CN104480943A - 一种水下隔离式混凝土浇筑施工方法 - Google Patents

Abstract

一种水下隔离式混凝土浇筑施工方法，在水下浇筑过程中引入水泥浆作为介质层，使得混凝土、水泥浆、水三者在浇筑过程中，能在重力作用下自行分层，始终保证混凝土与环境水隔离，而且可以实现导管在水泥浆中的水平移动和水下混凝土振捣，从而提高水下浇筑施工质量。本发明中的水泥浆介质层具有较好的流动性、抗分散性和均质性，利用其比重特性实现隔离作用，减少了水下混凝土在浇筑过程中与环境水的直接接触，而且可以进行水下混凝土的水下振捣，从而取得更好的水下浇筑质量。本方法实现了常态混凝土水下大仓面、大体积的浇筑施工，工艺简单，施工质量大幅提高，施工成本则大大降低。

Description

一种水下隔离式混凝土浇筑施工方法

技术领域

本发明涉及水下混凝土浇筑技术领域，具体涉及一种利用水泥浆介质将混凝土与环境水进行隔离的水下浇筑施工方法。

背景技术

水下混凝土浇筑施工方法，目前公知的水下混凝土浇筑方法有导管法、袋装法（膜袋法）、压浆法等，其中以导管法最为常用。

导管法浇筑水下混凝土，在上部设料斗，下部连接导管，导管底部装设开关阀门。浇筑时，将导管移至指定浇筑部位，底部距浇筑地面一定距离，先将导管内充满混凝土，然后打开下口阀门，一面均衡地浇筑混凝土，一面缓缓提升导管，浇筑过程中始终需保持导管底口始终埋在已浇的混凝土内一定淹没深度，直至结束。导管浇筑的作用半径通常不大于3m，且在浇筑过程中只允许导管上下升降，不得左右移动。

对于水下浇筑所用的混凝土，常须具有水下不分散性、良好流动性、自密实性，需要掺加絮凝剂等外加剂，单位方量成本就增加近1倍，而且由于掺加外加剂后自身粘稠度增大，采用泵送时极容易堵管造成浇筑中断，总体成本代价高。若采用常态混凝土进行水下浇筑，在水下虽然可以凝固硬化，但是水下浇筑质量较差，主要原因就是混凝土易与环境水接触，导致其水灰比增大和骨料离析，从而影响混凝土浇筑质量。因此，若能采取一定的施工方法，利用普通混凝土就能进行水下浇筑，且可以取得较好的水下浇筑质量，而工程成本又较小，无疑将是水下混凝土浇筑领域实质性的进步，其技术难题就在于怎样减少浇筑过程中混凝土与环境水的接触机会。

发明内容

为解决水下混凝土导管法浇筑技术中存在的技术问题，本发明提出了一种水下隔离式混凝土浇筑施工的方法，它利用一种比重介于水和混凝土之间的、均质的、自身具有一定抗分散性，且流动性较好的水泥浆作为介质，使得混凝土、水泥浆、水三者在浇筑过程中，能在重力作用下自行分层，始终保证混凝土与环境水的有效隔离，且可以实现导管在水泥浆中的水平移动、水下混凝固振捣，从而提高常态混凝土的水下浇筑施工质量。

本发明的目的是这样实现的： 一种水下隔离式混凝土浇筑施工方法，在水下浇筑过程中利用水泥浆介质，形成水泥浆介质层将混凝土与环境水有效隔离，减少浇筑过程中混凝土与环境水的接触机会。

施工具体步骤为：

1）水泥浆介质配制：先配制一种比重介于水和混凝土之间的、均质的、自身具有一定的抗分散性，且流动性较好的水泥浆介质；

2）注入水泥浆介质：采用导管法，先向导管内放入隔离球或导管底部采用阀门控制；向料斗内连续注入水泥浆，直到在浇筑部位形成一定厚度的水泥浆介质层。

3）常态混凝土浇筑：水泥浆介质注浆完成后，先向导管内放入隔离球或导管底部采用阀门控制；完成后立即向料斗内注入常态混凝土，且始终保持导管下口在水泥浆介质层内具有一定的淹没深度，施工过程实时监测介质层和下部混凝土的上升高度，一面均衡地浇筑混凝土，一面缓缓提升导管，直至浇筑结束。

