摘要：水工混凝土具有體積大、工程量大、建設工期長、溫控要求高的特點。大體積混凝土配合比設計的基本理念是使用低的水泥用量，為了實現這種低水泥用量，最直接經濟有效的方法是實現低陷度、大級配。門機入倉強度較高，安拆方便，適用于水工混凝土的特性要求，所以在水工混凝土施工中應用很廣泛，同時還可用于金屬結構吊裝，本文就門機澆筑混凝土的適用范圍做一簡要介紹，供大家在選擇類似工程混凝土澆筑方案時做參考。
關鍵詞： 水工混凝土 澆筑 門機 適用范圍
1 概述
水利水電工程有其行業的自身特點。同樣水工建筑物混凝土有其自身的特性要求，實際施工中要充分結合自身特點來進行。這些特點主要體現在以下幾個方面：
⑴ 工程量大，建設工期長。大中型水利水電工程的混凝土工程量通常都有幾十萬至幾百萬方，一般需要3～5年或更多的時間才能完成。
⑵ 溫控要求高。水工建筑物大體積混凝土多，施工期溫控是一項極為重要的內容。除采用混凝土拌制中預冷卻，分塊分縫澆筑、養護期保溫或散熱等工程措施外;大體積混凝土配合比設計的基本理念是使用低水泥用量，從而降低大體積混凝土的內部溫升。為了實現這種低水泥用量，最直接經濟有效的方法是實現低陷度、大級配。
⑶ 耐久性設計要求。除強度要求外，水工混凝土往往受其工作部位及功能特性的影響，還要分別滿足抗滲、抗凍、抗沖耐磨等特殊設計要求。從材料學角度而言，混凝土約有20～30%拌合用水是參與到水泥水化反應中，其余80～70%的拌合用水是今后混凝土硬化后逐漸蒸發出來的。多余水分的揮發必然在混凝土中留下較大的空隙。空隙越多越連通，則意味著抗滲、抗凍等耐久性的降低。因此，水工混凝土的這種特性決定了施工時不宜采用流動性較大的混凝土拌合物的基本原則。
⑷ 場地等施工受限較大。水工混凝土施工多為大范圍、露天作業，且多位于高山峽谷地區，施工運輸和施工機械布置往往受到地形、地質水文氣象等自然條件的限制。
2 常見水工混凝土入倉設備的比較分析
隨著科學技術和施工設備的不斷進步，近些年水利水電工程施工中也逐漸應用了許多新式設備。但由于水工混凝土的特性原因，目前以門塔式起重機、纜機、膠帶機三種主導機械類型為主的施工方案格局沒有改變。下面對幾種常用設備的性能及優缺點做一比較分析。
2.1 纜機
纜機具有跨距大、生產效率高、工作范圍大、使用時間長、效率高，還可承擔鋼筋、模板、壓力鋼管及各種金結、機電等構件的吊運和安裝等特點，主要適合于高山峽谷中澆筑大級配、鋼筋含量少的低流態的大壩混凝土。使用時不需要架設棧橋，受導流方案的影響小，有利于初期施工，如在萬家寨水電站、五強溪水電站、四川二灘水電站中纜機應用比較成功。
缺點是制造、安裝周期長，設置塔架平臺工程量大，價格較高，通用性差。
2.2 膠帶機及塔帶機
2.2.1 膠帶機
膠帶機是一種構造簡單的輕型運輸設備，就位方便，具有設備投資低，對基礎和支架的堅固程度要求較低，對地形變化適應能力強，生產效率高。適應混凝土量大、鋼筋含量少的低流態大壩混凝土施工或較長的混凝土導墻。
缺點：混凝土在運輸及卸料時容易產生骨料分離，薄層運輸混凝土與大氣接觸面積大，對混凝土溫控不利。運行時在倉內需要搭設膠帶機支撐架，支撐架一般都埋在混凝土內不能回收，增加了施工成本;建筑物越高，搭設的支撐架就越多，這樣在施工高度較大的混凝土結構時，膠帶機也就失去了優勢。
2.2.2 移動式膠帶機
移動式膠帶機包括移動式布料機、輪胎式膠帶機、履帶式膠帶機等。移動式膠帶機結構輕巧移動靈活，入倉強度高，但澆筑高度有限，同時還需修筑專門的施工道路至倉位附近，主要作為混凝土入倉的輔助手段。
2.2.3 塔帶機
塔帶機是將塔機和膠帶機有機結合而成的一種大壩混凝土澆筑設備，它將混凝土水平運輸、垂直運輸及倉面布料功能融為一體，適用于連續高強度混凝土施工。使用時必須有與之相適應的混凝土平倉設備、運輸管理及技術措施，否則容易造成骨料分離，混凝土振搗不及時而導致混凝土不密實的質量事故。但由于設備購置費用高，一般在綜合性大型工程及混凝土量大的工程中使用，才能顯示出它的優越性，而中小型工程出于性價比的原因一般很少使用。如小浪底、三峽工程得到了成功應用。
