混凝土大坝毕业设计.docx
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混凝土大坝毕业设计
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本重人郑声明:
所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,除文中已经注明引用的内容外,本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明,本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名:
艾浩然
日期:
2014.5.29
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本学位论文属于
1、保密□,在_________年解密后适用本授权书。
2、不保密√。
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作者签名:
2014年月日
导师签名:
2014年月日
内容摘要
本设计为下水库拦河坝的续建工程,主要工程量为拦河坝续建工程,下游右岸不稳定体处理的混凝土工程,下游护坦混凝土工程,左、右岸灌浆平洞及下游观测基点平洞衬砌、勘探洞封堵平等混凝土工程。
涉及到的主要相关技术有原材料选择和配合比选择,混凝土浇筑方案选择,混凝土运输与浇筑机械设备,钢筋的安装,模板的安装,止水片及预埋件的安装,特殊季节的施工,质量安全保证措施。
本文将对此工程中各项技术和施工过程中可能出现的问题一一作出了分析和研究。
关键词:
混凝土施工设计组织
Abstract
Thedesignforthelowerreservoirdam'sreconstructionproject,themainvolumeofthedamreconstructionprojectworks,concreteworksdownstreamoftherightbankoftheunstablebodyhandledtheconcreteaprondownstreamengineering,left,ontherightbankanddownstreamobservationsgroutbasisAditAditlining,Caveexplorationblockequalityconcreteworks.Involvedprimarilyrelatedtotechnologyselectionandmixofrawmaterialsconcretemachineryandtransportequipment,steelinstallation,templaselection,pouringconcreteplanselection,installationandpouringte,installationsealingfilmsandembeddedparts.Spcialseasonalconstruction,qualityandsafetyassurancemeasurese.Thisarticlewillthisprojectandtheconstructionofthetechnicalissuesthatmayariseduringtheanalysisandstudythemonebyone.
Keywords:
ConcreteConstructionDesignOrganization
前言1
1原材料选择和配合比3
1.1混凝土原材料选择3
1.2混凝土配合比设计4
2混凝土浇筑方案选择5
2.1混凝土运输方式6
