水下混凝土浇筑方法及冲坑修补工程施工工艺.pdf

陕西水利 1 1 1 5年科技专刊 水下混凝土浇筑方法及冲坑修补工程施工工艺 汤 自超 ( 陕西i - N水利局安康7 2 5 1 0 0 ) 摘 要 本 文以水电站和 水库 大坝 水垫塘 、 消能工护坦的冲坑修补为工程 背景 ， 阐述 了导管法 浇筑水 下 不分散混凝土和处理水下病惠在实际工程中的应用，介绍了导管法浇筑水下混凝土的施工工 艺与步骤。导管法浇筑水下不分散混凝土， 浇筑质量高， 经济性好， 已成功应用于多个水库大坝 的冲坑 、 淘洞修补工程。 关键词 不分散混凝土 ； 导管法 ； 冲坑修补 中图分类号： T V 5 2 文献标识码： B 水电站和水库大坝水垫塘 、 消能工护坦等结构由于长期承 担高速水流的消能工作 ， 其底板很容易形成冲刷破坏 ， 并且它 们会随着时问的推移迅速发展扩大 ， 形成冲坑、 淘洞， 从而对水 库大坝的安全 、 稳定构成巨大威胁。针对这一类结构存在的问 题 ， 可采用水下钢筋混凝土锚固式结构进行修复及加固， 水下 混凝土的浇筑可采用导管法进行 ， 这种结构以及先进的施工方 法曾先后在湖南马迹塘水电站、 云南曼湾水电站、 四川龚嘴水 电站等多个大型水电站的冲坑修补工作中得到运用， 并且都取 得了很好的效果。混凝土锚固式修复结构示意图如图 1 所示。 这种钢筋混凝土锚固式结构的工作原理主要是钢筋网把 新浇注的混凝土结合成高强度的整体， 抗冲、 抗裂、 耐磨。同时， 锚筋把新浇筑钢筋混凝土锚固结构牢牢地锚固到冲坑底部， 抗 冲、 抗浮托， 保证了修补结构的稳定性， 解决了新老混凝土难结 合成整体的问题。钢筋网和锚筋规格， 可由计算或经验确定 ， 但 锚 固深 度不 宜小 于 3 0 c m。水 下不 分散混 凝土一 般采 用 U B W 型， 其强度等级一般不宜低于 C 2 0 。 、 t 力 7 a L 一 一 一 聋 ： 、 f 广 d 。 5 一 l ： 一 一 l 2 一 壹 一 注 ： 卜 原 破损 面 ，2 一开挖 线 ，3 一 水 下 混凝 土 ， 双 目钢 筋 M， 5 - 锚 筋 图 1 混凝土锚 固式结构 示意 图( 单位 ： mm) 水下冲坑修补的关键技术是植锚筋、 架设钢筋网、 浇筑水 下不分散混凝土这三个环节。 下面将从施工工艺选择实施过程 进行详细介绍。 1浇筑方法选择 水下混凝土浇筑的方法很多， 常用的有导管法、 袋装法、 吊 罐法、 升浆法。随着水下混凝土材料和浇筑工艺的改进 ， 升浆法 已很少采用。 过去几年多用袋装法、 吊罐法。 近年在水下工程中 出现了先进的导管法浇筑水下混凝土， 值得推广。现将各种浇 筑方法的特点对比如下。 5 8 1 1 导管法 导管法浇筑是将混凝土拌合料通过导管出口， 进入到初期 浇筑的混凝土( 作为隔水层 ) 底部， 新浇筑的混凝土顶托着初期 浇筑的混凝土上升和向周边扩展的浇筑方式。 导管法 最大 的优点 就是浇筑 连续 性好 ， 浇筑 速度快 ， 不 易 造成骨料分离， 能够最大限度的满足施工和设计要求。 施工设 备简单易操作 ， 浇筑成本低。 采用导管法时 ， 骨料的最大粒径要受到限制 ， 混凝土拌和 物需具有 良好的和易性及较高的坍扩度， 以达到自流平 、 自密 实的浇筑效果。 