1  前言
CSG是近年來(lái)我國(guó)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(jīng)振動(dòng)壓實(shí)，固結(jié)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(zhì)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(shè)備，施工布置十分方便，因而也更加簡(jiǎn)單和合理。

2  CSG材料
CSG中的母材可以取用壩基開(kāi)挖的棄料、天然河道中的河卵石、也可以采用弱風(fēng)化開(kāi)挖石和壩基周?chē)�的可利用的石料，這是CSG的最大特點(diǎn)。細(xì)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(dāng)CSG原砂礫料中的細(xì)骨料的含量達(dá)到了一定量，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)確定其能達(dá)到所需的抗壓強(qiáng)度和彈模時(shí)，并不要再摻加細(xì)骨料，也可以達(dá)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(shè)計(jì)CSG的抗壓強(qiáng)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(jìn)行填筑，堰高35.5m，設(shè)計(jì)CSG的抗壓強(qiáng)度為4MPa，粗骨料采用了開(kāi)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(jīng)過(guò)了近50年一遇洪水考驗(yàn)，洪水漫過(guò)堰頂達(dá)8m，未造成堰體損壞。

碾壓混凝土通常稱(chēng)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(yán)格的分級(jí)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(shí)，要將骨料進(jìn)行破碎和篩分，分級(jí)存儲(chǔ)，在混凝土料拌制時(shí)，各檔骨料按照配合比的要求，通過(guò)稱(chēng)量系統(tǒng)計(jì)量后加入拌和機(jī)進(jìn)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(jí)而直接進(jìn)行碾壓壓實(shí)。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(kāi)采的砂礫石料數(shù)量是相當(dāng)驚人的。

CSG中的礫石也是沒(méi)有分級(jí)的，這一點(diǎn)與堆石壩材料有相似之處。但CSG不是將沒(méi)有分級(jí)的砂礫料直接往壩上堆，而是將其與少量的水、膠凝材料進(jìn)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(chǎng)采用露天存放，自然風(fēng)干。

3  CSG配合比
CSG水泥用量極少，這是CSG的顯著特點(diǎn)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(guò)100kg/m3，而其中水泥用量不超過(guò)55 kg/m3。由于水泥用量少，施工中不必要采取復(fù)雜的溫控措施，壩（堰）體可以不必進(jìn)行分縫，這給填筑施工帶來(lái)極大的方便。在CSG中適當(dāng)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(duì)此作了試驗(yàn)，證實(shí)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(shí)間相對(duì)延長(zhǎng)，所以CSG中無(wú)需摻加外加劑就能取得不錯(cuò)的施工效果。

4  CSG制備工藝
由于CSG的骨料無(wú)需進(jìn)行篩分和沖洗，使得CSG的制備工藝十分簡(jiǎn)單。

4．1  計(jì)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(jì)量采用通常的體積法計(jì)量，現(xiàn)場(chǎng)用膠輪斗車(chē)的容積來(lái)量取砂礫石的數(shù)量，這是一種非常簡(jiǎn)便的計(jì)量方法，其誤差約在±5%，對(duì)于低強(qiáng)度要求的CSG來(lái)講，不會(huì)造成影響。為提高工效，可使用專(zhuān)用的計(jì)量機(jī)動(dòng)車(chē)或軌道車(chē)進(jìn)行砂石料計(jì)量。拌和水的計(jì)量直接在水表上進(jìn)行讀取，袋裝水泥或粉煤灰以每袋的重量計(jì)量。當(dāng)使用散裝水泥或粉煤灰時(shí)，散裝水泥或粉煤灰出庫(kù)后經(jīng)臺(tái)秤進(jìn)行稱(chēng)量，按配合比的重量要求送到拌和坑使用。當(dāng)CSG的澆筑方量很大時(shí)，應(yīng)直接在拌和坑邊設(shè)立散裝水泥和粉煤灰儲(chǔ)罐采用電子秤進(jìn)行出料計(jì)量。

4．2  拌和

CSG原材料在拌和坑內(nèi)的投料順序是：先投放砂礫石再投放膠凝材料，并分?jǐn)?shù)層進(jìn)行投料，分層投料可以減少拌和所用的時(shí)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(jī)或反鏟挖掘機(jī)進(jìn)行翻拌。翻拌時(shí)，裝載機(jī)或反鏟挖掘機(jī)通過(guò)反復(fù)數(shù)次裝料、提高、卸料過(guò)程，使CSG達(dá)到拌勻的目的。使用裝載機(jī)或反鏟挖掘機(jī)都可以達(dá)到拌和CSG的目的，但從實(shí)踐來(lái)看，兩種機(jī)械各有其優(yōu)缺點(diǎn)。裝載機(jī)容量大，翻拌效率較高，適合在較開(kāi)闊的地方作業(yè)。反鏟挖掘機(jī)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(jìn)行拌和作業(yè)。洪口電站在CSG的施工中，主要應(yīng)用反鏟進(jìn)行拌和，所生產(chǎn)出的拌和料均達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求。