2.3 門、塔機
2.3.1塔機
塔機可以分固定式和移動式，小型塔機占地面積比門機小;大型塔機和門機占地面積差不多。
優點：覆蓋范圍比門機稍大，自身重量輕、安裝拆除方便、覆蓋范圍大等優點。
缺點：塔機入倉強度和起重量小，當混凝土澆筑單元大，入倉強度高時，塔機無法滿足施工要求。因此，混凝土量相對較小、范圍較大、建筑物高度有要求的水工建筑物可選擇塔機入倉。
2.3.2門機
門機是定型設備，具有機械性能和生產效率比較穩定，產量高，拆卸及安裝快、起重量大等特點。可直接用立罐或臥罐吊運混凝土入倉，一次性投資比纜機小。不需要調節混凝土的配合比及級配，為工程總報價節約成本。同時還可用于金屬結構吊裝。主要適用于河床寬、混凝土工程量大、澆筑強度高、工期長的大壩工程，特別是閘壩、電站廠房、船閘等水工建筑物。
缺點：運送混凝土的控制范圍有限，布置在基坑中的門機常受洪水威脅和導流方式的影響，拆安次數較頻繁，工程投資稍高。
2.4 其他入倉設備
2.4.1 混凝土泵
混凝土泵一般要求混凝土坍落度為8～14cm或更大，最大骨料粒徑導管內徑的1/3，不允許有超徑骨料，目前大多數為二級配混凝土。但由于水工混凝土特別是建筑物下部結構，一般體積比較大，設計要求下部混凝土為大級配、低限度和低水泥用量，混凝土泵無法滿足此要求。因此，混凝土泵一般僅作為廠房、閘墩上部薄壁結構或結構較小部位施工的輔助手段或其他設備不易達到的部位。
2.4.2泵車
泵車占地面積不大、移動靈活、入倉強度大，覆蓋范圍也較大，在澆筑范圍較大的薄壁結構時很適用，但要澆筑大體積下部結構時和混凝土泵一樣，也是澆筑二級配，坍落度要求高，臺班費用也較高，故在大體積結構中一般不使用混凝土泵車入倉，一般只作為結構較小的薄壁結構或其他設備不易達到的部位作為輔助手段使用。
2.4.3長臂反鏟
近年來，長臂反鏟廣泛應用于水工大體積基礎混凝土施工中;從施工實踐經驗來看，長臂反鏟移動靈活方便，入倉強度高，也能輔助解決布料平倉的問題;適應于水工混凝土大級配、低流動性混凝土的要求，對溫控防裂及經濟成本控制是極為有利的。在解決高度6～8米范圍內的基礎混凝土施工中，長臂反鏟具有明顯的優勢，當高度超過6～8米，長臂反鏟需要在倉外回填加高施工場地輔助完成施工，增加了施工程序，同時也會占壓相鄰的工作面，有時會影響工期。
2.4.4汽車入倉
汽車入倉一般不用于常態混凝土入倉，主要用于碾壓混凝土的澆筑。
2.4.5 負壓溜管
負壓溜管入倉主要適用于狹窄河床地區，其他施工設備布置困難時使用，溜管坡度一般為45°，高差一般在50m以內。使用時，需修筑好混凝土的運輸道路。
2.4.6常見幾種水工混凝土設備應用小結
從以上分析看出，水工建筑物受到工程類型、地形限制、混凝土特性的要求等特點，各種混凝土施工入倉設備的適用范圍是有區別的。
纜機和膠帶機主要用于混凝土量大、鋼筋量少的的重力式大壩混凝土中。
門機、長臂反鏟主要適用于中小型水電工程的結構混凝土中，特別是閘壩、電站廠房、船閘等。塔機可以作為主副廠房等建筑結構的施工。
輸送泵及泵車主要適用于電站上部的小型結構混凝土中;是目前水工建筑施工的一種輔助設備。
以下著重對門機的適用范圍做個簡要分析，以供同行參考。
3 門機和塔機的優勢比較
門機和塔機因都是起重設備掛吊罐入倉，屬于同一種類型設備，但因其結構不同，所以生產能力也不盡相同，國內常見的幾種門機、塔機參數見表1。下面就幾種常見的門機及大型塔機做一簡要介紹。
目前大型塔機有MD2200、K1800、M900和波坦K80，前兩種為進口設備，覆蓋范圍廣，但價格昂貴。M900為國產成型產品(M900其購置價490萬元，安裝費為15萬元)，最大覆蓋范圍70m，最小吊重11t。小時生產強度為56m³，月生產強度1.5萬m³; K80-115型塔式起重機的起重臂長70m,臂端起重量11.5t,最大起重量32t,是當前國內生產的起重力矩最大的高層塔式起重機。但因其機構工作級別較低，無法滿負荷、高強度運行，所以不能滿足大中型水電工程連續的高強度入倉要求，只適用于中小型電站混凝土的施工需要。
