混凝土坝工程

混凝土坝工程砼坝施工概述砂石料系统模板及钢筋系统砼的生产砼的运输砼的浇筑与养护大体积砼的温度控制砼的冬夏季作业特殊砼施工混凝土坝施工概述第一节混凝土坝施工概述混凝土坝在高坝中占的比重较大,特别是重力坝、拱坝应用最普遍。其特点是混凝土工程量大,消耗水泥、木材、钢材多,施工各个环节质量要求高,投资消耗大。因此,认真研究、组织混凝土坝工程施工,对加快施工进度,节约“三材”,提高质量,降低工程成本具有重要意义。混凝土坝的施工方法有现场浇筑和预制装配两大类。现场浇筑又分为的分层分块浇筑和薄层碾压浇筑。在混凝土坝施工中,砂石骨料的采集、加工（砂石料系统）,水泥和各种掺和料、外加剂的供应是基础,混凝土生产、运输（混凝土生产运输系统）和浇筑是施工的主体,模板、钢筋（模板和钢筋系统）作业是辅助。一、砼坝坝体工程的内容3、砼运输系统：水平运输――出机口→→坝前垂直运输――坝前→→仓口5、辅助系统：模板制作，钢筋加工，……1、骨料系统：以筛分楼为中心，包括料场规划、砂石料的开采、运输、加工、储备等；2、砼生产系统：以拌和楼为中心，包括各种材料的进入及熟料的输出，制冷系统与温控设施4、砼浇筑系统：包括钢筋及予埋件，模板架立，砼振捣与养护等二、砼坝的施工特点（与土石坝相比）1、环节多，工种复杂，工艺要求高各有各的专用机械，三材耗用量大，管理困难，投资大2、施工相对复杂有重力坝，大头坝，拱坝，宽缝坝等，又有溢流与非溢流等，不同部位的砼也不同。3、产生温度裂缝由于水化热，温控质量决定施工质量，温控措施复杂4、对基础要求较高要求开挖到新鲜基岩。大坝失事的59%属基础问题。三、砼坝的施工准备1、四通一平和临时设施风、水、电、通讯、交通等系统,生活、办公、加工用房2、水泥的运输与储备①仓储容量：水泥的有效使用期一般为6个月，且不能受潮（生产厂家与施工季节的矛盾）②水泥运输：散装水泥运输、袋装水泥运输、水泥的管道输送3、木材的运输与模板的加工木材一般在上游，由水路运输；模板的制作在加工厂进行4、钢筋的运输与加工①钢材的运输由水路、公路、铁路均可②钢材应有出厂证明和试验报告，加工前应进行拉伸和冷弯等试验。③钢筋的加工和安装调直→除锈→划线→下料→弯曲成型→焊接绑扎冷拉、冷拔钢筋的安装分为整装和散装：第一节砂石料系统第一节砂石料系统砂石骨料是混凝土最基本的组成成份。骨料质量的好坏直接影响混凝土强度、水泥用量和温控要求,从而影响大坝的质量和造价。为此,在混凝土坝的设计施工中应统筹规划,认真研究砂石骨料的储量、物理力学指标、杂质含量以及开采、运输、堆存和加工等各个环节。一、骨料及料场规划1、骨料的概念：①砂石料：粗骨料：石d5㎜四级配5～20、20～40、40～80、80～150由级配和最大粒径控制细骨料：砂0.15d5㎜由细度模数F·M控制F·M=0.7～1.5、1.6～2.2、2.3～3.0、3.1～3.7特细细砂中砂粗砂②骨料占砼重量的80%，占砼体积的130～150%③骨料分人工骨料和天然骨料④骨料的质量指标有：强度，抗冻性，化学稳定性2、料场规划骨料料场规划是骨料生产系统设计的基础。随设计阶段的深入,料场勘探精度的提高,要提出相应的最佳用料方案。最佳用料方案取决于料场的分布、高程,骨料的质量、储量、天然级配、开采条件、加工要求、弃料多少、运输方式、运距远近、生产成本等因素。骨料的质量是料场选择的首要前提。骨料的质量要求包括:强度、抗冻、化学成分、颗粒形状、级配和杂质含量等。水工现浇混凝土粗骨料多用四级配,即5-20、20-40、40-80、80-120(或150)mm。砂子为细骨料,通常分为粗砂和细砂两级,其大小级配由细度模数控制,合理取值为2.4-3.2。骨料分人工骨料和天然骨料两大类，也可以联合使用。骨料规划基本上与土石料规划相同，包括：质量、数量、种类、运距等。增大骨料颗粒尺寸、改善级配,对于减少水泥用量,提高混凝土质量,特别是对大体积混凝土的控温防裂具有积极意义。