水利-工程施工实验报告

目录《水利工程施工》地下洞室支护系统锚杆拱效应实验报告一、实验目的二、实验原理三～五、实验用品等六、分析与讨论《施工导截流沙盘模型试验》实验报告一、大溪水库隧洞导流二、三峡工程之分期围堰方案《常态混凝土施工工艺模型实验》混凝土的运输浇筑方案简述一、混凝土的原料二、混凝土的搅拌三、混凝土的运输《混凝土拌合楼模型实验》混凝土拌合楼布置及工程温控防裂措施简述一、混凝土拌合楼布置1、拌和站平面布置2、骨料仓设置3、粉料仓设置4、液体料仓设置5、原材料的输送6、混凝土搅拌区7、拌和站工装设备配置二、水利工程温控防裂措施1、水工混凝土的特点2、裂缝的类型、产生原因及危害3、混凝土温度控制及防裂措施《水利工程施工》地下洞室支护系统锚杆拱效应实验报告（1）通过地下洞室支护系统锚杆拱效应实验进一步深入与拓展对地下洞室喷锚支护知识的了解；（2）直观展示地下洞室的系统锚杆支护原理，改善地下工程施工部分内容的实验教学环节的不足；（3）提高学生的动手能力，培养学生开展工程实验的能力。当在地下洞室进行喷锚支护后，洞室顶端山体形成以系统锚杆头和紧固端为顶点的锥形体压缩区，如果将锚杆沿洞室顶拱按一定间距径向排列，在锚杆沿洞室顶拱按一定间距径向排列，在锚固力作用下，每根锚杆周围形成的锥形体压缩区彼此重叠联结，在围岩中形成一连续压缩带，该区域不仅能保持自身的稳定，而且承受上部围岩压力，阻止上部围岩的松动和变形发展。通过锚杆对破碎岩体施加锚固力是形成加固拱地前提。本次实验在一个拱形石料槽中安设锚杆并填充碎石料来模拟地下洞室支护的系统锚杆加固拱的作用，锚杆的上下两端都采用垫片加螺母来对石料施加锚固力，实验原理如下图1：（1）先安装石料槽底板，在石料图1槽内不设置锚杆的情况，将粒径40-60mm的石料装进拱槽内，拆卸装置石料槽底板，观察石料完全塌落情况；（2）再次安装石料槽底板，再将下端固定好垫片的锚杆安放在底板上；（3）将粒径40-60mm（5）拆卸装置的石料槽底板，观察石料的锚固情况，若石料不完全掉落，呈连续拱形，则实验成功，系统锚杆的拱效应得到验证。拱形石料槽、集中锚固锚杆40支、工具箱（手套、老虎钳、锤子）、铁锹、斗车、石料（粒径40-60mm）。（1）将锚杆锚固端的垫片和螺栓拆开放好；倒入第一层石料；一层石料将锚杆固定，图2；（4）用锤子轻轻锤石料，压实第一层石料；（5）待第一层石料压实之后，再进行第二层石料下料；图2（6）分层下料，分层压实，直至下料高度距离锚杆端部10cm左右；（7）压实结束后，装上垫片并调整至水平，旋钮锚杆顶部的蝶形螺母，在垫片的作用下对石料施加足够的锚固力；（8）待螺栓全部拧紧之后，拆卸装置的石料槽底板，观察石料的锚固情况，石料不完全掉落，且呈连续拱形。如图3；石料不完全掉落，呈连续拱形，实验成功，系统图3锚杆的拱效应的到验证。六、分析与讨论（1）锚杆的悬吊作用悬吊作用是指用锚杆将软弱的直接顶板吊挂在其上的坚固老顶之上。如图1所示，或者是用锚杆将因巷道开挖而引起松动的岩块连接在松动区外的完整坚固岩石上，使松动岩块不至冒落。利用锚杆的拉力将层状岩层组合起来形成组合梁结构进行支护，这就是锚杆组合梁作用。组合梁作用的本质在于通过锚杆的预拉应力将原视为叠合梁的岩层挤紧，增大岩层间的摩擦力；同时，锚杆本身也提供一定的抗剪能力，阻止其层间错动。