門機因其機械性能和生產效率比較穩定，產量高，所以在水工混凝土施工中占有重要地位。MQ600和MQ540型門機最大覆蓋范圍37m和45m，最小吊重10t;最大吊重30t，軌上最大吊高70m。月生產能力6000～10000m³。
MQ900B或MQ1000型門機最大覆蓋范圍62m，最小吊重10t;最大吊重32t，軌上最大吊高95m。月生產能力10000～12000m³。
SDMQ1260/60最大覆蓋范圍45m，最小吊重20t;最大吊重60t，軌上最大吊高72m。SDTQ1800/60最大覆蓋范圍62m，最大吊重60t，軌上最大吊高70m。MQ2000(吉林)最大覆蓋范圍71m，最大吊重63t，軌上最大吊高80m。適合于像葛洲壩、三峽等類似的大型工程。MQ2000型門機是為滿足三峽工程建設研發的新產品，SDTQ1800/60和MQ1000是葛洲壩工程使用的機型。
表1 常見的門機及塔機型號及技術參數
|
序號 |
型號及規格 |
機臺頂
高度 |
最大起重力矩(×9.8Kn.m) |
額定起
重量(t) |
工作幅度(m) |
軌上起
重高度(m) |
起重
速度(m/min) |
回轉
速度(m/min) |
行走
速度
(m/min) |
最大垂
直輪壓
(t) |
軌距(m)
與
基距(m) |
機尾
回轉
半徑(m) |
電源電壓（v） |
總裝機功率（kw） |
整機重量
(t) |
設備生產率
(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 |
大型塔機 |
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 門機的適用范圍分析
門機具有機械性能和生產效率比較穩定，產量高，拆卸及安裝快、起重量大、使用簡單、成本低等特點，在水電工程混凝土施工中占據著主導地位，是大、中型水利水電工程中用的最多的一種起吊設備。
在選定水利水電工程混凝土施工設備時，從經濟角度和單個倉位的入倉強度考慮，下部大體積除了主要使用門機吊吊罐入倉外，還需要長臂反鏟、膠帶機等配合入倉;上部結構還需要混凝土泵和履帶式起重機等其他輔助手段同時使用。
在河床式水電站建設過程中，往往伴隨土建施工的同時，還要交叉進行金屬結構、機電設備的安裝等，對于大噸位進、出口閘門的安裝和主廠房內肘管、蝸殼、水輪機的安裝，那么門機的起重優勢是其它設備無可替代的。下面就門機澆筑水工混凝土的適用范圍做一簡要介紹，供大家在選擇類似工程混凝土澆筑方案時做參考。
4.1 低水頭閘壩或廠房
閘壩：因低水頭(水頭低于30m)閘壩一般河床都比較寬，閘壩和廠房并排布置，混凝土澆筑工程量較大，目前一般總工期為3～5年，而且都是分兩～三期施工，這類工程一般施工時間段較集中，一般都有度汛要求，施工強度極不均衡，枯期(11月～次年4月底)施工強度高，汛末對混凝土形象要求嚴格，這就要求在選擇混凝土設備時，既要考慮工程完成形象，又要考慮混凝土的入倉強度，同時因為施工時間短，廠房或閘壩下部混凝土量大，體型大，單倉入倉強度大，所以在考慮施工方案時，首先選擇傳統的門機，它不會改變混凝土的性能，不會增加膠材用量，對混凝土的溫控很有利，入倉強度也能滿足要求。一般布置在閘壩上、下游，平行于壩軸線方向布置。