2.2缆机浇筑施工布置6
2.3门、塔机浇筑施工布置7
2.4其他浇筑方案施工布置7
2.5浇筑方案分析与比较8
3混凝土运输与浇筑机械设备8
3.1机械设备生产能力8
3.2混凝土浇筑机械9
3.3配套机械和设备9
4混凝土浇筑9
4.1混凝土分缝分块和浇筑层厚度9
4.2混凝土浇筑10
4.3混凝土铺料间隔时间10
4.4混凝土工作缝处理11
4.5混凝土养护11
4.6二期混凝土回填12
4.7模板工程12
4.8钢筋安装13
4.9止水片和预埋件的安装15
5特殊季节的施工15
5.1高温季节混凝土施工15
5.2低温季节混凝土施工17
5.3雨季混凝土施工17
6质量安全保证措施18
6.1试验检验计划18
6.2主要针对性质量控制措施19
6.3主要针对性安全措施22
7进度23
参考文献26
致谢27
附录28
前言
本设计是对大学四年所学知识的总结和运用,通过对水利枢纽工程的了解和个人知识的掌握,本设计主要解决1、混凝土施工组织设计。
2、坝体混凝土温控和防裂措施。
3、混凝土外观质量保证措施。
通过本次设计,运用几年来所学的理论知识及专业知识,结合毕业设计的任务进行思考、分析应用,提高我们独立思考与独立工作的能力,同时也加强了计算、绘图、编写设计文件、使用规范、手册能力的培养,使我们成为合格的水利人才。
施工组织是项目建设和指导工程施工的重要技术经济文件。
能调节施工中人员、机器、原料、环境、工艺、设备、土建、安装、管理、生产等矛盾,要对施工组织设计进行监督和控制,才能科学合理的保证工程项目高质量、低成本、少耗能的完成。
施工组织设计是项目建设和指导工程施工的重要文件,是建筑施工企业单位能以高质量、高速度、低成本、少消耗完成工程项目建筑的有力保证措施,也是加强管理、提高经济效益的重要手段,也是很正确处理施工中人员、机器、原料、方法、环境及工艺与设备,土建与安装写作,消耗与供应,管理与成产等各种各样的矛盾,科学合理地、计划而有序地均衡地组织项目施工生产的重要保障。
混凝土筑坝技术二十世纪70年代由国外首先起用,我国于80年代初开始研究,并于1986年建成了第一座碾压混凝土重力坝-福建省坑口大坝。
在推广初期,部分学者对层间结合、坝体防渗等产生疑虑和争论,曾一度减缓了碾压混凝土坝的应用进程。
随着深入的试验研究,原材料、混凝土配合比及施工机械、施工工艺的改进,先进科学的设计理论和实践,碾压混凝土筑坝技术不断提高,日趋完善,解决了各类问题:
采用高掺粉煤灰等外掺料,选用适宜水泥、砂石骨料、优质复合型外加剂、核子水分-密度仪国产化研制;石料对碾压混凝土性能的影响规律;对碾压混凝土拌和、运输、摊铺、压实的机械设备不断改进,调整了混凝土稠度Vc值的控制范围;坝体防渗结构的演化发展;在混凝土摊铺、浇筑及分缝处理,分层碾压、模板工程等施工工艺不断改进和提高,研究了变态混凝土、斜层平摊铺筑、诱导缝施工及恶劣环境下的施工技术等新工艺,进一步提高了碾压混凝土大坝的质量,对垂直、水平及其他方向的混凝土芯样检查,芯样已达10m(若不受钻孔机具限制,可能会更长),压水试验的透水率平均水于1Lu,抗剪断试验的破环面不在层面结合面,观测仪器的数值均证实大坝运行正常,大坝渗漏、变形值与常规混凝土相同。
近几年来,我国碾压混凝土筑坝技术得到了飞速的发展,1993年建成了当时世界上最高的坝高75m的普定碾压混凝土重力坝在建的龙滩大坝(坝高初期196m,终期216.5m)是世界上最高的碾压混凝土重力坝;坑口碾压混凝土重力坝、普定碾压混凝土拱坝两个项目都获得了国家科学技术进步一等奖。
随着施工水平和能力的提高,我国碾压混凝土筑坝速度更有了明显的进步,三峡三期上游碾压混凝土重力式围堰高121m,仅用4个月完成总方量110万/m3.其月、日最高强度达到47.5万/m3、2.1万/m3,均居世界首位。