锚杆把数层薄的岩层组合成类似铆钉加固的组合梁，这时被锚固的岩层便可看成组合梁，全部锚固层能保持同步变形，顶板岩层抗弯刚度得以大大提高。（3）锚杆锲固作用是指在围岩中存在一组或多组不同产状的不连续面的情况下，由于锚杆穿过这些不连续面，防止或减少了围岩沿不连续面的移动。（4）挤压加固拱作用形成以锚杆头和紧固端为顶点的锥形体压缩区。如将锚杆沿拱形巷道周边按一定间距径向排列，在预应力作用下，每根锚杆周围形成的锥形体压缩区彼此重叠联结，在围岩中形成显然，对锚杆施加预紧力是形成加固拱的前提。（5）锚杆的减跨作用如果把不稳定的顶板岩层看成是支撑在两帮的叠合梁，由于可视悬吊在当于在该处打了点柱增加了支点而减少了顶板的跨度，从而降低了顶板岩层的弯曲应力和挠度，维持了顶板与岩石的稳定性，使岩石不易变形和破坏。这就是锚杆的“减跨”作用，它实际上来源于锚杆的悬吊作用。锚杆是用金属或其他高抗拉性能材料制作的杆状构件，配合使用某些机械装置、胶凝介质，按一定施工工艺，将其锚固与地下洞室围岩的钻孔中，起到加固围岩、承受荷载、阻止围岩变形的作用。在工程中，按锚杆与围岩的锚固方式，基本上可分为集中锚固与全长锚固两类。楔缝式锚杆和胀壳式锚杆属于集中锚固的两种锚杆，他们是有锚杆端部的楔瓣或胀圈扩开以后所提供的嵌固力而得到锚固的。全长锚固的锚杆有砂浆锚杆和树脂锚杆等，他们是由水泥砂浆或树脂在杆体和锚孔间所提供的摩擦力和粘结力而得到锚固的。全长锚固的锚杆由于锚固可靠耐久，工程建设中运用较多。其中，图4经济可靠，使用更为普遍。随着我国基本建设速度的加快，有许多大跨度、大断面的地下洞室在十分复杂的岩体中修建，对锚杆材料及锚滚丝处理，可大大提高支护效果。树脂是一种高分子材料，具有优越的粘结性能，较以快硬水泥为主要材料的砂浆锚固，在施工中具有较好的操控性和可靠性。根据围岩变形与破坏的特性，从发挥锚杆不同作用的角度考虑，锚杆在洞室的布置有局部锚杆和系统锚杆。局部锚杆主要用来加固危石，防止掉块。为了保证危岩的有效锚固，锚杆应锚入稳定岩体。系统锚杆一般按梅花形排列，连续锚固在洞壁内。他们将被结构面切割的岩块串联起来，保持和加强岩块的联锁、咬合和嵌固效应，是分割的围岩组成一体，形成以连续加固拱，提高围岩的承载能力。系统锚杆不一定要锚入稳定岩层。当围岩破碎时，用短而密的系统锚杆，同样可取得较好的锚固效果。《施工导截流沙盘模型试验》实验报告大溪水库隧洞导流110m,出口高程为109.05m，95m，纵坡一、导流洞平面隧洞进出口段各20m洞身内壁在开挖时喷处理，以防岩体风化过快而影响稳定性。图1；凝土封堵，长度30m,隧洞进口用锚筋、挂钢筋网现浇混凝土面板，以加强封堵效果。二、隧洞石方明挖施工（1）隧洞的明挖保护层，采用手风钻钻孔，松动爆破。洞外明挖导流洞平面图石渣利用挖掘机配合自卸汽车运往指定弃土场。（2）洞脸支护洞脸开挖前，在洞脸边线外10-20cm处开挖一条30cm宽的截水沟；隧洞明挖完成以后，立即进行洞脸锚喷支护，对岩石进行封闭。三、隧洞掘进方案1.2m，底部预留工作平台，作为隧洞出渣和材料、设备运送的道路。人工装碴、时风三轮自卸车洞内运送石渣到洞外，洞外采用反铲挖掘机配自卸汽车进行，出渣料运往材料堆放场地及进场施工道路、整平，便于材料的堆放、运输。场地和道路铺设完毕后，多余石渣利用挖掘机配合自卸汽车运往指定弃土场。开挖后尽快进行锚喷支护，以保护围岩稳定。