新版水电站厂房施工模板.doc

资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。水电站厂房施工 水电站厂房工程, 包括主厂房、 副厂房、 开关站和尾水渠等。其中以主厂房的混凝土工程量最大, 且工序多; 施工复杂, 工期长, 是控制水电站工程施工以至整个水利枢纽施工进度的关键。因此, 本章主要是介绍水电站主厂房的施工。 第节 厂房施工特点 一、 上部结构和下部结构的施工特点 水电站厂房发电机层以上的结构, 统称为上部结构; 发电机层以下的结构, 统称为下部结构。 上部结构由承重构架与不承重的砖墙组成。承重构架多为钢筋混凝土结构, 能够现场浇筑或预制安装, 如有必要, 也可采用钢结构。上部结构的施工方法与一般工业厂房基本相同。 下部结构主要包括基础板、 尾水管、 蜗壳、 机墩和上下游墙等。其特点是结构尺十大, 形状不规则, 埋件多, 承重的荷载比较复杂, 施工技术要求高。 大中型水电站多机组厂房, 一般是分期施工安装和分期投入运转, 因此, 在厂房结构设计和施工进度汁划中, 应考虑分期施工的问题。 1)多机组厂房的下部结构, 如有条件最好一次建成, 仅后期安装机组段的二期混凝土部分, 留作以后浇筑。副厂房和辅助设备, 应满足分期施工各时期正常运行的需要。中央控制室、 副厂房的急需部位, 最好一次建成。另外, 厂房上部结构也应一次建成。如果后期投入运转的机组段, 没有条件在一期修建, 也应将需开挖的边坡、 危岩处理以及处于水下的基础开挖等, 在一期发电前完成, 以免后期施工影响运行机组段的安全。 2)后期运行机组段的一期混凝土强度, 应满足初期运行阶段的要求, 适应初期运行期间各种可能的尾水位情况。否则, 需采取措施, 加强一期混凝土结构的承载能力。 3)后期的施工通道, 最好与初期的运行通道分开, 避免穿行于已投入运转的主, 副厂房部位。无法避免时, 应采取切实可靠的安全措施。 二、 厂房形式对施工的影响 厂房的布置形式可分为坝后式厂房、 河床式厂房、 引水式厂房、 坝内式厂房、 坝后厂房顶溢流式厂房和地下厂房等六种类型, 不同形式的厂房对施工有不同的影响。 1坝后式厂房 发电厂房布置在坝下游, 厂房不起挡水作用。由于厂坝分开, 两者施工的干扰较小; 但压力钢管施工与相应坝段馄凝土浇筑的干扰较大。厂房混凝土施工场地布置及运输浇筑方案, 可与混凝土坝浇筑结合考虑; 也可在厂坝之间和厂房下游侧另行布置。厂房施工对主体工程的工期一般不起控制作用。第266页2河床式厂房 厂房本身也是挡水建筑物。一般因流量较大, 水头较低, 因此都采用钢筋混凝土蜗壳。虽然尺寸较大, 但埋件、 安装工作量比钢蜗壳少。这类厂房由于上下游方向尺寸大, 因而基础开挖量及高差均较大。为了加快施工进度, 需将厂房分段施工, 混凝土浇筑运输方案, 可与挡水坝(闸)作为一个整体考虑; 在厂房的下游侧, 一般还另布置浇筑设施, 整个枢纽中, 厂房的施工难度大, 止水设施和二期混凝土施工质量要求较高, 工期长, 对施工总进度起控制作用。 3引水式厂房 厂房一般都远离挡水、 取水建筑物, 因而, 引水建筑物的路线长、 工程量较大, 对施工工期起控制性作用。厂房、 引水和挡水建筑物, 能够分别设置施工系统, 使其施工互不干扰。 4坝内式厂房 坝内式厂房的引水道和尾水道都比较短, 同时坝体内留有空腔, 能够节省厂房基础大量的开挖量与混凝土工程量, 也有利于混凝土的散热, 加快坝体冷却。其缺点是钢筋用量较多, 施工较困难, 封拱要求高现多采用预制拱块吊装); 厂坝同时施工, 相互干扰大; 机组埋件安装及二期混凝土在厂房封拱后进行, 施工条件较差。 5坝后厂房顶溢流式厂房 要求厂房顶部能经过高速水流, 厂房和边墙一般为厚而重的钢筋混凝土结构。溢流面 施工要求平滑, 模板结构较复杂, 施工难度大, 工期较长。混凝土的运输浇筑布置与坝后式厂房基本相似。 6地下厂房 地下厂房为地下工程中的大洞室, 一般布置较集中, 形成各种组合形式的洞室群。