水下混凝土施工工艺

摘要:本文了影响水下水泥混凝土施工的因素。从施工工艺、技术要求等各方面阐述了水下混凝土的施工特点。怎么样保证水下混凝土的施工质量。施工单位必须认真把握好质量控制,水下砼为水中浇注的砼,根据水深确定施工方法,较浅时,可用倾倒法施工,水深较深时,可用竖管法浇注,一般配合比同陆上砼相同,但由于受水的影响,一般会比同条件下的陆上砼低一个强度等级,所以应提高一个强度等级,如要求达到C25,应配到C30。另外,还有一种加絮凝剂的方法,比较可靠,但造价比较高,水下混凝土标号不低于C25。。关键词:水下混凝土施工施工质量工艺 目录 1、引言 (1) 1.1前言 (1) 1.2水下混凝土概述 (1) 1.3本文的目的和意义 (2) 2、施工方法 (3) 2.1导管法 (3) 2.2袋砌法 (3) 2.3倾注法 (3) 2.4柔性管法 (4) 2.5预埋骨料压浆法 (5) 3、施工阶段 (5) 4、水下混凝土浇筑技术要求 (11) 5、水下混凝土施工常见问及处理办法 (11) 5.1初灌量 (11) 5.2卡管、堵管 (11) 5.3导管拔出 (11) 5.4钢筋笼的上浮和下沉 (11) 结论 (15) 参考文献 (15) 1.1: 随着各类建筑的曾多,水上简直的基础,墩台等的现浇使用更多的水下混凝土的施工工艺,水下混凝土施工属于隐蔽工程,由于施工是在水下进行,所以其施工过程及质量是关键,这就对施工前期条件和施工工艺进行控制。对每一个环节严加要求,力争把隐患消除在成桩之前。避免不必要的损失。 1.2: 在干处进行拌制,而在水下浇筑和硬化的混凝土,叫做水下混凝土。混凝土在水下虽然 可以凝固硬化,但浇筑质量较差。因此,只是在不得已的情况下,或在一些次要建筑物的水下部分,才采取水下浇筑的方法。对水下浇筑混凝土要求较高,必须具有水下不分离性、自密实性、低泌水性和缓凝。瞠等特性。 进行水下浇筑混凝土,拌和物在进入仓面以前,避免与环境水接触;进入仓面后,与水接触的混凝土始终与水接触。后浇的不再与水接触,要求混凝土应县有足够的流动性劣抵抗泌水和分离的稳定性,而且必须在确能防止流水影响的围堰内进行。浇筑不得中断并应尽速进行。在浇筑完成后24h内,围堰不得抽水。 为了保证混凝土有良好的流动性,以便利用自身重量沉实,同时保证具有抵抗泌水和生离的稳定性,水下浇筑的混凝土其水泥用量要求比一般混凝土多,用量在380~450kg/m3之间,水灰比应不超过o.55。含砂率和用水量也相应较高,而且不能用过大的粗骨料。 水下混凝土与大流动度混凝土类同。根据水下浇筑的特点,应加入水下不分离的外力剂,即增稠剂或增黏剂。增稠剂可分为丙烯酸和纤维素两类。丙烯酸类有聚丙烯酰胺水解物、丙烯酰胺和丙嘶酸共聚物。纤维素类有羟乙基甲基纤维素、羟乙基纤维素和羟基丙酰甲基纤维素等。掺主为占水泥重的0.15%~1%。纤维素类具有缓凝性,掺量应偏小些。由于水下混凝土加入了增黏剂,黏度较大,这也是与自密实混凝土不同之处。 2.1: 采用导管法浇筑水下混凝土,适用于水深不超过15~25m的情况。导管的直径为25~ 30cm,每节长1~2m,用橡皮衬垫的法兰盘连接,底部应装设自动开关阀门,顶部装设漏斗。导管的数量与位置,应根据浇筑范围和导管的作用半径来确定。一般作用半径不应大于3m。 在浇筑过程中,导管只允许上下升降,不得左右移动。