混凝土坝工程

1、混凝土坝工程概述骨料生产在混凝土大坝中的地位：需要量大，每立方米砼中约需1.5立方米的骨料；骨料的质量直接影响砼坝的质量。骨料质量的要求粗骨料粒径划分如下：一级配520mm二级配520, 2040mm三级配520, 2040, 4080mm四级配 520, 2040, 4080, 80120 （150） mm骨料以细度模数控制，一般2.42.8最大粒径不应超过钢筋净间距2/3,构件最小边的1/4,素混凝土板厚1/2,超径小于5%, 逊径小于10%，少筋获无筋结构应选用较大粗骨料粒径。其他要求，可参考规范。骨料的生产方式天然骨料：成本低，但级配与砼设计级配不同人工骨料：质量好，可利用开挖出的石料

2、，但成本高混合骨料：天然骨料为主，人工骨料为辅。第一节混凝土骨料制备料场规划土石坝施工中的料场规划同样适用于混凝土骨料料场，在此不再赘述。毛料开采毛料开采量的确定天然砂砾料开采量：毛料开采量取决于混凝土中各种粒径的骨料需要量和天然砂砾料中 各种粒径骨料的含量。混凝土通常都有几种标号，每种混凝土都有各自的配合比用量。设某工程共有j种标号混凝土，每一种混凝土的工程量丫，混凝土共有几个骨料粒径组， 各粒径组的需要量e.j。则第i组骨料总需要量q.为q =（1 + K）S ek （m3，以松方计）j式中Kc为混凝土出机后的损失系数，约为0.010.02。为满足第i组骨料（净料）的总需要量q.,则需要开

3、采的砂砾料总量Q. （m3,天然方计）Q = G + K ） qipP，式中K为骨料生产过程的损耗系数，是各生产环节损耗系数的总和，包括开采、加工、运 输、混凝土生产过程；K为砂砾料的松散系数，取1.151.35；Pi为天然砂砾料中第i组骨料的含量百分比。采石场开采量(1 + K )a V广所V为采石场总开采量，(m3,以天然石方计)K为人工骨料损耗系数。对碎石，加工损耗0.020.06，运输储存损耗0.020.04；对人工砂，加工损耗0.080.20，运输储存损耗0.020.06；a为每立方米混凝土的骨料用量，t/m3；V为混凝土总工程量，m3；P为块石开采成品获得率，0.80.9；y为块石

4、表观密度，t/m3。开采方法水下开采：从河床或河滩开挖天然砂砾料宜用索铲挖掘机和采砂船陆上开采：主要使用挖掘机碎石开采：采用洞室爆破和深孔爆破骨料加工1 .粗骨料加工破碎、筛分细骨料加工天然砂砾石通过筛分设备筛出各级粗骨料后，其余部分即为细骨料。一般采用沉砂箱或 沉砂池，由螺旋洗砂机脱水后即可堆存使用。人工砂采用棒磨机加工。骨料储存一般情况，粗细骨料的总储量可按高峰期时段月平均值的50%80%考虑。天然砂砾 料场若汛期和冰冻期停采，则总储量按停采期骨料需要量外加20%裕度校核。堆料场型式与地形条件、堆料设备、进出料方式有关。常用的型式有台阶式、栈桥式、 土堤式。各如图。第二节模板作业一模板的作

5、用成型作用支撑作用改善砼表面质量保护砼二.模板种类按材料分：木模板、钢模板、砼预制模板、混合模板等按形状分：曲面模板（如电站进水口）、平面模板按支撑方式分：简支、悬臂、半悬臂按工作方式分：固定模板、拆移式模板、滑动模板等以下就按模板的工作方式分类介绍：（一）固定模板型式如图，多用混凝土或钢筋混凝土预制模板，浇筑后作为建筑物外壳，不予拆除。（二）拆移式模板型式：适用于注块表面为平面的情况，可作成定型的标准模板。如图模板的架立：常用围囹和桁架梁，如图。立模时，将桁架梁下端插入预埋在下层混凝土中的U形埋件中。当浇筑块薄时，上端用钢拉条对拉；当浇筑块大时，则用斜拉条固定。如图（三）滑动模板型式如图，在

