水下不分散混凝土在海漫加固中的应用.pdf

一水 利 水 电 施 工 2 0 1 5 第2 期 总 第1 4 9 期 方法进行浇筑，并可通过各种P HJ n 剂的复配，满足不同 施工性能 的要求 。 2 2 4 泌水性 由于水下不分 散剂 具有 良好 的保 水性 能 ，因此水 下 不分散混凝土几乎不泌水 。 2 2 5 安全环保 掺加不分散剂进行水下混凝土施工，由于其优 良的 保水性和抗分散性能，对施工水域无污染，安全环保。 2 2 6 水 陆强 度比标准值 水 中成型强度 和陆上成 型 强度之 比是 水下 不分 散混 凝土强度性能 的一项重要指标 ，一般 7 d的水陆 强度 比为 0 6以上 ，2 8 d的水陆强度 比为 0 7以上 ，一般要 求最小 必须大于 0 6 。 3 水 下不分散 混凝 土施 工实例 3 1 工 程概 况 浙江衢州塔底水 利枢纽 工 程是 以水 电开发 和改 善浙 江衢州市城区水环境为主，兼顾航运和改善灌溉条件等 综合开发利用的水利工程。电站正常蓄水位 5 9 5 m，装 机容量 1 6 MW。主要建筑物包括五跨橡胶坝、一孔船闸 上闸首 、二孔 冲 沙闸 、充 排水 泵站 、电站厂 房 、升 压站 和堤防工程等 。三 孑 L 闸下 游 的灌砌 石海 漫 ，因船 闸下 闸 首未建，按临时工程进行设计。该工程运行时，海漫由 于受到多种因素的影响而被水流冲毁，两侧挡墙的砂卵 石基础被水掏空，直接危及永久建筑物的安全。后经设 计单位变更设计，采用浇筑水下不分散混凝土的方法对 海漫进行加 固补强处理 ，不分散混凝土标号采用 C 2 O ，工 程量为 2 0 3 2 m。 ，加 固后 的海漫要求达到永久工程标准 。 3 2 施工准备 3 2 1 施工测量 施工前对加固区域进行水下地形测量并进行了水下 摄影录像 ，以便对 施工前 后 水下 地形状 况进 行 比较 ，形 象展示水下混凝土施工前后的外观形态。 3 2 2 搭建施 工平 台 施工平 台采用 4个 6 m3 m1 5 m 的浮箱 ，用槽钢 连接焊牢，将 2台 3 5 0型搅拌机并排组装 ，出口用溜槽 汇集在漏斗处 ，漏 斗下 端接 软带 并沉 入水 中。一个 浮箱 用作混凝土施工的潜水平 台，另一个浮箱搭设输送管， 输送管和搅拌机用软管连接 。 3 2 3 水下不分散混凝土配合 比设计 水下不分散混凝土配合 比设计与常态混凝土相同。 施工前，根据有关规范和工程现场实际情况及 以往类似 工程 的施工经 验 ，设计符 合设计 要求 的 C 2 0水 下不 分散 混凝土 配合 比，确 定 水灰 比、单 位 用水 量 及水 泥 用 量 、 骨料的最大粒径和砂率，并根据不同种类的水下不分散 剂试验，确定外加剂不分散剂 S B一1的使用量。经 过有关的试配及 试验 ，该 工程 确定 的水下 不分 散混 凝 土 1 4 配合比为：水泥 ： 砂 ： 石 ： 水 一1：1 6 9： 2 6： 0 5 ，单 位水 泥 用 量 为 4 0 0 k g m。 ，絮 凝 剂 用 量 为 水 泥 用 量 的 2 5 ，石子最 大粒径 为 2 0 mm。配合 比试验结果 见表 1 。 表 1 C 2 0水下不分散 混凝土配合 比 每立方米混凝土 材料名称 备注 各种材料用量 ( k g ) 水泥 4 0 0 普硅 3 2 5 水 2 0 0 饮用水 砂 6 7 6 中砂 石 1 0 4 0 5 2 0 mm S B一1 不分散剂 1 O 产地、天津 3 2 4 主要施工设备机具 主要施工设备机具见表 2 。 