开始浇筑时,导管底部应接近地基约5~10cm,而且导管内应经常充满混凝土,管下口必须恒埋于混凝土表面下约1.0m,使只有表面一层混凝土与水接触。随着混凝土的浇筑,徐徐提升漏斗和导管。每提到一个管节高度后,即拆除一个管节,直到混凝土浇出水面为止。与水接触的表层约l0cm厚的混凝土,因质量较差,最后应全部予以清除。 2.2: 用袋砌法浇筑水下混凝土,系把混凝土半满地装入牢固的麻袋或布袋中,由潜水员在水下进行砌浇。袋的孔隙应能使砂浆渗出但不宜过大。采取这种浇筑方法,袋与袋之间的层面,虽然可以从袋孔中挤出的水泥浆互相胶结,但其整体性终究是很差的。此种混凝土的坍落度以5~7cm为宜,不得采用干拌混凝土。混凝土袋应交错放置,相互靠紧。 2.3: 倾注法浇筑水下混凝土,可用于岸边水深不起过1.5m的情况,其方法如图5-3所示。新浇的混凝土堆用夯击或振动等方法挤入已浇的混凝土体中,使只有前沿的混凝土坡面与水直接接触。混凝土的坍落度以7~10cm为宜。采用此种方法应尽量缩短浇筑时间,在浇筑工作未完成之前,先浇的混凝土不得凝固。 2.4: 柔性管法是采用柔性软管输送混凝土,利用周围的水对软管的压力控制混凝土的下落速度。活底吊箱法是将混凝土装在能够开底的密闭吊箱内,通过水层直达浇筑地点,然后开0.3-0.4m 底卸料。 2.5: 水下预填骨料压浆法,要求水泥砂浆具有一定的流动度和一定的抗离析能力。压浆压力与灌注浆液的稠度、预填骨料平均粒径及要求扩散半径有关。如果预填骨料平均粒径在150mm以内,扩散半径在1. 5m以内,当水深为零时,管底出浆压力约为50~150kPa。有水仓面,管底出浆压力应再加上相应水深引起的水压力。 水下混凝土浇筑是一项不能直观的隐蔽施工过程,必须加强质量检验才能保证工程质量。特别是在浇筑过程中应随时检查是否按工艺规程进行。拆模后还应通过外观检查,必要时还要进行钻芯检查和进行压水试验。 3.水下混凝土(带水作业)在传统上是指水下灌注混凝土,但是随着科学技术的发展,现在似乎还应包括水下不分散混凝土。前者是主要依靠施工时密封性良好的机具隔水措施,后者则通过专门的外加剂使混凝土拌和物自身性质得以改善来抵抗水的冲刷,在流动水的环境下更显示出其技术优势。 水下混凝土必须具有良好的和易性和流动性保持能力,其配合比应通过试验确定。 水下混凝土配合比的设计强度应比施工图设计强度要求的强度高配一级,水泥用量不宜小于350kg/m3;当掺用外加剂、掺合料时,水泥用量可减少,但不得小于300 kg/m3。 水下混凝土的坍落度宜为180~220mm,在可能与水接触的最初浇筑阶段,坍落度可适当减少。 水下混凝土的砂率宜为40%~50%。 一、水下混凝土施工 1. 泥浆护壁成孔灌注桩施工 泥浆护壁成孔灌注桩施工工艺:测定桩位—埋设护筒—制备泥浆—成孔—清孔—下钢筋笼—水下浇注混凝土 2. 对施工设备的质量要求 混凝土灌注所需施工设备要求配套并且完好。这是保证灌注水下混凝土质量的基本前提。要重点强调以下施工设备的质量。 (1)备用发电机数量充足。要保证工地的备用发电机性能良好,足以应付施工过程中可能发生的电网断电情况,这样可以防止灌注时间延误,避孕造成断桩事故。 (2)导管是灌注水下混凝土的重要工具,其直径大小要根据灌注强度要求进行选择。要求导管应具备足够的刚度、且密封性能良好,管壁光滑、导管平直,无穿孔裂纹,导管接口处应有弹性垫圈密封。如果导管接头密封不严,焊缝破裂,水从接头或焊缝中浸入会引起事故,因此施工之前必须要进行水密、承压和接头抗拉试验。 (3)储料斗、漏斗、溜槽以及其他在灌注机具使用前都应进行检查,以保证施工安全和施工质量。 3.灌注水下混凝土注意事项 (1)钢筋笼和钻孔的中心要对应,定位要准确。如果钢筋笼不是放到孔底的,要特别注意 吊环、吊钩的强度及牢固性。钢筋笼吊放时要保持轴线顺直,位置居中,严禁碰撞孔壁,以免产生塌孔。钢筋笼安放到位后应立即安设导管。 (2)在灌首批混凝土之前最好先配制0.1~0.3m3水泥砂浆放入滑阀以上的导管和漏斗中,然后再放入混凝土,确认初灌量备足后,即可剪断铁丝,借助混凝土重量排除导管内的水,使滑阀留在孔底,灌入首批混凝土。 (3)注意首批混凝土量必须满足导管埋深不能小于 1.5m,所以漏斗和储料斗及漏斗和输送泵的混凝土储存数量要充足。道批混凝土若埋深不足,混凝土下灌后不能埋没导管底口,会导致泥水从导管底口进入。如果出现这种导管入水现象应立即将导管提出,将散落在孔底的混凝土拌合物用空气吸泥机或抓斗机清出,然后重新下导管灌注。 (4)首批混凝土灌注正常后,必须连续进行,不得中断。否则先灌入的混凝土达到初凝,将阻止后灌入的混凝土从导管中流出,造成断桩。必要时,可在首批混凝土中掺入缓凝剂,以延缓混凝土的初凝时间。在灌注过程中,应经常用测锤探测混凝土面的上升高度,并适时提升、逐级拆卸导管,保持导管的合理埋深。此时要注意,混凝土灌到孔口不再返出泥浆时可以微向上提动导管,而如果要提升导管0.5m~1.0m以上才能灌入混凝土就应该拆除部分导管。要注意观察孔口是否返出泥浆。当混凝土接近钢筋笼时,宜使用导管埋得更深。要注意正确控制导管埋深,易使导管与混凝土间磨擦阻力过大,致使导管无法拔出造成事故。而提管过程中要缓慢上提,如过猛易使导管拔断。所以埋管深度一般应控制在2到6m,或使用附着式震捣器,使导管周围的混凝土不致过早的初凝,同时应注意灌注速度。 (5)为确保桩顶质量,在桩顶设计标高以上应加灌0.5~0.8m高度,待桩顶混凝土强度达到设计强度70%时,将其凿除。在灌注将近结束时,如出现混凝土顶升困难,可在孔内加水稀释泥浆,将部分沉淀土掏出,使灌注工作顺利进行。在拔出最后一段长导管时,拔管速度要慢,以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管形成泥心。 (6)其它注意事项:混凝土拌制后,应在1.5h之内尽量灌注完毕;清孔须彻底,如果清孔不彻底会造成混凝土中夹泥;在灌注过程中,当导管内混凝土不满含苞欲放有空气时,后续混凝土宜通过滑槽徐徐流入漏斗和导管,不得将混凝土整斗从上面倾入管内,以免在导管内形成高压气囊,挤出管节间的橡胶垫而使导管漏水。 桥梁桩基施工多为灌注水下混凝土,虽然灌注水下混凝土已经过多年的积累和总结,但施工过程中不为人预知的事故还是经常发生,大到断桩,小到浮笼等,给施工带来影响并造成经济损失。 一、剪球时卡管 在灌注水下混凝土时,经常会产生剪球时卡管的情况,出现这种情况的原因有两个。 1、剪球制作不合理 塞球直径与导管直径差别太小,剪球前由于砂浆或细石料渗入导管与球壁之间造成堵塞。如果是这种情况,在不浪费混凝土方量的前提下,应急处理办法有两个: ⑴用一定长度(一般比漏斗长2m左右)直径为20mm~25mm的钢筋捅塞球,使混凝土下落。 ⑵利用机械振动使混凝土下落,这种方法要求操作技术娴熟,以保证混凝土下落时导管回落到正常埋管的位置。 