1 2升浆法 升浆法是在水下清基 、 安放模板并封密接缝后 ， 预先填放 粗骨料， 埋置输浆管， 然后用砂浆泵压送砂浆由底层向顶层压 送砂浆进行浇筑。 升浆法浇筑水下混凝土， 以前用于水下浇筑底板， 使用的 是陆上的普通混凝土， 能达到设计强度。过去一般用于浇筑船 坞底板， 非干地施工的水闸底板， 由于可以不用创造干地施工 条件， 可节省工程费用。 升浆法浇筑水下混凝土的浇筑强度不高， 不适宜用于高强 度混凝土结构的浇筑 ； 升浆法浇筑时， 浇注压力不易控制 ， 压力 过大则会造成水泥浆的离析， 堵塞管道 ， 还会扰动预填骨料。而 且水灰比要求严格， 一般在 0 1 5 0 1 7 。 1 3 袋装法 袋装法是将混凝土拌和物装入料袋， 依次下放入水 ， 浇筑 在水中预定地点。 袋装法施工方法和设备简单 、 方便 ， 易于操作 ， 料袋 可以直 接在混凝土表面浇筑， 水下混凝土中的胶凝颗粒流失少 ， 可以 达到很高的水陆强度 比； 但浇筑速度慢， 不适于大方量水下混 凝土浇筑。 1 -4吊罐法 吊罐法浇筑时 ， 将拌制好的混凝土用吊罐装好 ， 吊运至 水下待浇筑仓 内， 然后打开吊罐底部的活动仓 门， 混凝土在 自重的作用下到达浇筑部位 ， 自流平不振捣 ， 浇筑高度小于 3 0 c m 为好 。 该法施工设备简单 ， 易于操作， 可以达到较高的水陆强度 比， 适合大、 中方量和立面混凝土浇筑。问题是施工连续性差， 施工技术 浇筑速度较慢 ， 且容易造成混凝土的骨料分离， 混凝土浇筑质 量和强度较难控制。 根据以上综合对 比分析以及水电站的交通条件、 现场布置 等实际情况， 选用导管法进行水下混凝土浇筑最为理想。 2导管法浇筑的基本步骤 2 1 冲坑清理 将冲坑内破损混凝土和碎石等杂物清理出冲坑以外， 将零 星混凝土块及卵石清除干净 ， 露 出混凝土原面或基岩面 ， 表面 清洗干净。同时对已出露的钢筋除锈 ， 达到无锈痕、 无锈斑 ， 可 以浇筑混凝土的程度。 2 2布设钢筋网 为了增强被浇筑冲坑内新老混凝土的结合强度， 并成为一 个整体 ， 在修补区域内要布设锚固筋； 然后架设抗冲、 限裂钢筋 网， 这道工序的步骤如下 ： 2 2 1 钻锚筋孔 ( 1 ) 钻孔。由潜水员用水下钻孔机在冲坑底部进行水下钻孔。 ( 2 ) 洗孔。钻孔完毕后 ， 用高压水枪把屑渣冲除干净。 2 2 2锚固钢筋 洗孔完毕之后， 在内部充填水下砂浆或水下环氧砂浆作为 锚固剂 ， 锚固钢筋。 2 2 _ 3 架立钢筋网 待锚固剂硬化 1 2 h后， 将在岸上已绑好的双向钢筋网整体 吊放下水就位， 钢筋网布置在新浇水下混凝土的上部， 钢筋网 与插筋之间、 新老钢筋网之间用水下电焊联接。 2 3架立模板 对损坏部位修补需架立钢模板时( 立面浇筑) ， 模板可采用 钢板和角钢拼接而成的钢模板 ， 或用木板和角钢制成的钢木模 板， 并与锚固钢筋用电焊连接作模板支撑。 2 4浇筑 2 4 1 导管定位 前期准备、 处理工作完成后， 在作业船适当位置安装导管 ， 并调试起 吊设备 ， 调试工作完成后 ， 将作业船移动至待浇筑 区 域进行定位。定位可分为两个步骤： ( 1 ) 作业船初步定位。