6、混凝土浇筑过程中，模板随浇随滑动（提升或平移）。滑模按动力可分液压滑 升和牵引滑动。三.模板的设计基本要求通过设计使模板结构满足以下条件具有足够的强度、刚度和稳定性；保持结构物的形状尺寸和各部分的相互位置的正确；拼接缝紧密不漏浆、混凝土表面平整光滑；制作简单、装拆方便、周转次数多；尽可能少用木材。以钢代木原则设计荷载竖向荷载：模板及支架结构自重；新浇混凝土重量及钢筋重量；浇筑设备、工具及 施工人员的荷载；振捣混凝土时产生的荷载；倾倒混凝土的冲击力产生的荷载。水平荷载：新浇混凝土的侧压力；振捣、卸料及机械平仓产生的水平荷载；风荷载； 模板与混凝土的粘结力。具体设计可参看有关规范，本课程不再赘述。

7、稳定校核承重模板及支架结构必须保证在风压或其他水平荷载下的抗倾稳定、整体强度及刚度。抗倾 稳定的倾覆力矩应采用下述三者中的最大值。风压作用的力矩引起结构物重心偏移的力矩（如平仓振捣机、工作平台及混凝土浇筑不对称等发生 的力矩）可能最大水平作用力的力矩计算稳定力矩时，模板及支架结构的自重乘以折减系数0.8。校核抗倾稳定时，稳定安 全系数应大于1.4。四.模板的拆除非承重模板，应在混凝土强度达2.5MP以上，能保证表面和棱角不因拆模而损坏。钢筋混 凝土结构的承重模板，应在混凝土达到下表所列强度（按混凝土设计标号的百分率计）时， 才能拆模。悬臂板、梁其他板、梁、拱跨度W2m跨度2m跨度W2m跨度28

8、m跨度8m70%100%50%70%100%第三节坝体施工的分缝分块由于各种条件限制，不可能将整个坝体连续不断地一次浇筑完毕；需要采用便于处理地 规则缝，将坝体划分成许多浇筑块进行浇筑，以防止发生影响坝体整体性的难于处理的不规 则裂缝。混凝土坝的分缝分块，首先沿着坝轴线方向，将坝的全长划分为1520m左右的若干 坝段。坝段之间的缝称为横缝，重力坝的横缝一般与伸缩沉陷缝结合而不需要接缝灌浆，故 为永久缝。拱坝的横缝由于有传递应力的要求，需要进行接缝灌浆，故为临时缝。坝体分缝分块类型有四种，如图竖缝分块竖缝分块是用平行于坝轴线的铅直缝把坝段分成若干柱状体，所以又称为柱状分块。在 施工中习惯于将一个

9、坝段的几个柱状体从上游到下游依次编号为：1仓、2仓。这种分缝 分块始于30年代末美国胡佛坝，因而被称为传统的分缝分块型式，也是我国使用最广泛的 分缝分块型式。缝的处理灌浆处理、回填混凝土为了恢复因竖缝而破坏的坝体整体性，需要进行接缝灌浆处理，或用膨胀混凝土回填宽 缝。预留的宽缝又称为预留宽槽，宽一般1m左右。宽槽的缝面处理及混凝土回填的劳动条 件差，从而限制了这种分缝方式的应用。普遍应用的是灌浆处理。缝的型式因沿着竖缝方向存在剪应力，而灌浆形成的接缝面的抗剪强度较低，须设置键槽以增强 缝面的抗剪能力。键槽的型式一般是不等边直角三角形和不等边梯形，如图所示为三角形。 键槽的两个斜面尽可能分别与坝