施工条件受工程地质和水文地质条件的影响较大, 比其它形式的水电站厂房施工均较困难和复杂, 对工程进度起控制作用。 三、 混凝土的施工特点 水电站厂房混凝土施工特点可归纳如下: 1)要求的基础开挖高程低, 施工出渣和基坑排水较困难, 因而对混凝土的施工带来一定的影响。 2)结构形状复杂, 混凝土品种多, 标号高, 水泥用量多, 温度控制要求较严。 3)混凝土浇筑往往与厂房的机电埋件安装工作平行进行, 施工干扰较为突出。 4)许多部位断面尺寸小, 钢筋密, 吊罐不能直接入仓, 浇筑混凝土设备综合生产能力较低, 约为浇筑大致积混凝土的5070。 5)内部结构过流面的平整度和金属结构、 机电埋件安装精度要求高。 6)模板量大且形状多, 结构复杂, 制作安装的要求精度高。 7)设有宽槽、 封闭块和灌浆缝时, 必须妥善安排施工进度, 保证混凝土回填和灌浆时间, 否则将影响工期。 这些特点, 反映了水电站厂房混凝土施工比坝体混凝土施工更为复杂, 要求更为严格灌浆工程施工 水利水电工程施工中的灌浆问题, 就其部位、 方法和材料来说, 是多种多样的。为了简明和具有针对性, 本章归纳为岩基灌浆、 砂砾石地基灌浆、 混凝土坝接缝灌浆及化学灌浆四节; 其中的岩基灌浆、 砂砾石地基灌浆及化学灌浆, 实为地基处理的手段之一, 本应作为第二章的部分内容, 但鉴于灌浆工程施工的重要性和兼顾其系统性, 因此单独成章作专门论述。 第一节岩 基灌浆 岩基灌浆, 就是把一定配比的某种具有流动性和胶凝性的浆液, 经过钻孔压入岩层裂隙中去, 经过胶结硬化以后, 以提高岩基的强度, 改进岩基的整体性和抗渗性。 一、 灌浆种类及部位 岩基灌浆中, 可分为帷幕灌浆、 固结灌浆和接触灌浆, 如图3-1所示。 1帷幕灌浆 帷幕灌浆布置在坝体迎水面下的基础内, 形成二道连续而垂直或向上游倾斜的幕墙。其目的是为了减少坝基的渗流量、 降低渗透压力, 保证地基的渗透稳定。帷幕灌浆的特点是孔较深, 一般要求孔深入到岩基单位吸水率coO05oOIL(mimmm)的等值线以下35m。多采用单孔灌浆, 使用灌浆压力较大。斜幕一般比直幕效果好, 但施工比较复杂。 2固结灌浆 固结灌浆的目的是提高和改进岩基的物理力学性能, 减少开挖深度, 增强防渗效果。其灌浆范围和孔深, 主要根据大坝基础的地质条件、 岩石破碎情况、 坝型和基础岩石应力等条件而定。如重力坝岩基比较良好时, 有的工程仅在坝基内的上下游应力大的地区进行固结灌浆; 若坝基岩石较差而坝又较高的情况下, 则多进行坝基全面积的固结灌浆; 为了加强坝基的抗滑稳定, 有的工程甚至在坝基以外的1530m范围内, 也进行固结灌浆。固结灌浆的孔深一般为58m, 也有深达1540m的。孔在平面上呈网格交错布置, 一般采用群孔冲洗和群孔灌浆。 3接触灌浆 接触灌浆的目的, 是加强坝体混凝土与岸坡或地基之间的结合能力, 提高坝体的抗滑稳定性, 同时也能增加岩基的固结强度和防渗性能。其灌浆方法, 可经过混凝土钻孔压浆或预先在接触面上埋设灌浆盒及相应的管道系统; 在固结灌浆部位, 可结合固结灌浆进行。第68页二、 灌浆时间 岩基灌浆时间, 应结合施工导流、 坝基开挖、 混凝土浇筑以及水库蓄水等工作, 统筹考虑, 妥善安排。 对于帷幕灌浆的主要部位, 应在水库蓄水前完成, 容易保证灌浆质量。否则, 水库蓄水后, 灌浆孔将出现较大的扬压力, 不但增加施工的困难, 还由于地下水渗透增大, 浆液容易流失, 影响帷幕的整体性和密实性。若部分灌浆延至蓄水后进行, 必须采取相应措施, 确保灌浆质量。 由于帷幕灌浆的工作量较大, 与坝体混凝土浇筑在时间安排上常有矛盾, 因此, 帷幕灌浆一般都是安排在基础灌浆廊道内进行。这样一方面可在岩基开挖后随即开始浇筑混凝土, 另一方面灌浆时由于岩基上已具有一定厚度的混凝土压重, 可提高灌浆压力, 有利: 保证灌浆质量。灌浆廊道尺寸应满足钻灌设备操作的要求, 一般宽为23m, 高为34m。 