1,四川.成都,水利水电工程 施工新技术及其工程实践,2,前 言,近年来，随着国际国内一系列水电站的成功建设，特别是我国长江、金沙江、雅砻江、大渡河等流域众多大型电站的建设，水利水电工程施工技术也得到了迅速发展，一批记录被打破，坝高、装机规模、施工进度均有了较大突破。今天就水电施工中常见内容的施工经验与教训与各位进行探讨，不足之处请批评指正！,3,目 录,一、人工砂石系统与拌和系统,三、土石方开挖施工,四、砼坝施工,二、施工导、截流,4,一、人工砂石与拌和系统,5,1、人工砂石系统 1.1 系统简介,随着现代水电技术的发展，人工砂石系统以其质量稳定、可大规模持续生产、技术参数优良、成本有限等特点成为诸多大中型电站的首选，二十世纪七十年代，水电八局在贵州乌江渡水电站全部采用人工砂石骨料,开创了国内全部采用人工砂石骨料修建大型水电站之先河。,6,（1）在毛料的开采方面：三峡下岸溪料场采用爆破粒径控制技术有效地将毛料大块率控制在1.5以下；通过大孔径钻孔设备的应用、混装炸药车的应用等开采技术把爆破规模从1万m3/次提高到4万m3/次以上，满足了三峡工程高强度生产的需求。在小湾砂石加工系统首次采用最大容积为11000m3，直径6m、深210m，运输能力为2050t/h的200m级溜渣竖井运输毛料，解决了山高坡陡的人工砂石生产料场难题，既节省了公路修建费用，又减少了汽车运输，有效降低了生产成本。,7,（2）在系统的工艺流程设计方面：通过新设备的应用，新工艺的开发，在向家坝水电站我们成功地建成了当今世界上最大人工砂石生产系统，其处理能力为3200t/h；在三峡下岸溪人工砂石系统创造出了日供应4.2万t、月供应112万t，总供应量达3880.5万t人工砂石骨料的世界记录。1）在三峡下岸溪砂石系统中首次应用了世界上最大型的破碎机（MK-5065）和高性能的HP圆锥破碎机，创造出了世界最大的、自动化程度最高的，达到了国际先进水平的人工砂加工系统。,8,2）在三峡下岸溪砂石加工系统如按照传统的棒磨机制砂方式，至少需要配置20多台棒磨机才能够满足制砂要求，如单独采用立轴冲击破碎机制砂方式，砂的细度模数偏高，不能满足成品砂的质量要求，通过多次实验研究，我们首创立轴冲击破碎机和棒磨机联合制砂的新工艺，确保了三峡工程人工砂的生产和供应，大大降低系统运行成本。,9,3）独创了立轴破碎机单独制砂与粗砂整形的新工艺、满足了碾压混凝土对人工砂石料的要求。4）首次采用两段破碎的新工艺和分级脱水一体化新工艺，对系统进行了优化，大大降低了生产成本。5）小湾水电站砂石加工系统布置在坡度为3555的山坡上，布置面积仅2.2万m2。由于场地不足，系统布置采用了竖井平洞的方式：在料场中心布置了两个上部,10,直径6m、下部直径12m、深210m的竖井，用于毛料的垂直运输，两座大型粗碎车间布置于地下，成品骨料采用竖井储存及平洞胶带机运输。该系统共设置了10个成品料竖井，采用了明井与暗井相结合的方法。竖井式储仓总容积11.36万m3。竖井底部设置4条平洞，洞内安装胶带机与拌和系统相接。小湾左岸砂石系统是对采用竖井平洞储存、运输毛料、成品料技术的应用及创新。,11,（3）在物料运输方面：向家坝砂石生产系统中建成了5条总长31.1km长距离的带式输送机系统。该系统是在复杂地形条件下通过隧洞内长距离变坡运行（洞内穿越高山、溪沟）输送砂石骨料，其中9条隧洞，总长29.3km, 长距离胶带机设计输送能力Q=3000t/h,带速V=4.0m/s,带宽B=1200mm。是亚洲长距离胶带机汇集量最多、最长的带式输送机系统。（4）环境保护方面：采用多种方法和多种工艺进行废水处理、细砂回收和石粉回收，使得砂石生产系统实现了绿色环保的目标。,12,（5）自动化控制方面：下岸溪人工砂石加工系统率先采用工业计算机监控系统，有效地提高设备的生产能力，减少设备事故，减轻工人劳动强度，实现系统资源的合理配置，降低系统运行成本。