时间：2013-11-29 分类：水力
摘要：水工混凝土具有体积大、工程量大、建设工期长、温控要求高的特点。大体积混凝土配合比设计的基本理念是使用低的水泥用量，为了实现这种低水泥用量，最直接经济有效的方法是实现低陷度、大级配。门机入仓强度较高，安拆方便，适用于水工混凝土的特性要求，所以在水工混凝土施工中应用很广泛，同时还可用于金属结构吊装，本文就门机浇筑混凝土的适用范围做一简要介绍，供大家在选择类似工程混凝土浇筑方案时做参考。
关键词： 水工混凝土 浇筑 门机 适用范围
1 概述
水利水电工程有其行业的自身特点。同样水工建筑物混凝土有其自身的特性要求，实际施工中要充分结合自身特点来进行。这些特点主要体现在以下几个方面：
⑴ 工程量大，建设工期长。大中型水利水电工程的混凝土工程量通常都有几十万至几百万方，一般需要3～5年或更多的时间才能完成。
⑵ 温控要求高。水工建筑物大体积混凝土多，施工期温控是一项极为重要的内容。除采用混凝土拌制中预冷却，分块分缝浇筑、养护期保温或散热等工程措施外;大体积混凝土配合比设计的基本理念是使用低水泥用量，从而降低大体积混凝土的内部温升。为了实现这种低水泥用量，最直接经济有效的方法是实现低陷度、大级配。
⑶ 耐久性设计要求。除强度要求外，水工混凝土往往受其工作部位及功能特性的影响，还要分别满足抗渗、抗冻、抗冲耐磨等特殊设计要求。从材料学角度而言，混凝土约有20～30%拌合用水是参与到水泥水化反应中，其余80～70%的拌合用水是今后混凝土硬化后逐渐蒸发出来的。多余水分的挥发必然在混凝土中留下较大的空隙。空隙越多越连通，则意味着抗渗、抗冻等耐久性的降低。因此，水工混凝土的这种特性决定了施工时不宜采用流动性较大的混凝土拌合物的基本原则。
⑷ 场地等施工受限较大。水工混凝土施工多为大范围、露天作业，且多位于高山峡谷地区，施工运输和施工机械布置往往受到地形、地质水文气象等自然条件的限制。
2 常见水工混凝土入仓设备的比较分析
随着科学技术和施工设备的不断进步，近些年水利水电工程施工中也逐渐应用了许多新式设备。但由于水工混凝土的特性原因，目前以门塔式起重机、缆机、胶带机三种主导机械类型为主的施工方案格局没有改变。下面对几种常用设备的性能及优缺点做一比较分析。
2.1 缆机
缆机具有跨距大、生产效率高、工作范围大、使用时间长、效率高，还可承担钢筋、模板、压力钢管及各种金结、机电等构件的吊运和安装等特点，主要适合于高山峡谷中浇筑大级配、钢筋含量少的低流态的大坝混凝土。使用时不需要架设栈桥，受导流方案的影响小，有利于初期施工，如在万家寨水电站、五强溪水电站、四川二滩水电站中缆机应用比较成功。
缺点是制造、安装周期长，设置塔架平台工程量大，价格较高，通用性差。
2.2 胶带机及塔带机
2.2.1 胶带机
胶带机是一种构造简单的轻型运输设备，就位方便，具有设备投资低，对基础和支架的坚固程度要求较低，对地形变化适应能力强，生产效率高。适应混凝土量大、钢筋含量少的低流态大坝混凝土施工或较长的混凝土导墙。
缺点：混凝土在运输及卸料时容易产生骨料分离，薄层运输混凝土与大气接触面积大，对混凝土温控不利。运行时在仓内需要搭设胶带机支撑架，支撑架一般都埋在混凝土内不能回收，增加了施工成本;建筑物越高，搭设的支撑架就越多，这样在施工高度较大的混凝土结构时，胶带机也就失去了优势。
2.2.2 移动式胶带机
移动式胶带机包括移动式布料机、轮胎式胶带机、履带式胶带机等。移动式胶带机结构轻巧移动灵活，入仓强度高，但浇筑高度有限，同时还需修筑专门的施工道路至仓位附近，主要作为混凝土入仓的辅助手段。
2.2.3 塔带机
