水利水电工程施工技术--混凝土建筑物的施工.doc

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第10章 混凝土建筑物施工
第一节 砂石骨料生产
砂石骨料是混凝土的最基本组成材料，水工混凝土工程对砂石骨料的需要量相当大,质量要求高，一般在施工现场制备。
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第10章 混凝土建筑物施工
第一节 砂石骨料生产
砂石骨料是混凝土的最基本组成材料，水工混凝土工程对砂石骨料的需要量相当大,质量要求高，一般在施工现场制备。
大中型水利工程根据砂石骨料来源的不同，可将骨料生产分为三种基本类型：
(1)天然骨料 即在河床中开挖天然砂砾料(毛料)，经冲洗筛分而形成砾石和砂。
(2)人工骨料 即用爆破开采块石，经破碎、冲洗、筛分、磨制而成碎石和人工砂。
(3)组合骨料 即以天然骨料为主、人工骨料为辅配合使用。
砂石骨料生产过程包括开采、运输、加工和贮存。
一、毛料开采
毛料开采应根据施工组织设计安排的料场顺序开采。开采方法有：
1、 水下开采
在河床或河滩开采天然砂砾料，一般使用链斗式采砂船开采，配套砂驳作水上运输至岸边，然后用皮带机上岸，最后组织陆路运输至骨料加工厂毛料堆场。
2、 陆上开采
陆上一般采用正铲、反铲、索铲开采，用自卸汽车、列车、皮带机等运至骨料加工厂毛料堆场。
3、 山场开采
人工骨料的毛料，一般在山场进行爆破开采，也可利用岩基开挖的石渣，但要求原岩质地坚硬，符合规范要求。爆破方式可采用洞室爆破或深孔爆破，用正铲、反铲或装载机装碴，用上述设备运至骨料加工厂毛料堆场。
二、骨料加工
从料场开采的毛料不能直接用于拌制混凝土，需要通过破碎、筛分、冲洗等加工过程，制成符合级配要求、除去杂质的各级粗、细骨料。
(一)破碎
为了将开采的石料破碎到规定的粒径，往往需要经过几次破碎才能完成。因此，通常将骨料破碎过程分为粗碎(将原石料破碎到300～7Omm)、中碎(破碎到70～20mm)和细碎(破碎到20～lmm)三种。
骨料用碎石机进行破碎。碎石机的类型有颚式碎石机、锥式碎石机、辊式碎石机和锤式碎石机等。
1、颚式碎石机
又称为夹板式碎石机，其构造如图10-1所示。它的破碎槽由两块颚板(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，破碎槽即可一开一合，将进入的石料轧碎，从下端出料口漏出。

图10-1
按照活动颚板的摆动方式，颚式碎石机又分为简单摆动式和复杂摆动式两种，其工作原理如图10-2。复杂摆动式的活动颚板上端直接挂在偏心轴上，其运动含左右摆动和上下摆动两个方向，故破碎效果较好，产品粒径较均匀，生产率较高，但颚板的磨损较快。

图10-2

颚式碎石机结构简单，工作可靠，维修方便，适用于对坚硬石料进行粗碎或中碎。但成品料中针片状含量较多，活动颚板需经常更换。
2、锥式碎石机
它的破碎室由内、外锥体之间的空隙构成。活动的内锥体装在偏心主轴上，外锥体固定在机架上，如图10-3所示。工作时，由传动装置带动主轴旋转，使内锥体作偏心转动，将石料碾压破碎并从破碎室下端出料槽滑出。

图10-3
锥式碎石机是一种大型碎石机械，碎石效果好，破碎的石料较方正，生产率高，单位产品能耗低，适用于对坚硬石料进行中碎或细碎。但其结构复杂，体形和重量都较大，安装维修不方便。
3、辊式碎石机和锤式碎石机
辊式碎石机是用两个相对转动的滚轴轧碎石块，锤式碎石机是用带锤子的圆盘在回转时击碎石块。适用于破碎软的和脆的岩石，常担任骨料细碎任务。
(二)筛分与冲洗
筛分是将天然或人工的混合砂石料，按粒径大小进行分级。冲洗是在筛分过程中清除骨料中夹杂的泥土。骨料筛分作业的方法有机械和人工两种。大中型工程一般采用机械筛分。
(1)偏心轴振动筛。又称为偏心筛，其构造如图10-4所示。它主要由固定机架、活动筛架、筛网、偏心轴及电动机等组成。筛网的振动，是利用偏心轴旋转时的惯性作用，偏心轴安装在固定机架上的一对滚珠轴承中，由电动机通过皮带轮带动，可在轴承中旋转。活动筛架通过另一对滚珠轴承悬装在偏心轴上。筛架上装有两层不同筛孔的筛网，可筛分三级不同粒径的骨料。偏心筛适用于筛分粗、中颗粒，常担任第一道筛分任务。