作业船上工作人员根据冲坑大概位 置， 调整作业船位置使其尽量处于冲坑的正上方； ( 2 ) 水下精确定位。作业船初步定位完成后， 潜水员入水进 行水下精确定位， 水上水下同时进行， 确保导管出料口处在浇 筑仓内适当位置、 导管倾角合适并且不渗水的软袖管能够平铺 到冲坑内， 便于浇筑时形成埋管浇筑。调整完成后用缆绳将作 业船固定 ， 避免浇筑过程中作业船发生移动， 影响浇筑质量及 浇筑效率。 2 4 2开始浇筑 浇筑作业开始之前仔细检查整个浇筑系统是否正常， 然后 开始进行浇筑。在浇筑第一斗混凝土之前， 把直径略小于导管 内径的软质浮力通球投放在导管内， 通球浮在水面( 如图 2所 示 ) ； 然后将已拌制好的混凝土通过运料斗运送至浇筑地点， 再 进入到导管。 导管内的混凝土与通球接触 ， 并推动通球下移。 在 下移的过程中， 混凝土由于有球体的隔离， 不与水接触， 不受混 凝土下降时水流的冲刷 ， 混凝土中的胶粘颗粒不受损失 ， 大大 有利于水下 昆 凝土水陆强度 比的提高。通球到底后 ， 经过软袖 管出水， 由于软袖管是平卧在基底上， 混凝土不会全部流出， 把 不渗水的软袖管封堵住 ， 导管内形成元水环境。用同样的方法 进行通球浇筑 2次 3 次，便可将不渗水的软袖管埋在混凝土 里， 形成埋管浇筑。即便是不连续浇筑， 中途停止时， 导管内也 无水。这种先进的浇筑方法 ， 既避免了水流对流态混凝土的冲 洗， 也避免了浇筑过程中的骨料离析， 能够最大限度的满足施 工要求、 保证施工质量。 在浇筑过程中， 要随时用手电筒检查管内情况 ， 做到导管 不漏水、 不返水。 如果发现导管内有水 ， 应立即使用通球法 ， 同 时检查软袖管并把它埋好再继续进行浇筑。浇筑过程如图 3 所示 。 图 2通球法示意图 图 3 混凝土浇注过程示意 图 3正常浇筑作业时的工艺控制及注意事项 3 1 混凝土倒入 应使混凝土徐缓的倾倒进承料漏斗，防止不连续倒人 ， 致 使导管内空气不能即时排除而产生高压气囊。 3 2随时检查 在浇筑过程中要随时做水上和水下检查。水上检查导管壁 是否由于混凝土浆粘挂在管壁上形成堵塞， 并及时疏通； 水下 一 59 陕西水利 2 01 5年科技专刊 水利工程混凝土渗漏的原因分析和防治措施 周 雯 ( 额敏 水利局 新疆额敏8 3 4 6 0 0 ) 摘要随着近年来自然灾害的频发， 水利工程建设逐渐引起社会各界的重视 ， 虽然我国目前水利工程 技术得到提升， 但在具体施工过程中， 依旧存在各种状况导致施工异常。混凝土渗漏现象就是 常见异常之一， 混凝土渗漏造成工程建设施工安全隐患， 甚至影响到工程使用寿命。 关键词水利工程； 混凝土渗漏 中图分类号 ： 1 V 5 4 3 文献标识码 ： B 在水利工程中， 混凝土渗漏一直是一个顽疾。水利工程 建设混凝土施工过程中， 因混凝土本身具有透水性或混凝土 自身质量 问题 ， 导致内部出现裂痕， 如果这些裂痕不能及时 有效的控制并采取相应补救措施，这些间隙将引起渗漏 ， 进 而引发施工质量安全问题。如果渗漏没有得到及时有效的解 决 ， 长时间透水会导致混凝土内部结构发生腐蚀生锈 ， 同时 压水深入结构内部对结构稳定性造成破坏。