（6）质量控制方面：在下岸溪人工砂石系统自行研制小型脱水筛对生产的成品砂进行入仓前的脱水，为成品砂脱水奠定了良好的基础，解决了人工砂生产中的关键性技术难题。,13,（7）系统的运行管理方面：1)采用锌合金代替环氧树脂安装填充的新材料，加快了破碎设备快速安装；2)通过精心的策划和先进管理技术,创造了13天安装两台大型进口旋回式破碎机的新纪录。,14,1.2 骨料分类砂石骨料按粒径一般分为粗骨料和细骨料两种，粗骨料一般包括小石（520mm）、中石（2040mm）、大石（4080mm）、特大石（80150mm），细骨料为砂（5mm）。砂按粗细程度可分为粗砂、中砂和细砂。砼粗细骨料标准颗粒级配范围如下图：,15,16,1.3 生产流程砂石骨料生产典型流程一般分为粗碎、中碎、细碎系统、污水处理系统、降噪系统、回收系统等，由不同的车间来完成。砂石加工系统设备的选型应综合考虑国内外设备的成本、稳定性、保证率、连续生产时间等因素选定。砂石系统典型工艺流程图如下：,17,18,砂石系统流程自动控制示意图,19,已建规模较大的人工砂石骨料生产系统照片如下：,金安桥水电站人砂系统,20,2、砼拌和系统2.1 概述砼生产系统是为建筑工程提供合格的砼工厂，包括：砼搅拌楼、骨料储运、供配气及胶凝材料（水泥、煤灰等）储运、水及外加剂、制冷（有温控要求的砼）、污水处理系统等部分组成。以砼坝为主体的大中型水利水电枢纽工程中，由于砼量大而集中、质量品种有严格的要求，因此必须实行砼工厂化生产，对保证砼质量和取得良好的经济效益有很重要的意义。,21,砼生产系统是建筑工程的一个辅助生产系统，当建筑工程施工完成后，砼生产系统也完成了其使命。砼生产系统的寿命周期为：系统的设计、系统的建设、系统的生产运行管理、系统的拆除及清场。2.2 混凝土系统的总布置混凝土系统布置一般以拌和楼为中心结合成品骨料仓和胶凝材料罐进行布置。要求做到进料方便、出料顺畅、布置紧凑、工艺合理、产品质量有保证，并应尽量缩短物料流程，减少转运环,22,节，利用高差地形，以节省土建工程、设备投资和能耗，提高经济效益。进行混凝土系统布置时，一般应考虑：(1)在选定的混凝土系统范围内，确定适合布置拌和楼的位置。多座拌和楼布置时，每座拌和楼要有自己独立的出料线，互不影响拌和楼的安装； (2)对于生产温控混凝土的拌和楼，要将制冷厂紧靠拌和楼布置；,23,(3)胶凝材料罐的布置要考虑胶凝材料卸料的位置、拌和楼的距离、胶凝材料的输送设备及路线； (4)混凝土系统骨料调节料仓应设置在平坦和排水良好的地段，便于受料和向拌和楼提供较干燥的骨料； (5)对粗骨料需要设置二次筛分时，二次筛分设置在骨料调节料仓与拌和楼或一次风冷料仓之间。要保证上料顺畅； (6)拌和楼附近的地平要硬化，排水沟要顺畅，便于混凝土运输车的清洗和环境卫生。,24,贵州乌江构皮滩三叉口混凝土系统,制冷楼,胶凝材料储运系统,水、外加剂系统,拌和楼,骨料储运系统,一次风冷料仓,一次风冷车间,25,2.3系统生产能力（1）混凝土高峰月浇筑强度一般应按施工进度计划确定，如无进度计划，可按下式进行估算。Qm = Km V / N 式中 Qm混凝土高峰月浇筑强度,m3：V在计算阶段内由该混凝土系统供应的混凝土量，m3：,26,N相应于V的混凝土浇筑月数，月；Km月不均匀系数，当V按全工程的砼总量计算时，Km =1.82.4；V为估计高峰砼浇筑年时，Km =1.31.6。（2）砼生产系统小时生产能力 从高峰月浇筑强度换算系统的小时生产能力Qh，可按下式计算：Qh= Km Qm /（2025）,27,式中 Qh小时生产能力，m3/h；Kh小时不均匀系数，一般取1.5；Qm混凝土高峰月浇筑强度,m3。2.4 拌和楼（1）搅拌楼的型号,Qh= Km Qm /（2025）,28,搅拌楼由供料、贮料、配料、搅拌、出料、控制等系统及支承结构部件组成，用于生产混凝土的成套设备。