图10-4
(2)惯性振动筛。又称为惯性筛，其构造如图10-5所示。它的偏心轴(或带偏心块的旋转轴)安装在活动筛架上，筛架与固定机架之间用板簧相联。筛网振动靠的是筛架上偏心轴的惯性作用。

图10-5
惯性筛的特点是弹性振动，振幅小，随来料多少而变化，容易因来料过多而堵塞筛孔，故要求来料均匀。适用于中、细颗粒筛分。
(3)自定中心筛。是惯性筛上的一种改进形式。它在偏心轴上配偏心块，使之与轴偏心距方向相差180。，还在筛架上另设皮带轮工作轴(中心线)。工作时向上和向下的离心力保持动力平衡，工作轴位置基本不变。皮带轮只作回转运动，传给固定机架的振动力较小，皮带轮也不容易打滑和损坏。这种筛因皮带轮中心基本不变，故称为自定中心筛。
在筛分的同时，一般通过筛网上安装的几排带喷水孔的压力水管，不断对骨料进行冲洗，冲洗水压应大于0.2MPa。
在骨料筛分过程中，由于筛孔偏大，筛网磨损、破裂等因素，往往产生超径骨料，即下一级骨料中混入的上一级粒径的骨料。相反，由于筛孔偏小或堵塞、喂料过多、筛网倾角过大等因素，往往产生逊径骨料，即上一级骨料中混入的下一级粒径的骨料。超径和逊径骨料的百分率(按重量计)是筛分作业的质量控制指标。要求超径石不大于5%，逊径石不大于10%。
(三)制砂
粗骨料筛洗后的砂水混合物进入沉砂池(箱)，泥浆和杂质通过沉砂池(箱)上的溢水口溢出，较重的砂颗粒沉入底部，通过洗砂设备即可制砂。常用的洗砂设备是螺旋洗砂机，其结构如图10-6所示。它是一个倾斜安放的半圆形洗砂槽，槽内装有1～2根附有螺旋叶片的旋转主轴。斜槽以18。～20。的倾斜角安放，低端进砂，高端进水。由于螺旋叶片的旋转，使被洗的砂受到搅拌，并移向高端出料口，洗涤水则不断从高端通入，污水从低端的溢水口排出。

图10-6
当天然砂数量不足时，可采用棒磨机制备人工砂。将小石投入装有钢棒的棒磨机滚筒内，靠滚筒旋转带动钢棒挤压小石而成砂。
三、骨料加工厂
把骨料破碎、筛分、冲洗、运输和堆放等一系列生产过程集中布置，称为骨料加工厂。当采用天然骨料时，加工的主要作业是筛分和冲洗；当采用人工骨料时，主要作业是破碎、筛分、冲洗和棒磨制砂。
大中型工程常设置筛分楼，利用楼内安装的2～4套筛、洗机械，专门对骨料进行筛分和冲洗的联合作业，其设备布置和工艺流程如图10-7所示。

图10-7
进入筛分楼的砂石混合料，首先经过预筛分，剔出粒径大于150mm(或120mm)的超径石。经过预筛分运来的砂石混合料，由皮带机输送至筛分楼，再经过两台筛分机筛分和冲洗，四层筛网(一台筛分机设有两层不同筛孔的筛网)筛出了五种粒径不同的骨料，即：特大石、大石、中石、小石、砂子，其中特大石在最上一层筛网上不能过筛，首先被筛分出，砂子、淤泥和冲洗水则通过最下一层筛网进入沉砂箱，砂子落入洗砂机中，经淘洗后可得到清洁的砂。
经过筛分的各级骨料，分别由皮带机运送到净料堆贮存，以供混凝土制备的需要。
四、骨料的堆存
骨料堆存分毛料堆存与成品堆存两种。毛料堆存的作用是调节毛料开采、运输、与加工之间的不均衡性；成品堆存的作用是调节成品生产、运输和混凝土拌和之间的不均衡性，保证混凝土生产对骨料的需要。
(一)骨料堆存方式
1、 台阶式料仓
如图10-8，在料仓底部设有出料廊道，骨料通过卸料闸门卸在皮带机上运出。