截止目前为止,我国已建、在建的碾压混凝土大坝60多座,围堰近20座,我国碾压混凝土筑坝技术已处于国际领先地位。
施工组织设计是用以组织工程施工的指导性文件。
在工程设计阶段和工程施工阶段分别由设计、施工单位负责编制。
施工组织设计是对施工活动实行科学管理的重要手段,它具有战略部署和战术安排的双重作用。
它体现了实现基本建设计划和设计的要求,提供了各阶段的施工准备工作内容,协调施工过程中各施工单位、各施工工种、各项资源之间的相互关系。
1原材料选择和配合比
1.1混凝土原材料选择【1】
水利水电工程常用的水泥有硅酸盐水泥,普通硅酸盐水泥,矿渣硅酸盐水泥,火山灰水泥,粉煤灰水泥,硅酸盐大坝水泥,普通大坝水泥,矿渣大坝水泥。
各种水泥掺混合材料品种及掺量见表1.1。
各品种水泥由于水泥熟料矿物组成不同或掺不同种类数量的混合材料,具有不同的特性。
表1.1各种水泥掺混合材料品种及掺量
水泥品种
硅酸盐水泥
普通硅酸盐水泥
矿渣硅酸盐水泥
火山灰水泥
粉煤灰水泥
硅酸盐大坝水泥
普通大坝水泥
矿渣大坝水泥
混合材料名称
活性或非活性混合材料
粒化高炉矿渣
火山灰质混合材料
粉煤灰
粒化高炉矿渣或火山灰质混合材料
粒化高炉矿渣
掺量
活性混合材料<15,
非活性混合材料<10
20~70
20~50
20~40
15
20~60
各种大坝水泥各龄期水化热不得超过表1.2的规定,其他品种水泥无水化热规定。
表1.2各种大坝水泥各龄期水化热
水泥标号
硅酸盐大坝水泥
普通大坝水泥
矿渣大坝水泥
3d
7d
3d
7d
3d
7d
325
45
55
425
60
70
55
65
45
55
525
60
70
55
65
为了降低混凝土水化热温升,改善混凝土性能,节约水泥,可在施工现场掺混合材料,也可把混合材料掺入水泥熟料中一起磨细后使用。
粒化高炉矿渣的系数不得小于1.2,里面不得混有任何杂物,金属铁的含量亦应严格控制。
其中用于水泥中的火山灰质混合材料的品质指标,人工的火山灰质混合烧失量不得超过10%。
三氧化硫含量不得超过3%。
火山灰性能试验必须合格。
水泥胶砂28d抗压强度比不得低于65%。
只符合前2项要求的为非活性混合材料。
国内水工混凝土常用外加剂按其功能可分为减水剂,引水剂,缓凝剂,速凝剂,早强剂,其适宜掺量应按工程要求经试验确定。
骨料分为细骨料和粗骨料,骨料的一般质量要求:
必须是坚硬,致密,耐久,无裂隙;骨料中的粘土,淤泥,粉屑,有机物或其他杂质的含量不应超过规定数值。
通常适合于饮用的水,都适合于拌制和养护混凝土。
工业废水,污水和沼泽水中可能含有大量酸,碱,盐,有机质和油脂等有害物质,不能使用。
饮用水一般可不进行化学分析便可使用。
1.2混凝土配合比设计【4】
混凝土配合比设计是在满足工程的设计和施工中所要求的强度,容重,抗裂性,耐久性及和易性的条件下,尽量做到优质,经济地选出单位体积混凝土的各种组成材料的配合比。
选择配合比的主要步骤:
1,根据设计要求的强度和耐久性选定水灰比;2,根据施工要求的和易性,坍落度和粗骨料最大粒径等选择砂率和用水量;3,按照“绝对体积法”或“容重法”计算砂石用量;4,通过试拌调配,确定适宜的配合比。
由工程相关材料知防渗墙混凝土标号为C20,W8,F300,要求离差系数Cv=0.15.保证率P=80%。
采用普通硅酸盐425号水泥;坍落度为5-7cm;粗骨料为天然卵石,比重2.70;细骨料为河沙,细度模数2.60,比重2.65;特大石及大石为饱和面干状态,中石表面含水率0.3%,小石表面含水率0.8%,沙表面含水率4.5%。
查表得知,当保证率P=80%,相应保证率系数t=0.84;Cv=0.15时,强度富裕系数K=1.14.按照公式
(1.1)
R=1.14×250=285