固结灌浆, 大多是在基础开挖和坝体基础部位混凝土浇筑等工序间穿插进行, 施工干扰大, 突击性强, 必须合理安排灌浆工作。可采用先在岩基钻孔, 预埋灌浆管, 待混凝土浇筑到一定高程后再灌浆, 预埋钢管不能回收。为了确保灌浆质量, 有的工程要求分两期进行: 第一期安排在混凝土浇筑前进行低压灌浆; 第二期安排在混凝土浇筑后采用中压灌浆。 接触灌浆应安排在坝体混凝土达到稳定温度以后进行, 防止混凝土冷缩拉裂。灌浆方法与固结灌浆相同, 但灌浆压力一般不超过o1一o3MPa。 三, 灌浆材料 岩基灌浆中, 以水泥浆液用得最为普遍, 它具有灌浆效果可靠, 灌浆设备和工艺比较简单, 成本低廉的优点。水泥粘土浆虽成本低, 但结石强度不高, 仅用于对强度要求不高的岩基灌浆中。为了解决某些用颗粒材料灌浆不能解决的工程问题和弥补颗粒材料灌浆的不足, 可采用化学灌浆。 灌浆用的水泥, 要求具有颗粒细、 稳定性好、 胶结性强、 结石强度高和耐久性好等性能, 其标号一般不低于425号。 当地下水无侵蚀性时, 多选用普通硅酸盐水泥, 其优点是硬结快, 早期强度高, 结石密实, 与缝面结合牢固。如地下水有侵蚀性, 多采用抗硫酸盐水泥。矿碴水泥和火山灰质硅酸盐水泥的抗侵蚀性虽然好, 但析水快, 稳定性差, 容易沉淀, 早期强度低, 故一般不宜采用, 特别不宜在稀于l: l的浆液中使用。 水泥颗粒的细度, 与灌浆效果直接相关, 颗粒愈细, 愈能灌入细微的裂隙中去, 水化作用愈易彻底完成, 灌浆效果也愈好。不准使用过期、 结块或细度不合要求的水泥。 灌注裂隙较大的岩层时, 常加入一些惰性材料, 如砂、 粘土、 粉煤灰等, 以节约水泥, 其掺入量及性能, 应经过试验确定。 在水泥浆中掺入减水剂、 速凝剂、 缓凝剂等活性材料, 有助于加强浆液的扩散性和流动性, 提高灌浆效果, 其掺入量应经过试验确定。 四、 灌浆试验 由于各工程所在地区的条件不同, 设计中对大坝岩基的要求也不尽相同, 因而同类工程的灌浆成果只能作为参考。还需要结合各工程的具体条件和要求, 先进行灌浆试验, 为灌浆设计方案和施工措施提供主要依据。地基开挖与处理 地基一般泛指支承建筑物基础的那部分地层。天然地基由于构造地质和水文地质作用的影响, 往往存在不同形式和程度的缺陷, 需要经过人工处理, 才能作为修筑水工建筑物的地基。 水工建筑物的地基一般分为岩石地基和土或砂砾石地基两大类型。 水工建筑物地基处理的目的, 是根据水工建筑物对地基的要求, 采用多种科技手段, 尽可能消除某些天然缺陷, 加强和改进地基性状, 使建筑物地基具有足够的强度、 整体性、 稳定性、 抗渗性和耐久性, 以确保水工建筑物安全正常运行。 由于天然地基的性状复杂多样, 各种类型水工建筑物对地基的要求又各不相同, 因而在实际工程中形成了各种不同的地基处理方案和措施。对于这些处理方案和措施, 本章不一一详加讨论, 仅从施工角度介绍岩基开挖、 软弱夹层、 断层破碎带和岩溶的处理, 土和砂砾石地基防渗、 加固的处理等问题。 必须指出, 以往水利水电建设的实践表明, 由于地基方面的原因引起水工建筑物的失事占相当大的比例, 影响水工建筑物正常效益发挥的则为数更多。因此, 必须十分重视水工建筑物的地基处理工作。 第一节 岩基开挖与处理 一、 岩基开挖 岩基开挖是岩基处理中最常见的方法。开挖就是按照设计要求, 将不能作为建筑物地基的有缺陷的岩层挖除, 使水工建筑物修筑在坚实可靠的岩体上。 大多数混凝土水工建筑物, 需要坐落在岩基上, 都有岩基开挖问题。大中型水利水电工程的基岩开挖量往往很大, 有的达到几百万m乃至上千万m, 需要大量的设备、 器材、 劳力和资金, 而且占用相当长的工期。因此, 多、 快、 好、 省地做好开挖处理, 对于加快整个工程建设有着重要的意义。 做好岩基开挖处理工作的前提条件是: 1)详细分析坝址的工程地质资料, 了解岩基的性状, 掌握各种岩基缺陷(风化, 破碎, 软弱夹层、 节理断层带及岩溶状况等)的分布及发育程度; 2)明确水工设计对地基的具体要求; 3)熟知工程的施工条件及施工技术力量; 4)由地质、 设计、 施工、 监理等有关人员共同研究, 确定适宜的坝基或其它主体建筑物地基的开挖范围, 开挖深度及形态。 