图10-8
2、 堆料机料仓
如图10-9、图10-10，采用双悬臂或动臂堆料机沿土堤上铺设的轨道行驶，沿程向两侧卸料。

图10-9

图10-10
(二)骨料堆存中的质量控制
料堆底部的排水设施应保持完好，尽量使砂子在进入拌和楼前表面含水率降低在5%以下。尽量减少骨料的转运次数和降低自由跌落高度(一般应控制在3m以内)，以防骨料分离和逊径含量过高。

第二节 大体积混凝土温度控制
一般把结构最小尺度大于2m的混凝土称为大体积混凝土。大体积混凝土要求控制水泥水化产生的热量及伴随发生的体积变化，尽量减少温度裂缝。
一、混凝土温度变化过程
水泥在凝结硬化过程中，会放出大量的水化热。水泥在开始凝结时放热较快，以后逐渐变慢，普通水泥最初3d放出的总热量占总水化热的50%以上。水泥水化热与龄期的关系曲线如图10-11。图中Qo为水泥的最终发热量(J/kg)，其中m为系数，它与水泥品种及混凝土入仓温度有关。
图10-11
混凝土的温度随水化热的逐渐释放而升高，当散热条件较好时，水化热造成的最高温度升高值并不大，也不致使混凝土产生较大裂缝。而当混凝土的浇筑块尺寸较大时，其散热条件较差，由于混凝土导热性能不良，水化热基本上都积蓄在浇筑块内，从而引起混凝土温度明显升高，有时混凝土块体中部温度可达60～80℃。由于混凝土温度高于外界气温，随着时间的延续，热量慢慢向外界散发，块体内温度逐渐下降。这种自然散热过程甚为漫长，大约要经历几年以至几十年的时间水化热才能基本消失。此后，块体温度即趋近于稳定状态。在稳定期内，坝体内部温度基本稳定，而表层混凝土温度则随外界温度的变化而呈周期性波动。由此可见，大体积混凝土温度变化一般经历升温期、冷却期和稳定期三个时期(如图11－12)。

图10-12
由图可知
△T=Tm-Tf=Tp+Tr-Tf
由于稳定温度Tf值变化不大，所以要减少温差，就必须采取措施降低混凝土土入仓温度Tp和混凝土的最大温升Tr。
二、温度应力与温度裂缝
混凝土温度的变化会引起混凝土体积变化，即温度变形。而温度变形一旦受到约束不能自由伸缩时，就必然引起温度应力。若为压应力，通常无大的危害；若为拉应力，当超过混凝土抗拉强度极限时，就会产生温度裂缝，如图10-13。

