干砌石是不用胶结材料的块石砌体。它依靠石块自身重量及石块接触面间的摩擦力在外力作用下保持稳定,通常应用于挡墙、护坡、堤面等工程。干砌石技术被认为是较好的造墙结构,当然也有石头房子、石头桥以及其他结构存在。
干砌石应用要求
干砌石建筑物的基础,应按设计要求的深度、宽度、长度、坡度开挖或填筑,经清理加固再砌石。运到现场的石料,要平整摊放,便于选用。
石料砌筑前应清除表面的泥垢,敲去尖角薄棱,干砌石块要求做到砌放平稳,砌缝密合,相互压紧,外形平整,然后用片石把石块间隙塞实捣紧,使每个石块都能保持稳定,相互结合成为整体。大体积的干砌块石挡墙或建筑物,应按设计标准,分层整理砌筑,层与层间及层内要求上下错缝,内外搭砌。不能采用先砌好里外侧的面石,中间填心的砌筑方法。上下层的结合面上,不应加垫石。砌体的每层转角、交接和分段部位,应采用较大的平整块石砌筑。干砌块石的墙体露出面,必须设置丁石(拉结石)。丁石应均匀分布,同一层内的丁石长度,当墙厚等于和小于40厘米时,应等于墙厚;墙厚大于40厘米时,要求内外两块拉结石相互搭接,搭接长度不应小于15厘米,其中一块长度不应小于墙厚的2/3。如用料石砌挡墙时,每两层顺砌层上,应丁砌一层。如果同一层采用丁顺组砌时,石间距不宜大于2米。
用干砌块石作基础,一般下大上小呈阶梯形,底层应选用比较方整的大块石丁砌,上层阶梯至少压砌下级阶梯块石宽度的1/3。在干砌石基础前后的挡墙后部的土石料要分层回填夯实。用干砌石做成斜面的单层护坡护岸,砌放块石前要先按设计要求,平整好坡面。如石块砌筑在土质坡面上,要先夯实基础土层,按设计规定铺放碎石或细砾石垫层,然后自下而上整理砌筑。石块的厚度应符合设计规定。
干砌排水涵洞、挡水坝时,要选择质量合格的石料,严格按设计规格加工成型,然后依次砌筑,保证砌缝密合,石料接触面靠紧,使其受力均匀,保持建筑物稳定。为了保证干砌石建筑物的外形完整,一般把外露的顶部用厚5厘米左右的混凝土封顶。有的建筑物外露面的石块间隙,用水泥砂浆勾缝,勾缝深度3~5厘米,勾缝前应将石缝清洗干净,较大缝隙可填塞片石,经勾缝处理后的干砌石面更为平整美观,整体性好。
干砌石护坡工程
干砌石护坡施工特点
在干砌石护坡施工中,由于砌石本身的不连续性的存在,必然会使构成的防护坡体不稳定,在质量上没有混凝土防护坡的坚固性好,由于干砌石护坡在自然因素影响,或者是人为因素,如翻动石块等,就会出现容易损坏的现象。同时,由于干砌石护坡周围有许多村庄的人畜活动,例如,在干砌石护坡坝上晾晒谷物等,就可能会招引一些老鼠类的啮齿动物,由于这类动物喜欢打洞筑窝,就很容易破坏位于石层下面的基土层,这样就可能会使坡体自身的防水、防渗水平下降,时间一长,就一定会导致出现坡体坍塌等大事故。因此,需要投入力量避免这些问题出现,这就需要安置具体的巡视人员,随时在坝体上掌握坝体的实际情况,并可以及时报告并进行快速维修,这样才能排除隐患,保证大坝干砌石护坡的安全性。
护坡块石的施工要求
对于大坝干砌石坡,由于在护坡中的块石质量对质量影响很大,在施工初期,就要首先保证垫层的施工工艺,这一施工工艺对后期干砌石坡的稳固性具有重要的作用。因此,在铺垫时应采用逐层夯实的工艺,同时也要注重对整个过程的控制,要严格按照从选石、修石和砌筑的3个环节着手,要尽量的按照规范来做好每一个环节。在施工过程中,要认真对待每一单块石材,要对其他的面都进行休整,使其各面都能够达到施工的标准,要控制它的平整度不应>1cm;当石块等准备就绪后,在砌筑的过程中,要认真做到摆线,对石块间的咬扣要尽可能不出现缝隙,要使石块间的面与面之间着力稳固。当施工砌筑完工后,要立即进行认真检查。如果发现存在其他问题,如发现坡面不平整,则应立即返工重修;如发现干砌石护坡已经损坏,就应该及时采取维修的方式给与修复。一般可采用击碎的方式。但是这种方法一旦遇到风浪等外力就会再次出现凸起,为了保证安全,应采取将石块取出更换,但这样可能又需要大面积的砌筑工程。就会出现年年维修,但仍然会出现年年损坏的后果,这样就会从人力和财力上带来浪费。为改变这种顽疾,多采用砌石混凝土工艺结合的办法,这样就可以改变传统的方法,收到较好的效果。
护坡块石的施工方案