塔带机是将塔机和胶带机有机结合而成的一种大坝混凝土浇筑设备，它将混凝土水平运输、垂直运输及仓面布料功能融为一体，适用于连续高强度混凝土施工。使用时必须有与之相适应的混凝土平仓设备、运输管理及技术措施，否则容易造成骨料分离，混凝土振捣不及时而导致混凝土不密实的质量事故。但由于设备购置费用高，一般在综合性大型工程及混凝土量大的工程中使用，才能显示出它的优越性，而中小型工程出于性价比的原因一般很少使用。如小浪底、三峡工程得到了成功应用。
2.3 门、塔机
2.3.1塔机
塔机可以分固定式和移动式，小型塔机占地面积比门机小;大型塔机和门机占地面积差不多。
优点：覆盖范围比门机稍大，自身重量轻、安装拆除方便、覆盖范围大等优点。
缺点：塔机入仓强度和起重量小，当混凝土浇筑单元大，入仓强度高时，塔机无法满足施工要求。因此，混凝土量相对较小、范围较大、建筑物高度有要求的水工建筑物可选择塔机入仓。
2.3.2门机
门机是定型设备，具有机械性能和生产效率比较稳定，产量高，拆卸及安装快、起重量大等特点。可直接用立罐或卧罐吊运混凝土入仓，一次性投资比缆机小。不需要调节混凝土的配合比及级配，为工程总报价节约成本。同时还可用于金属结构吊装。主要适用于河床宽、混凝土工程量大、浇筑强度高、工期长的大坝工程，特别是闸坝、电站厂房、船闸等水工建筑物。
缺点：运送混凝土的控制范围有限，布置在基坑中的门机常受洪水威胁和导流方式的影响，拆安次数较频繁，工程投资稍高。
2.4 其他入仓设备
2.4.1 混凝土泵
混凝土泵一般要求混凝土坍落度为8～14cm或更大，最大骨料粒径导管内径的1/3，不允许有超径骨料，目前大多数为二级配混凝土。但由于水工混凝土特别是建筑物下部结构，一般体积比较大，设计要求下部混凝土为大级配、低限度和低水泥用量，混凝土泵无法满足此要求。因此，混凝土泵一般仅作为厂房、闸墩上部薄壁结构或结构较小部位施工的辅助手段或其他设备不易达到的部位。
2.4.2泵车
泵车占地面积不大、移动灵活、入仓强度大，覆盖范围也较大，在浇筑范围较大的薄壁结构时很适用，但要浇筑大体积下部结构时和混凝土泵一样，也是浇筑二级配，坍落度要求高，台班费用也较高，故在大体积结构中一般不使用混凝土泵车入仓，一般只作为结构较小的薄壁结构或其他设备不易达到的部位作为辅助手段使用。
2.4.3长臂反铲
近年来，长臂反铲广泛应用于水工大体积基础混凝土施工中;从施工实践经验来看，长臂反铲移动灵活方便，入仓强度高，也能辅助解决布料平仓的问题;适应于水工混凝土大级配、低流动性混凝土的要求，对温控防裂及经济成本控制是极为有利的。在解决高度6～8米范围内的基础混凝土施工中，长臂反铲具有明显的优势，当高度超过6～8米，长臂反铲需要在仓外回填加高施工场地辅助完成施工，增加了施工程序，同时也会占压相邻的工作面，有时会影响工期。
2.4.4汽车入仓
汽车入仓一般不用于常态混凝土入仓，主要用于碾压混凝土的浇筑。
2.4.5 负压溜管
负压溜管入仓主要适用于狭窄河床地区，其他施工设备布置困难时使用，溜管坡度一般为45°，高差一般在50m以内。使用时，需修筑好混凝土的运输道路。
2.4.6常见几种水工混凝土设备应用小结
从以上分析看出，水工建筑物受到工程类型、地形限制、混凝土特性的要求等特点，各种混凝土施工入仓设备的适用范围是有区别的。
缆机和胶带机主要用于混凝土量大、钢筋量少的的重力式大坝混凝土中。
门机、长臂反铲主要适用于中小型水电工程的结构混凝土中，特别是闸坝、电站厂房、船闸等。塔机可以作为主副厂房等建筑结构的施工。
输送泵及泵车主要适用于电站上部的小型结构混凝土中;是目前水工建筑施工的一种辅助设备。
以下着重对门机的适用范围做个简要分析，以供同行参考。
3 门机和塔机的优势比较
