水利工程施工-混凝土坝工程

千里之行，始于脚下。第2页/共2页精品文档推荐水利工程施工——混凝土坝工程第五章混凝土坝工程

教学目的和要求：本章目的主要让同学深化了解混凝土工程施工特点，以及混凝土工程施工的注重事项。把握混凝土工程施工办法。要求认识混凝土工程的模板、钢筋作业，认识混凝土的制备；把握常态、碾压混凝土的施工工艺。

重点与难点：1.混凝土的制备

2.常态混凝土的施工工艺

3.碾压混凝土的施工工艺

4.大体积混凝土的温度控制与预防措施等

教具与参考：1.水利施工图片

2.[1]朱伯芳.大体积混凝土温度应力与温度控制.北京：中国电力出版社，1999

[2]李冬升.混凝土冬季施工.北京：中国水利水电出版社，

主要教学办法：讲解法研究法试验法

大中型水利水电工程混凝土坝占有很大比重，特殊是重力坝、拱坝应用最为普遍。而其共有特点为:工程量大、质量要求高、与施工导流关系密切、施工时节性强、浇筑强度大、温度控制严格、施工条件复杂等。

目前混凝土坝的施工办法主要为现场浇筑。而现场分仓浇筑又可分为传统的分层分块浇筑和薄层碾压浇筑。到目前为止，前者应用最普遍，后者是一种高效、低成本、具有进展前途的施工办法。

本章侧重介绍重力坝和拱坝这两种坝型的现场浇筑技术，也对新兴的碾压混凝土施工技术加以介绍。混凝土坝的施工过程和施工办法基本相同，主要包括预备工作、施工导流、基础开挖与处理、坝体混凝土工程、金属结构安装工程等。在混凝土坝施工中，大量砂石骨料的采集、加工，水泥和各种掺和料、外加剂的供给是基础，混凝土制备、运输和浇筑是施工的主体，模板、钢筋作业是须要的辅助。因此，如何提高混凝土坝施工的综合机械化和管理水平，采纳大型、高效、牢靠的施工机械设备，仔细讨论混凝土坝工程施工是保证混凝土质量，加快施工进度，降低工程成本具有重要意义。

混凝土坝工程其坝体的施工工艺流程如图5-1所示。

用混凝土筑坝具有无数优点，特殊是建设高坝，是坝工设计人员优先挑选的坝型之一。我国建设的大中型水利工程中，混凝土坝占有很大的比重，特殊是重力坝、拱坝应当最普遍。三峡水利枢纽、云南澜沧江上的小湾电站、广西红水河上的龙滩碾压混凝土电站、四川境内的锦屏电站、溪洛渡电站等都是混凝土工程。Array20世纪80年月以来，我国相继修建了一批

混凝土高坝，规模不断突破以往记录，施工

工艺不断完美，制造了具有我国特群的施工

技术和建设阅历。

第一节骨料料场规划和生产加工

教学目的和要求：介绍骨料料场规划和骨料

的储存、混凝土生产系统的设置与布置、混凝土生产系统的组成；要求同学把握料场的规划和生产加工的详细过程。

重点与难点：重难点混凝土生产系统的设置与布置

教具与参考：工程图片料场布置案例

主要教学办法：讲授法研究法

砂石骨料是混凝土工程的主要成份。大中型混凝土坝工程的混凝土用量很大，砂石骨料的需求量也是相当大的。每立方米混凝土需近1.5m3砂石骨料，所以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。因此，在混凝土坝的设计施工中应仔细讨论砂石骨料的储量、物理力学指标、杂质含量等，对各料场举行统筹规划。一、骨料的料场规划

砂石骨料的主要原料来源于自然 砂砾石料场（包括陆地料场、河滩料场和河床料场），岩石料场和工程弃碴。骨料料场规划应按照料场的分布、开采条件、可利用料的质量、储量、自然 级配、加工要求、弃料多少、运输方式、运距远近、生产成本等因素综合考虑。并结合工程实际举行综合技术经济论证，采纳最优计划。

砂石骨料的质量是料场挑选的首要前提。其质量应满足DL/T5144-2023《水工混凝土施工规范》的要求，普通应避开采纳含有碱活性的原料。对自然 砂砾料而言要仔细讨论其自然级配，对骨料级配调节和混凝土配料调节举行比较，以取得最佳的综合经济效果。人工骨料级配易于达到设计要求，通常可按最佳级配供料。砂子通常分为粗砂和细砂两级，其大小级配由细度模数控制，合理取值自然 砂为2.2～3.0，人工砂宜为2.4～2.8。增大骨料颗粒尺寸、改善级配，对于削减水泥用量，提高混凝土质量，特殊是对大体积混凝土的控温防裂具有乐观意义。搞好砂石料场规划应遵循如下原则。