所述的水泥浆介质的水灰比在0.5～0.7之间，密度1.6～1.7g/cm³，在水泥浆介质中还添加有缓凝剂，以控制水泥浆的初凝时刻在该仓混凝土浇筑完成时刻之后。

所述的水泥浆介质中添加有絮凝剂，加入后使水泥浆介质自身具有一定的抗分散性能。

采用导管法浇筑过程中，导管下口距离浇筑地面10～20cm，导管下口在水泥浆介质层内具有的淹没深度不小于20cm。

浇筑部位形成的水泥浆介质层厚度不小于20 cm。

所述的常态混凝土的坍落度200±30mm。

采用本发明取得的技术效果：

1）将水泥浆介质的水灰比在0.5～0.7之间，密度1.6～1.7g/ cm³，以及加入絮凝剂、缓凝剂等，使介质层较好的抗分散性和流动性，具有很强的隔离作用，避免水下施工时混凝土与环境水的直接接触，减少骨料离析，从而取得更好的水下浇筑质量。

2）水泥浆介质中掺加粉煤灰，形成水泥粉煤灰浆，进一步延长介质的缓凝时间和和增加介质的均质性。

3）混凝土导管可以实现在介质层内进行纵、横向的水平移动，而不会对已浇混凝土形成太大扰动，扩大了单根导管浇筑范围，同等条件下可满足大仓面、大体积水下部位的混凝土浇筑。

4）由于介质层的隔离作用，可以实现水下混凝土的水下振捣，而且介质层会因一部分会进入混凝土，另一部分最终会随着混凝土浇筑的上升而溢出，从而使水下混凝土浇筑质量达到与陆地浇筑同等水平。

5）本方法实现了常态混凝土大水下大仓面、大体积混凝土的分层浇筑施工，工艺简单，施工质量大幅提高，施工成本则大大降低。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1～4 是本发明的施工过程示意图，其中图1为水下立模形成浇筑仓面；图2为注入水泥浆介质；图3为注入水下混凝土，图4为浇筑完成；

图5为护坦掏刷平面示意图；

图6为水下模袋法形成浇筑仓面；

图7为放入隔离球，注入水泥浆介质层；

图8 为放入隔离球，注入常态混凝土；

图9为单仓浇筑完成；

图中1-水下模；2-料斗；3-浇筑导管；4-隔离球；5-水泥浆介质层；6-混凝土；7-水。

具体实施方式

实施例1：

水泥浆介质配制：配制一种比重介于水和混凝土之间的、均质的、自身具有粘性，但流动性较好的水泥浆介质，具体如下：水泥浆介质的水灰比在0.5～0.7之间，密度1.6～1.7g/ cm³。在水泥浆介质中添加 BT-7000型缓凝剂，以控制水泥浆的初凝时间不小于4h；水泥浆介质中添加BT-7003型絮凝剂，减少水泥浆沉淀，增加水泥浆自身的抗分散性。为进一步延长介质的缓凝时间和和增加介质的均质性和流动性，水泥浆介质中还添加粉煤灰，粉煤灰等级为Ⅱ级，按等量取代法，掺量为水泥用量的25%。

施工步骤：在水下浇筑指定区域，四面需有模板1、凹槽等围护的条件下，采用导管法浇筑，先放入隔离球4，向料斗2和混凝土导管3内连续注入配制好的水泥浆介质，直到在浇筑部位形成一定厚度的水泥浆介质层5，注入过程中控制混凝土导管3下口距离浇筑地面10～20cm，水泥浆介质层厚度不小于20 cm。水泥浆注入完成后再次放入隔离球4，随即向料斗内注入常态混凝土6，且始终保持导管下口在水泥浆介质层5内的淹没深度不小于20cm，一面均衡地浇筑混凝土，一面缓缓提升导管3，直至浇筑结束。

也可采用在导管底部采用阀门控制物料流量，以代替隔离球。

在浇筑过程中，常态混凝土6、水泥浆介质层5、水7三者能在重力作用下自行分层，水泥浆在与混凝土介质同步上升的同时，始终保证混凝土与环境水的处于隔离状态，从而提高水下浇筑施工质量。

使用的常态混凝土6坍落度200±30mm。

实施例2：

下面结合湖北某电站溢流坝下游护坦端部冲刷水下修复实例，为本发明做进一步的详细描述，但本发明的实施范围、方式并不仅限于此。

从水下测量报告得知，该电站溢流坝下游消力池及池后护坦、河床经历了多年汛期洪水的掏刷，其整个溢流坝护坦末端底部基础被掏刷，掏刷段总长48m（如图5），最大掏刷高度为9m（与原河床面），护坦基础自护坦端头至上游方向最大掏刷深度达7m，从而形成护坦端头悬挑，掏空部位均为水下，深度范围为8～20m，存在较大安全隐患。根据设计方案，需对水下基础部位进行混凝土回填，并在端部形成一定的防护，防止掏刷的进一步扩大。经过前期对干式施工和水下浇筑两种施工方式进行方案比选，由于形成干式施工面的施工代价太大，故考虑采用水下浇筑的施工方案，主要施工步骤如下：