無(wú)動(dòng)力拌和依靠砂石料自重從高處往低處運(yùn)動(dòng)，通過(guò)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(jìn)的M·YBOX可以實(shí)現(xiàn)混凝土無(wú)動(dòng)力拌和，但由于骨料的粒徑大，對(duì)緩降設(shè)施的沖擊力很大，磨損高，所以要求其強(qiáng)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(gè)特大型的裝置，這在成本上制約了該裝置的開(kāi)發(fā)和使用。

5  模板
預(yù)制混凝土模板的優(yōu)點(diǎn)是碾壓后不要進(jìn)行拆模，還可以對(duì)CSG表面進(jìn)行保護(hù)，其尺寸高度取決于CSG每碾壓層的厚度和模板吊裝設(shè)備。洪口上游圍堰CSG碾壓層厚度為30cm，主要采用預(yù)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(shè)鋼筋拉條。為了更好地固定預(yù)制混凝土模板，在CSG碾壓前先將預(yù)制混凝土模板內(nèi)側(cè)約50cm區(qū)域CSG進(jìn)行變態(tài)處理，摻入適量水泥漿并采用振搗器進(jìn)行振搗，待其初凝后開(kāi)始進(jìn)行碾壓施工，這種立模方法與碾壓混凝土所采用的預(yù)制混凝土模板相似。鋼模板的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)動(dòng)靈活可以循環(huán)使用，凝固后的CSG的外觀好，當(dāng)壩（堰）體有外觀要求時(shí)應(yīng)采用鋼模板立模。為了使CSG拆模后取得出較好表面層，也應(yīng)對(duì)模板內(nèi)側(cè)的CSG進(jìn)行變態(tài)處理，變態(tài)時(shí)摻入的水泥漿量根據(jù)試驗(yàn)確定。加漿務(wù)必要均勻，實(shí)施中可采用插孔法進(jìn)行加漿，加漿孔可以平行布置也可以布成梅花形。

6  CSG的入倉(cāng)和碾壓
6．1  CSG的入倉(cāng)輸送

由于CSG原材料的粒徑大且不規(guī)則，可考慮的運(yùn)輸入倉(cāng)方法是：汽車(chē)直接入倉(cāng)、汽車(chē)+溜槽、汽車(chē)+鈄坡軌道車(chē)、起重機(jī)+專(zhuān)用料罐、起重機(jī)+抓斗等，但從考慮進(jìn)倉(cāng)速度、效率、靈活性等因素，則以汽車(chē)直接入倉(cāng)為首選。采用大噸位汽車(chē)進(jìn)行CSG的裝載和入倉(cāng)運(yùn)輸可以做到高效率，同時(shí)由于采用通用設(shè)備進(jìn)一步節(jié)約了施工成本。但在施工中，隨著壩（堰）體不斷升高，要修建不同高程的進(jìn)倉(cāng)道路。對(duì)于邊坡地形復(fù)雜的壩（堰）址位置，當(dāng)然，汽車(chē)直接入倉(cāng)應(yīng)在修筑入倉(cāng)道路允許的情況下，才是可行的。在福建街面電站量水堰和洪口上游圍堰的施工中都采用了汽車(chē)直接裝料運(yùn)輸入倉(cāng)的方法，都取得出了較好的效果。

6．2  CSG的碾壓工藝

6．2．1 碾壓層厚度

由于CSG中含有大直徑骨料，因此CSG一般采用通倉(cāng)平層碾壓。入倉(cāng)后的CSG拌和料在倉(cāng)內(nèi)均勻分點(diǎn)堆放，堆料之間間距根據(jù)碾壓層的厚度決定。采用平倉(cāng)機(jī)將CSG料推平，其松鋪厚度根據(jù)振動(dòng)碾的自重、激振力等要素以及CSG最大骨料粒徑來(lái)確定。街面電站量水堰采用YC26C全液壓振動(dòng)壓路機(jī)作為CSG壓實(shí)機(jī)械，其碾壓層松鋪厚度設(shè)定為50cm。洪口電站上游圍堰采用YC12和YC26兩種全液壓振動(dòng)壓路機(jī)作為CSG壓實(shí)機(jī)械，其碾壓層松鋪厚度設(shè)計(jì)為40cm和60cm，其壓實(shí)結(jié)果都達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。