2、混凝土不合格 如果开盘后的混凝土坍落度过小或拌和不均匀,加上累积混凝土过程中粗骨料下 沉,可能导致漏斗口处粗骨料相互挤压密实而堵塞漏斗口,导致剪球后混凝土难以下落。 补救的办法同上,同时必须注意:第一斗混凝土坍落度一般以控制在水下混凝土坍落度规范要求的高限为宜,为确保剪球顺利,可适当控制石料用量,等剪球完成后再按正常配合比进行拌和。如果采取措施后混凝土仍不下落,时间又长,只能放弃这斗混凝土,适当清孔或用空压机对孔底进行扰动后重新灌注混凝土。 二、灌注中途卡管 因机械故障(如断电)使混凝土在导管内停留时间过长,或者灌注时间过长,部分混凝土已经初凝使下落阻力增大而堵在导管内。这种事故宜以预防为主。灌注前应全面检修设备。尽可能使灌注连续快速,炎热季节在灌注初期混凝土中掺入适量缓和剂,以避免混凝土过早初凝。 如果已灌注混凝土厚度3m以内出现卡管又无法补救到继续灌注时,建议停止浇注,拔出导管,采用吸泥机吸出混凝土,并重新清孔再灌注,或者提起钢筋笼,重下钻头,加大泥浆浓度钻至设计标高并排出已灌混凝土,再按常规办法清孔,重新灌注,以小的损失换取高质量工程。 如果已灌注混凝土厚度较大,重钻清孔不太可能,只能采取更换导管重新灌注的办法,但如何保证更换导管后不断桩值得研究。 三、埋管 浇注过程中导管无法拔出有两种可能: 1、钢筋笼制作质量差,部分钢筋脱离主筋后插入导管吊环内(这种情况一般会浮笼)。这时应正反转动导管,使导管与钢筋笼分离并居钻孔中心,再继续浇注。 2、导管埋深过大或混凝土初凝使导管内外摩擦力增大,水下混凝土灌注应严格控制埋管深度,不得大于6m,且不小于1m。为防止混凝土初凝,除适当加缓凝剂外还应振动导管。 一旦埋管发生,应先查明究竟是何种原因,尽可能增大拔力拔起导管(但要防止拔漏导管),拔起过程中应正反摇动导管,使其易于拔起。 四、浮笼 浮笼事故在灌注水下混凝土过程中并不鲜见,对于只下半笼(即钢筋笼长度小于成孔深度)的钻孔桩更是有可能发生。产生这种现象的原因与混凝土的顶推力有关,但预防不力是一个因素,所以下笼时应采取相对固定措施,尽可能多焊几条主筋在钻机底座上,增大固结力。 在灌注过程中混凝土何时接近或进入钢筋笼应做到心中有数。在混凝土面接近和进入钢筋笼时,应保持许可范围之内的较深埋管,并连续灌入混凝土尽可能减少混凝土从导管底口出来后对钢筋笼的冲击力;当混凝土面进入钢筋笼一定深度后,适当提升导管,以增加钢筋笼的埋深,使得混凝土与钢筋笼的握裹力保证钢筋笼不至上浮。 如果出现浮笼,应尽快处理,扼制继续上浮,最好用多根直径6cm左右钢管套住钢筋笼主筋再焊在护筒上,并用钢筋或方木成网状压住所焊钢管及护筒,这样,还能保证钢筋笼上浮时不至过份偏位。 施工事故时有发生,为保证工程质量,应坚持预防为主、防微杜渐的原则。 混凝土坍落度控制在180~220mm.(这个不用说了,是一个)2、导管口距孔低控制在30~50cm之间。3、埋管深度标准:3.1最小值:为管内的混凝土产生的压力大于孔内混凝土和孔内的积水产生的压力之和。水的密度... 1、混凝土坍落度控制在180~220mm.(这个不用说了,是一个标准) 2、导管口距孔低控制在30~50cm之间。 3、埋管深度标准: 3.1最小值:为管内的混凝土产生的压力大于孔内混凝土和孔内的积水产生的压力之和。水的密度是1,混凝土的密度为2.5左右,若孔内积水为a米的话,那么就要求首批混凝土灌注后管内相对于孔内混凝土的高度大于a/2.5. 