为了保证岩基开挖的质量、 进度与安全, 必须从施工组织、 技术措施、 现场布置等方面妥善解决下列问题。第39页(二)及时排除基坑积水, 确保开挖在不受水的干扰下进行 基坑是由上下游围堰(分期分段施工时还有纵向围堰)包围的主体建筑物的施工范围。一般, 基坑地势低凹, 常有施工用水、 围堰及岸坡渗水、 降雨等汇集成的积水, 如不及时排除, 势必大大影响坝基的开挖工作。因此, 结合岩基开挖应注意在基坑范围内修好集水坑和排水沟槽, 配备足够的便于移动的抽水机, 及时排除积水, 保证开挖工作在干地上进行。 (二)合理安排开挖程序, 保证施安全, 提高开挖效率 基坑开挖范围一般比较集中, 为了提高工效常有多个工序平行作业, 如安排不当易产生施工干扰, 甚至会引起安全事故。 基坑的开挖程序, 要掌握好”自上而下, 先岸坡后河槽”的原则。对于较开阔的河床中基坑开挖也可合理分区、 作好防护、 同时并举。 对于形体比较复杂的地基开挖, 则要注意开 挖卸荷造成地层应力应变的重分布, 避免形成新 的不稳定岩体。无论是岸坡还是河槽地基, 都要 分层开挖、 逐步下降(如图21所示)。 (三)合理选定基坑开挖范围与形态 基坑开挖范围主要取决于水工建筑物的平面轮廓, 这也就是岩基开挖的最小轮廓线。实际开挖时, 还要考虑由于施工机械运行, 道路布置、 施工排水、 立模支撑等要求, 适当放宽, 放宽的范围根据实际需要而定, 一般从几米到十几米不等。 对于扩挖轮廓线以外的岸坡和坑槽开挖壁面, 应注意随着开挖高程的下降及时测量检查和安全处理, 防止欠挖或过多超挖。要避免在形成高边坡、 深槽壁面后再进行处理, 防止滑坡或落石伤人。必要时, 在适当高程岩坡上设置挡渣栅栏。 为了有利于水工建筑物的稳定, 建筑物的地基开挖以后要求基岩面比较平整, 高差不宜太大, 要避免基岩有尖突部分和应力集中, 并尽可能略向上游倾斜, 如图22所示。 如原基岩面高差过大或向下游倾斜, 若仍按图22的开挖形态来开挖基岩也是没有必要的。因为这样会徒增开挖量, 造成浪费。正确的方法是开挖成一定宽度的平台与一定宽度的斜坡结合的折线型基岩面。但要注意平台面宽度不能太小, 一般约占坝段的l2至13左右, 而且平台要避免向下游倾斜, 如图23所示。 对于地形较陡的岸坡重力坝段的岩基, 还应考虑到坝体沿坝轴线方向上的稳定要求, 将岩基开挖成沿坝轴线方向有一定宽度的平台, 以利于各坝段的稳定和正常工作, 如图2-4所示。土石坝施工 土石坝包括各种碾压式土坝、 堆石坝和土石棍合坝。土石坝具有就地取材, 对坝基地质条件要求不高, 结构简单, 节约三材和易于施工等优点。随着大型高效机具的采用, 坝体防渗结构和材料的改进, 施工人数的大量减少, 施工工期的进一步缩短以及施工费用的显著降低等, 为土石坝的发展开辟了广阔前景。当今国内外不但中低坝广泛采用土石坝, 而且兴建的高土石坝也越来越多。自70年代以来, 世界各国兴建的土石坝无论数量上还是高度上, 都超过了混凝土坝; 特别是近20年来, 混凝土面板堆石坝的经济性和快速施工, 已成为坝工建设中具有很强竞争力的一种新坝型, 更是使土石坝”锦上添花”。 土石坝按施工方法可分为干填碾压、 水中填土、 水力冲填以及定向爆破筑坝等类型。日前, 国内外仍以机械压实土石料的施工方法最多, 因此本章主要介绍以土料为防渗体的碾压式土石坝施工, 并对混凝土面板堆石坝的施工技术也作一简介。 第一节料场 规划 土石坝施工中, 料场的合理规划和使用, 是土石坝施工中的关键技术之一, 它不但关系到坝体的施工质量、 工期和工程造价, 甚至还会影响到周围的农林业生产。 施工前, 应配合施工组织设计, 对各类料场作进一步的勘探和总体规划、 分期开采计, 划。使各种坝料有计划、 有次序地开采出来, 以满足坝体施工的要求。 选用料场材料的物理力学性质, 应满足坝体设计施工质量要求, 勘探中的可供开采量不少于设计需要量的2倍。