门机和塔机因都是起重设备挂吊罐入仓，属于同一种类型设备，但因其结构不同，所以生产能力也不尽相同，国内常见的几种门机、塔机参数见表1。下面就几种常见的门机及大型塔机做一简要介绍。
目前大型塔机有MD2200、K1800、M900和波坦K80，前两种为进口设备，覆盖范围广，但价格昂贵。M900为国产成型产品(M900其购置价490万元，安装费为15万元)，最大覆盖范围70m，最小吊重11t。小时生产强度为56m³，月生产强度1.5万m³; K80-115型塔式起重机的起重臂长70m,臂端起重量11.5t,最大起重量32t,是当前国内生产的起重力矩最大的高层塔式起重机。但因其机构工作级别较低，无法满负荷、高强度运行，所以不能满足大中型水电工程连续的高强度入仓要求，只适用于中小型电站混凝土的施工需要。
门机因其机械性能和生产效率比较稳定，产量高，所以在水工混凝土施工中占有重要地位。MQ600和MQ540型门机最大覆盖范围37m和45m，最小吊重10t;最大吊重30t，轨上最大吊高70m。月生产能力6000～10000m³。
MQ900B或MQ1000型门机最大覆盖范围62m，最小吊重10t;最大吊重32t，轨上最大吊高95m。月生产能力10000～12000m³。
SDMQ1260/60最大覆盖范围45m，最小吊重20t;最大吊重60t，轨上最大吊高72m。SDTQ1800/60最大覆盖范围62m，最大吊重60t，轨上最大吊高70m。MQ2000(吉林)最大覆盖范围71m，最大吊重63t，轨上最大吊高80m。适合于像葛洲坝、三峡等类似的大型工程。MQ2000型门机是为满足三峡工程建设研发的新产品，SDTQ1800/60和MQ1000是葛洲坝工程使用的机型。
4 门机的适用范围分析
门机具有机械性能和生产效率比较稳定，产量高，拆卸及安装快、起重量大、使用简单、成本低等特点，在水电工程混凝土施工中占据着主导地位，是大、中型水利水电工程中用的最多的一种起吊设备。
在选定水利水电工程混凝土施工设备时，从经济角度和单个仓位的入仓强度考虑，下部大体积除了主要使用门机吊吊罐入仓外，还需要长臂反铲、胶带机等配合入仓;上部结构还需要混凝土泵和履带式起重机等其他辅助手段同时使用。
在河床式水电站建设过程中，往往伴随土建施工的同时，还要交叉进行金属结构、机电设备的安装等，对于大吨位进、出口闸门的安装和主厂房内肘管、蜗壳、水轮机的安装，那么门机的起重优势是其它设备无可替代的。下面就门机浇筑水工混凝土的适用范围做一简要介绍，供大家在选择类似工程混凝土浇筑方案时做参考。
序号 型号及规格 机台顶 高度 最大起重力矩(×9.8Kn.m) 额定起 重量(t) 工作幅度(m) 轨上起 重高度(m) 起重 速度(m/min) 回转 速度(m/min) 行走 速度 (m/min) 最大垂 直轮压 (t) 轨距(m) 与 基距(m) 机尾 回转 半径(m) 电源电压（v） 总装机功率（kw） 整机重量 (t) 设备生产率 (m³/月)
1
MQ540/30
低架
6.2
540
10～30
18～37
37
70
46
15.3
0.75
22
50
7.0×7.0
8.1
6000
230
210
6000～10000
2
中架
22.3
3
高架
30.06
4
MQ600/30
低架
13.26
600
10～30
16～45
48
70
46
15.3
0.75
22
50
7.0×7.0
8.5
6000
232
210
6000～10000
5
中架
21.3
6
高架
30.06
7
MQ900B/30
低架
17.14
900
10～30
22～62
70
95
27
54