图10-13
1、表面裂缝
大体积混凝土结构块体各部分由于散热条件不同，温度也不同，块体内部散热条件差，温度较高，持续时间也较长；而块体外表由于和大气接触，散热方便，冷却迅速。当表面混凝土冷却收缩时，就会受到内部尚未收缩的混凝土的约束产生表面温度拉应力，当它超过混凝土的抗拉极限强度时，就会产生裂缝。
一般表面裂缝方向不规则，数量较多，但短而浅，深度小于lm，缝宽小于0.5mm。有的后来还会随着坝体内部温度降低而自行闭合。因而对一般结构威胁较小。但在混凝土坝体上游面或其他有防渗要求的部位，表面裂缝形成了渗透途径，在渗水压力作用下，裂缝易于发展；在基础部位，表面裂缝还可能与其他裂缝相连，发展成为贯穿裂缝。这些对建筑物的安全运行都是不利的，因此必须采取一些措施，防止表面裂缝的产生和发展。
防止表面裂缝的产生，最根本的是把内外温差控制在一定范围内。防止表面裂缝还应注意防止混凝土表面温度骤降(冷击)。冷击主要是冷风寒潮袭击和低温下拆模引起的，这时会形成较大的内外温差，最容易发生表面裂缝。因此在冬季不要急于拆模，对新浇混凝土的表面，当温度骤降前应进行表面保护。表面保护措施可采用保温模板、挂保温泡沫板、喷水泥珍珠岩、挂双层草垫等。
2、深层裂缝和贯穿裂缝
混凝土凝结硬化初期，水化热使混凝土温度升高，体积膨胀，基础部位混凝土由于受基岩的约束，不能自由变形而产生压应力，但此时混凝土塑性较大，所以压应力很低。随着混凝土温度的逐渐下降，体积也随之收缩，这时混凝土已硬化，并与基础岩石粘结牢固，受基础岩石的约束不能自由收缩，而使混凝土内部除抵消了原有的压应力外，还产生了拉应力，当拉应力超过混凝土的抗拉极限强度时，就产生裂缝。裂缝方向大致垂直于岩面，自下而上开展，缝宽较大(可达1～3mm)，延伸长，切割深(缝深可达3～5m以上)，称之为深层裂缝。当平行坝轴线出现时，常常贯穿整个坝段，则称为贯穿裂缝。
基础贯穿裂缝对建筑物安全运行是很危险的，因为这种裂缝发生后，就会把建筑物分割成独立的块体，使建筑物的整体性遭到破坏，坝内应力发生不利变化，特别对于大坝上游坝踵处将出现较大的拉应力，甚至危及大坝安全。
防止产生基础贯穿裂缝，关键是控制混凝土的温差，通常基础容许温差的控制范围如表10-1。
表10-1 基础容许温差△T(℃)
浇筑块边长L(m)
〈16
17～20
21～30
31～40
通仓长块
离基础面高度h(m)
0～0.2L
26～25
24～22
22～19
19～16
16～14
0.2～0.4L
28～27
26～25
25～22
22～19
19～17
混凝土浇筑块经过长期停歇后，在长龄期老混凝土上浇筑新混凝土时，老混凝土也会对新混凝土起约束作用，产生温度应力，可能导致新混凝土产生裂缝，所以新老混凝土间的内部温差(即上下层温差)，也必须进行控制，一般允许温差为15～20℃。
三、大体积混凝土温度控制的措施
(一)减少混凝土发热量
1、采用低热水泥
采用水化热较低的普通大坝水泥、矿渣大坝水泥及低热膨胀水泥。
2、降低水泥用量
(1)掺混合材料；
(2)调整骨料级配，提高骨料最大粒径；
(3)采用低流态混凝土；
(4)掺外加剂(减水剂、加气剂)；
(5)其他措施：如采用埋石混凝土；坝体分区使用不同强度等级的混凝土；利用混凝土的后期强度。
(二)降低混凝土的入仓温度
1、料场措施
(1)加大骨料堆积高度；
(2)地弄取料；
(3)搭盖凉棚；
(4)喷水雾降温(石子)。
2、冷水或加冰拌和
3、预冷骨料
(1)水冷。如喷水冷却、浸水冷却。
(2)气冷。在供料廊道中通冷气。
(三)散发浇筑块热量
1、表面自然散热
采用薄层浇筑，浇筑层厚度采用3～5cm，在基础地面或老混凝土面上可以浇1～2m的薄层，上、下层间歇时间宜为5～10d。浇筑块的浇筑顺序应间隔进行，尽量延长两相邻块的间隔时间，以利侧面散热。
２、人工强迫散热——埋冷却水管
利用预埋的冷却水管通低温水以散热降温。冷却水管的作用有：
(1)一期冷却 混凝土浇后立即通水，以降低混凝土的最高温升。
(2)二期冷却 在接缝灌浆时将坝体温度降至灌浆温度，扩张缝隙以利灌浆。

第三节 混凝土坝施工
一、 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。
(一) 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。
二、 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
1、 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

2、 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。
（1） 水平运输
1） 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