在贮量集中的主要料区, 布置大型开采设备, 避免经常性的转移; 保留一定的备用料场(为主要料场总储量的2030)和近料场, 作为坝体合龙以及抢筑拦洪高程用。 在料场的使用时间及程序上, 应考虑施工期河水位的变化及施工导流使上游水位抬高的影响。供料规划上要近料、 上游易淹料先用; 远料、 下游不淹料后用。含水量高料场夏季用; 含水量低料场雨季用。施工强度高时利用近料, 强度低时利用远料, 平衡运输强度, 避免窝工。 对料场高程与相应的填筑部位, 应选择恰当, 布置合理, 有利于重车下坡。做到就近取料, 低料低用, 高料高用; 避免上下游料、 左右岸料过坝的交叉运输, 减少干扰。 充分合理地利用开挖弃渣料, 对降低工程造价和保证施工质量具有重要意义。做到弃渣无隐患, 不影响环保。 在料场规划中应考虑到挖、 填各种坝料的综合平衡, 作好土石方的调度规划, 合理用料。 料场的覆盖剥离层薄, 有效料层厚, 便于开采, 获得率高。减少料物堆存、 倒运, 作好料场的防洪, 排水、 防止料物污染和分离。不占或少占农业耕地, 做到占地还地、 占田第98页还田。 总之, 在料场的规划和开采中, 考虑的因素很多而且又很灵活。对拟定的规划、 供料方案, 在施工中不合适的及时进行调整, 以取得最佳的技术经济效果。 第二节 土石料开挖运输 土石坝施工中, 从料场的开挖、 运输, 到坝面的平料和压实等各项工序, 都可由互相配套的工程机械来完成, 构成”一条龙”式的施工工艺流程, 即综合机械化施工。在大中型土石坝, 特别在高土石坝中, 实现综合机械化施工, 对提高施工技术和机械化水平, 加快上石坝工程建设速度, 具有十分重要的意义。 一、 开挖运输方案 坝料的开挖与运输, 是保证上坝强度的重要环节之一。开挖运输方案, 主要根据坝体结构布置特点、 坝料性质, 填筑强度、 料场特性、 运距远近、 可供选择的机械型号等多种因素, 综合分析比较确定。土石坝施工中开挖运输方案主要有以下几种。 1正向铲开挖, 自卸汽车运输上坝 正向铲开挖、 装载, 自卸汽车运输直接上坝, 一般运距小于10km。自卸汽车可运各种坝料, 运输能力高, 设备通用, 能直接铺料, 机动灵活, 转弯半径小, 爬坡能力较强, 管理方便, 设备易于获得, 在国内外的高土石坝施工中, 获得了广泛的应用, 且挖运机械朝着大斗容量、 大吨位方向发展。 在施工布置上, 正向铲一般都采用立面开挖, 汽车运输道路可布置成循环线路, 装料时停在挖掘机一侧的同一千面上, 即汽车鱼贯式地装料与行驶, 见图41所示。这种布置形式, 可避免或减少汽车的倒车时间, 正向铲采用6090的转角侧向卸料, 回转角度小, 生产率高, 能充分发挥正向铲与汽车的效率。 2 正向铲开挖、 胶带机运输 国内外很多水利水电工程施工中, 广泛采用了胶带机运输土、 砂石料。国内的大家房、 岳城、 石头河等土石坝施工, 胶带机成为主要的运输工具。胶带机的爬坡能力大, 架设简易, 运输费用较低, 比自卸汽车可降低运输费用13一12, 运输能力也较高。胶带机合理运距小于10km, 胶带机可直接从料场运输上坝; 也可与自卸汽车配合, 作长距离运输, 在坝前经漏斗由汽车转运上坝; 与有轨机车配合, 用胶带机转运上坝作短距离运输。 当前, 国外已发展到可用胶带机运输块径为400500mm的石料, 甚至向运输块径达7001000mm的更大堆石料发展。 3斗轮式挖掘机开挖, 胶带机运输, 转自卸汽车上坝地下建筑物施工 水利水电工程的地下建筑物, 按是否过水可分为两大类。过水地下建筑物如引水隧洞、 导流隧洞、 泄洪隧洞、 排砂隧洞、 尾水洞室及调压井室等; 不过水的地下建筑物如交通运输隧洞、 地下发电厂房、 变压器室、 安装检修室、 地下洞库等。和地面建筑物的施工比较, 地下建筑物施工具备下列优点: 1)地下建筑物施工不受气象条件风、 雪、 雨、 雾等)的影响; 2)对地面上的工作和活动很少干扰和影响; 3)对环境保护有利; 4)地下建筑物施工中气温一般温和而稳定, 抗外界的噪音或震动的能力强; 5)地下建筑施工的隐蔽性、 防护性强, 在非常时期(如战争中)仍可正常施工。 