为了加快施工进度，我部将采取在隧洞进出口端同时掘进的方法对导流隧洞的进行开挖。于2009年11月3日隧洞开挖设备进场开工后，先铺设第一溢洪道进出口段部位导流隧洞开挖的施工道路，专业爆破施工相关技术人员及设备到位，配备施工测量人员测定导流隧洞开挖的轴线及高程。同时进行导流隧洞开挖的专项爆破试验，再根据爆破试验参数及相关设计方案对大坝进行进出口段双向掘进的方式开挖以保证施工进度。第一溢洪道出2009年12月10日以前施工开挖，为了方便进口段隧洞开挖施工机械设备（如空压机等）安放在第一溢洪道进口闸门前，爆破后用人工小推车进行清渣。为了防止雨水、山洪流入进口段导流隧洞，我部决定在第一溢洪道进口段拟建一个挡保证导流隧洞开挖的正常施工。三峡工程之分期围堰方案根据“明渠通航、三期导流”的施工方案，三峡工程分为三期进行。1993～1997年为准备工程和一期工程阶段。一期工程的主要任务有：填筑一期土石围堰，形成一期基坑，将水抽干，开挖至新鲜花岗岩石，一期工程仍从大江主河道通行。导流通航明渠和左岸临时船闸竣工后，拆除一期土石围堰，进行三峡工程的第一次截流——大江截流。1997年11月，大江截流的胜利实现，标志着一期工程的完成和二期工程的开始。1998～2003年为二期工程阶段，主要任务有：在一个枯水期内完成二期上、下游土石围堰的填筑，将围堰围护的大江基坑内的水抽干，浇筑大坝及电厂等设施。长江水流从导流明渠通过，过往船舶从导流明渠或临时船闸中航行。2002年11月6日进行了三峡工程的第二次截流——导流明渠截流。截流成功后，在导流明渠内抢修碾压混凝土围二期工程堰至140米高程，长江水流从泄洪坝段底部的22个导流底孔中宣泄，船舶从临时船闸通行。2003年6月1日，三峡水库开始蓄水，6月中旬，蓄水至135米，永久船2004～2009年为三期工程阶段，主要任务有：完成右岸厂房坝段和右岸非溢流坝段、右岸电站厂房的混凝土浇筑及相应的金属结构安装，左右岸电站全部26拆除碾压混凝土围堰和三期下游土石围堰。三期工程《常态混凝土施工工艺模型实验》混凝土的运输浇筑方案简述混凝土的原料在进行混凝土搅拌施工的时候，对于混凝土的原料选取十分重要，这主要因为是应用不同的混凝土原料有着不同的应用方式，如果对其不进行严格的要求的话，那么将会严重的影响着整个施工工程的质量，所以我们在进行工程施工的时候要多混凝土原料进合理的选取。目前，在我国市场中出现的混凝土原料的种类越来越多，我们在进行选择的时候，一定要对其进行严格的审查，对其级别都要进行相关的认知，看是品种否符合施工工程的要求。而且如果在进行使用的时后，如果对混凝土原料的质量有怀疑时，我们还可以对其进行复验，从而保证混凝土的质量。在一些混凝土施工工艺的时候，有些材料是不能用于施工的，因此我们就要对其进行一定程度的控制，减少原料滥用。并且在进行添加剂的使用过程当中，我们还要按照我国的相关规定对其进行一定的规范。以免对环境和建筑结构产生一定的影响，保证施工工程的顺利进行。1、搅拌机选择混凝土搅拌机械的选择直接影响工程进度、造价和质量，因此应根据工程量大小.搅拌机使用期限、施工条件及混凝土组成特性、坍落度大小、稠度要求等具体条件，选择搅拌机的形式和数量。(1)强制式搅拌机分立轴式和卧轴式两种。强制式搅拌机是在轴上装有叶片，通过叶片强制搅拌装在搅拌桶内的物料，使物料沿环向、径向和竖向运动，拌和成均匀的物料，是剪切拌和原理。