水下混凝土施工定义

中文名称 水下混凝土施工

英文名称 underwaterconcreteconstruction

中文名称：水下混凝土施工；英文名称：underwaterconcreteconstruction；定义1：将混凝土直接浇筑到水下指定部位的施工技术。常用于修筑围堰、混...2100433B

《整体吊装模板在水下混凝土施工工法》针对水下混凝土施工的关键技术问题，制定了水下混凝土施工的相关施工程序、施工方法和控制措施内容，解决水下混凝土施工的关键技术，提高了水下混凝土施工质量，有利于促进水下混凝土施工技术规范化，为类似工程施工提供借鉴和参考，社会效益显著。

整体吊装模板在水下混凝土施工工法适用范围

《整体吊装模板在水下混凝土施工工法》适用于必须水下施工的混凝土围堰、护岸、护底、导墙工程等。

整体吊装模板在水下混凝土施工工法工艺原理

《整体吊装模板在水下混凝土施工工法》的工艺原理叙述如下：

整体吊装模板水下混凝土与陆地常规混凝土施工相比，是在水下完成模板工程和混凝土浇筑施工。关键要控制混凝土浇筑时杜绝或减少高流态混凝土与水接触机会，其工艺原理主要包括以下几个方面：1）采用高压水枪扰动仓内淤积物，泥浆泵抽排岀仓外，完成清基施工；2）在水上搭设施工平台，完成大型模板拼装，整体沉入水下预定位置，潜水员在水下完成锚杆作业、模板定位、加固和补缝作业以及后续拆除模板施工；3）采用高流态、低泌水性、自密实混凝土，导管法入仓，仓内无需振捣，最大限度减少混凝土与水接触，混凝土在水下硬化形成设计结构体型。

整体吊装模板在水下混凝土施工工法施工工艺

《整体吊装模板在水下混凝土施工工法》的施工工艺流程及操作要点叙述如下：

• 工艺流程

施工工艺流程见图1。

• 操作要点

一、施工准备

根据设计施工图以及现场地形的实际情况，布设水上施工控制点。水上控制点位采用浮标做标记，并将相应的点或线延伸引至陆地。施工准备阶段控制点主要用于控制开挖范围，大型模板吊装时应重新精确放样，采用边定位边校核的方法。

二、淤泥开挖

1.淤泥开挖

分水上部分开挖和水下部分开挖。水上部分开挖直接采用反铲配合自卸汽车，并完成水面以下3.0米部分的开挖。水下部分开挖采用1艘1立方米，的抓扬式挖泥船，2艘30立方米，开底驳，并配备交通艇1艘，按从中间向两边开挖顺序施工。开挖后的淤泥用60立方米的开底船运到指定弃渣地点。

2.淤泥开挖施工要点

水下部分为淤泥，并具有一定的黏性，且随着淤积深度的增大，含水量逐渐减小，黏性逐渐增大。水上部分为砂壤土，土质颗粒均匀，具有一定的强度，但遇水即软化。水下部分淤泥开挖范围距离结构线应不小于2.0米，防止结构部位开挖完成，周边淤泥重新淤积。水上部分开挖形成稳定边坡，防止施工过程发生垮塌现象。水下部分淤泥开挖可依据出采砂船砂链斗的岀砂情况，判断是否开挖至基岩面，当链斗内出渣为泥浆，则未开挖至基岩面；当链斗内出渣为浑水，则说明开挖至基岩面。

三、水上操作平台搭设

1.平台搭设

采用多只浮箱拼装成相应尺寸的水上作业平台。单个浮箱尺寸可根据运输、吊装以及钢板的规格确定，一般可采用2.4x2.4x4.8（米），便于运输和吊装。拼装的水上作业平台首先是满足整体大型模板拼装和吊装，还要考虑布置一个1.5立方米的骨料斗和多根钢导管。导管的作用半径是3.5米，因此，重力式混凝土墩横向断面（一般不大于8米）布置不少于2根导管，纵向断面（一般不大于12米）布置不少于3根导管，间距控制4米为宜。平台的搭设通过计算确定材料，保证有足够的强度和刚度。

2.水上操作平台施工要点

1）水上操作平台必须四周设安全防护栏。

2）水上施工人员劳保着装整齐，必须穿戴救生衣，并在现场配备一定数量的救生圈，做好防冻、防滑工作。

3）操作平台上的材料、机具必须有可靠的防护，预防材料、设备因防护不充分在操作平台承载或卸载过程上下浮动造成损失。同时机具设备起吊必须专人指挥，并通知平台上的操作人员站稳扶好。