表 2 主要施工设备机具 序号 设备名称 规格 单位 数量 水 下测 量 1 S X D I I I B F K 套 1 电视系 统 2 水下测深仪 S D Hl 3 A 套 1 3 潜水装具 T Fl 2 套 2 4 潜水空气压缩机 0 9 1T I mi n 2 5 高压水泵 1 0 M_P a 2 6 工程浮箱 6 m3 m1 5 m 口 6 ， 、 7 搅拌机 3 5 0型 2 8 混凝土输送泵 HB T6 O 1 9 运输船 1 0 t 艘 1 3 3施 工过程 3 3 1 混凝土运输 该工 程采 用 C 2 O商品混凝土并 由混 凝土泵进 行输送 ， 导管法进行混凝土施工 。 由于水下不分散混凝土黏度大，为避免混凝土堵塞 导管 ，采用商品混凝 土通 过混凝 土 输送 泵送 到设 置在 水 中施工平台上的两台3 5 0型混凝土搅拌机中。 3 3 2 不分散混凝土 的拌和 在两台 3 5 0型搅 拌机 中，严 格按 照试 验 的混凝 土 配 合比加入水 下不分散剂，并拌和均匀，一般拌和 6 8 rai n ，通过直径 为 1 5 0 mm 的橡胶软带将拌 和均匀 的不分 散混凝土输送到浇筑的具体位置。 3 3 3 不分散混凝土的浇筑 水下混凝 土浇筑时，橡胶软带在水 中是闭合的，潜 水员手拿橡胶带箍 ，将橡胶 带埋 入混凝 土 中 0 2 m 左右 。 埋深及混凝土面上升由潜水员在水中配合施工测量人员 进行控制，通过可移动的浇筑平台来控制橡胶软带及导 管位置高度。 浇筑区域先用 高压 水泵 冲洗 干净 后再 进行 施工 。浇 筑时先从护坦左侧下游开始逆时针向上游方向进行浇筑 ， 自左侧 至右侧 浇筑 护坦 ，最后 自护坦 右侧 上 游 至 下 游 进 水 下不分散混凝 土在海 漫加 固中的应 用 行浇筑，直至设计高程。之后浇筑中间部位，也从下游 向上游方向，依次浇筑至设计高程 ，见图 1 。 黧 左侧分 虽 堇 隔 墙 4 一5 导v 0 + 星 l 屉 厘 口l l l 57JcT 潞 土 藿 蓉 n 国 3 5 c 2 5水 下 混 凝 土 J 罩 厚 度 不 小 于1m 一 - 古y = _ 一 f 力池 磨 藿 蓄 ， c 2 5 水 下 混 凝 土 坝 纵 0 + 1 6 I I j 甘l - 昔 石 Z号 l 石 j 亏 l 。 。 石 4昔 l 右 5 导 图 1 三孔 闸下游海漫段加 固处理 浇筑顺序 示意 图 由于混凝土中掺入了水下不分散剂，因此在施工 间 断的时间内，施工缝的黏结强度能够满足设计要求。混 凝土运输 、拌 和 、浇筑 ，应 能保 证水 下不 分 散混 凝 土施 工的连续 进行。 3 4 质量检验 三孑 L 闸海漫采用不分散混凝土进行加固处理完毕后， 对浇筑成型的混凝土质量进行了检测，检测数据见表 3 、 表 4 。 