骨料来源有三种:①天然骨料,采集天然砂砾料经筛分分级,将富裕级配的多余部分作为弃料;天然混合料中含砂不足时,可用山砂（风化砂）补足。②人工骨料,用爆破开采块石,通过人工破碎筛分成碎石,磨细成砂。③组合骨料,以天然骨料为主,人工骨料为辅。人工骨料可以由天然骨料筛出的超径料加工而得,也可以爆破开采块石经加工而成。1、骨料料场规划的原则1)满足水工混凝土对骨料的各项质量要求,其储量力求满足各设计级配的需要,并有必要的富裕量。2)选用的料场,应场地开阔,高程适宜,储量大,质量好,开采季节长。3)选择可采率高,天然级配与设计级配较为接近,用人工骨料调整级配数量少的料场。4)料场附近有足够的回车和堆料场地,且占用农田少。5)选择开采准备工作量小,施工简便的料场。如以上要求难以同时满足,应以满足主要要求（质量、数量）为基础,寻求开采、运输、加工成本费用低的方案,确定采用天然骨料、人工骨料还是组合骨料用料方案。若是组合骨料,则需确定天然和人工骨料的最佳搭配方案。若采用天然骨料方案，对天然料场中的超径料,可通过加工补充短缺级配；为减少弃料应考虑各料场级配的搭配,满足料场的最佳组合。对质好、量大、运距短的天然料场应优先采用。当天然料运距太远,成本太高时,应考虑采用人工骨料方案。人工骨料的级配可按需调整,质量稳定,管理相对集中,受自然因素影响小，有利于均衡生产;人工破碎的碎石,表面粗糙,与水泥砂浆胶结强度高,可以提高混凝土的抗拉强度,对防止混凝土开裂有利。二、骨料生产系统1、天然骨料采料场：采砂船挖掘→→皮带机输送→→毛料场↓正向铲或索铲→→自卸汽车→→→毛料场毛料场：毛料堆于地笼之上→→地笼皮带机→→→筛分楼↓筛分系统：冲洗、震动筛分→→→→→→→→→→净料场↓净料场：各级砂、石料分隔堆放→→→长运→→→堆料场↓堆料场：靠近拌和系统→→→→→皮带机输送至拌和系统2、人工骨料采料场：清除覆盖层→弃土运输→钻孔→爆破→装运↓粉碎机：夹碎块石↓筛分系统：筛分分级↓净料场→→→堆料场→→→拌和系统3、骨料系统的特点与设计内容①特点：战线长，占地广，用量大，环节多②要求：A――布置紧凑，减少用地；B――靠近水源，防止污染；C――运转可靠，减少储存；D――缩短运距；E――减少弃料；③设计内容：A――料场的勘探和选择；B――砂砾料和采石场的开采设计；C――骨料加工厂的工艺布置；D――运输和堆放设计；E――质量控制。3、骨料的加工过程天然骨料需要通过筛分分级，人工骨料需要通过破碎、筛分加工,其生产流程如下图。骨料生产工艺流程的设计,主要根据骨料来源,级配要求,生产强度,堆料场地等全面分析比较确定。同时尚应根据开采加工条件及机械设备供应情况,确定各生产环节所需要的机械设备种类、数量和型号,按流程组成自动化或半自动化的生产流水线。骨料开采：对于天然砂砾料有陆地和水下两种开采方式,陆地开采与土料开采类似。水下开采,水深较大时,可采用采砂船,在浅水或河漫滩多用索铲或反向铲开采。对采砂船在江心采料,可用砂驳装料,由机动船拖至岸边专用码头卸料。对于人工骨料开采宜采用深孔微差挤压爆破,控制其块度大小。破碎加工块石,满足设计级配要求。骨料运输：多用大吨位自卸汽车。在骨料用量大且修筑道路投资高的情况下,采用皮带机运料最理想,不仅效率高,运费低,且管理也比较简便。骨料加工厂的位置：应尽可能接近料源,且附近有足够的毛料和净料堆放场地。破碎和筛分设备的基础应稳固,高程设置应根据地形和运输要求通盘考虑确定,尽量减少垂直提升运料,免受洪水威胁。4、骨料生产能力的确定骨料生产能力由其需求量来确定,实际需求量与各阶段混凝土浇筑强度、上一阶段结束时的储存量有关。确定骨料的生产能力，可根据混凝土浇筑进度对骨料的用料要求,用供需累计过程线确定各阶段要求的骨料生产能力。先根据混凝土浇筑进度,绘制骨料需用量累计过程线1,再绘制骨料计划生产累计过程线2,并使累计过程线1、2之间的最大距离,即最大储存量不大于成品料堆的最大容量;但最小储存量又不小于保证连续生产的最小安全储量。