然后根据公式
(1.2)
查表得出水灰比为0.56,满足抗渗抗冻要求。
但由于上下游水位变化区的水灰比不应超过0.50.所以,水灰比应取0.50。
根据粗骨料及施工情况,假定选用30:
30:
20:
20级配,最大骨料粒径150mm。
试拌结果,在和易性要求满足要求时。
砂率:
=21.5%
用水量W=106kg每立方厘米。
则水泥用量:
C=106÷0.50=212kg
每立方米。
含气量a=0(假定)。
按绝对体积法计算:
W=826×0.125×2.65=471,
G=826×(1-0.215)×2.7=1751
混凝土配合比:
水泥:
砂:
石=1:
1.81:
3.68
泄水底孔续建部分混凝土采用C30,W6,F300.根据前面的计算方法得:
水泥:
砂:
石=1:
1.11:
2.72
混凝土路面采用C30,厚20㎝。
采用250号砂浆,根据前面的计算方法得:
水泥:
砂:
石=1:
1.95:
2.90
表1.3强度随龄期增长系数参考表
水泥品种
7d
28d
90d
180d
365d
硅酸盐水泥
0.65
1
1.20
1.30
1.40
矿渣硅酸盐水泥及火山灰质水泥
0.54
1
1.35
1.45
1.55
表1.4强度与离差系数Cv一般标准参考值
混凝土标号
≤150
200~250
300
400
Cv
0.20
0.18
0.15
0.12
表1.5P与t的相关关系
P(%)
80
85
90
95
t
0.84
1.04
1.28
1.63
2混凝土浇筑方案选择
按照施工总体规划,结合当地实际情况,本工程将在大坝右岸下游设立混凝土生产系统,由三座混凝土搅拌站其它配套设施组成。
其中一座型号为HZ240-2S3000,另外两座型号为HJ115-3F1500。
拌和系统系统选用2台3.0m3强制式、6台1.5m3搅拌机,混凝土出料线地面高程1300.0m,采用自卸汽车和皮带机将混凝土运至各浇筑施工点,拌和楼到大坝下游仓位运距约2.0km。
整个系统由三座搅拌站、胶凝材料储运部分、空压站、外加剂车间、袋装库、供电、给排水设施和其它附属设施组成,成品净骨料来自右岸砂石料加工系统,由自卸汽车运至系统內的受料坑,再经胶带输送机运到成品骨料堆场。
搅拌站附近设有2座1000t水泥罐、4座700t粉煤灰罐,包括袋装库容量可供高峰浇筑8天的用量。
、袋装粉料在袋装库內用电动拆包机拆包后,经仓式泵靠气力输送至储罐。
水泥和粉煤灰从储罐下出来依靠喷射泵送到搅拌站粉料仓內,再经管式螺旋输送机送到搅拌站相应粉料称斗内。
空压站内设20m3/min空压机4台,6m3/min空压机1台,为水泥、粉煤灰进贮罐和进拌和站料仓的输送供风,也为拌和机械运作以及外加剂池搅拌等供应压缩空气。
在外加剂车间建有3个12m3的外加剂池,先在配液池配料,然后再用耐酸泵输至贮液池,合格的外加剂由贮液池再通过耐酸泵泵入拌和站上的外加剂贮箱。
配液池中用压缩空气搅拌,贮液池中用搅拌器搅拌。
此外,还建有试验室、调度室和水泵房等配套设施。
供水来自本拌和系统内的水池,由总布置的柴油发电厂供电。
2.1混凝土运输方式【3】
混凝土运输包括自拌和楼到浇筑部位的供料运输和混凝土入仓两部分组成。
混凝土供料运输常用方式有:
汽车运输,铁路运输,胶带输送机运输。
除此之外,还有混凝土搅拌运输车、窄轨铁路翻斗车和手推架子车等方式。
这些运输方式,只宜用在工程量小、供料地点分散、浇筑场地狭窄等中小工程。
混凝土入仓的运输方式,基本上分为起重机吊罐入仓和由储料斗分料、滑槽或溜筒入仓两大类型。
对大体积水工混凝土应优先采用吊罐直接入仓的运输方式。
有的工程在浇筑大面积消力池和护坦底板混凝土时,曾采用移动式胶带布料机布料的入仓方式。
混凝土浇筑入仓设备,主要有以下几种:
缆索起重机,门座式和塔式起重机。
其他浇筑入仓设备有履带式起重机,混凝土泵,升高塔,桅杆式起重机。
根据本工程的实际情况,自拌和楼到浇筑部位的供料运输采用自卸汽车和胶带输送机运输。
混凝土入仓运输方式采用起重机吊罐入仓。
2.2缆机浇筑施工布置【5】
缆机的类型繁运输采用多,主要有平行移动式,辐射式,固定式,摆动式和轨索式等。
我国已建或在建的水利水电工程采用的缆机,多为平移式和辐射式,少数工程采用固定式。
缆机的吊运入仓能力,主要根据混凝土浇筑仓面大小选定。
混凝土浇筑所需缆机台数,一般应按施工高峰时段的月平均浇筑强度计算,并考虑吊运钢筋,模板,预制构件和浇筑工器具等辅助工作量。
缆机类型的选择,主要是根据枢纽建筑物布置特点和河谷两岸地形地质条件确定的。
在一般情况下,应优先选用已有成熟运行经验的国产缆机,并尽量选用同一个类型,必要时可以考虑引进国外技术和经验设计制造新型的快速缆机。
缆机布置的一般原则:
尽量缩小跨度,控制范围要大,缆机平台工程量最少。
缆机布置参考数据:
主索垂度,平台基础,塔架高度,缆机平台宽度,塔架顶高程,缆机吊钩至塔架顶最小水平距离,缆机主索斜率。
多台缆机布置中有平移式缆机,辐射式缆机,平移式和辐射式混合布置。
其中,平移式缆机中采用同高程塔架错开布置和高低平台错开布置两种布置方法。
采用缆机浇筑方案,混凝土起吊地点比较固定,混凝土供料一般多选用铁路运输方式。
2.3门、塔机浇筑施工布置
门、塔机选型,应与水工建筑物布置特点(如高度及平面尺寸),混凝土拌合及供料运输能力相协调;若需要多台门、塔机时,其型号应尽量相同。
门、塔机数量在满足施工进度和大仓面浇筑强度的前提下,同一轨道上布置的门、塔机不得过于拥挤,以免互相干扰,影响生产效率。
合理选择栈桥的位置和高程,尽量减少门、塔机“翻高”次数。
并与混凝土供料运输布置相协调。
栈桥的高度应按导流度汛标准确定,不得与各期导流、度汛和拦洪蓄水相矛盾。
选择工程量小,便于安装的通用栈桥型式。
栈桥安装时间应与建筑物施工进度相协调,并尽可能提前安装,少占建筑物施工直线工期。
门、塔机浇筑闸、坝混凝土的布置,主要有坝外布置、坝内栈桥和蹲块布置3种形式。
其中当坝体宽度小于所选门、塔机的最大回转半径时,可将门、塔机布置在坝外(上游或下游)。
采用门、塔机浇筑方案,按其布置形式和现场实际情况,混凝土供料,可以选用汽车或者铁路运输。
2.4其他浇筑方案施工布置
除了前面说讲的浇筑方案,还有胶带输送机浇筑,履带式起重机浇筑,升高塔浇筑。
胶带输送机浇筑混凝土的入仓形式,主要有固定式和移动式两种。
采用胶带输送机运输混凝土入仓,每次浇筑高度只有10米左右。
它适用于浇筑基础、闸底板和护坦等。
如果浇筑较高坝体(超过10米),则必须重新布置较高的仓外胶带输送机,势必耗用较多的人力物力,并影响工期。
施工初期,建筑物基础部位或比较分散的矮小结构物的混凝土常使用履带式起重机吊卧罐进行浇筑,与之相应的混凝土供料运输多用自卸汽车。
在布置履带式起重机时,应统筹考虑结构物形状、浇筑顺序、供料路线、卸料回车和吊罐位置等因素,以充分发挥其生产效率。
它的布置形式一般有浇筑条状结构物的布置,浇筑板状结构物的布置,浇筑岸坡柱状坝块的布置,履带式起重机的行走3种。
升高塔是一种简单易行的提升设备,常设于大坝下游面或坝后桥上。
塔内设有容量为0.4~1.0的吊斗,混凝土提升后,需配手推车转运送至浇筑仓内。
向升高塔供料运输多采用窄轨斗车或小型自卸汽车。
升高塔有直钢塔和斜钢塔两种形式。
2.5浇筑方案分析与比较【7】
坝体混凝土浇筑方案的选择,一般应根据工期要求和施工分期计划,对不同的方案,从施工技术和经济效果两个方面进行综合比较,从中选出最优方案。
从施工技术方面来讲,缆机方案一般用于略大的工程量的工程中,缆机平台工程量要少,一般需要铺设有轨或无轨的运输设备:
立罐,缆机等,门塔机一般用于一般工程量的工程中,在工程中要合理选择栈桥的位置和高程,尽量减少门、塔机“翻高”次数。
门塔机数量多,控制面大,易调剂。
本工程为续建工程,工程量略多,而且大坝周围地势起浮,多个坝段需要加高,所以选择缆机方案。
从经济效果方面来讲,采用缆机方案,需要4台缆机及相应配套设备,采用门塔机方案需要12台门塔机及相关设备,且耗时长。
本工程加高高程为21米,一共有个16坝段,所以选择缆机方案。
根据本工程的实际情况,选用缆机浇筑方案。
3混凝土运输与浇筑机械设备
混凝土浇筑方案确定以后,需要进一步研究机械设备选型配套,并按其需要量合理配置,以充分发挥综合机械化的生产效率。
3.1机械设备生产能力【2】
机械设备在较长施工时段的生产能力,与其完好率、利用率和生产效率有关,一般是三者的乘积。
“三率”是考核施工企业机械化施工组织管理水平的主要指标。
机械设备生产率有理论生产率、技术生产率和实用生产率三种。
机械设备技术完好率指一年中或某一时段内机械技术状况良好,正常出勤和待命的台班数占全年或某时段在册机械总台数的百分比。
技术完好率一般不应低于85%,新机械设备的完好率还要高一些。
完好率的表示方法有日历完好率和制度完好率两种。
制度完好率计算时,在机械设备总台班数应减去该时段内的节假日台班数。
机群的台班利用率表示一年或一个时段机械设备的时间利用情况,一般按制
度台班数计算,以下式表示:
(3.1)
式中F——机群在统计期内的利用率;
b——机械设备在统计期内实际出勤台班数;
B——机械设备在统计期内制度台班数。
式中分母分子之差,主要是机械设备由于维修、任务不足、气候影响或计划未予安排等主客观原因而停工损失的制度台班数。
机械设备的实际统计生产能力一般要比计算的实用生产率低,这反映了实际的生产组织管理水平还达不到计算所规定的的各项指标。
3.2混凝土浇筑机械【6】
混凝土坝施工,一般均已吊运入仓机械为主,其他机械设备与之配套,形成综合机械化施工系统。
主要起重吊运机械有缆索起重机,门座式起重机,塔式起重机,履带式起重机等。
3.3配套机械和设备【9】
混凝土浇筑配套机械和设备的具体情况见表3.1
表3.1混凝土浇筑配套机械和设备
设备名称
型号及规格
单位
数量
塔吊
MD900(40t)
台
4
轮胎吊
QY-50
台
1
轮胎吊
25t
台
1
轮胎吊
8t
台
2
轮胎吊
16t
台
2
自卸汽车
20t
辆
65
自卸汽车
5t
辆
5
平板车
EQ144(8t)
辆
3
油罐车
EQ-141J(8t)
辆
2
生活车
1.5t;5t
辆
4;6
卷扬机
5t
台
4
卷扬机
3t
台
4
4混凝土浇筑
4.1混凝土分缝分块和浇筑层厚度【8】
混凝土坝一般采用柱状法施工。
分缝有横缝和纵缝2种,横缝间距一般为15~20m,纵缝间距一般为15~30m。
其中横缝里面有伸缩缝和灌浆缝2种。
纵缝里面有竖缝,斜缝,错缝3种。
斜缝一般只在中低坝采用,错缝适用于整体性能要求不高的低坝。
混凝土浇筑层的厚度,对混凝土坝的施工速度,施工质量和施工费用有很大影响。
选择浇筑层厚度应考虑以下因素:
混凝土温度控制要求,浇筑层厚的经济比较,坝体结构和混凝土浇筑能力,考虑混凝土浇筑的铺料方法。
根据工程实际情况,工程有5个新建坝段,11个续建坝段。
总共加高21米,每层3米,一共需要加高7层。
根据下水库大坝平面布置图,先浇筑4,7,10,13号坝段,然后3,6,9,12号坝段,然后5,8,11,14号坝段。
由于大坝两岸地势原因,1,2,15,16号坝段最后浇筑。
4.2混凝土浇筑【10】
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