三、碾压混凝土坝施工
碾压混凝土采用干硬性混凝土，施工方法接近于碾压式土石坝的填筑方法，采用通仓薄层浇筑、振动碾压实。碾压混凝土筑坝可减少水泥用量、充分利用施工机械、提高作业效率、缩短工期。
（一） 碾压混凝土的材料及性质
1、 碾压混凝土的材料
(1)水泥 碾压混凝土一般掺混合材料，水泥应优先采用硅酸盐水泥和普通水泥。
(2)混合材料 混合材料一般采用粉煤灰，它可改善碾压混凝土的和易性和降低水化热温升。粉煤灰的作用一是填充骨料的空隙，二是与水泥水化反应的生成物进行二次水化反应，其二次水化反应进程较慢，所以一般碾压混凝土设计龄期常为90d、180d，以利用后期强度。
(3)骨料 碾压混凝土所用骨料同普通混凝土，其中粗骨料最大粒径的选择应考虑骨料级配、碾压机械、铺料厚度和混凝土拌和物分离等因素，一般不超过80mm。
(4)外加剂和拌和水 碾压混凝土采用的外加剂和拌和水同普通混凝土。
2、碾压混凝土拌和物的性质
(1)碾压混凝土的稠度
碾压混凝土为干硬性混凝土，在一定的振动条件下，碾压混凝土达到一个临界时间后混凝土迅速液化，这个临界时间称为稠度(VC值，单位：s)。
稠度是碾压混凝土拌和物的一个重要特性，对不同振动特性的振动碾和不同的碾压层厚度应有与之相适应的混凝土稠度，方能保证混凝土的质量。
影响VC值因素有：①用水量；②粗骨料用量及特性；③砂率及砂子性质；④粉煤灰品质；⑤外加剂。
(2)碾压混凝土的表观密度
碾压混凝土的表观密度一般指振实后的表观密度。它随着用水量和振动时间不同而变化，对应最大表观密度的用水量为最优用水量。施工现场一般用核子密度仪测定碾压混凝土的表观密度来控制碾压质量。
(3)碾压混凝土的的离析性
碾压混凝土的离析有两种形式：一是粗骨料从拌和物中分离出来，一般称为骨料分离；二是水泥浆或拌和水从拌和物中分离出来，一般称为泌水。
1)骨料分离 由于碾压混凝土拌和物干硬、松散、灰浆粘附作用较小，极易发生骨料分离。分离的混凝土均匀性与密实性较差，层间结合薄弱，水平碾压缝易漏水。
碾压混凝土施工时改善骨料分离的技术措施有：①优选抗分离性好的混凝土混合比；②多次薄层铺料一次碾压；③减少卸料、装车时的跌落和堆料高度；④采用防止或减少分离的铺料和平仓方法；⑤各机构出口设置缓冲设施。
2)泌水 泌水主要是在碾压完成后，水泥及粉煤灰颗粒在骨料之间的空隙中下沉，水被排挤上升，从混凝土表面析出。泌水使混凝土上层水分增加，水胶比增大，强度降低，而下层正好相反，这样同一层混凝土上弱下强，均匀性较差；减弱上下层之间的层间结合；为渗水提供通道，降低了结构的抗渗性。
为减少泌水，从配合比设计时予以控制，拌和时严格按要求配料，运输和下料时采取措施以防泌水。
（二） 碾压混凝土坝施工
碾压混凝土坝的施工一般不设与坝轴线平行的纵缝，而与坝轴线垂直的横缝是在混凝土浇筑碾压后尚未充分凝固时用切割混凝土的方法设置，或者在混凝土摊铺后用切缝机压入锌钢片形成横缝。
碾压混凝土坝为了满足防渗性和耐久性的要求，上、下游面及与基岩接触面的混凝土采用普通混凝土。
1、 混凝土拌和
碾压混凝土的拌和采用双锥形倾翻出料搅拌机或强制式搅拌机。拌和时间较普通混凝土要延长。
2、 混凝土运输
碾压混凝土的运输常用以下几种方式：
（1） 自卸汽车直接运料至坝面散料。
（2） 缆机吊运立罐或卧罐入仓。
（3） 皮带机运至坝面，用摊铺机或推土机铺料。
3、 铺料
碾压混凝土的浇筑面要除去表面浮皮、浮石和清除其它杂物，用高压水冲洗干净。在准备好的浇筑面上铺上砂浆或小石混凝土，然后摊铺混凝土。砂浆或小石混凝土的摊铺范围以1～2h内能浇筑完混凝土的区域为准。砂浆摊铺厚度在水平浇筑面为1.5cm,基岩面为2.0cm,小石混凝土厚3～5cm。摊铺方法可采用人工或装载机。
混凝土入仓后再用推土机按规定厚度推铺。
4、 碾压
混凝土的碾压采用振动碾，在振动碾碾压不到之处用平板振动器振动。碾压厚度和碾压遍数综合考虑配合比、硬化速度、压实程度、作业能力、温度控制等，通过试验确定。
碾压时以碾具不下沉、混凝土表面水泥浆上浮等现象来判定。当用表面型核子密度仪测得的表观密度达到规定指标时，即可停碾。
5、 养护
碾压混凝土因为存在二次水化反应，养护时间比普通混凝土更长，养护时间应符合设计或规范规定的时间。