10、体的两组主应力相垂直。键槽的施工如图所示，三角形键槽模板总是安装在先浇块的铅直模板的内侧面上，是为了便于键槽 模板的安装并使先浇块拆模后不形成易受损的尖角。若上游先浇，则应使键槽直角的短边在 上、长边在下。反之，下游块先浇，则应长边在上、短边在下。施工中应注意。施工中可能出现的问题及处理：键槽面可能挤压，一是引起接缝灌浆时浆路不通，影响灌浆质量；二是键槽剪断。键槽 面的挤压如图。其处理的方法是控制相邻高差。我国重力坝设计规范和水工混凝土施工规范规 定，相邻高差不超过1012m。对于浇筑块的高度，目前多在3m以下。斜缝分块竖缝分块是大致沿两组主应力之一的轨迹面设置斜缝，缝是向上游或下游倾斜的。斜

11、缝的优缺点斜缝分块的主要优点是缝面上的剪应力很小。斜缝可以不灌浆，如柘溪大头坝向上游的 斜缝只作了键槽，加插筋和凿毛处理；但也有灌浆处理的，如桓仁大头坝的斜缝。斜缝的主要缺点是坝体浇筑的先后顺序受到限制，如倾向上游的斜缝就必须上游块先 浇、下游块后浇，不如竖缝分块灵活。错缝分块目前这种分块方式已很少采用，错缝分块是用沿高度错开的竖缝进行分块，又叫砌砖法。 浇筑块不大，通常长20m左右，块高1.54m，对浇筑设备和温控的要求较低。其优点为因 竖缝不贯通，不需接缝灌浆。缺点是施工时各块相互干扰，影响施工进度；浇筑块之间相互 制约，容易产生温度裂缝。通仓浇筑通仓浇筑是不设纵缝，一个坝段只有一个仓。由

12、于浇筑块尺寸大，对浇筑设备的性能， 尤其是温控水平提出更高的要求。第一个通仓浇筑坝是美国的布尔肖斯坝，建于1952年， 坝高87m。我国如铜街子坝和五强溪坝。第四节混凝土的生产及运输混凝土的生产混凝土生产方式拌和楼或拌和站混凝土的生产是在混凝土工厂中进行。目前采用最普遍的是混凝土拌和楼。它把进料、 储料、配料、拌和及出料组成定型的、装配式的混凝土工厂。80年代以来大型的混凝土拌 和站得以发展。大型拌和站又称为二阶式拌和楼，它采用大组件组装结构，每组单元均在厂 内组装好，并适合在公路上拖运，相对拌和楼可大大缩短安装时间，降低现场安装费用。混凝土工厂的生产能力要求混凝土工厂的生产能力可按混凝土月高

13、峰浇筑强度计算。P = Kmn式中P为混凝土工厂的生产能力，m3/hq为高峰月浇筑强度，m3/hm为高峰月内有效工作天数，可取25dn为高峰月每日有效时数，可取20hK为浇筑不均匀系数，可取1.5。P = VNFK式中P为混凝土工厂生产率，m3/hV为拌和机公称容量，m3N为拌和机台数F为每小时每台拌和机拌和次数K1为时间利用系数。混凝土生产系统的布置混凝土生产系统是为混凝土工程服务的主要生产系统。它包括混凝土拌和楼、各种原材 料的储存、运输系统、混凝土拌和物运送设备，还有制冷、供热、加冰、风冷等配套设施。拌和楼尽量靠近浇筑地点只要满足爆破安全距离要求并且不与永久性建筑物干扰，拌和楼应尽可能靠

14、近坝体。妥善利用地形主要建筑物应设在稳定的有足够承载能力的地基上。拌和楼、水泥罐、制冷楼、堆料场 地弄等多属于高层或重载建筑物，对于地基要求较高。尽可能集中布置根据一些工程统计，集中布置与分散布置比较，规模约小15%，人员约少25%30%。 但分散布置在下列情况也可采用：水工建筑物分散或高程悬殊，浇筑强度过大，集中布置使运距过远；两岸混凝土运输线不能沟通；砂石料场分散，集中布置则骨料运输不便或不经济。各个建筑物布置原则各个建筑物布置紧凑，制冷、供热、水泥及粉煤灰等设施均宜靠近拌和楼；原材料进料方向与混凝土出料方向错开；每座拌和楼有独立的出料线，使车辆进出互不干扰；铁路线优先采用循环岔道方式；尽