地下建筑物施工的缺点主要是: 1)施工场地狭小, 施工工序较多, 组织不好, 彼此干扰较大; 2)地质和水文地质条件复杂, 围岩安全稳定性要求严格; 3)地下通风、 采光、 除尘等施工条件相对较差, 劳动强度较大等。 随着现代地下建筑物施工技术水平不断提高, 地下建筑物施工条件不断改进, 生产效率提高, 成本下降, 地下建筑物施工的缺点得到不断克服, 地下建筑物将会有着广泛的应用前景。 第一节 钻爆 开 挖 经过钻孔、 装药、 引爆炸药而破碎岩土介质的地下洞室开挖方法, 简称钻爆法, 它是地下建筑物施工最常见的开挖方法。地下洞室钻爆开挖施工前一般须作好以下工作: 1)详细了解、 分析地质状况, 作出洞线方向岩体质量评价及等级划分, 掌握洞线方向岩体结构产状, 如断层、 节理、 破碎带等地质缺陷的性态; 2)根据凿岩机械、 爆破器材性能等条件选择开挖方法; 3)开挖断面上(工程界称掌子面)的钻孔布置, 包括孔数、 深度、 方位、 不同类型钻孔参数的设计; 4)装药量及装药结构的设计。 地下洞室开挖方法依照工程对象不同而有多种, 归纳起来, 从地下建筑物型态上大致可分水平洞、 大跨洞室、 斜井和竖井三类, 其钻爆开挖方法各有不同。 一、 平洞开挖 平洞一般指坡度平缓的高低压引水隧洞, 导流洞, 尾水洞等, 其开挖方法的选定, 主要是依据工程地质条件, 断面大小, 施工机械的作业高度和范围, 平洞长度及施工期限等因素综合考虑, 主要开挖方法有以下几种。第130页(一)全断面开挖法 全断面法, 就是在整个设计断面上一次钻爆实现一个进尺的开挖方法, 如图5-l所示。 全断面法的特点是施工净空大, 可布置大型高效施工机械, 便于机械化施工, 施工组织比较简单。对于一个进尺深度的岩体爆破而言, 炸药用量多于分部开挖的用量, 因此爆破震动相对也较大, 但完成一个进尺只扰动围岩一次, 而分部开挖每次用药量虽较少, 但完成一个进尺深度的开挖需要多次钻爆, 对围岩的扰动次数增多。全断面开挖之后, 如支护不及时, 则围岩变位往往较大, 因此对中软质且裂隙发育的岩体的围岩稳定不利; 若能采取科学合理的技术措施, 严格遵循开挖与支护协调进行, 在中软质岩体中进行较大断面的全断面开挖, 也是可行的。 当前, 全断面开挖控制高度为810m, 这是由当前国内外广泛采用的多钻臂液压凿岩机和全断面隧道掘进机的工作高度(直径)决定的。 全断面开挖对洞轴线方向岩体性状的预见性较差, 这就要求事先做好地质勘测工作。 (二)分部开挖法 所谓分部开挖法, 是指将全部工作面分为几部分, 在时间、 空间上分别开挖, 最后完成整个断面的进尺开挖。分部开挖法适用于岩质较差、 洞径过大的平洞开挖。分部开挖法从形态上常分为台阶法与导洞扩大法。 1正台阶法 当隧洞断面较高时, 常把断面分成13个台阶, 自上而下施工, 以满足钻机的工作高度。一般顶部第一层最小高度应不小于3m, 超前掘进的距离34m左右, 超前过长, 上部爆破堆渣过多, 清渣不便, 亦影响上部钻孔工作。如图52所示。下部台阶的钻爆, 因有两个临空面, 爆破效果较好。上部断面掌子面钻爆布孔与全断面法基本相同, 下部台阶的布孔, 用水平钻机和垂直钻机相结合进行钻孔, 如图53所示。 正台阶法施工的特点是: 变高洞为若干个中低洞; 可利用台阶钻上部炮孔而一般不需搭设脚手架; 上部钻孔与下部出渣能够平行作业, 施工管线路可在底部一次敷设, 工序比较简单, 施工速度较快; 爆破时临空面增多, 爆破效率高, 装药量比全断面开挖时要少, 但爆破震动次数增多, 应注意加强对洞室围岩软弱破碎地段及时的支护及仪器设备的防护。 2反台阶法 反台阶法是一种自下而上的分部开挖方法, 在形态上与正台阶法相反。反台阶法的下混凝土坝施工 在大型拦河坝工程中, 混凝土坝占有较大比重。