3.2最大值:根据经验判定最大值不大于8米,同事要考虑混凝土浇筑速度,混凝土的坍落度的详细值确定,以能顺利拔管为妙。(时时测量,及时拔管,切莫偷懒。本人曾一时疏忽埋管11m,25吨吊车加挖掘机合力都未能拔管啊,希望大家引以为戒,切记!) 4、若混凝土运输距离较长,灌注速度较慢,那么应隔5分钟左右有吊车上下活动导管,以防混凝土初凝吸管。 5、提前计算好设计量,当灌注量接近设计量时,用测绳计算混凝土面高度,(预留50cm浮渣)反算混凝土还需量,既要灌注到设计高程,又不能造成浪费。 4: 水下混凝土浇筑技术要求: A) 导管的选用:可采用金属管和厚壁PVC塑料管,直径不小于φ250㎜,不大于400㎜.导管使用前,应根据桩长试拼接; B) 根据水下混凝土流动扩散规律,导管埋深过小,往往使管外混凝土面上的浮浆沉渣挟裹卷入混凝土内,形成夹层;埋深过大,导管的超压力减少,管内混凝土不易流出,容易产生堵管,并给导管的起升带来困难。所以,保持合理的导管埋深,对水下混凝土的灌注是非常重要的。正常灌注时,导管埋入混凝土内深度一般为2.5~3.5米,最小深度为1.5~2.0米,最深不超过4米。 C) 导管安装时其底端应高出孔底沉淀土面30~40㎝,初灌混凝土导管埋深应在 1.2~1.5米。开始灌注时,为保证第一批混凝土达到要求的埋管高度,以便实现导管底部的隔水,需要计算首批混凝土罐入量。 初罐混凝土量计算如下: V=[ЛD2(h2+hm)+Лd2h1]÷4 式中: V—初存量(m3); D—实际桩孔直径(m); D—导管内径(m); h2—导管底口至孔底高度(m); hm—导管埋深,初灌时不小于1~1.2m h1—孔内混凝土达到埋管高度时。 导管内径与导管外水压平衡所需的高度(m), 既:h1=(hW.rW)÷rC 式中: h1—孔内砼面至孔口水位的高度(m); rW—泥浆密度(KN/m3); rC—砼密度(KN/m3)。 D) 开始灌注时,先配制0.2~0.3m3流动性好的水泥砂浆,倾倒入管内隔水拴以上空间。然后,将首批砼倾入初罐斗内,剪断悬挂隔水栓的铁丝,使搁水栓、水泥砂浆和砼顺利到达孔底并上升,首批砼灌注完毕,立即转入连续浇灌。 E) 灌注水下混凝土过程中,孔内混凝土面连续不断上升,导管埋深也在不断增加,需要定时测量混凝土上升情况,记下罐入的混凝土量,测定坍落度。 F) 测量混凝土面的标高需要用专业测绳及测锤。在测量时,在导管与钢筋笼的中间部位下放测锤,至少测3~4个点,分别记入灌注本,然后取平均值,以此确定导管拆卸的数量。 G) 导管提升时不得过快过猛,以防拖带表层混凝土造成泥渣浮浆侵入,或挂动钢筋笼等。导管的拆装要干净利落,并防止工具、密封圈及螺栓掉入孔中。拆下的导管应立即用清水冲洗干净,集中堆放整齐。 H) 水下混凝土一经开始灌注,须连续进行,任何中断不得超过30分钟,以保证混凝土的灌注质量。每根桩留1组试块(每组3块),并按规定养护28天龄期后,送指定试验室检测。 I) 因水下混凝土为自密型混凝土,为了保证桩顶混凝土的质量,需要超罐出桩顶80㎝以上,下道工序施工时将其凿除即可。 J) 随时掌握每根桩混凝土的浇筑量,混凝土的充盈系数大约在1.2左右。预防塌孔现象出现,控制混凝土的浇筑量不少于桩的理论方量,特别初灌时,根据所罐混凝土量核实底端的形状。 