在护坡块石施工时,为了合理工期安排及节约资源,宜分期、分段进行设计并安排施工。首先,将出现损坏部位的坡面进行平整,将突出、坍塌出的石块取出或敲碎,清除后再对垫层进行重新铺垫,然后才能用新石重新砌筑。砌石筑放时应按照原设计的要求,按标准严格操作,在施工中要保证石块之间无缝隙,在石块间的错台应控制在3cm以内。在重新砌筑完成之后,应对已铺好的坡面应进行高压水冲洗作业,将砌筑坡石上的杂物洗去,完成后对坡面重新进行观测,对缝隙关注强度、大骨料粒径和沙石细度进行测算,形成参考数据。然后,混凝土拌和在大坝两端各安置一定数量的
混凝土搅拌机,用人工的方式将混凝土一次填入石块间缝隙部位。混凝土填入缝隙后,采用振捣设备将混凝土捣实,确定无空洞后,用工具将表面抹平。
在施工过程中,为了保证石块与混凝土之间结合密实,防止下滑现象发生,可在每层板的顶部和底部各拆除一行干砌石设混凝土齿墙,与面层混凝土一起浇筑。
护坡块石施工的质量控制
在不同的护坡块石施工过程中,为了节约施工的资金,需要先将已经损坏的坡面进行平整,将由于因坍塌出现的石块取出,在清除碎石后的基础上,应首先对其垫层重新铺垫,然后才可以添加新的护坡块石进行砌筑。在使用干砌石筑放时,要保证干砌石的石块之间一定要缝隙小,大约的缝隙应控制在3cm以内。只有在重新砌筑工作全部完成,才能再利用高压水进行冲洗,同时还要对坡面重新观测,尤其要加强对缝隙大的石块关注。当将混凝土填入缝隙后,再利用振捣机逐步进行操作,将混凝土捣实,只有在经检查确定无空洞后,才可以再将其表面抹平。这样就可以保证在施工过程中,保证质量、防止不出现下滑的现象发生,使干砌石通过与内设的凝土齿墙一起浇筑成形。
干砌石坝
干砌石坝是坝身主要由石块干砌而成的拦河坝。要求砌体材料新鲜完整,上游防渗体一般采用混凝土面板或浆砌石直墙;还可做成溢流坝,只需在坝顶与下游坝面设置一层混凝土外壳,浙江省已建成两座20m以上的溢流干砌石坝,最大单宽流量不超过20m3/(s·m)。优点是就地取材,节省工程量,缺点是防渗体易裂缝。
优点
①就地取材;②比混凝土坝节约水泥和木材;③工程量比土石坝少;④泄洪和导流布置较土石坝简单,安全度也较高;⑤施工技术简单。它的主要缺点是耗用劳动力较多,难以用机械化方法施工,工期较长。发达国家已很少采用这种坝型,但发展中国家仍修建这种坝。砌石坝按坝型分为砌石重力坝、砌石拱坝和砌石支墩坝;按砌筑方法可分为干砌石坝和浆砌石坝,当代砌石坝多为浆砌石坝。
砌石材料
坝体石料应质地均匀,没有裂缝,不易风化,其饱和抗压强度不低于30~40MPa,吸水率一般不超过10%,软化系数一般不小于0.7。常用的石料有毛石、块石和条石。浆砌胶凝材料常用
水泥砂浆,也有采用小石子水泥砂浆、细骨料混凝土、水泥石灰砂浆、水泥黏土砂浆和其他材料的。
构造特点
砌石坝的设计和计算基本上与混凝土坝相同。砌石体的物理力学指标主要取决于胶凝材料和砌筑密实度。由于石料间的砌缝很难填筑密实,需在坝体上游面或靠近上游部分设置防渗层,如混凝土
防渗面板、
沥青混凝土防渗面板,
钢丝网水泥喷浆护面、水泥砂浆勾缝和其他防渗层。与混凝土坝不同,砌石坝一般不设纵缝和横缝;当设横缝时,缝的间距较大;通常也不采取降温散热措施。
发展及实例
很早以前人类即用砌石筑坝。中国最古老的、迄今仍在运行中的砌石坝有:公元前250年左右在四川省都江堰枢纽上建成的干砌卵石分水堰;公元前219年在灵渠(湘桂运河)上建成的干砌块石和卵石溢流坝。1949年以后,中国修建了很多座砌石坝,尤以砌石拱坝发展很快。据1997年的不完全统计,中国已建高15m以上的砌石坝1741座,其中,砌石拱坝986座,占砌石坝总数的56.7%;砌石重力坝549座,占31.5%;砌石支墩坝及其他坝型206座,占11.8%。
印度的纳加琼纳萨格(Nagarjun-nasagar)砌石重力坝坝高125m,坝体体积561万m3,是世界上最高和坝体方量最大的砌石坝。中国最高的砌石重力坝为河北省朱庄水库的砌石坝,坝高95m。世界上最高的砌石拱坝是中国河南省群英浆砌石重力拱坝,高101m。中国山东省东风浆砌石双曲拱坝,坝高84m,厚高比0.16。20世纪70年代以来,中国还兴建了很多新型砌石坝,如湖南省岩屋潭砌石
空腹重力坝(高66m),浙江省大溪垄干砌石溢流坝(高27m)和河北省小龙潭浆砌石框格填渣重力坝(高39.6m),福建大田六角宫细骨料混凝土砌石拱坝(高79m)。