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水下浇注不分散砼施工方案

1． 工程概况
营口经济技术开发区鲅鱼公主雕塑景观工程位于鲅鱼圈山海广场西南侧的老母猪礁附近，地理坐标为北纬40°13′，东经122°03′。鲅鱼公主雕塑景观工程基础为沉箱结构，基床标高-6.5m，基床厚度3.5m,由10个500t沉箱组成。沉箱尺寸如下：沉箱长16.2m，宽7.4m，高7.0m，有3个舱隔,每个舱隔尺寸为4.6m×4.3m，隔墙厚度为250mm，前、后及侧墙厚度为400mm，沉箱之间侧壁使用化学植筋胶进行植筋，接缝处安装钢筋笼浇筑C30水下不分散混凝土将10个沉箱连接成整体，浇注混凝土1990m3。

沉箱平面图

2．主要自然及水文条件
2.1 风
本海区常风向为S向，频率为17.96%，强风向为NNE向，频率为12.77%，≥6级风的频率为13.18%，≥7级风的频率为5.11%。
2.2 潮汐
该区域潮型为不规则半日潮，涨潮延时5小时44分，落潮延时6小时42分，落潮历时大于涨潮历时。
最高高潮位：+4.75m 最低低潮位：-1.10m
平均高潮位：+2.01m 最大潮差：4.23m
最小潮差：0.71m 平均潮差：2.56m
根据多年的实测资料，潮流有明显的往复性质，涨潮流向NNE，落潮流向SW，大潮流速大于小潮流速，涨潮流速大于落潮流速。
2.3 设计水位
设计高水位：+4.00m 设计低水位：+0.24m
极端高水位：+5.14m 极端低水位：-1.69m
2.4 波浪
本海区强波向为NNE向，频率为9.79%，常波向为SW向，频率为13.18%。
3．工程特点
(1)该工程位于外海，无防波堤掩体，受风浪影响大。
(2)水下支模板施工难度大，需要潜水员水下配合施工，受风浪影响、施工效率低，同时存在诸多安全隐患。
(3) C30水下不离散砼配合比由试验室设计试验符合要求后进行施工。
4．施工工艺和技术措施
水下浇注不分散混凝土在安装沉箱并沉箱箱内填料完成后进行。由于沉箱安装存在偏差，使用通长定型6.4m×2.3m模板水下支模施工难度大，且模板止浆困难，拌和船每次浇注能力有限，因此采取分三层支模三层浇注施工工艺，模板设计单片尺寸2.2m×2.3m。主要工序包括C30水下不分散混凝土配合比设计、钢筋笼制作绑扎及安装、水下支模、C30水下不分散混凝土浇筑等几道工序。施工工艺流程图如下：
水下拆模支第一步模板

模板制作

浇筑第一步C30
水下不离散混凝土

钢筋笼制作绑扎
及安装

水下拆模支第一步模板

设计C30水下不离 散混凝土配合比

模板打磨、粘止浆条

浇筑第二步C30
水下不离散混凝土

浇筑第三步C30
水下不离散混凝土

水下拆模支第一步模板

水下拆模

4.1 C30水下不分散砼配合比设计
4.1.1 原材料使用如下：
(1)水泥：采用大连海鸥牌普通硅酸盐水泥，强度等级42.5R。
(2)细骨料：采用九寨产的河砂。
(3)粗骨料：采用槐树房产的碎石(粒径5～25mm)。
(4)减水剂：采用天津市雍阳减水剂厂生产UNF-5(液)
(5)絮凝剂：采用中国石油集团工程技术研究院研制的UWB-Ⅱ型絮凝剂。
4.1.2 配制强度
依据《水下不分散混凝土施工技术规范》，配制强度R配=(R设/t)+1.645σ。
R设——水下不分散混凝土设计强度标准值，MPa。
t——水陆强度比系数，可根据试验得出。无试验资料时，当水下不分散混凝土施工在水中有符合规定的自由落差，t可取值为0.70～0.85；当水下不分散混凝土施工采用无水中自由落差的封闭施工方法时，t可取值为0.85～0.95。
R配——水下不分散混凝土空气中成型配制强度，MPa。
σ——强度标准差。
本工程水下不分散混凝土设计强度为C30，R设=30 MPa。由于水下不分散混凝土在水中施工有自由落差，所以t取值为0.8，σ取值4.5。
R配=(30/0.8)+1.645×4.5=44.9MPa
4.1.3 单位水泥用量
依据《水下不分散混凝土施工技术规范》，单位水泥用量控制在400kg/m3以上。
4.1.4 坍落度与坍扩度
由于本工程水下不分散混凝土由拌合船搅拌，通过输送泵浇筑混凝土，坍落度控制在180mm～220mm，坍扩度控制在400mm～500mm。
4.1.5初步设计4个配合比
编号
配合比
水灰比
水泥用量(kg)
砂用量(kg)
碎石用量(kg)
水用量(kg)
减水剂
(kg)
絮凝剂(kg)
PHB1