混凝土坝工程消耗的三材多, 施工工种多, 工艺复杂, 质量要求高, 工程投资大。混凝土坝施工技术的研究对于加快施工进度、 提高工程质量和降低工程成本具有重要意义。混凝土坝的施工绝大多数为现场浇筑; 预制装配法应用极少。混凝土坝所用混凝土, 历来是流态或低流态混凝土, 采用内部振捣器使其密实。近十余年发展了一种新坝型碾压混凝土坝, 所用混凝土为超干硬性混凝土, 采用振动碾使其密实。为了与碾压混凝土坝区别, 前一类坝称为常态混凝土坝。本章内容以常态混凝土坝为主, 对于碾压混凝土坝施工, 只作简要介绍。 第一节 混凝土骨料制备 骨料在混凝土中起骨架作用。一般1m混凝土需要粗、 细骨料约1315m3(松散体积)。因此在大中型混凝土坝施工中, 需要专门的混凝土骨料制备系统, 及时供应混凝土制备所需要的质量合格、 数量充分和成本低廉的骨料。 一、 料场规划 第四章介绍过土石坝施工中的料场规划, 其基本原则同样适用于混凝土骨料料场。 料场勘探资料是骨料制备系统设计的基础; 是选定料场, 确定工艺流程、 设备型号及技术经济指标的重要依据。随着建设阶段的推进, 料场勘探精度要逐步提高。有的工程料源总调查数量不足, 有的工程因勘探精度不够、 勘探资料与实际情况出入很大, 使得施工中途才发现料源不足或所选料场及工艺设备不合理, 不得不边施工边补充勘察料场, 甚至重建骨料制备系统, 从而影响主体工程施工。 骨料的质量应符合水工混凝土的要求。原料中某些质量指标虽不符合规定, 经加工处理后可满足要求时也可选用。如乌江渡采石场原料中含泥量平均高达1266, 小石中还有泥团, 但增加洗泥工序后就满足了要求; 渔予溪山砂细度模数过大, 坚固性不符规范要求, 试验表明, 经棒磨机加工, 二者都符合了要求。 有碱活性的骨料会引起混凝土的过量膨胀, 一般应避免使用; 当采用低碱水泥或掺粉煤灰时, 碱骨料反应受到抑制, 经试验证明对混凝土不致产生有害影响时, 也可选用。风化岩体单块石料的物理力学性能和化学稳定性, 如能满足质量要求时也可选用。 混凝土骨料的来源有天然砂砾料和人工砂石料两类, 要根据优质、 经济、 就近取材的原则选用。当坝址附近天然砂砾料储量丰富, 质量符合要求, 级配及开采、 运输条件较好时, 应优先作为比较料源。因为天然砂砾料与人工骨料相比, 同样级配和水泥用量时, 混凝土的和易性好; 保持相同和易性, 则水泥用量较少。同时砂石加工工艺简单、 能耗小, 加工成本较低。然而, 随着运距的增加, 天然骨料成本连渐加大。另外人工骨料征用山地的矛盾不像天然砂砾料河滩或台地突出, 开采不受洪水或气象影响, 相应砂石贮量能够减少, 第174页骨料级配、 质量易于控制, 能够无弃料生产。因此, 在坝址附近无足够合格天然砂砾料时, 应就近开采加工人工骨料, 或者两者结合使用。 当主体工程开挖渣料数量较多, 且质量符合要求时, 应尽量予以利用。它不但可降低人工骨料成本, 还可节省运渣费用, 减少堆渣用地和环境污染。映秀湾、 乌江渡的南岸和渔子溪耿达人工砂石系统, 几乎全部利用开挖渣料生产骨料。巴西的伊泰普工程, 计有混凝土1100余万m3, 除掺用少量细砂外, 2400万t骨料均利用开挖渣料生产。 当料场较多或情况较复杂时, 可采用系统分析法, 把贮藏量、 级配、 运距、 采运方法、 是否要碎石、 是否利用开挖渣料等问题作为一个系统, 整体地进行考虑, 从所有可能的方案中选出最优方案。 二、 毛料开采 (一)毛料开采量的确定 1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。混凝土坝一般有几种标号的混凝土, 每种混凝土有各自的配合比用量。 设某工程共有j种混凝土, 每一种混凝土的工程量为Yj。混凝土中共有几个骨料粒径组, 各粒径组的需要量为eij(m3/m3)。则第i组骨料总需要量(qi)为式中 Kc一混凝土出机以后的损失系数, 约为o01一o02。 