通常,此储量应满足10-15天的用料要求。另外,尚应使产量累计过程线的起点提前10-15天,而终点也应相应提前。骨料产量累计过程线的斜率就是加工厂的生产强度,斜率最大的时段就是骨料的高峰生产时段。据此可确定骨料加工的生产能力P(m3/h)：V——骨料生产高峰期的总产量,m3;T——骨料生产高峰时段的月数;K1——高峰时段骨料生产的不均匀系数,可取1.0-1.4;K2——时间利用系数,可取0.8-0.9；m——每日有效工作时数,可取20h;N——每月有效工作日数,可取25-28d。三、骨料加工及加工设备将采集的毛料加工,一般需通过破碎、筛选和冲洗,制成符合级配,除去杂质的碎石和人工砂。1、骨料的破碎使用破碎机械碎石,常用的设备有颚板式、反击式和锥式三种碎石机。(1)颚板式碎石机由机架、传动装置和破碎槽等组成。破碎槽进口l是由固定颚板3和活动颚板4形成的。颚板是由齿状钢合金板镶嵌而成。在偏心轮2和撑杆6的作用下,活动颚板左右摆动,破碎槽一开一合,合时进入装料口的料石受挤压而破碎；开时,使破碎了的碎石经出料口8下落。（2）反击式碎石机由转子1和固定在上机体2上的反击板3和下机体4组成。它是利用马达带动高速回转的转子冲击料物,使物料沿切线以较高的速度抛向反击板进行撞击,而后又反弹回到转子旋转的空间内反复碰撞,从而使石料碎裂。被破碎的小粒径物料由转子和反击板间的间隙中排出。这种破碎机适用于中细碎。(3)锥式碎石机碎石机由活动的内锥体与固定的锥形机壳构成破碎室,内锥体装在偏心轴上,此轴顶端为可动的球形饺,通过伞齿传动,使偏心轴带动内锥体作偏心转动,从而使内锥体与外机壳间的距离忽大忽小,大时石料经出料口下落,小时将骨料挤压破碎。这种破碎机破碎的石料扁平状较少,单位产品能耗低,生产率高。2、骨料的筛分为了分级,需将采集的天然毛料或破碎后的混合料筛分,分级的方法有水力筛分和机械筛分两种。水力筛分是利用骨料颗粒大小不同,水力粗度各异的特点进行分级,适用于细骨料。机械筛分是利用机械力作用经不同孔眼尺寸的筛网对骨料进行分级,适用于粗骨料。大规模筛分多用机械振动筛,有偏心振动和惯性振动筛两种。（1）偏心振动筛：固定筛网的筛架装在偏心主轴上,马达驱动偏心轴回转带动筛架作环行运动而产生振动。由于偏心距不变,筛网的振幅也固定不变,不受筛网面上料石多少的影响。这种筛适宜于筛分大、中骨料,常用来完成第一道筛分任务。（2）惯性振动筛：机械振动筛是利用马达,带动旋转主轴上飞轮的偏心重,产生离心力而引起筛网振动。由于筛网上的物料对飞轮偏心重离心力有平衡抵消作用,故其振幅大小随消振弹簧的变形而异。筛网进料过多会使筛网的振幅锐减,容易引起筛孔堵塞,使骨料得不到充分筛分。故这种筛应进料适度、均匀。适用于中、细颗粒骨料的筛分。1、筛架2、筛网3、偏心部位4、平衡重5、消振弹簧1、筛网2、振动器3、配重盘4、消振弹簧5、电动机筛分中的主要质量问题是超径和逊径。当骨料受筛时间太短,筛网网孔偏小,使应过筛的下一级骨料由筛面分入大一级颗粒中称为逊径；反之,若筛网孔眼变形偏大,大一级骨料漏入小一级骨料中称为超径。筛分作业中,常以超、逊径的重量百分率——筛分精度作为质量控制标准。超径多因筛网磨损、变形、破裂所致;而逊径则多因筛网面上喂料过多,网孔堵塞或网孔偏小,筛网面倾角过大所致。规范要求超径不大于5%,逊径不大于10%方满足质量控制标准。整个筛分过程也是骨料清洗去污的过程。清洗是在筛网面上方正对骨料下滑方向安装具有孔眼的管道喷水冲洗。3、砂的水力分级砂（天然砂、人工砂）通常多用水力分级,这时分级和冲洗同时进行。也有用沉砂箱承纳筛分后流出的污水砂浆,经初洗和排污后再送入洗砂机清洗。洗砂机多用螺旋式,机身是一倾斜的洗砂槽,由驱动机构带动一个或两个具有固定螺旋叶片的螺旋轴旋转。运行中,螺旋叶片推动砂料在相对流动的水中淘洗,清水由注入口流入,未清洗的砂由加料口加入,由下而上清洗后的砂由出料口卸入运料皮带机上,洗砂后的浑水由下方溢出口排出。1—洗砂槽