四、组合大模板吊装

1.模板吊装

根据仓面尺寸，在加工场采用钢板和型钢加工可拆卸的组合式模板。模板运至现场后，在陆地上用螺栓连接。模板上设置拉条孔，采用ф16圆钢按70厘米x70厘米的间距排，呈梅花形布置，加强模板的整体稳定性。模板拼装完成用25吨汽车吊将组合大模板转到水上操作平台，由浮吊将整体大模板拼装成型，通过水上作业平台4个角点的提升装置将模板缓缓沉入水下。模板四周设置定位装置，与水下定位点重合，再经测量验收校核，模板满足设计要求后，在水下进行模板加固。模板底部的间隙采用木板及沙袋等进行封堵。

2.组合模板吊装施工要点

1）加工组合模板的钢板、型材的质量必须满足相关规范要求。

2）严格按照模板设计图进行加工制作，构建之间焊接包满，母材没有受损。

3）组合模板吊装必须由专人指挥。

五、基岩面清理

1.清基

由潜水员配高压水枪，入仓冲刷扰动局部采砂船无法完全开挖完的淤泥，清淤管（虹吸管）吸渣并送至仓外下游。

2.基岩面清理施工要点

淤泥受到开挖扰动影响，部分淤泥被重新“溶解”，细颗粒悬浮于水中形成泥浆。当周围扰动停止后部分颗粒重新沉淀聚集，形成“泥浆层”，刚形成的“泥浆层”不具有黏性。

基岩面清理主要针对“泥浆层”，根据“泥浆层”特性采用“固定区域内抽换法”。即组合大模板按照设计的仓位尺寸安装完成形成一定施工区域，再由潜水员配高压水枪入仓冲洗扰动“泥浆层”，同时打开操作平台上的泥浆泵，将仓内的浑水抽至仓位下游。大模板阻隔仓外的淤泥涌入，新的补给水进一步“稀释”仓内泥浆，进而达到仓内基岩面清理。

六、水下锚杆施工

1.水下锚杆施工

锚杆主要用于增大混凝土与基础的结合力以及用于焊接拉条加固模板。采用HPR20294型的液压动力钻钻孔，钻孔直径为45毫米，成孔后采用高压水枪进行清孔，并检查孔深、孔内清理是否满足施工要求，然后再进行安放锚固剂、插杆的施工。

2.锚杆施工要求

1）钻孔孔位偏差不大于10厘米，孔轴线应沿结合面法线方向，偏斜偏差小于5°，孔径5厘米，孔深应符合设计要求，允许偏差应不大于5厘米。

2）锚固剂采用药卷式水下锚固剂，进场后进行抽样检查，检验合格后方能进行使用。

七、导管配置

1.导管配置

水下混凝土属于特种混凝土，采用导管法将拌制合格的混凝土送入水下预订部位成型硬化。整个混凝土浇筑过程无法振捣，主要依靠下料导管内混凝土的自重压力自行密实。因此导管的密封性良好与否、导管长短配置在其提升拆卸过程难易情况等，都影响混凝土浇筑。导管选用ф250钢管，导管之间采用套接，增强导管的密封性。导管长度选用2.0米和0.5米两种规格，最底部选用2.0米的长导管，再接两节0.5米短导管，然后长短间隔布置接出仓外。导管底部距离基岩面不大于0.5米。

根据仓面的大小布设导管套数，导管的间距不大于4.0米，且导管距离结构边线不小于1.5米。

2.导管配置施工要点

1）导管管径与浇筑强度和骨料最大粒径有关，导管直径应不小于骨料最大粒径的4倍。

2）导管的平面布置与混凝土的扩散半径有关，一套导管的控制面积不宜超过30平方米，并且在浇筑块最低部位不设专门的下料管。

3）导管安装前应进行压水检验，水压力应大于满管混凝土时的最大压力，且管身与接头不得漏水。

4）导管各节通过法兰盘用螺栓连接，螺栓连接要可靠，随混凝土浇筑上升在导管逐节拆除。

八、混凝土浇筑

1.混凝土浇筑

采用6立方米搅拌车配IPF-85B2型混凝土泵机送入收料斗，由收料斗经下料导管入仓，如图2所示。

根据水下混凝土的特性，浇筑过程应尽量减少甚至避免混凝土直接与水接触，影响混凝土质量。因此首批入仓的混凝土量必须确保导管底部具有一定的埋深，保证后续入仓混凝土通过挤压的方式连续不断的抬升先浇筑混凝土面，避免与水接触，同时达到挤压密实混凝土。导管的埋深根据导管间距与混凝土扩散坡率（混凝土试验确定）的乘积来确定。再根据混凝土扩散范围和埋深确定首批入仓的混凝土量。