1）为便于水下浇筑施工方便，设置专门的水上浇筑平台，结合水下混凝土扩散半径和浇筑区域的大小，确定平台大小为（宽×长）4m×6m。在平台上设导管浇筑机构，即顶部设有进料料斗，下部设有导管，导管采用200mm直径钢管分节构成，节间采用法兰盘连接，导管下口设阀门装置，整体导管浇筑机构用起重设备起吊，具备升降功能。

2）混凝土浇筑前，按照设计要求进行了基础面的水下清理、植筋，立模采用叠袋法（如图6）。

3）制备水泥浆掺加粉煤灰，掺量为25%，按等量取代水泥，水灰比0.6，密度1.7g/cm³，缓凝剂 BT-7000型缓凝剂掺量为水泥用量2%，絮凝剂为BT-7003型，掺量根据现场试验确定为1%。开始浇筑时，导管底部应接近地面约10～20cm。 先向料斗和导管放入隔离球，向料斗连续注入水泥浆介质，直到在浇筑部位形成厚度不小于20cm水泥浆层作为介质层（如图7）。完成后再次放入隔离球，然后向料斗内注入常态混凝土，始终保持导管下口在水泥浆介质层内具有一定的淹没深度（如图8）。随着混凝土浇筑高度的上升，徐徐提升浇筑机构，但需始终保证导管下口始终处于水泥浆淹没状态，直到浇筑完成（如图9）。

4）浇筑工程中，根据混凝土扩散半径的大小和双频测深仪测量反馈的介质层厚度来实时移动、提升浇筑导管，以满足整个仓面的浇筑需要。

Claims (8)

1.一种水下隔离式混凝土浇筑施工方法，其特征在于：在水下浇筑过程中利用水泥浆介质，形成水泥浆介质层将混凝土与环境水隔离。

2.根据权利要求1所述的水下隔离式混凝土浇筑施工方法，其特征在于：施工具体步骤为：

1）水泥浆介质配制：先配制一种比重介于水和混凝土之间的、均质的、自身具有抗分散性，且流动性较好的水泥浆作为隔离介质；

2）施工：采用导管法浇筑，先在导管内放入隔离球或导管底部采用阀门控制，向料斗内注连续注入水泥浆介质层，直到在浇筑部位形成一定厚度的水泥浆介质层；完成后再次放入隔离球或导管底部采用阀门控制，随即向料斗内注入常态混凝土，施工过程实时监测介质层和下部混凝土的上升高度，且始终保持导管下口在水泥浆介质层内具有一定的淹没深度，一面均衡地浇筑混凝土，一面缓缓提升导管，直至浇筑结束。

3.根据权利要求1或2所述的水下隔离式混凝土浇筑施工方法，其特征在于：所述的水泥浆介质的水灰比在0.5～0.7之间，密度1.6～1.7g/ cm³，在水泥浆介质中还添加有缓凝剂，以控制水泥浆的初凝时刻在该仓混凝土浇筑完成时刻之后。

4.根据权利要求3所述的水下隔离式混凝土浇筑施工方法，其特征在于：所述的水泥浆介质中添加有絮凝剂，加入后使水泥浆介质具有一定的抗分散性。

5.根据权利要求2所述的水下隔离式混凝土浇筑施工方法，其特征在于：采用导管法浇筑过程中，导管下口距离浇筑地面10～20cm，导管下口在水泥浆介质层内具有的淹没深度不小于20cm。

6.根据权利要求2所述的水下隔离式混凝土浇筑施工方法，其特征在于：浇筑部位形成的水泥浆介质层厚度不小于20 cm。

7.根据权利要求2所述的水下隔离式混凝土浇筑施工方法，其特征在于：所述的常态混凝土的坍落度200±30mm。

8.根据权利要求3所述的水下隔离式混凝土浇筑施工方法，其特征在于：水泥浆介质中掺加粉煤灰，形成水泥粉煤灰浆，进一步延长介质的缓凝时间和和增加介质的均质性和流动性。