强制式搅拌机的拌和作用强烈，多用于搅拌干硬性混凝土、低流动性混凝土和轻骨料混凝土。立轴式强制搅拌机是通过底部的卸料口卸卸料迅速，但如卸料口密封不好，料，水泥浆易漏掉，故不宜用于搅拌流动性大的混凝土。(2)直落式搅拌机采用堆积密度在500kg/m2以上的轻粗骨料配制的塑性砂轻混凝土可采用直落式搅拌机。2、混凝土的搅拌方式(1)强制式搅拌强制式搅拌机按结构形式分为分立轴式和卧轴式两类。强制式搅拌机一般适用于流动性、半干硬性和干硬性等多种混凝土的搅拌。(2)自落式搅拌自落式搅拌机主要是搅拌流动性混凝土，适用于堆积密度在500kg/m3以上的轻粗骨料配置的塑性砂轻混凝土。现在的建筑施工中一般很少使用。3、混凝土搅拌施工常用的投料顺序有一次投料法和两次投料法。其中一次性投料法投入搅拌机内同时加水搅拌。而二次投料法又可分为预拌水泥砂浆法和预拌水泥净浆法。预拌水泥砂浆法是指先将水泥、砂和水泥投入搅拌筒搅拌1分钟后加入石子再搅拌。预拌水泥净浆法是先将水和水泥投入搅拌筒搅拌1/2搅拌时间，再加入砂石搅拌到规定时间。在一定范围内搅拌时间越长，混凝土的强度越大。但过长时间的搅拌既不经济也会影响混凝土的质量。因此，为了保证混凝土的质量，应控制混凝土搅拌的最佳时间。进料的多少一定要严格按照搅拌机规定的容量进行添加。进料过多，就会使材料在搅拌筒内无法充分1.在混凝土的运输过程中，混凝土不能发生分层、离析或漏浆的不良现象。如果在运输途中混凝土的品质发生改变建议停止运输返回搅拌现场重新搅拌，直到混凝土运至浇筑地点时坍落度仍然能满足施工设计要求的程度，以保证工程质量。这就要求混凝土在运输个程中需要注意以下几点:(1)减少转运次数，设计最直接的运输路径，尽量使用最短的时间讲混凝土运至浇筑地点。(2)运送混凝土的工具应该使用不漏浆、不吸水的容器，运送过程中要清除容器内粘着的残渣装料容量要适当，避免过满溢出或过少浪费人力物力。在遇到高温或风雨的天气时，要在运输工具上加盖遮挡物，防止水分蒸发或多余的水进入混凝土。(3)运输混凝土的道路应该提前进行清理平整保证道路通畅平坦，减少运输途中因颠簸弓|起的混凝土的震荡，避免混凝土分层离析。2m,否则应通过挡板倾倒，以免混凝土产生离析。2、混凝土运输方案的选择混凝土的运输科分为地面运输、垂直运输和楼面运输三部分。(1)地面运输地面运输工具主要有机动翻斗车、自卸汽车和混凝土搅拌运输车。机动翻斗车是用柴油机装配而成的翻斗车，其特点是轻便灵活，转弯半径小，速度快，能自动卸料，操作维护简单，可运送混凝砂浆、砂石等散装材料一般可在土、仑500m-1000m半径内用于地面水平运输。(2)垂直运输和楼面运输垂直运输可选用井架运输。井架用于建筑高度不大于45m的混凝土垂直运输，其结构简单，装拆方便。井架装有升降平台，施工时，用双轮手推车将混凝土推到升降平台上，然后提升到施工的楼层上，再将手推车沿铺在楼面上的跳板推到浇筑地点。如用快速井架，则可用与高层建筑施工。《混凝土拌合楼模型实验》混凝土拌合楼布置及工程温控防裂措施简述混凝土拌和站的设置，在施工中起到至关重要的作用，合理的设置能起到事半功倍的效果，否则将会给施工组织带来较大困难。梁场设置应尽量减少不合理的设备投入和桥梁的移动与转向，同时减少墩台施工与箱梁预制的冲突。梁场设备、内外模、台位、拌和站能力、钢筋加工、钢筋吊装能力、存梁台数量与形式经认真设计计算，相互匹配并留有余地。