表 3 水下不分散 混凝 土 拌 和物质量指标标 准检验值 项目名称 标准指标 检验值 坍落度 ( mm) 2 0 0 士2 0 2 1 0 2 0 0 2 1 O 2 1 O 1 9 O 2 1 O 坍扩度 ( mm) 4 O O 5 0 0 4 2 3 4 4 0 4 3 0 4 2 6 4 3 0 4 2 0 泌水率( ) 5 6 1 6 4 6 4 6 2 6 2 6 2 凝结时间 ( h ) 终 凝 3 0 1 8 2 1 8 1 1 8 2 1 8 O 1 8 2 1 8 3 水下落下试验 p H值 6 0 7 0 检验值 1 1 8 5 2 6 5 2 3 7 3 O 8 7 8 8 6 检验值 2 1 8 1 2 6 1 2 5 1 3 O 3 7 2 8 6 检验值 3 1 8 2 Z 6 2 2 3 3 3 O 1 7 8 8 7 检验 值 4 1 8 4 2 6 4 2 4 2 3 O 3 7 6 8 7 检验值 5 1 8 2 2 6 2 2 5 6 3 2 O 7 1 8 2 检验值 6 1 8 0 2 6 1 2 5 0 3 O 7 7 2 8 5 检验值 7 1 8 2 2 6 1 2 4 6 3 O 7 7 4 8 5 检验值 8 1 8 1 2 5 2 2 5 8 3 1 1 7 0 8 1 检验值 9 1 8 O 2 6 1 2 5 4 3 1 8 7 1 8 2 检验值 1 O 1 8 1 2 6 O 2 4 8 3 1 3 7 3 8 3 式 中_厂 同一 验 收批 混 凝 土立 方 体抗 压 强 度 平 均 值 ，N mm。 ； _厂 k 混凝土设计强度标准值 ，N mm ； 1 5 _ 水 利 水 电 施 工 2 0 1 5 第2 期 总 第1 4 9 期 _厂 m 同一 验 收 批 混凝 土 立 方 体 抗 压强 度 最 小 值 ，N ram 。 计算结果f 一( 2 6 5 +2 6 1 +2 6 2 +2 6 4 +2 6 2 +2 6 1 + 2 6 1 + 2 5 2 + 2 6 1 +2 6 O ) 1 O 一 2 6 0 9 1 1 5 2 0 2 3 0 f m ln 一2 5 2 0 9 5 2 0 1 9 0 水下不分散 混凝 土 2 8 d的强度 经过 质量 评定 ，达到 并超过 设计 强 度。不 分散 混凝 土表 面成 型 平 整、密 实 。 自然浇筑成型边坡为 1：2 0 1： 2 5 。其他各 项检 测指 标均满足有关施工要求。 4 结束语 4 1 适 用范 围 水下不分散混凝土施工技术 主要应用在水环境 下 的混 凝土 浇筑 工 程 ，适 用 于所 有 水 工 、海 岸 工 程 等 混 凝 土结构 的水 下 补 强加 固或 应 急 、抢 险 工 程 。尤其 在 无法或难于修筑围堰的情况下 ，应用该项技术更是切 实可行。由于不需排水施工 ，大大节约 了工期 ，具 有 显著 的 经 济 效 益 ， 以及 较 好 的 实 际 和 技 术 经 济 应 用 价值 。 4 2 施工的有利因素 ( 1 )水下不分散混凝土具有超强 的抗分散性 、适宜的 流动性 和满 意 的施 工性 能。不分 散混 凝土在 水下 自由下 落时，混凝土拌和物具有抵抗水洗、不分 散、不离析、 自动流平 等特性 ，从 根本上 解决 了水 下混凝 土 的抗分 散 性 能、施工性 能和力 学性 能三者之间的矛盾 。 ( 2 )降低工程施工风险 。实现 了工程在不排水情况下 的混凝土浇筑作业 ，排除了修筑围堰、排水等复杂作业 和施工 ，能够使 混凝 土施 工 “ 水下 陆地化” ，降低 了施工 的风险性 。 