7.3 砌石工程

7.3.1 干砌石施工

干砌石是指不用胶结材料而将石块砌筑起来,包括干砌块(片)石和干砌卵石。由于干砌石主要依靠石块之间相互的摩擦力及单个块石本身的重量来维持稳定,故不宜用于砌筑墩、台或其他主要受力的结构部位,一般仅用于护坡(坝坡、渠系建筑物进出口护坡及渠道衬砌等)、护底(水闸上、下游护坦等)以及河道防冲部分的护岸等工程。

7.3.1.1 干砌石的砌筑方法

干砌石常用的砌筑方法有两种,即平缝砌筑法和花缝砌筑法。

(1)平缝砌筑法。这种砌筑方法适用于干砌块石施工,石块宽面长向与坡面方向垂直,水平分层砌筑,同一层仅有横缝,但竖向纵缝必须错开(见图7.4)。

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图7.4 平缝砌石

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图7.5 花缝砌石

(2)花缝砌筑法。这种砌筑方法多用于干砌毛石施工,砌石水平向不分层,大面朝上,小面向下,相互填充挤实砌成(见图7.5)。

7.3.1.2 干砌石砌筑工艺流程

干砌块石的一般工艺流程为:备料、削坡(或平整底面)、放样、铺设垫层、选石试放、修凿、安砌、封边等工序。

(1)备料。将石料及反滤料按适当砌筑段长所需的数量分别堆放,以减少运距,节省人力。

(2)削坡(或平整底面)。进行基础面清理,以利铺砂和砌石工作。

(3)放样。沿建筑物轴线方向每隔5m钉立坡脚、坡中和坡顶木桩各一排,并在其上划出铺砂、铺砾石和砌石线;顺排桩方向,拴竖向细铅丝一根,再在两竖向铅丝之间,用活结拴横向铅丝一根,便于此横向铅丝能随砌筑高度向上平行移动,铺砂砌石即以此线为准。

(4)铺设垫层。在干砌石的下面铺设砂砾反滤料作为垫层,以使砌石表面平整,减少对水流的摩阻力;同时防止地下水逸出时把基础的土粒带走,避免护坡砌石下陷变形。

(5)选石试放。所选用块石面一般不应低于设计位置5cm,不高出设计位置15cm。砌筑时应自坡脚开始自下而上进行。

(6)修凿。去掉尖角,使相邻块石尽可能接触面最大。

(7)安砌。缝口要砌紧,空隙应用小石填塞紧密,防止砌体在受到水流的冲刷或外力撞击时滑脱沉陷,以保持砌体的坚固性。一般规定,干砌石砌体空隙率应不超过30%~35%,干密度不小于1.8t/m3

(8)封边。干砌石的封边是指干砌石砌筑到坡面或坡顶结束时对砌石的处理。由于干砌块石是依靠石块之间的摩擦力来维持其整体稳定的,若局部发生移动或变形,将会导致整体破坏。边口部位是最薄弱之处,所以必须认真做好封边工作,以保证砌石整体性。一般工程中,对护坡水下部分的封边,常采用深宽均为0.8m左右的大块石单层或双层干砌封边;对护坡水上部分的顶部封边,则常采用较大而方正块石砌成0.4m左右宽的平台(见图7.6);块石后面用黏土夯实。

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图7.6 干砌石封边(单位:m)
1—黏土夯实;2—反滤层

7.3.1.3 干砌石砌筑要点

干砌石应自下而上错缝竖砌,石块紧靠密实,垫塞稳固,大块压边;砌体应咬扣紧密、错缝;砌体表面平整度、厚度、坡度应符合设计要求。

7.3.2 浆砌石施工

浆砌石体是用石料与砂浆砌筑而成。浆砌石具有良好的整体性、密实性和较高的强度,较好的防渗和抗冲刷的能力。常用于墙基、堤坝、挡土墙及渠道工程等。

浆砌石施工的砌筑要领可概括为“平、稳、满、错”四个字。平,同一层面大致砌平,相邻石块的高差宜小于20~30mm;稳,单块石料的安砌务求自身稳定;满,灰缝饱满密实,严禁石块间直接接触;错,相邻石块应错缝砌筑,尤其顺水流方向不允许通缝。

7.3.2.1 浆砌石砌筑方法

浆砌石常用坐浆法砌筑,即先铺一层3~5cm厚的砂浆,随铺浆随砌石,砌缝需用砂浆填充饱满,不得无浆直接贴靠,砌缝内砂浆应采用扁铁插捣密实。严禁采用灌浆法,先堆砌石块再用砂浆灌缝。

7.3.2.2 浆砌石的施工工艺

浆砌石的施工过程有:砌筑面准备、选料、铺(坐)浆、安放石料、竖缝灌浆、振捣、勾缝、养护等工序。

1.砌筑面准备

对于土质基础砌筑时,应先将基础夯实,并在基础面上铺一层3~5cm厚的稠砂浆。对于岩石基面,应先将表面已松散的岩石剔除,具有光滑表面的岩石须人工凿毛,清除所有岩屑、碎片、沙、泥等杂物,并洒水湿润。

对于水平施工缝,一般在新一层砌筑前凿去已凝固的浮浆,并进行清扫、冲洗,使新旧砌体紧密结合。对于竖向施工缝,在恢复砌筑时,必须进行凿毛、冲洗处理。对于垫层混凝土表面和砌石体表面局部光滑的砂浆表面凿毛面积应不小于总面积的95%。