充分利用当地道路、电力、通讯、水源等自然条件，减少临时工程数量，并注意对当地耕地、农田灌溉系统的保护及水土的保持。同时，考虑当地降雨因素，确保雨季梁场的施工安全。梁场混凝土搅拌站的设置，一般在梁场中部制梁区附近设置混凝土搅拌站，材料经由梁场附近乡道引入梁场便道，经过环场道路进场。1拌和站分为几个基本功能区：砂、石筛分清洗区，原材料贮存输送区，混凝土搅拌区，物流通道区，办公生活区。各功放应整齐有序，物流通道应畅通无阻。拌淀池以及洗车台并安排专人维护环境清洁卫生。物流通道原地面压实后采用C25厚20cm混凝土硬化，配置设置清水池和三级污水处理沉淀池，避免环境污染。将混凝土拌合站通道以外空地绿化。办公、生活用房及试验室用房应分离隔开。各种用房设置醒目的建制标牌。工作区和生活区区域排水良好。2骨料仓应满足贮料能力要求，可有63个，待检区3个。砌370砖墙分隔，砖墙高2～2.5m，料仓距离上料斗10m，以利于装载机上料掉头方便。料仓底部C25混凝土硬化厚20cm，设置向出口方向的反坡，避免料场内积水；为避免砂石料受污染及雨天影响，骨料仓顶部及上料区全部彩钢棚覆盖，周围三面用彩刚板封闭形成料棚，便于冬季升温、保温；顶部引地有排水管，料场前、后设置排水沟，开口处采用带缓坡明沟，后设矩形截水沟，以便于排水。3筒仓内应设破拱装置；同时改善搅拌站现场工作环境，向筒仓风送水泥时要求除尘，筒仓在筒仓内设置温度传感器；为了便于从筒仓内取样检测，设置专用取样口；筒仓顶底部设φ400PHC4法施工，管桩顶部采用插入钢筋与顶部预埋件焊接，保证粉仓及混凝土基础的抗倾覆稳定性能。4一台搅拌机设置2个外加剂罐，一个减水剂罐，一个引气剂罐。外加剂罐应有防深沉装置，并采取遮光、保暖措施。水池容量不小于200m，并保证能连续进水，满足混凝土连续施工的需要，冬期施工时采用循环暖水管道加热。5砂石料有皮带输送机输送，输送皮带全程封闭，避免材料在输送过程中受雨水影响。粉料均采用螺旋输送机输送，输送过程中注意破拱控制系统的完善及计量精度的提高。水和外加剂的输送是用水泵抽取提升，为保证计量精度，采用电磁分流阀装置。6搅拌机的计量精度要满足相关技术条件要求。搅拌站可用HZS120混凝土搅拌站。采用双螺带和铁路高性能混凝土用双卧轴搅拌机，搅拌站要求安装布局合理，结构稳定，便于提高混凝土生产效率和运输效率。7拌和站总体要求应满足混凝土工程施工需要和标准化混凝土搅拌站技术条件要求。某拌和站工装设备配置表如下。规格型号HZS120ZL508m3500KW150t外加剂泵吸尘器高压水枪10112台2套某拌和站工装设备配置表通过遵循以上梁场混凝土搅拌站设置原则和方法，能够使施工现场达到现代化管理，科学、文明、经济、合理地实施工程项目施工组织设计，为顺利实施项目施工提供强有力的保障。而且能够使施工现场保持场容场貌整洁，现场道路畅通，建筑垃圾及时清理，职工做到文明施工、安全生产，确保工程项目能够高质量完成。1无论何种混凝土坝型，就其尺寸和体积来说，都是大体积混凝土。大体积混凝土由于水泥水化过程中产生的大量水化热不易散发，浇筑后初期，混凝土内部温度急剧上升引起混凝土膨胀变形。此时的混凝土弹性模量还很小，因而在升温过程中由于基础约束馄凝土膨胀变形而产生的压应力很小。但随着混凝土龄期的增长，水化作用逐渐减弱，水化热逐渐减少，同时混凝土的强度和弹性模量逐渐增大。