湖北水利水电职业技术学院 教 师 授 课 教 案 课程名称：水利水电工程施工技术 200 年至200 年第 学期第 32 次课 授课班级： 03级水工 编制日期： 年 月 日 课题（章节）： 第九章 混凝土建筑物施工  9.3 混凝土坝施工  传授主要知识点：  坝基开挖、混凝土施工  传授主要技能点：  掌握混凝土坝施工的基本知识和施工方法    教学步骤安排： 1、复习上节课内容  2、讲述混凝土坝坝基开挖、混凝土施工方法  3、小结本次课内容    授课方式： 1、课堂讲授  2、多媒体演示   3、介绍典型的施工实例  教学手段：  板书、多媒体、相关施工图片  作业布置情况：  利用课后习题进行练习，巩固知识，补充习题。    课后分析与小结：           第三节 混凝土坝施工 坝基开挖 混凝土坝坝基有土基和岩基两种情况，这里介绍岩基的开挖。 进行岩基开挖，首先要根据地质条件、设计要求和施工方案，确定开挖范围和开挖深度。建筑物设计平面轮廓是岩基底部开挖的最小轮廓线，施工时根据施工排水、立模支撑、施工机械运行和道路等因素适当放宽。 开挖要求 开挖应自上而下进行,某些部位如需上、下同时开挖，应采取有效的安全措施。设计边坡轮廓面的开挖，应采用预裂爆破或光面爆破方法，高度较大的永久或半永久边坡，应分台阶开挖。基础岩石的开挖，应采取分层的梯段爆破方法。紧邻水平建基面，应采用预留岩体保护层并对其进行分层爆破的开挖方法。设计边坡开挖前，必须做好开挖边线外的危石清理、削坡、加固和排水工作。处于不良地质地段的设计边坡，当其对边坡稳定有不利影响时，应采取措施解决。已开挖的设计边坡，必须在及时检查处理与验收，并按设计要求加固后，才可进行相邻部位的开挖。 基础面的开挖偏差，应符合以下规定： (1)对节理裂隙不发育、较发育、发育和坚硬、中等坚硬的岩体： 1)水平建基面高程的开挖偏差，不应大于±20cm。 2)设计边坡轮廓面的开挖偏差，在一次钻孔至全深条件下开挖时，不应大于其开挖高度的±2%；在分台阶开挖时，其最下部一个台阶坡脚位置的偏差，以及整体边坡的平均坡度均应符合设计要求。 (2)对节理裂隙极发育和软弱的岩体，不良地质地段的岩体，其开挖偏差均应符合设计要求。 (二)紧邻水平建基面的爆破开挖 紧邻水平建基面的爆破开挖不应使基岩产生大量的爆破裂隙，不使节理裂隙面、层面等弱面明显恶化，并损害岩体的完整性。 紧邻水平建基面的岩体保护层厚度，应由爆破试验确定。 对岩体保护层进行分层爆破，必须遵守以下规定： 第一层 炮孔不得穿入距水平建基面1.5m的范围,炮孔装药直径不应大于40mm,应采用梯段爆破方法。 第二层 对节理裂隙不发育、较发育、发育和坚硬、中等坚硬的岩体，炮孔不得穿入距水平建基面0.5m的范围；对节理裂隙极发育和软弱的岩体，炮孔不得穿入距水平建基面0.7m的范围。 炮孔与水平建基面的夹角不应大于60。，炮孔装药直径不应大于32mm，应采用单孔起爆方法。 第三层 对节理裂隙不发育、较发育、发育和坚硬、中等坚硬的岩体，炮孔不得穿过水平建基面；对节理裂隙极发育和软弱的岩体，炮孔不得穿入距水平建基面0.2m的范围，剩余0.2m厚的岩体应进行撬挖。 炮孔角度、炮孔装药和起爆方法，均同第二层的规定。 混凝土施工 (一)混凝土坝的分缝与分块 1、分缝分块原则 (1)根据结构特点、形状及应力情况进行分层分块，避免在应力集中、结构薄弱部位分缝； (2)采用错缝分块时，必须采取措施防止竖直施工缝张开后向上向下继续延伸； (3)分层厚度应根据结构特点和温度控制要求确定。基础约束区一般为1～2m，约束区以上可适当加厚；墩墙侧面可散热，分层也可厚些。 (4)应根据混凝土的浇筑能力和温度控制要求确定分块面积的大小。块体的长宽比不宜过大，一般以小于2.5∶1为宜。 (5)分层分块均应考虑施工方便。 2、混凝土坝的分缝分块 混凝土坝的浇筑块是用垂直于坝轴线的横缝和平行于坝轴线的纵缝以及水平缝划分而成的。分缝方式有垂直纵缝法、错缝法、斜缝法、通仓浇筑法等，如图10-14、图10-15。  图10-14  图10-15 (1)纵缝法 用垂直纵缝把坝段分成独立的柱状体，因此又叫柱状分块。它的优点是温度控制容易，混凝土浇筑工艺较简单，各柱状块可分别上升，彼此干扰小，施工安排灵活，但为保证坝体的整体性，必须进行接缝灌浆；模板工作量大，施工复杂。纵缝间距一般为20～4Om，以便降温后接缝有一定的张开度，便于接缝灌浆。 为了传递剪应力的需要，在纵缝面上设置键槽，并需要在坝体到达稳定温度后进行接缝灌浆，以增加其传递剪应力的能力，提高坝体的整体性和刚度。 (2)斜缝法 斜缝一般沿平行于坝体第二主应力方向设置，缝面剪应力很小，只要设置缝面键槽不必进行接缝灌浆，斜缝法往往是为了便于坝内埋管的安装，或利用斜缝形成临时挡洪面采用的。但斜缝法施工干扰大，斜缝顶并缝处容易产生应力集中，斜缝前后浇筑块的高差和温差需严格控制，否则会产生很大的温度应力。 (3)通缝法 通缝法即通仓浇筑法，它不设纵缝，混凝土浇筑按整个坝段分层进行；一般不需埋设冷却水管。同时由于浇筑仓面大，便于大规模机械化施工，简化了施工程序，特别是大量减少模板作业工作量，施工速度快，但因其浇筑块长度大，容易产生温度裂缝，所以温度控制要求比较严格。 （二）混凝土施工 混凝土的拌和 由于混凝土方量较大，混凝土坝施工一般采用混凝土拌和楼生产混凝土。 混凝土拌和楼将进料、储料、配料、拌和、出料等工序的设备集中布置，按其布置形式有双阶式和单阶式两种，如图10-16。   图10-16 混凝土的运输 由于混凝土运输方量和运输强度非常大，需采用大型运输设备。 水平运输 自卸汽车运输 ①自卸汽车——栈桥——溜筒 如图10-17,用组合钢筋柱或预制混凝土柱作立柱，用钢轨梁和面板作桥面构成栈桥，下挂溜筒，自卸汽车通过溜筒入仓。它要求坝体能比较均匀地上升，浇筑块之间高差不大。这种方式可从拌和楼一直运至栈桥卸料，生产率高。  图10-17 ②自卸汽车——履带式起重机 自卸汽车自拌和楼受料后运至基坑后转至混凝土卧罐，再用履带式起重机吊运入仓。履带式起重机可利用土石方机械改装。 ③自卸汽车——溜槽(溜筒) 自卸汽车转溜槽(溜筒)入仓适用于狭窄、深塘混凝土回填。斜溜槽的坡度一般在1：1左右，混凝土的坍落度一般为6cm左右。每道溜槽控制的浇筑宽度5～6m(如图10-18)。  图10-18 ④自卸汽车直接入仓 (a)端进法 端进法是在刚捣实的混凝土面上铺厚6～8mm的钢垫板，自卸汽车在其上驶入仓内卸料浇筑，如图10-19。浇筑层厚度不超过1.5m。端进法要求混凝土坍落度小于3～４cm，最好是干硬性混凝土。  图10-19 (b)端退法 自卸汽车在仓内已有一定强度的老混凝土面上行驶。汽车铺料与平仓振捣互不干扰，且因汽车卸料定点准确，平仓工作量也较小(如图10-20)。老混凝土的龄期应据施工条件通过试验确定。  图10-20 用汽车运输凝土时，应遵守下列技术规定：装载混凝土的厚度不应小于4Ocm，车箱应严密平滑，砂浆损失应控制在1%以内；每次卸料，应将所载混凝土卸净，并应及时清洗车箱，以免混凝土粘附；以汽车运输混凝土直接入仓时，应有确保混凝土质量的措施。 2)铁路运输 大型工程多采用铁路平台列车运输混凝土，以保证相当大的运输强度。 铁路运输常用机车拖挂数节平台列车，上放混凝土立式吊罐2～4个，直接到拌和楼装料。