第四节 水电站厂房施工
水电站厂房通常以发电机层为界，分为下部结构和上部结构。下部结构一般为大体积混凝土，包括尾水管、锥管、蜗壳等大的孔洞结构；上部结构一般为钢筋混凝土柱、梁、板等结构组成。如图10-31。

图10-31
一、水电站厂房下部结构施工
(一)水电站厂房下部结构的分缝分块
水电站厂房下部结构尺寸大、孔洞多，受力复杂，必须分层分块进行浇筑。如图10-32。合理的分层分块是削减温度应力、防止或减少混凝土裂缝、保证混凝土施工质量和结构的整体性的重要措施。

图10-32
厂房下部结构分层分块可采用通仓、错缝、预留宽槽、封闭块和灌浆缝等形式。
1、 通仓浇筑法
通仓浇筑法施工可加快进度，有利于结构的整体性。当厂房尺寸小，又可安排在低温季节浇筑时，采用分层通仓浇筑最为有利。对于中型厂房，其顺水流方向的尺寸在25m以下，低温季节虽不能浇筑完毕，但有一定的温控手段时，也可采用这种形式。
2、 错缝浇筑法
大型水电站厂房下部结构尺寸较大，多采用错缝浇筑法。错缝搭接范围内的水平施工缝允许有一定的变形，以解除或减少两端的约束而减少块体的温度应力，如图10-33。

图10-33
3、预留宽槽浇筑法
对大型厂房，为加快施工进度，减少施工干扰，可在某些部位设置宽槽。槽的宽度一般为lm左右。由于设置宽槽，可减少约束区高度，同时增加散热面，从而减少温度应力。
对预留宽槽，回填应在低温季节施工，届时其周边老混凝土要求冷却到设计要求温度。回填混凝土应选用收缩性较小的材料。
(二)水电站厂房下部结构的施工
1、 满堂脚手架方案
满堂脚手架是在基坑中满布脚手架，用自卸汽车(机动翻斗车、斗车)和溜筒、溜槽入仓。
2、 活动桥方案
当厂房宽度较小、机组较多时，可采用如图10-34所示的活动桥浇筑混凝土。

图10-34
3、 门塔机方案
大型厂房一般采用门塔机浇筑混凝土，如图10-35。

图10-35
二、厂房上部结构的施工
（一） 混凝土结构的浇筑
厂房混凝土结构施工有现场直接浇筑、预制装配及部分现浇、部分预制等形式。浇筑时先浇筑竖向结构，后浇梁、板。
1、混凝土柱的浇筑
(1)混凝土的灌注
1)混凝土柱灌注前，柱底基面应先铺5～1Ocm厚与混凝土内砂浆成分相同的水泥砂浆，后再分段分层灌注混凝土。
2)凡截面在40cm×40cm以内或有交叉箍筋的混凝土柱，应在柱模侧面开口装上斜溜槽来灌注，每段高度不得大于2m，如图10-36。如箍筋妨碍溜槽安装时，可将箍筋一端解开提起，待混凝土浇至窗口的下口时，卸掉斜溜槽，将箍筋重新绑扎好，用模板封口，柱箍箍紧，继续浇上段混凝土。采用斜溜槽下料时，可将其轻轻晃动，加快下料速度。采用溜筒下料时，柱混凝土的灌注高度可不受限制。

图10-36
3)当柱高不超过3.5m、截面大于40cm×40cm且无交叉钢筋时，混凝土可由柱模顶直接倒入。当柱高超过3.5m时，必须分段灌注混凝土，每段高度不得超过3.5m。
(2)混凝土的振捣