1、首先要了解砂石料的需求、流域（或地区）的近期规划、料源的情况，以确定是建立流域或地区的砂石生产基地还是工程专用的砂石系统。

2、应充分考虑自然景观、珍稀动植物、文物古迹庇护方面的要求，将料场开采后的景观、植被恢复（或美化改造）列入规划之中，在举行经济比较时应计入这方面的XXX。

3、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，并有须要的富饶量。初查精度的勘探储量，普通不少于设计需要量的3倍，祥查精度的勘探储量，普通不少于设计需要量的2倍。

4、选用的料场，特殊是主要料场，应场地开阔，高程相宜，储量大，质量好，开采时节长，主辅料场应能兼顾洪枯时节互为备用的要求

5、挑选可采率高，自然 级配与设计级配较为临近，用人工骨料调节级配数量少的料场。任何工程应充分考虑利用工程弃碴的可能性和合理性。

6、料场附近有足够的回车和堆料场地，且占用农田少，不拆迁或少拆迁现有生活、生产设施的料场。

7、挑选开采预备工作量小，施工简便的料场。

如以上要求难以同时满足，应以满足质量、数量为基础，寻求开采、运输、加工成本费用低的计划，确定采纳自然 骨料、人工骨料还是组合骨料用料计划。当工程附近有质量合格，储量满足工程需要，开采条件合适，且不构成环保和河道水运交通影响的自然 砂石料时宜优先采纳自然 料场。若自然 料运距太远，成本太高时才考虑采纳人工骨料计划。而组合骨料，则需确定自然 和人工骨料的最佳搭配计划。通常对自然 料场中的超径石，通过加工补充短缺级配，形成生产系统的闭路循环，这是削减弃料，降低成本的好方法。

人工骨料通过机械加工，级配比较简单调节以满足设计要求。随着大型、高效、耐用的骨料加工机械的进展，管理水平的提高，使人工骨料的成本临近甚至低于自然 骨料。采纳人工骨

料尚有许多自然 骨料生产不具备的优点，如级配可按需调节，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，削减设备用量，削减堆料场地，同时尚可利用有效开挖

料。因此，采纳人工骨料的工程越来越多，例如贵州的乌江渡、湖南的五强溪、江垭，广西

的岩滩，湖北的三峡等工程均采纳人工骨料或用机械加工骨料搭配，在实践中取得了显然的

技术经济效果。

二、骨料的生产

1、骨料的加工过程

自然 骨料需要经过筛选分级，人工骨料需要通过破裂、筛分加工。（生产流程如书图5—2

所示）骨料生产工艺流程的设计，主要按照骨料的来源，级配要求，生产强度，堆料场地以

及有无商品用量的要求来全面分析。根据砂石料开采条件，自然 砂砾料有陆地和水下两种开

采方式，陆地开采雨土料开采类似。水下开采，可用采砂船、液压反铲等设备开采。对于人

工骨料开采宜采纳深孔微差挤压爆破，控制其块度大小。破裂加工块石，不仅应满足设计级

配要求，也应以囫囵砂石系统的运输、加工以及原料和半成品的总费用最低为目标来确定方

案。骨料运输多采纳大吨位自卸汽车运输。在骨料用量大且建造道路XXX过高的状况下，采

用皮带运输机运输效果抱负。骨料加工厂的位置应尽可能的逼近料源，且附近有足够的毛料

和净料堆放场地。

2、骨料生产能力确实定

（1）自然 骨料开采能力确实定

骨料开采量取决于混凝土中各种粒径料的需要量。若第i组骨料所需的净料量为q，则要求

开采自然 骨料的总量Q可按下式计算。

（5-1）

式中k——骨料生产过程的损失系数，为各生产环节损失系数的总和，即k=ki+k2+k3+k4；

其中ki、k2、k3、k4参见表5-1；

Pi——自然 骨料中第i种骨料粒径含量的百分数。

第i种骨料净料需要量qi与第j种标号混凝土的工程量Vj有关，也与该标号混凝土中i种

粒径骨料的单位用量eij有关。于是，第i组骨料的净料需要量qi可表达为：（5-2）

式中，kc为混凝土出机后运输、浇筑中的损失系数，约为1%～2%。

因为自然 级配与混凝土的设计级配难以

吻合，总是有一些粒径的骨料含量较多，另一些粒径短缺。若为了满足短缺粒径的需要而增大开采量，将导致其余各粒径的弃料增强，造成铺张。为避开上述现象，削减开采总量，可实行如下措施。A、调节混凝土骨料的设计级配，在允

许的状况下，削减短缺骨料的用量，但

随之可能会使水泥用量增强，引起水化热温升增高、温度控制困难等一系列问题，故需通过

比较才干确定。

B、用人工骨料搭配短缺料，自然 骨料中大石多于中小石比较常见，故可将大石破裂一部分

去满足短缺的中小石。采纳这种措施，应利用破裂机的排矿特性，调节破裂机的出料口，使出料中短缺骨料达到最多，尽量削减二次破裂和新的弃料，以降低加工费用。总之，骨料设)()1(tPqkQiii+=∑+=jj