为满足第i组骨料的(净料)总需要量qi, 则要求开采的砂砾料总量为Q(m3, 以天然方计): 式中 K-骨料生产过程的损耗系数, 是各生产环节损耗系数的总和, 即KKl十K2+ K3-K4, 参见表6l; KP-砂砾料的松散系数, 取115一L 35; pi-天然砂砾料中第i组骨料的含量百分数。 不同粒径组求得的开采总量Q值互不相同。若按照最大值Qmax。进行开采, 所有各组骨料的需要均能满足, 然而有剩余而造成弃料; 若按照最小值Qmin进行开采, 则除一组骨料的需要能满足外, 其余各组均短缺。实际施工中选择的开采量往往介于Qmax与Qmin。之间, 于是大坝混凝土施工温度控制 大坝混凝土施工温度控制, 自本世纪30年代美国胡佛坝提出以来, 被世界各国的混凝土坝施工相继采用, 已发展成为混凝土坝施工中的一项专门技术。 大坝混凝土施工温度控制的主要目的是防止大坝出现温度裂缝。 混凝土坝发生裂缝的原因是多种多样的, 如温度和湿度的变化、 分缝分块不恰当、 结构形式不合理、 混凝土原材料不合格、 模板变形走样、 基础不均匀沉陷以及混凝土质量不良等等。不过最常见的裂缝主要还是温度裂缝和干缩裂缝。 干缩裂缝仅限于极浅的表层, 宽度也很小。在施工中加强混凝土养护, 一般是能够避免出现干缩裂缝的。 混凝土坝的温度裂缝按发生的部位和深度不同, 能够分为三种: 表面裂缝, 基础贯穿裂缝与深层裂缝, 如图71。表面裂缝多发生在浇筑块的顶面、 侧面、 探度不大。基础贯穿裂缝发生在坝体的基础部位并延伸发展, 或贯穿到坝的下游面, 或贯穿到坝体顶部。深层裂缝则部分地切断结构断面。 温度裂缝的危害性以基础贯穿裂缝最为严重。与坝轴线平行方向的基础贯穿裂缝, 破坏了坝的整体性, 使坝体应力状况恶化。与水流方向平行的基础贯穿裂缝, 当它与迎水面相通时就会形成漏水通道。深层裂缝部分地切断了结构断面, 也有一定的危害性。表面裂缝因其深度较浅, 一般危害性较小。但发生在迎水面上的表面裂缝, 在温度变化和渗压作用下, 可能发展成为深层裂缝, 对坝的防渗性及耐久性不利。发生在基础或老混凝土约束范围内的表面裂缝和深层裂缝, 在混凝土温度降落过程中, 可能发展转化为贯穿裂缝, 其危害性将随之发生质的变化。 无论是表面裂缝、 基础贯穿裂缝或深层裂缝, 都可能对坝的防渗性、 耐久性、 整体性和安全运用带来不利影响, 因此必须力求防止混凝土坝的温度裂缝, 这正是大坝混凝土施工温度控制的任务。第213页第一节 热传导及混凝土热性能 研究混凝土坝施工温度控制时, 需分析计算混凝土坝块或坝体的温度。它涉及到热传导及混凝土的热性能, 因此首先就这方面作些介绍。 一、 温度场及温度梯度 物体的传热是一种复杂现象, 为了便于研究, 常把它划分为导热、 对流和热辐射三种方式。作为混凝土坝块的温度分析, 主要是导热, 即热传导问题。 物体内部所有各点在某一瞬间的温度分布, 叫做温度场, 用函数表示为 Tf(x、 y、 z、 t) 式中 T-温度; x、 y, z坐标; t-时间。 上式表明温度了不但和坐标有关, 而且还和时间有关, 这样的温度场称为不稳定温度场。 如果温度不随时间变化, 仅与坐标有关, 这样的温度场称为稳定温度场。用函数表示 则为 温度分布能够是三维、 二维或一维坐标的函数, 相应的温度场就是三维、 二维或一维温度场, 相应有三向、 二向或单向导热问题。如一维稳定温度场具有最简单的形式: Tf(x) 温度不是矢量, 因此温度场也不是矢量场。在温度场里, 把具有相同温度的各点连接起来, 就得到等温面或等温线。因为在同一点上, 不可能存在不同的温度, 因此不同温度的等温面或等温线不会相交。只有在穿过等温面或等温线的方向, 才能观察到温度的变化。 图72表示了物体内部的一簇等温线, 在A点, 沿等温线法线方向, 温差T与距离n之比的极限, 叫温度梯度, 表示为 温度梯度是一沿等温线或等温面法线方向的矢量, 它的正方向朝着温度升高的一面。 温度梯度在x方向的投影为 固体热传导时, 等温面上单位面积和单位时间经过的热量, 与温度梯度成正比, 这称为傅立叶导热定律, 其表示式为