6．2．2 CSG碾壓

CSG碾壓時(shí)采用了與RCC相同的碾壓方法。即：無(wú)振碾壓2遍→有振碾壓n遍→再無(wú)振碾壓2遍，其中有振碾壓次數(shù)、采用的振幅、振動(dòng)碾行走速度的選擇應(yīng)由工藝實(shí)驗(yàn)確定。碾壓結(jié)果從現(xiàn)場(chǎng)觀察應(yīng)看到CSG表面有泛漿出現(xiàn)為佳。街面電站和洪口電站CSG碾壓所采用了26T重型振動(dòng)碾進(jìn)行壓實(shí)，碾壓的遍數(shù)為：靜壓2遍+有振碾壓4~6遍+靜壓1~2遍，碾壓結(jié)果達(dá)到設(shè)計(jì)要求的碾壓效果。洪口上游圍堰進(jìn)行CSG碾壓過(guò)程中，當(dāng)最大骨料粒徑小于150mm時(shí)，還采用了12T雙鋼輪振動(dòng)碾進(jìn)行碾壓，也可以做到同樣的碾壓效果。由于CSG骨料最大粒徑較大，應(yīng)采用重型振動(dòng)碾進(jìn)行施工，這樣，可以提高CSG的施工效率和施工質(zhì)量。

6．2．3 層間處理

CSG的層面應(yīng)在初凝前進(jìn)行復(fù)蓋。施工時(shí)應(yīng)控制碾壓面暴露的時(shí)間不要太長(zhǎng)，并直接進(jìn)行上層復(fù)蓋施工。為了提高每碾壓層間的結(jié)合效果，復(fù)蓋前可在舊層面上灑上一層水泥凈漿或薄鋪一層水泥砂漿。由于CSG的低強(qiáng)度特性，在碾壓后短時(shí)間內(nèi)就進(jìn)行上層復(fù)蓋，也可以考慮不用鋪灑水泥凈漿或砂漿等過(guò)渡料。洪口電站上游圍堰施工過(guò)程中，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，確定了對(duì)層面處理的四種方法，可以作為施工時(shí)的參考。

1）層間間隔時(shí)間在10 h以?xún)?nèi)，可直接鋪筑；

2）層間間隔時(shí)間在12 h以?xún)?nèi)，可灑凈漿后鋪筑碾壓；

3）層間間隔時(shí)間在16 h以?xún)?nèi)，可鋪砂漿后鋪筑碾壓；

4）層間間隔時(shí)間超過(guò)16 h，作施工縫處理。

在CSG主壩（堰）體與基坑、邊坡及其他部位的連接處，應(yīng)采用常態(tài)混凝土或富漿變態(tài)CSG充分振搗進(jìn)行過(guò)渡。CSG在碾壓后6～18h內(nèi)開(kāi)始灑水養(yǎng)護(hù)。

7 現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制
7．1 表觀密度檢測(cè)

采用核子水分密度儀進(jìn)行表觀密度檢測(cè)在RCC 的工程中已有多年歷史和經(jīng)驗(yàn)。對(duì)CSG經(jīng)壓實(shí)后其表觀密度的檢測(cè)，仍應(yīng)用該方法。當(dāng)碾壓層厚≦30cm時(shí)，采用核子水分密度儀在現(xiàn)場(chǎng)直接打孔檢測(cè)。當(dāng)碾壓層厚度超過(guò)30cm時(shí)，為了使水分密度儀的探測(cè)桿能打到碾壓層的底部，在碾壓層的隨機(jī)部位挖坑約30cm深，坑內(nèi)找平后，再用核子水份密度儀進(jìn)行打孔檢測(cè)。

7．2 CSG的抗壓強(qiáng)度檢測(cè)

CSG試樣在現(xiàn)場(chǎng)拌和坑取樣成型，由于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)條件的限制，一般采用15cm標(biāo)準(zhǔn)立方體小試樣，并以標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28天齡期的抗壓強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)。由于CSG中大骨料的存在，小試樣并不能完全反映實(shí)際CSG的真實(shí)強(qiáng)度，根據(jù)工程的需要，采用大試樣測(cè)定CSG的強(qiáng)度并建立大小試樣之間的關(guān)系或在CSG達(dá)到齡期后，進(jìn)行鉆孔取樣更直接測(cè)定CSG的各項(xiàng)綜合質(zhì)量。

8 結(jié)語(yǔ)
CSG作為水工建筑的新型建筑材料，具有取材容易、材料費(fèi)用低、施工方便、環(huán)保節(jié)能等許多優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊發(fā)展前景。CSG筑壩施工既參照了堆石壩施工的工藝，又參照了RCC施工工藝，同時(shí)還具有他本身施工特點(diǎn)。CSG施工避免了RCC施工砂石料制備和對(duì)材料進(jìn)行溫控兩大的復(fù)雜過(guò)程，節(jié)省了大量投資和施工準(zhǔn)備工作，又避免了堆石壩防滲系統(tǒng)的施工過(guò)程，增加了壩體的抗沖刷的能力。CSG施工中所采用的都是常用的、通用的施工設(shè)備，降低了施工費(fèi)用，使筑壩施工變得更加簡(jiǎn)便和環(huán)保。當(dāng)然，CSG的現(xiàn)場(chǎng)拌和過(guò)程的連續(xù)性還比較差，研制適應(yīng)大骨料拌和的，簡(jiǎn)便、節(jié)能的機(jī)械，才能使施工過(guò)程更加完善。