4 3 施工的不利因素 ( 1 )水下不分散混凝土施工受水深 、风力等条件的限 制 ，一般适 宜的水深 为 3 1 2 m；若水深 超过 1 2 m，施 工 难度增 大 ，甚至不 能施 工 。动水 流速应小 于 3 m s 。风力 大 时，施工平 台难 以固定 在相 应位 置。 ( 2 )水下不 分散 混凝 土施 工是 一项 专业 性很 强 的工 作 ，必须配备专业、技术全面的潜水员，以便及时掌握 控制水下混凝 土 的进度 和质量 。施 工 范 围具 有一 定 的局 限性 。 ( 3 )水下不分散混凝土施工受施工接触面 的限制 ，当 接触 面为颗粒 或粉 状且厚 度较 大 时 ，水下施 工 清理 工作 受 到限制 ，须采 取专 业 的清理 措施 ，方能进 行混 凝 土 的 施工 。 ( 4 )水下不分散混凝土单价较高。由于水下不分散剂 单价较高，一般单价为 3 O元 k g ，每立方米不分散混凝 土成本加大 2 0 0 3 5 0元。加上是水上施工作业 ，使水下 不分散混凝土单价为一般混凝土单价的 3 5 倍。 ( 上接 第 2页) 基坑开挖方式主要从土方开挖顺序、土方装运( 挖 掘机 与 自卸 车 的 配 合 )及 机 械 运 行 道 路 几 方 面 进 行 考虑 。 由于泵站站址 紧邻 汉江，开挖边 线距汉江大堤仅 2 8 m，开挖深度大 、有效工作面积小 ，不满足放坡 开挖要 求 ，因此，基坑开挖分三层进行：第一层采用挖掘机直 接开挖 、剥离 ，由 自卸车 转 运至 弃土 场 ；第 二层 和第 三 层 采用阶梯式开挖 。 1 )原 始地 面高程为 3 0 0 0 m，安装 间、主泵房 、中控 室、出水池 ( 包括下基坑道路)均开挖至 2 2 0 0 m高程， 开挖深度为 8 m，需 采取 分级 开挖 的方式 ，分三 级开 挖 。 由于地下水位较 高 ，施工 时 ，需 先在 开挖 断面 以外 开挖 截水沟进行排水，将地下水降至开挖断面以下 5 0 c m。开 挖从主泵房中心线开始，左右各布置 2台挖掘机向安装 间 、中控室两侧进行 退挖 ，开挖 土料 通过 自卸 车运 至弃 土场，左岸土方运至左侧鱼塘位置，右岸土方运至右岸 池塘，共配备 6台自卸车进行土方转运。当开挖到第三 级时 ，由于开挖深度达到 6 m 以上 ，自卸车转 由中控室上 游 的施工便道将土方转运至弃土场 。 1 6 2 )第二层土方开挖分为两部分：一部分为中控室、 安装 间 至建 基 面 高 程 的 土方 开挖 ，另 一 部分 为 主泵 房 1 8 0 0 m高程以上的土方开挖。中控室、安装问各布置 1 台挖机 ，从上游退挖至下游出水池。主泵房布置 2台挖 掘机 ，从进水池 退挖 至 出水池 侧 。便 道设 在泵 站 出水池 左侧，与现有施工道路顺接。 3 )第 三层 由于主泵 房基 础 为变截 面 且 开挖方 量 少 ， 因此采用 4台挖掘 机通 过退 挖甩 土 的方 式 ，将 挖方 土从 主泵房进水池 侧退 挖至 主泵 房 出水池侧 ，通过 自卸 车转 运 至弃 土场 。 4结束语 在充分研究 了当地水文地质条件，参考并吸取 了大 量类似 土方 开挖施 工经 验 的基础 上 ，通过 制订 详 细的计 划 ，执行严格的监测 ，圆满完成 了徐鸳 口泵站砂质土条 件 下深 基坑土方 的开 挖工 作 ，并 形成 了一套 较 成熟 、较 完 善的施工工艺 ，希 望能 为今后 类似 的不 良地 质深 基坑 开挖提供一定的经验参考 。