例如：嘉陵江流域開發的電站都屬于低水頭寬河床式閘壩，閘墩高30m左右，上下游30～35m，壩軸線長500m左右，分兩期進行施工，廠房、船閘和泄洪、沖砂閘布置在一邊，分兩個枯期進行;非溢流壩布置在另外一邊，一個枯期施工。廠房和閘壩下部基礎部位倉面面積500～900㎡左右，澆筑厚度為1.5～2m，一臺門機往往不能滿足單倉入倉強度，考慮長臂反鏟和門機配合入倉，這樣覆蓋范圍能滿足要求，也不需要改變混凝土的性能及級配;等下部底板混凝土澆筑完成后，上部結構只采用門機入倉就能夠滿足強度要求和體型要求。門機類型根據工程大小可選MQ540、MQ600B中架(機臺高度20.5m)單臺門機最大覆蓋范圍為37m、50m，遠端起重量10t，還可吊運3m³臥罐 (若建筑物體型較大，還可選用MQ900B、MQ1000)。
閘壩：在上下游各布置一臺中架門機可控制6孔閘。要求入倉強度為1.0～1.4萬m³之間。單臺門機的小時強度30m³/h;月強度為8000m³，布置2臺小型中架門機完全能夠滿足要求。
廠房：門機布置在廠房上、下游，平行于壩軸線方向布置，高度視建筑物而定，對于局部門機難以覆蓋的角落部位，下部可采用長臂反鏟輔助入倉，上部采用混凝土泵等輔助完成混凝土施工。
后期可將門機改為低架移至壩頂部位，用于門機梁和交通橋梁的吊裝，此時混凝土澆筑高峰期已過，也可利用門機進行金屬結構的安裝，既解決了設備的閑置問題，又解決了金屬結構的安裝手段。門機類型根據工程大小可選MQ540、MQ600、MQ900B、MQ1000。門機布置臺數和高度規格根據結構物的上下游尺寸、混凝土的入倉強度和地形等條件確定。
4.2 高水頭閘壩、溢流壩和壩后式廠房
壩底寬度較大的高壩或壩后式廠房施工，一般在壩內和廠壩之間各布置一條平行于壩軸線的棧橋，門機布置在棧橋上，隨著壩體上升，當門機不能滿足吊裝高度時，需要分次倒換位置，一般采用拆除方便的小型門機，每次翻高上升為15～25m。這種方式施工簡單，但活動范圍與澆筑面積受限制，倒運次數多，增加施工干擾，影響施工進度，門機作為大型水電工程施工的輔助手段使用。
門機類型可選為SDMQ1260/60、SDTQ1800/60、MQ2000。門機布置臺數和高度根據結構物的上下游尺寸、混凝土的入倉強度和地形等條件確定。
4.3 引水式廠房
引水式廠房一般是機組裝機較小，廠房結構尺寸也不大，大多數是在廠房尾水反坡上垂直水流方向和安裝間側面布置一臺中小型門機，門機選型不宜過大，一般可選可選MQ540、MQ600型號門機即可滿足要求。門機布置高度根據結構物的上下游尺寸、混凝土的入倉強度和地形等條件確定。由于尾水反坡和安裝間尺寸不大，廠房的邊角部位需要履帶式起重機或混凝土泵作為輔助手段。
4.4 大、中型廠房的導墻、船閘及船閘的上、下引航道導墻
大型閘壩的導墻、船閘及船閘的上下引航道導墻因體型和混凝土量較大，鋼筋含量小，為控制工程造價，設計要求該部位為大級配、低流動性混凝土，膠材用量少，建筑物所在區域地型較開闊，是布置門機比較理想的部位。門機軸線一般和建筑物的軸線相平行。門機布置高度根據結構物的上下游尺寸、混凝土的入倉強度和地形等條件確定。門機類型可選為MQ540、MQ600。
4.5 大型溢洪道和地下洞室進、出口
大型溢洪道和地下洞室進、出口一般混凝土體型較大，結構較復雜，單倉混凝土方量較小，布置門塔機既滿足了建筑物結構上的需要，也滿足混凝土入倉強度需要，同時也解決了此類建筑物的鋼筋、模板等材料的垂直運輸，甚至包括進、出口閘門等金屬結構的安裝，是比較經濟合理的選擇。門機類型可選為MQ540、MQ600。
5 結語
雖然近些年不斷有新式入倉設備應用到水利水電工程的施工中，受水工混凝土特性的影響，特別是低水泥、低流態、大級配澆筑混凝土的特點，傳統的水工混凝土入倉設備依然發揮著不可替代的作用。但不同的工程類型，不同的施工階段最佳的設備組合是綜合工期、經濟成本、項目管理需要等綜合因素后確定的。特別是門機雖然總體適用于閘壩式類型工程，但不同高度范圍的閘壩工程，門機選型及適宜范圍是有所差異的。筆者綜合多年的施工實踐，現總結如上，供同行參考。
參考文獻;
[1] 全國水利水電施工技術信息網,水利水電工程施工手冊 第3冊[M] 北京:中國電力出版社,2002.
[2] 中國水利水電工程總公司,工程機械使用手冊,北京:中國水利水電出版社,1997.