而此时混凝土的温度逐渐降低，混凝土发生收缩变形时又受到基础的约束，收缩变形就会产生相当大的拉应力。在分析计算混凝土块体温度应力时，由于升温阶段的压力很小，往往可以忽略不计。因此大体积混凝土一方面后期降温的拉应力很大，另一方面混凝土是抗拉强度仅为抗压强度一的脆性不均匀体，因而抵抗温度拉应力的能力很低。当拉应力或拉伸应变超过混凝土抗拉强度或极限拉伸值时就会产生温度裂缝。2以及分缝分块不恰当和结构形式不合理等等。此外原材料不合格、模版变形和基础不均匀沉陷，也会引起裂缝。不过混凝土最常见的裂缝，主要还是温度裂缝。混凝土坝的温度裂缝，按其发生的部位和深度，原因即性质主要分为以下几种。2.1表面裂缝表面裂缝是大体积混凝土最常见的裂缝，分为竖向活水平向，即位于浇筑面顶层或水平施工缝上，其长度或深度一般较小，为贯穿整个仓面或浇筑层。表面裂缝多发生在大坝但也视发生的部位和坝体内温度状态而定。如果位于基础约束区及上游面等敏感部位，且坝体内温度较高，需作适当处理，以防止其继续发展和恶化成为基础贯穿或深层裂缝。2.2基础贯穿裂缝基础贯穿裂缝发生于坝块基础部位，裂缝宽度较大，深度穿过一个甚至几个浇筑层。这类裂缝一般发生于坝块后期的整个降温过程中，或长间歇的基础约束区混凝土受气温骤降及内部降温的联合作用引起。裂缝宽度为上大下小。基础贯穿裂缝危害性最大，影响坝体的整体性与安全。因为这种裂缝一旦发生在坝体的横断面上，就会把坝体分割成独立的块体，坝的整体性即遭到破坏，使坝体应力将发生变化并重新分布，特别是反应在上游坝踵处，将出现较大的拉应力，影响坝的稳定，直接危害坝的安全。如果这种缝发生在坝的纵断面上，当其与迎水面相通时，还会引起严重的漏水。因此，防止基础贯穿裂缝是大体积混凝土温控的主要目标。坝体一旦发生此类裂缝，必须查清原因，认真处理，消除影响并防止其继续发展。2.3深层裂缝它仅限于坝块表层，但其深度及长度较大，贯穿了整个仓面及浇筑层。由于其位于坝块表层，又是从表面开裂发展而成，也叫做表面深层裂缝。此类裂缝发生于大坝施工过程中，多为长时间间歇顶面受气温骤降作用，或长期暴露受内外温差和气温骤降联合作用引起此外，还可由浇筑层底部不平整成台阶状引起。这种裂缝施工现场中比较常见，要根据发生的部位和裂缝危害性，坝体内温度状态和边界条件，作妥善处理，防止其继续发展形成基础贯穿裂缝。2.4网状裂缝主要由于浇筑后养护不善造成，尤其是高标号混凝土早期更容易出现这类裂缝。网状裂缝就会产生危害性较大的裂缝。33.1材料方面混凝土配合比设计和混凝土施工应保证混凝土设计所必需的极限拉伸值或抗拉强度、施工均制性指标和强度保证率，有条件时还要优先选用热膨胀系数较低的砂石料。由于温控防裂设计的安全储备远小于结构设计，而且实际施工中混凝土施工均制性有时较差，所以在施工过程中，除满足前述设计要求的混凝土抗裂能力外，还应改进混凝土施工管理和施工工艺，改善混凝土性能，提高混凝土抗裂能力。控制混凝土水泥水化热主要通过采用发热量低的中热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥，选择较优骨料级配和掺粉煤灰、外加剂，以减少水泥用量和延缓水化热发散速率等措施。3.1.3控制混凝土自身体积变形采用微膨胀混凝土能补偿部分混凝土温降引起的收缩变形，与此相反，混凝土自身