K) 当出现异常现象时所采取的措施: 流量不变而压力突然下降时,应检查各部位的泄露情况,必要时拔出注浆管,检查密闭性能;出现不冒浆或连续冒浆时,若系土质疏松问题,则视为正常想象,可适当复罐。若附近有空洞、通道,则应不提升注浆管继续注浆,直至冒浆为止或拔出注浆管待浆凝固后重新注浆; 浇注时下降缓慢,可能是注浆管被刺穿或有孔洞,使灌浆能力降低,应拔出注浆管检查; 混凝土陡增超过最高限值,流量为零,停机后压力仍无变动时,则可能是喷嘴堵塞,应拔管疏通喷嘴。 5.1:桩底沉渣量过大,使初灌量不能正常反浆,或导管距孔底太远,初灌量不够没有埋住导管。 造成这种原因是检查不够认真,清孔不干净或没有进行二次清孔。认真检查,采用正确的测绳与测锤;一次清孔后,不符合要求时,要采取措施:如改善泥浆性能(泥浆比重控制在1.20~1.25之间),延长清孔时间等进行清孔。导管底端距孔底高度保证在0.5~1.0m范围内。 5.2卡管、堵管:导致安装必须放置在桩孔中心位置,安装及灌注拆卸导管时要慢速提放,一旦出 现卡管现象不得强提硬拉,宜采用旋转导管的方法脱卡。导管安装时要注意检查底管及每节导管质量,不得有凹凸及卷口现象并及时清洗使用过的导管,以确保砂球顺利下落。砼灌注时严格控制砼坍落度(设计要求180~220mm),预防因导管及砼质量差出现堵管现象,一旦出现堵管现象宜采用上下串动导管或于导管法兰盘部位振动的方法处理。出现此类事故的一个主要因素取决于混凝土的质量,本工程采用现场拌制,电子配料,石子规格20~40mm,中粗砂,水泥采用草原牌P042.5R,砼拌制的和易性不好或者出现离析现象,使石子聚集在一起,失去流动性,也能导致堵管,所以把握好砼的质量关也是关键,严格按照设计砼配合比施工,选派有经验的操作手,并严格控制控制每盘的搅拌时间不得少于22S。 5.3导管拔出砼面:提拔导管要准确可靠,灌注过程中随时测量导管的埋置深度,及时拆卸,保证 埋置不小于 2.00m。导管提漏有两种原因:a.当导管堵塞时,一般采用上下串动导管或于导管法兰盘部位振动法,使混凝土强行流出,但如果此时导管埋深很少,极易提漏。b.随着灌注地进行,孔内泥浆越来越稠,在测量导管埋深时,对砼浇注高度判断错误,而在卸管时多提,使导管提离砼面,也就产生提漏。因此,在灌注后期,必须严格采用相应措施:①加重测锤重量;②每次观测2~3次,并选择不同的位置;③调整提卸导管后,导管埋深不得小于 3.0m,并认真核对,保证提升导管不出现失误。当出现此类现象时,必须进行及时处理。可以用二次导管插入法,导管底端用干净的小块塑料布包裹管口,插入混凝土面1.0m左右,导管料斗内注满混凝土时,将导管提升约0.5m,料布包裹破裂脱掉,即可继续进行水下浇注混凝土施工。施工完成后,对该方法处理的桩完整性进行了小应变检测,检测结果合格。当进行及时处理时,必须由有经验的工程师现场指导,导管长度、吊预制混凝土球阀铁丝长度、铁丝抗拉强度、混凝土面实际位置等数据,必须在事先正确确定。 5.4钢筋笼的上浮和下沉产生钢筋笼上浮或下沉的因素有:导管的法兰盘容易和钢筋笼卡住在 上下活动导管时,将钢筋笼提起或当灌注到钢筋笼底部时,应缓慢放料,尽量减少导管埋深,减小对钢筋笼的冲力。本工程钢筋笼安装采用“扶笼器”硬连结固定,有效的解决了施工过程中钢筋笼的上浮和下沉的问题。安装前注意检查“扶笼器”有无断裂、开焊现象,挂笼孔口钢棍长度不得小于2m,并放置在漏斗下,防止出现浮笼现象。提拔、拆卸导管时,导管应放置在孔中心位置并采用慢速提拔,杜绝挂笼现象。