2.选料

浆砌石选择的石料,应是质地均匀,没有裂缝,无明显风化迹象,不含杂质的坚硬石料。

按石料砌筑位置,石料可分为“角石”、“面石”及“腹石”,如图7.7所示。砌筑程序为先砌筑角石,再砌面石,最后砌腹石。

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图7.7 浆砌石程序
1—角石;2—面石;3—腹石;4—砌石方向

3.铺(坐)浆

砌石用的砂浆的品种、强度等级应符合设计要求。砂浆沉入度宜为3~5cm,雨季或冬季稠度应小一些,气候干燥时稠度应大些。

对于毛石砌体,必须逐块坐浆,逐块安砌,务使坐浆密实,以免形成空洞。一般坐浆厚度约为8cm左右,以盖住凹凸不平的层面。

对于砌石坝,水泥砂浆的铺浆厚度宜为设计灰缝厚度的1.5倍,小石子砂浆或细石混凝土铺浆厚度为设计灰缝厚度的1.3倍。铺浆后须经人工稍加平整,并剔除超径突出的骨料,然后摆放石料。

坐浆应与砌筑相配合,一般只宜比砌石超前0.5~1m左右。

4.安放石料

把洗净的湿润石料安放在坐浆面上,用铁锤敲击石面,使坐浆开始溢出为度。石料之间的砌缝宽度应严格控制,采用水泥砂浆砌筑时,块石的砌缝宽度一般为2~4cm,粗料石的砌缝宽度为1.5~3cm;采用细石混凝土砌筑时,块石的砌缝宽度一般为3~5cm,粗料石的砌缝宽度为2.5~4cm。

5.竖缝灌浆

安放石料后,应及时进行竖缝灌浆。一般灌浆与石面齐平,水泥砂浆用插捣棒捣实,细石混凝土用插入式振捣器振捣,振实后缝面下沉,待上层摊铺坐浆时一并填满。

6.振捣

水泥砂浆常用人工捣插的方法。

细石混凝土一般采用1.1kW的插入式振动器振捣20~30s,以混凝土不冒气泡并开始泛浆为度。应注意对角缝的振捣,防止重振或漏振。

每一层铺砌完工24~36h后(视气温及水泥种类、胶结材料强度等级而定),即可冲洗,准备上一层的铺砌。

7.勾缝

浆砌石的外露面应进行勾缝,勾缝是在砌体砂浆未凝固以前,先进行清缝,待砌体完成和砂浆凝固以后再进行勾缝。清缝宽度不小于砌缝宽度,水平缝清缝深度不小于4cm,竖缝清缝深度不小于5cm;缝槽自上而下清洗干净,缝面湿润,无残留灰渣和积水。

勾缝用砂浆的强度等级应高于原砌筑砂浆,并单独拌制。勾缝的形式有平缝、凹缝、凸缝等,应符合设计要求。

8.养护

砌筑完毕后应保持砌体表面湿润做好养护。砌体砌筑后应及时进行养护,一般砌体的养护时间为28天。当砌体强度尚未达到设计要求,砌体不得受力和受震。

7.3.3 浆砌石拱

浆砌拱圈适用于小跨度的单孔桥拱、涵拱施工,施工方法及步骤如下。

7.3.3.1 拱圈石料选择

拱圈的石料一般为经过加工的方石,石块厚度不应小于15cm。石块的宽度为其厚度的1.5~2.5倍,长度为厚度的2~4倍。拱圈所用的石料应凿成楔形(上宽下窄),如不用楔形石块时,则应用砌缝宽度的变化来调整拱度,但砌缝厚薄相差最大不应超过1cm。每一石块的面应与拱压力线垂直。因此,拱圈砌体的方向应对准拱的中心。

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图7.8 拱圈砌筑程序
1、2、3—砌筑顺序

7.3.3.2 拱圈砌缝

浆砌拱圈的砌缝应力求均匀,相邻两行拱石的平缝应错缝,其错缝距离不小于10cm。砌缝的厚度决定于所选用的石料,选用细方石,砌缝厚不应大于1cm;选用粗方石,砌缝厚不应大于2cm。

7.3.3.3 拱圈的砌筑程序与方法

拱圈砌筑之前,必须先做好拱座。为了使拱座与拱圈很好地结合,需用起拱石(见图7.8)。起拱石与拱圈相接的面应与拱的压力线垂直。

当跨度在10m以下时,拱圈的砌筑一般应沿拱的全长和全厚,同时由两边起拱石对称地向拱顶砌筑;当跨度大于10m以上时,则拱圈砌筑应采用分段法进行。分段法是把拱圈分为数段,每段长可根据全拱长来决定,一般每段长3~6m。各段依一定砌筑顺序进行(见图7.8),以达到使拱架承重均匀和拱架变形最小的目的。

拱圈各段的砌筑顺序是:先砌拱脚,再砌拱顶,然后砌1/4处,最后砌其余各段。砌筑时,一定要对称于拱跨中央。各段之间应预留一定的空缝,防止在砌筑中拱架变形而发生裂缝,待全部拱圈砌筑完毕后,再将预留空缝填实。