列车上预留1个罐的空位，以备转运时放置起重机吊回的空罐。这种运输方法，有利于提高机车和起重机的效率，缩短混凝土运输时间，如图10-21。  图10-21 3)皮带机运输 皮带机运送混凝土有固定式和移动式两种。 固定式皮带机是用钢筋柱(或预制混凝土排架)支撑皮带机通过仓面，每台皮带机控制浇筑宽度5～6m。这种布置方式每次浇筑高度约10m。为使混凝土比较均匀地分料入仓，每台皮带机上每间隔6m装置一个固定式或移动式刮板，混凝土经溜槽或溜筒入仓。 移动式皮带机用布料机与仓面上的一条固定皮带机正交布置，混凝土通过布料机接溜筒入仓。 此外，在三峡等大型工程还有将皮带机和塔机结合的塔带机，它从拌和楼受料用皮带送至仓面附近再通过布料杆将混凝土直接送至浇筑仓面。 (2)垂直运输 1)履带式起重机 履带式起重机多由开挖石方的挖掘机改装而成，直接在地面上开行，无需轨道。它的提升高度不大，控制范围比门机小。但起重量大、转移灵活、适应工地狭窄的地形，在开工初期能及早投入使用，生产率高。该机适用于浇筑高程较低的部位。 2)门式起重机 门式起重机(门机)是一种大型移动式起重设备。它的下部为一钢结构门架，门架底部装有车轮，可沿轨道移动。门架下有足够的净空，能并列通行2列运输混凝土的平台列车。门架上面的机身包括起重臂、回转工作台、滑轮组(或臂架连杆)、支架及平衡重等。整个机身可通过转盘的齿轮作用，水平回转360。。该机运行灵活、移动方便，起重臂能在负荷下水平转动，但不能在负荷下变幅。变幅是在非工作时，利用钢索滑轮组使起重臂改变倾角来完成。图10-22为常用的1Ot丰满门机。图10-23为高架门机，起重高度可达60～7Om。  图10-22  图10-23 3)塔式起重机 塔式起重机(简称塔机)是在门架上装置高达数十米的钢架塔身，用以增加起吊高度。其起重臂多是水平的，起重小车钩可沿起重臂水平移动，用以改变起重幅度，如图10-24。  图10-24 为增加门、塔机的控制范围和增大浇筑高度，为起重凝土运输提供开行线路，使之与浇筑工作面分开，常需布置栈桥。大坝施工栈桥的布置方式如图10-25。  图10-25 栈桥桥墩结构有混凝土墩、钢结构墩、预制混凝土墩块(用后拆除)等，如图10-26。  图10-26 为节约材料，常把起重机安放在巳浇筑的坝身混凝土上，即所谓“蹲块”来代替栈桥。随着坝体上升，分次倒换位置或预先浇好混凝土墩作为栈桥墩。 4)缆式起重机 缆式起重机(简称缆机)由一套凌空架设的缆索系统、起重小车、主塔架、副塔架等组成，如图10-27。主塔内设有机房和操纵室，并用对讲机和工业电视与现场联系，以保证缆机的运行。 缆索系统为缆机的主要组成部分，它包括承重索、起重索、牵引索和各种辅助索。承重索两端系在主塔和副塔的顶部，承受很大的拉力，通常用高强钢丝束制成，是缆索系统中的主起重索,垂直方向设置升降起重钩，牵引起重小车沿承重索移动。塔架为三角形空间结构，分别布置在两岸缆机平台上。 缆机的类型，一般按主、副塔的移动情况划分，有固定式、平移式和辐射式三种。 缆机适用于狭窄河床的混凝土坝浇筑，如图10-28。它不仅具有控制范围大、起重量大、生产率高的特点，而且能提前安装和使用，使用期长，不受河流水文条件和坝体升高的影响，对加快主体工程施工具有明显的作用。缆机构造如图10-29。  图10-27  图10-28  图10-29 混凝土坝施工中混凝土的平仓振捣除采用常规的施工方法外，一些大型工程在无筋混凝土仓面常采用平仓振捣机作业，采用类似于推土机的装置进行平仓，采用成组的硬轴振捣器进行振捣，用以提高作业效率，如图10-30。  图10-30