凝砂砾石料的底部和中部，用浆量应经试验确定，宜取变态胶凝砂砾石料体积的10%～15%。具体的加浆方式、浆体配合比、用量及施工工艺，由现场试验比较，并进行效果验证（钻孔取样，进行性能试验）。

7.6.3变态碾压胶凝砂砾石料应经强力振捣保证均匀性和上下层结合。

7.6.4相邻区域碾压胶凝砂砾石料碾压时与变态区域搭接宽度应大于300mm。

7.6.5变态胶凝砂砾石料的层缝面处理，按本导则碾压胶凝砂砾石料层缝面处理的相关规定执行。

7.7基础处理

7.7.1清除表层粉土；

7.7.2砂砾层注水泥浆，碾压处理。

7.8养护和防护

7.8.1施工过程中，碾压胶凝砂砾石料、变态胶凝砂砾石料的仓面应保持湿润。

7.8.2正在施工和刚施工完毕的仓面，应防止外来水流入。

7.8.3在施工间歇期间，胶凝砂砾石料终凝后即应开始保湿养护。对施工缝，养护工作应持续到上一层碾压胶凝砂砾石料开始铺筑为止；对永久暴露面，养护时间不宜少于28d。

7.9特殊气象条件下的施工

7.9.1施工期间应加强气象预报工作，及时了解雨情和气温情况，妥善安排施工进度。

7.9.2出现小雨时，可采取措施继续施工，长时间下小雨，雨水造成层面局部失浆或积水，应对未碾压完的仓面采取防雨保护和排水措施。出现中雨时，应停止拌和，避免缝面铺洒的砂浆被雨水冲淋失浆过多，迅速完成尚在进行的卸料、平仓和碾压作业，并对仓面采取防雨保护和排水措施。

7.9.3恢复施工前，尚未被振实而已初凝的碾压胶凝砂砾石料应清除，并按本试验技术要求7.5条的相关规定进行处理。

7.9.4在大风或干燥气候条件下施工，应采取专门措施保持仓面湿润。

7.9.5日平均气温高于25℃时，应缩短层间间隔时间。宜采取防高温、防日晒和调节仓面局部小气候等措施。

7.9.6日平均气温连续5d低于5℃以下时或最低气温连续5d稳定在-3℃以下时，应采取低温施工措施。气温骤降时，宜对碾压胶凝砂砾石料表面进行覆盖保温，防止产生裂缝。气温在-10℃以下时不宜施工。

8碾压及变态胶凝砂砾石混凝土性能检测

（1）VC值观测。检测拌和料堆和仓面已摊铺完毕的胶凝砂砾石混凝土的VC值，并记录当时气候情况。

（2）分别对表6.1-1所列各配合比按常规的拌和料堆和仓面取样，作28d、90d、180d 的主要参数和各种性能指标（包括配比参数、材料用量、抗压强度、抗拉强度、抗渗等级、弹性模量等）。抗渗、抗冻试验只做90d龄期的。

富浆贫胶凝材料防渗体(90天龄期)：

容重：≥2350kg/m3

抗压强度：R90≥10Mpa

弹性模量：E90≈10000Mpa

泊松比：μ≈0.20

渗透系数：K≤10-7cm/s

贫胶凝材料堆积体(90天龄期)：

容重：≥2350kg/m3

抗压强度：R90≥6Mpa

弹性模量：E90≈6500Mpa

泊松比：μ≈0.20

渗透系数：K≤10-5cm/s

○2为更好的了解软基上采用胶凝砂砾石筑坝技术修筑防护大堤与底部防渗墙的联合作用，建议将两个试验结合起来。

（3）碾压及变态胶凝砂砾石混凝土，在达到一定龄期之后，均需作钻孔取芯，进行抗压、弹模、抗拉等项试验，并根据钻孔情况作分段压水和碾压层面的抗剪和抗剪断试验。

（4）按不同碾压层间结合方式的试验分别钻取结合面的芯样，检测层面结合效果、并选择典型部位作原位抗剪断试验。

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