0.05～0.5
2～20
47
10.5×10.5
10.5
6300
320
245
11500
8
中架
26.69
9
高架
35.61
10
MQ1000/30
低架
17.14
1000
10～32
24～62
70
95
20
58.5
0.5
20.8
47
13.5×10.5
10.8
6000
325
443
10000～12580
11
中架
26.69
12
高架
35.61
13
SDMQ1260/60
低架
17.14
1260
20～60
18～45
52
72
50.3
24.9
0.72
22.3
47.5
10.5×10.5
11.2
6000或10000
455.9
358
10000～15000
14
中架
26.69
15
高架
35.61
16
SDTQ1800/60
低架
20
1800
20～60
26～62
70
70
52
17
0.04～0.4
21
46.1
13.5×13.5
14.45
10000
450
655
12000～15000
17
中架
28
18
高架
41
19
MQ2000(吉林)
低架
22
2000
20～63
32～71
80
80
63
28
0.5～0.2
15
42.5
13.5×15
16
6000
590
1038
13000～16000
20
中架
30
21
高架
50
22
MQ2000(上海)
低架
22
2000
20～63
22～71
100
100
63
28
0.5～0.2
12
50
15×15
16
6000
730
1395
13000～16000
23
中架
45
24
高架
70.1
25
大型塔机
C7050
最大起升高度
43.9
450
5～20
3.3～70
49.5
78.4
39
0～0.7
25.4
380
88
103
6000
26
K1800
最大起升高度
100.4
1800
20～60
3.9～71
100.4
60
24
0.6
20
43.5
13.5×13.5
28
6000
450
575
10000
27
M900
最大起升高度
104.7
900
11～32
5.7～70
104.7
90
0.55
17
176
277
15000
4.1 低水头闸坝或厂房
闸坝：因低水头(水头低于30m)闸坝一般河床都比较宽，闸坝和厂房并排布置，混凝土浇筑工程量较大，目前一般总工期为3～5年，而且都是分两～三期施工，这类工程一般施工时间段较集中，一般都有度汛要求，施工强度极不均衡，枯期(11月～次年4月底)施工强度高，汛末对混凝土形象要求严格，这就要求在选择混凝土设备时，既要考虑工程完成形象，又要考虑混凝土的入仓强度，同时因为施工时间短，厂房或闸坝下部混凝土量大，体型大，单仓入仓强度大，所以在考虑施工方案时，首先选择传统的门机，它不会改变混凝土的性能，不会增加胶材用量，对混凝土的温控很有利，入仓强度也能满足要求。一般布置在闸坝上、下游，平行于坝轴线方向布置。
例如：嘉陵江流域开发的电站都属于低水头宽河床式闸坝，闸墩高30m左右，上下游30～35m，坝轴线长500m左右，分两期进行施工，厂房、船闸和泄洪、冲砂闸布置在一边，分两个枯期进行;非溢流坝布置在另外一边，一个枯期施工。厂房和闸坝下部基础部位仓面面积500～900㎡左右，浇筑厚度为1.5～2m，一台门机往往不能满足单仓入仓强度，考虑长臂反铲和门机配合入仓，这样覆盖范围能满足要求，也不需要改变混凝土的性能及级配;等下部底板混凝土浇筑完成后，上部结构只采用门机入仓就能够满足强度要求和体型要求。门机类型根据工程大小可选MQ540、MQ600B中架(机台高度20.5m)单台门机最大覆盖范围为37m、50m，远端起重量10t，还可吊运3m³卧罐 (若建筑物体型较大，还可选用MQ900B、MQ1000)。