PHB2

PHB3

PHB4

4.1.6 配合比选定
编号
抗压强度
3d
抗压强度28d

PHB1

PHB2

PHB3

PHB4

通过试验结果可以看出

4.2模板制作
沉箱接缝处模板共分10片，采用δ5mm厚钢板作板面，模板使用[12槽钢为主肋，∠50×5等边角钢为横肋，模板四边贴止浆条。模板结构形式如图1所示：

图1 模板结构图
4.3水下支模及水下浇注砼
沉箱预制过程中对沉箱侧壁预埋M24螺母，用于安装三角支架加固模板，沉箱安装前，对沉箱底角植入φ25螺纹钢筋用于加固模板底角。水下支模使用100t方驳吊机组。
(1) 水下支第一步模板及浇注第一步水下砼
由两名潜水员下水在沉箱侧壁安装三角支架，安装完成后通过水下电话沟通
指挥吊车支模。模板加固分四部分加固，模板底角加固利用植入沉箱底角的φ25螺纹钢筋，使用木楔子进行加固。其它部分使用三角支架顶丝盒顶[12槽钢进行加固模板。第一步模板加固完成后进行水下浇注砼，第一步砼浇注标高为-3.5m，浇注砼时，拌合船泵管插入底部距砼面20cm～40cm下灰，以减少砼受波浪及水流影响，浇注顺序由内向外依次浇注，潜水员下水观察下灰高度，避免砼浇注高度超过模板顶面。见下图所示：
水下支第一步模板立面图 水下支第一步模板断面图

(2) 水下支第二步模板及浇注第二步水下砼
潜水员下水竖向安装四排三角支架，通过水下电话指挥方驳吊机组将模板立
在三角支架上，使用三角支架顶丝盒顶[12槽钢分四排进行加固模板。第二步模板加固完成后进行水下浇注砼，第二步砼浇注标高为-1.47m，浇注砼时，拌合船泵管插入水中保持距砼面20cm～40cm下灰，浇注顺序由内向外依次浇注，潜水员下水观察下灰高度，防止砼浇注溢过模板顶面。见下图所示：
水下支第二步模板立面图 水下支第二步模板断面图

(3) 水下支第三步模板及浇注第三步水下砼
低潮水时潜水员下水竖向安装四排三角支架，指挥方驳吊机组将模板立在三
角支架上，使用三角支架顶丝盒顶[12槽钢分四排进行加固模板。第三步模板加固完成后进行水下浇注砼，第三步砼浇注标高为+0.5m，砼浇注时间选择落潮时浇注，拌合船砼泵管插入水中保持距砼面20cm～40cm下灰，浇注顺序由内向外依次浇注，潜水员下水观察下灰高度，防止砼浇注溢过模板顶面。见下图所示：
水下支第三步模板立面图 水下支第三步模板断面图

5．总结和体会
本工程沉箱接缝处共浇筑了水下不离散混凝土1990m3,拌合船泵送混凝土效
果良好，低潮水时，观察顶面混凝土表面基本平整，无开裂现象。通过本次施工我们总结有以下几点经验：
(1)潜水员水下支模板、止浆整套施工工艺通过实践证明是可行的，对类似工程具有较高的可供借鉴意义；潜水员水下支模，风力小于5级，波高小于0.5m才能进行施工。
(2)使用拌合船泵送浇筑水下不离散混凝土时，泵管下灰口保持20cm左右出灰效果最好。既能减小风浪对混凝土的离散，又能防止泵管堵管。
(3)在潮差段浇筑水下不离散砼时，宜选择高潮水时进行施工，能防止风浪使混凝土离析。