长期的渗漏发生 混凝土钙化 ， 导致结构松散 、 强度减低、 耐久性降低 ， 长期累 积将会引发水利工程安全事故。本文针对混凝土渗漏的原 因 以及相应对策进行阐述， 为以后水利工程施工提供建议 。 1水利工程发生混凝土渗漏现象的原 因分析 水利工程施工过程中发生渗漏的主要现象以及原因分 析有 ： ( 1 ) 蜂窝处渗漏。混凝土运输过程中出现混凝土离析现 象 ， 导致混凝土入仓前内部土料粗骨料过于集中， 振捣效果 不理想， 形成蜂窝状空洞， 引发渗漏。 ( 2 ) 温度裂缝产生的渗漏。混凝土施工时， 没有对大体积 混凝土采取温控措施 ， 混凝土的分块过大 ， 同时在内外温度 的作用下产生贯通性裂缝 ， 造成渗漏。 ( 3 ) 变形渗漏。变形渗漏有多种形式 ， 主要包括沉降裂缝 以及伸缩裂缝和抗震缝。在变形引起的裂缝中， 混凝土特性 是其中最容易出现问题的环节 ， 我们应当充分对其技术施工 高度重视 ， 针对性的采取防范措施。 ( 4 ) 裂缝处渗漏 。混凝土具有抗压强度大 ， 抗拉伸强度 小 ， 材质脆性的特点。当混凝土结构受到比其 自身抗拉伸力 强度大的拉伸时 ， 其结构内部会 出现弯曲裂缝现象。根据不 同原因形成的裂缝可分为超载裂缝 ， 凝缩裂缝， 干缩裂缝 ， 碱 骨料反应裂缝 ， 沉降裂缝等。 根据裂缝深度， 可把裂缝分为表 层裂缝 ， 深层裂缝以及贯穿性裂缝。引起这些裂缝的原因是 多方面的。混凝土的配合比、 材料性能、 运营管理水平 、 气温 环境等都是引起裂缝的原因。如混凝土在凝 固时产生不均匀 沉降现象 ， 引起伸缩缝位置水带断裂 ， 形成软基带伸缩渗漏。 此外 ， 由于技术施工一级下料方式问题引起止水带受力不均 也能导致渗漏。 检查导管出料口是否始终处于埋没状态， 并及时调整使导管出 料口埋深大于 3 0 c m。 同时检查模板漏浆情况， 并及时封底堵漏。 3 3 导管调节 随着水下混凝土浇筑面的上升， 随时调节导管在水中的角 度和导管出料口的埋入深度， 保证埋入深度大 3 0 e m。如果发现 翻水， 应该再用浮球法进行浇筑。 3 4调整浇筑 区域 在浇筑区域， 混凝土浇筑到设计高度后， 移动作业船 ， 进行 下一区域的浇筑。同时在第一罐浇筑时应该再放入浮球进行重 新埋管浇筑。 4结语 导管法浇筑水下混凝土的质量， 和混凝土浇筑前的准备工 作是否充分， 混凝土配比是否合适， 砂石级配是否最佳， 导管埋 深是否适中， 混凝土面上升情况， 以及浇筑后的保护等工作是 6 O一 否全面密切相关， 只有做好以上几方面的工作才能保证水下混 凝土的浇筑质量。 参考文献 f 1 1 中国石油天然 气集 团公 司 水下不分散 混凝 土施 工技 术规范 s J 2 0 0 3 7 1 【 2 】张树明 柔性导管法浇筑水下混凝土板技术 】 _ 浙江水利科 技， 1 9 9 4 ( 4 ) ： 3 1 3 4 【 3 】 余德斌 钻孔灌注桩水下砼浇筑质量控制技术刍议 】 浙江水 利水电专科 学校 学报 2 0 0 1 ， 4 3 ( 2 ) ： 4 0 - 4 1 【 4 廉慧珍， 张青国内外 自密实高性能混凝土研究及应用现状 U ， 1 9 9 9 5 】 董晓智，舒畅 水下浇注混凝土的施工方法探讨 I 】 ，2 0 1 0 ( 4 )