标准工况指符合设计要求的正常工作状况。标准工况应满足下列条件：a）混凝土各组成材料供给充分，成品混凝土出料及时，混凝土搅拌楼连续运转；b）混凝土配合比不变；,29,c）骨料级配数为砼搅拌楼的设计最高级配数； d）砼坍落度不小于30mm（强制式搅拌机）和50mm（自落式搅拌机）； e）每一罐次搅拌的砼量（以捣实后体积计）应为单台搅拌机的公称出料容积； f）不加掺合料和添加剂，不进行干搅拌； g）根据设计要求确定是否加冰。,30,额定生产率指 在标准工况下，混凝土搅拌楼每小时生产出的均质合格混凝土量（以捣实后体积计，单位m3/h）。骨料分为粗骨料和细骨料，细骨料：细砂(S2)2.5mm以下，粗砂(S1)粒径2.5mm5mm，细（小）石（G4）5mm20mm，中石（G3）20mm40mm；粗骨料：大石（G2）40mm80mm，特大石（G1）80mm150mm。,31,粉料指水泥和掺合料（包括粉煤灰、矿粉等）。混凝土搅拌楼型号由混凝土生产工艺流程布置型式代号、主机代号、主参数和变型（或更新）代号等组成。常用如：HZ75-1S1500 表示主机为一台JS1500双卧轴强制式搅拌机，理论生产率为75m3/h的混凝土搅拌站；HL120-3F1500表示主机为三台JF1500双锥倾翻自落式搅拌机，理论生产率为120m3/h的混凝土搅拌楼。,32,主参数：额定生产率定义为混凝土搅拌楼的主参数。主参数（m3/h）优选系列为：30、45、50、60、75、90、120、150、180、240、360、480。（2）混凝土搅拌楼的分类 1）混凝土搅拌楼按混凝土出料方式，分为连续式混凝土搅拌楼和周期式混凝土搅拌楼。,33,混凝土生产从物料配料到混凝土的生成，再到下一轮的配料需要的一个周期循环出料形式的搅拌楼为周期式混凝土搅拌楼。所有混凝土物料按照混凝土配比配好料后连续不断的从搅拌机的一端的顶部进入搅拌机进行搅拌，然后从搅拌机另一端的底部连续不断的出料（混凝土）的搅拌楼称为连续式混凝土搅拌楼。混凝土搅拌楼按照混凝土生产搅拌方式所选取的搅拌机分为强制式搅拌楼和自落式搅拌楼。,34,混凝土搅拌楼按照混凝土生产工艺流程布置型式的需要，骨料被提升的次数，分为单阶式和双阶式。骨料仅提升一次者称为单阶式混凝土搅拌楼（如图1）；骨料需提升二次或二次以上者称为双阶式混凝土搅拌楼（如图2）。,35,（3）混凝土搅拌楼的选用 搅拌楼的选用一般按混凝土生产的总量、浇筑强度和混凝土的性质来选取，混凝土出机口温度的要求也影响搅拌楼的选取。对于常态混凝土一般选取自落式搅拌机的搅拌楼，碾压混凝土一般选取强制式搅拌机的搅拌楼。搅拌楼选择的注意事项：1）按混凝土使用最大骨料直径选用相应容量的搅拌机；,36,2）主体工程用的混凝土，由于质量要求高，配料应分别进行，不宜累计称量配料；3）尽量选用通用搅拌楼，搅拌楼选用的座数不宜太多，便于骨料、粉料等辅助系统的设计布置和混凝土系统的运行、维修管理；4）搅拌楼选定后，骨料、粉料、水、外加剂的供应均应该按搅拌楼的生产能力配套，供热、供冷按需要进行配置。,37,2.5 骨料储运系统 (1)骨料的运输生产混凝土的骨料一般由为工程设置的砂石系统生产或由社会购买。混凝土骨料的运输可选用汽车或胶带机，一般根据运输距离、工程具备的地理条件通过选用汽车或胶带机运输骨料的经济成本、安全性进行分析后，确定选用汽车或胶带机运输骨料。骨料运输能力要大于混凝土系统生产能力所需要的骨料量。选用胶带机运输骨料时，胶带机要设置雨棚。,38,(2) 骨料的储存考虑到工程的混凝土浇筑强度、高峰时段持续时间、混凝土质量要求、温控要求，为提高混凝土生产系统运行的可靠性。砂石系统的成品骨料仓没有紧靠混凝土系统时，混凝土系统必须设置骨料调节料仓。骨料调节料仓的有效容积储存的骨料一般要满足混凝土高峰月浇筑强度3天的用量设计。骨料调节料仓特大石仓、大石仓设缓降器，砂仓设置雨棚，如生产温控混凝土时骨料仓全部设置防晒、防雨棚。,