ijciVekq)1(

计优化计划，应使生产总费用最小为目标，经系统分析确定。

（2）人工骨料开采量确定

如需要开采石料作为人工骨料料源，则石料开采量Vr，可按下式计算：

（m3，实方）（5-3）

式中k——人工骨料损失系数；对碎石，加工损失为2%～4%，对人工砂，加工损失为10%～20%；运输储存损失为3%～6%；

e——每方混凝土的骨料用量，t/m3；

V0——混凝土的总需用量，m3；

β——块石开采成品获得率，取80%～95%；

γ——块石容重，t/m3。

在采纳或部分采纳人工骨料计划时，若有有效开挖石料可供利用时，应将利用部分扣除，确定实际开采石料量。

3、骨料生产能力确实定

（1）工作制度

骨料加工厂的工作制度可按照工程特点，参照表5-2，但在骨料加工厂生产不均衡时表5-2骨料加工厂工作制度

，以及骨料供给高峰期每月实际工作日数和实际工作小时数可高于表6-2所列数值。详细选定要结合毛料开采、储备和加工厂各生产单元车间调整能力，以及净骨

料的运输条件等综合考虑加班的小时数。

（2）生产能力确实定

骨料加工厂的生产能力应满足高峰时段的平均月需要量，即

)(0QAQKQcsd+=式中dQ——骨料加工厂的月处理能力，t；

cQ——高峰时段的混凝土月平均浇筑强度，m3；0Q——工程其他骨料的月需要量，t；

A——每立方米混凝土的砂石用量，t，普通可取2.15～2.20t；

sK——及计骨料加工、转运损耗及弃料在内的综合补偿系数，普通可取1.2～1.3，自然 砂石料还应考虑级配不平衡引起的弃料补偿。

骨料加工厂的小时生产能力与作业制度有很大关系，在高峰施工时段，一个月可以工作25天以上，一天也可3班作业。但为了统计、分析和比较，建议采纳规范的计算办法，普通可按每月25天，天天2班14h计算。按高峰月强度计算处理能力时，天天可按3班20h计算。

βγ0)1(eVkVr+=

骨料生产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）

mnTKVKp21

（5—4）

V——骨料生产高峰期的总产量

T——骨料生产高峰期的月数

K1——高峰时段骨料生产的不匀称系数

K2——时光利用系数

m——每日有效的工作时数可取20h

n——每月有效工作日数可取25～28d

4、自然 骨料的开采设备

自然 骨料开采，在河漫滩多采纳索铲，它是正向铲挖掘机工作机构改装为索具操纵的铲斗。采砂船是在一定水深中开采砂砾石的机械，他将斗链式挖掘机的工作机构装在特制的船上举行工作。通常由生产能力确定采砂船的型号。国内采砂船的小时生产率由120m3/h和250m3/h两种。

三、骨料加工及加工设备

将采集的毛料加工，普通需通过破裂、筛选和冲洗，制成符合级配、除去杂质的碎石和人工砂。

（一）骨料的破裂

为了将开采的石料破裂到规定的粒径，往往需要经过几次破裂才干完成。因此，通常将骨料破裂过程分为粗碎（将原石料破裂到300～70mm）、中碎（破裂到70～20mm）和细碎（20～1mm）三种。

水利水电工程工地常用的有颚式破裂机、圆锥破裂机、旋回破裂机、反击式破裂机和立轴式冲击破裂机。

1.颚式破裂机如图5-2所示，它的破裂槽由两块颚板（一块固定，另一块可以摆动）构成，颚板上装有可以更换的齿状钢板。工作时，由传动装置带动偏心轮作用，使活动颚板左右摆动，破裂槽即可一开一合，将进入的石料轧碎，从下端出料口漏出。颚式破裂机是最常用的粗碎设备，其结构容易，自重较轻，价格廉价，形状尺寸小，配置高度低，进料尺寸大，排料口开度简单调节。缺点是衬板简单磨损，产品中针片状含量较高，处理能力较低，普通需配置给料设备。

破裂机生产率的大小，与石料性质、破裂机出料口宽度和喂料的匀称程度、破裂机转速等因素有关。出料口宽度可以在一定范围内调节，如出料口调宽，可使生产率提高，但产品粗粒径增多，石料破裂率（即进料平均粒径与出料平均粒径之比）也随之降低。因此，破裂率应图5-2颚式破裂机1—进口；2—偏心轮；3—固定颚板；4—活动颚板；5—偏心轴；6—撑杆；7—锲形滑块；8—出料口

控制在6～8，当第一次破裂不合要求时，应其次次举行破裂。破裂机转速低则生产率低；转速过高，碎石来不及下落，生产率也低。

2、旋回破裂机也可作为颚破后其次阶段破裂，也可直接用于一破，是常用的粗碎设备，处理能力大，产品粒形较颚式好，可挤满给进料无需配给料设备。缺点是结构较颚式破裂机复杂，自重大，机体高，价格贵，修理复杂，土建工程量大。排料要设缓冲仓和专用设备。

3、圆锥破裂机

（1）传统圆锥破裂机最常用的二破和三破设备，有标准、中型、短头三种腔型，弹簧和液压两种型式。它的破裂室由内、外锥体之间的空隙构成。活动的内