15、头线布置只能适应拌和楼生产能力较低的情况，输送距离要求骨料供应点至拌和楼的输送距离宜在300m以内。混合上料、二次筛分下列情况可考虑采用混合上料，拌和楼顶二次筛分：堆料场距拌和楼较远，骨料分级轮换供料不满足生产需要拌和楼采用连续风冷骨料，因料仓容量不足，不能维持冷却区必要的料层厚度采用喷淋冷却骨料，胶带机运行速度降低不能满足轮换供料要求混凝土的运输混凝土运输是指将混凝土从拌和厂运送到浇筑仓面。混凝土运输应做到保质、保量和经 济。保质就是在运输过程中保持新拌混凝土的均匀性与和易性，不发生较大的温度变化，不 发生标号混淆。保量就是运输能力要与拌和、浇筑能力相适应，及时供给足够数量的混凝土。经济就是

16、指运输费用低。混凝土运输通常可分为两个过程：从拌和楼到起重机起吊点，一般以水平运输为主； 从起吊点到浇筑仓面，一般以垂直运输为主。水平运输自卸汽车自卸汽车灵活，应用广泛。但能源消耗大、运输成本高。铁路运输在工程量比较集中，地形比较平坦时，常采用铁路运输。其优点是运输能力大、工效高 和消耗能源少，但铁路布置受地形限制、技术要求高、工程量大。胶带机运输在供料点比较集中，运输距离短的情况，可考虑用胶带机运输混凝土。它对地形的适应 性较好，且设备简单、操作方便、效率高、成本低。但容易出现分离、砂浆损失。混凝土运输车垂直运输缆机缆机是水利水电工程常用的起吊设备，尤其适用于高山峡谷地区的混凝土高坝。伊泰普

17、 坝所用的缆机，跨度达1365m，塔架高达110m。缆机可根据工程具体情况定制。优点是浇 筑混凝土控制范围大，生产效率高、不受导流、渡汛和基坑过水的影响。缺点是塔架和设备 的土建安装工程量大。设备的设计制造周期长，初期投资大。种类有辐射式、平移式、固定 式和轨索式等。门机、塔机门机和塔机吊运混凝土入仓是普遍采用的方式。门、塔机为定型设备、机械性能和生产效率 比较稳定。其布置方式有如下几种，如图坝外布置：当坝体宽度较小时，可将门、塔机布置在坝外。它与坝体的距离以不碰坝体 和满足门、塔机安全运转为原则。坝内独栈桥布置：将门、塔机栈桥布置在坝底宽1/2处，栈桥高度视坝高、门（塔）机 类型和混凝土拌和

18、出厂高程选。坝内多栈桥布置：坝底较宽底高坝，或有坝后式厂房，须在坝内布置多道栈桥。主辅栈桥布置：坝内布置起重机栈桥，在坝外布置运输混凝土的机车栈桥。这种布置取 决于混凝土拌和长供料高程和坝区地形条件。蹲块布置：门、塔机设置在已浇筑的坝体上，随着坝体上升分次倒换位置而升高。施工 简单但门、塔机活动范围受限制、拆装频繁。胶带机混凝土泵第五节混凝土浇筑和养护浇筑仓面的准备工作浇筑仓面的准备工作包括基础面的处理、施工缝面处理、立模和架设钢筋等。基础面的处理对于砂砾地基，应清除杂物，整平建基面，再浇1020cm低标号混凝土垫层，以防漏浆； 对于土基应先铺碎石，盖上湿砂，压实后浇混凝土；对于岩基，在爆破后用人工清除表面松软岩石、棱角和反坡，并用高压水枪冲洗直到洁净， 最后用压风吹至岩面无积水。施工缝处理施工缝是指浇筑块间临时的水平和垂直接合缝，也是新老混凝土的结合面。在新浇混凝土前， 必须采用高压水枪或风砂枪将老混凝土表面含游离石灰