水下混凝土是靠下料导管内外的压力差来达到密实效果，同时保证混凝土下料通畅，不出现堵管现象，通过控制下料导管距水面的最小高度来控制。根据公式：

H_a=P—（Rc—Rw）xH_ac/Rc

式中P——导管底部的最小超压力取7.5吨/平方米；

Rc水下混凝土的容重取2.4吨/立方米；

Rw水的容重取1吨/立方米；

Hac水面至己浇筑混凝土面的局度，取最小值0米。

则下料导管距离水面的最小高度为3.0米。

2.混凝土施工要点

1）混凝土施工前必须完成水下混凝土配合比的设计与报批。水下混凝土易采用复合水泥，其摊扩度必须大于40厘米，具有高流态性和低泌水性，粉煤灰掺量不大于20%，胶凝材料的用量不得低于400千克，强度满足混凝土设计指标。

2）混凝土开始浇筑时，为避免堵管，先用水泥砂浆润滑泵管。水泥砂浆用量根据输送泵管长度确定。

3）混凝土浇筑应连续，若浇筑间隙时间过长或浇筑过称导管脱空导致停仓，均应按施工缝处理。

4）根据混凝土生产系统的供应能力进行仓面划分，同时浇筑量控制在白班时段能完成。单层仓位应跳仓施工，减少组合模板的安装工程量，相邻层仓位必须进行错缝，错缝长度不小于1.5米。水平和垂直施工缝上应设置过缝插筋，过缝插筋设计参数为ф20@1500呈梅花形布置。

5）施工过程派专人进行下料指挥，在保证混凝土浇筑连续性的条件下，根据实际浇筑方量和导管提升、拆卸长度控制导管埋深；各个导管应轮流下料，确保混凝土面均匀上升，防止出现覆盖产生堰体空洞。

6）收仓阶段由于随混凝土浇筑面的上升，导管内外的压力也随之减少，下料难度增大，为达到预定的浇筑高程，避免产生欠浇、高差过大等缺陷，采用加大入仓混凝土的坍落度、经常活动下料导管以及改用软管下料等方式。

7）混凝土浇筑过程必须严格控制混凝土的质量，受原材料、配料、搅拌及施工组织等各方面的原因，混凝土的和易性难免受到影响，采用和易性较好、坍落度损失较小的配合比，入仓的混凝土坍落度不小于18厘米。

8）混凝土凝固后要凿除与水接触部位强度不满足要求部分。

《整体吊装模板在水下混凝土施工工法》的工法特点是：

1.水上作业平台设计

水下混凝土施工必须在水上搭设作业平台。根据混凝土浇筑仓位的大小进行操作平台设计。一般需要3个作业平台：一是转运作业平台；二是吊装作业平台（浮吊），三是施工作业平台。转运作业平台承担陆上到水面的运输，吊装作业平台承担机具吊装、水下模板拆除等；施工作业平台承担沉放模板、混凝土浇筑等。平台一般采用自制小型浮箱拼装而成。

2.水下组合大模板设计

为便于水下作业，根据仓位结构尺寸，设计拼装大模板，一般采用3毫米的钢板做板面，[16的槽钢作围檀。在施工作业平台拼装并完成加固，整体沉入水下，水下补缝。

3.混凝土配合比设计

考虑水下混凝土施工的特点，其配制强度必须比设计强度提高40%-50%。同时，水下混凝土配合比设计必须考虑作为一种自密实混凝土，需要高流动性和低泌水性，坍落度要大于40厘米，胶凝材料必须大于400千克。

4.水下混凝土施工工艺特点

相比常规混凝土，整体吊装模板水下混凝土施工是在水上完成大型模板拼装，整体沉入水下，清基、锚杆施工、模板补缝、混凝土浇筑都需要有经验的潜水员在水下完成，收仓面的整平也由潜水员完成。水下混凝土一般为自密实混凝土，高流态、大摊扩度，小泌水率。施工缝不做处理，满足一般挡水要求。水下混凝土采用导管浇筑法，必须由一名潜水员在仓内检查混凝土的摊铺情况，保证导管埋入混凝土内的深度，杜绝新入仓混凝土直接与水接触。