闸坝：在上下游各布置一台中架门机可控制6孔闸。要求入仓强度为1.0～1.4万m³之间。单台门机的小时强度30m³/h;月强度为8000m³，布置2台小型中架门机完全能够满足要求。
厂房：门机布置在厂房上、下游，平行于坝轴线方向布置，高度视建筑物而定，对于局部门机难以覆盖的角落部位，下部可采用长臂反铲辅助入仓，上部采用混凝土泵等辅助完成混凝土施工。
后期可将门机改为低架移至坝顶部位，用于门机梁和交通桥梁的吊装，此时混凝土浇筑高峰期已过，也可利用门机进行金属结构的安装，既解决了设备的闲置问题，又解决了金属结构的安装手段。门机类型根据工程大小可选MQ540、MQ600、MQ900B、MQ1000。门机布置台数和高度规格根据结构物的上下游尺寸、混凝土的入仓强度和地形等条件确定。
4.2 高水头闸坝、溢流坝和坝后式厂房
坝底宽度较大的高坝或坝后式厂房施工，一般在坝内和厂坝之间各布置一条平行于坝轴线的栈桥，门机布置在栈桥上，随着坝体上升，当门机不能满足吊装高度时，需要分次倒换位置，一般采用拆除方便的小型门机，每次翻高上升为15～25m。这种方式施工简单，但活动范围与浇筑面积受限制，倒运次数多，增加施工干扰，影响施工进度，门机作为大型水电工程施工的辅助手段使用。
门机类型可选为SDMQ1260/60、SDTQ1800/60、MQ2000。门机布置台数和高度根据结构物的上下游尺寸、混凝土的入仓强度和地形等条件确定。
4.3 引水式厂房
引水式厂房一般是机组装机较小，厂房结构尺寸也不大，大多数是在厂房尾水反坡上垂直水流方向和安装间侧面布置一台中小型门机，门机选型不宜过大，一般可选可选MQ540、MQ600型号门机即可满足要求。门机布置高度根据结构物的上下游尺寸、混凝土的入仓强度和地形等条件确定。由于尾水反坡和安装间尺寸不大，厂房的边角部位需要履带式起重机或混凝土泵作为辅助手段。
4.4 大、中型厂房的导墙、船闸及船闸的上、下引航道导墙
大型闸坝的导墙、船闸及船闸的上下引航道导墙因体型和混凝土量较大，钢筋含量小，为控制工程造价，设计要求该部位为大级配、低流动性混凝土，胶材用量少，建筑物所在区域地型较开阔，是布置门机比较理想的部位。门机轴线一般和建筑物的轴线相平行。门机布置高度根据结构物的上下游尺寸、混凝土的入仓强度和地形等条件确定。门机类型可选为MQ540、MQ600。
4.5 大型溢洪道和地下洞室进、出口
大型溢洪道和地下洞室进、出口一般混凝土体型较大，结构较复杂，单仓混凝土方量较小，布置门塔机既满足了建筑物结构上的需要，也满足混凝土入仓强度需要，同时也解决了此类建筑物的钢筋、模板等材料的垂直运输，甚至包括进、出口闸门等金属结构的安装，是比较经济合理的选择。门机类型可选为MQ540、MQ600。
5 结语
虽然近些年不断有新式入仓设备应用到水利水电工程的施工中，受水工混凝土特性的影响，特别是低水泥、低流态、大级配浇筑混凝土的特点，传统的水工混凝土入仓设备依然发挥着不可替代的作用。但不同的工程类型，不同的施工阶段最佳的设备组合是综合工期、经济成本、项目管理需要等综合因素后确定的。特别是门机虽然总体适用于闸坝式类型工程，但不同高度范围的闸坝工程，门机选型及适宜范围是有所差异的。笔者综合多年的施工实践，现总结如上，供同行参考。
参考文献;
[1] 全国水利水电施工技术信息网,水利水电工程施工手册 第3册[M] 北京:中国电力出版社,2002.
[2] 中国水利水电工程总公司,工程机械使用手册,北京:中国水利水电出版社,1997.
