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1、水下混凝土施工工法完成单位 中国葛洲坝集团第二工程有限公司主要完成人 余炳福 刘江平 陈光国 魏义民 黄先梁 0目目 录录1、前言.12、工法特点.13、适用范围.24、工艺原理.25、施工工艺流程及操作要点.26、材料与设备.87、质量控制.108、安全措施.119、环保措施.1210、效益分析.1311、应用实例.131水下混凝土施工工法水下混凝土施工工法中国葛洲坝集团第二工程有限公司余炳福 刘江平 陈光国 魏义民 黄先梁1、 、前前 言言将拌制的高流态混凝土用工程的手段送入水下预定部位成型和硬化，这一过程称为水下混凝土施工。这是一种在修建围堰难度较大或不可行的情况下，采用的一种施工方法。
2、山西天桥水电站是黄河上最后一座险坝，除险加固工程包括新增混凝土建筑物：新增 2 孔泄洪闸及 4 孔排沙底孔，位于原泄洪闸右侧混凝土重力坝段，紧靠原闸，闸宽 64.0m。泄洪闸单孔净宽 13.5m，排沙底孔单孔净宽 4.5m；新增土坝加高：原土坝坝顶高程为 836.0m，除险加固后的坝顶高程为 836.7m，并增加防浪墙、排水孔等项目。除险加固工程的工程等别为等，工程规模为中型。工程紧邻老泄水建筑物，地形地质条件极为复杂，为确保除险加固项目在干地施工，需修建围堰，形成施工基坑。围堰设计时既要考虑不占压基坑施工区域，又要不占压原泄水通道，通过采用水下混凝土围堰实现这一目的。在实施中进行检查、总结，
3、并会同业主、设计、监理共同进行评估、改进和补充。逐步形成了 “水下混凝土施工工法”，以此指导后续工程施工。目前运用本工法已完成。 。 。 。 。 。 。 。 。项目2、工法特点、工法特点2.1 设计水上作业平台2.2 设计水下组合大模板2.3 混凝土配合比设计2.4 水下施工流程 23、适用范、适用范围围本工法适用于必须水下施工的围堰、护岸工程。4、工、工艺艺原理原理水下混凝土用于修建围堰不仅解决了占压河道、工程量大工期紧等问题，且与陆地常规混凝土施工相比，可避免水下基础开挖，特别是对临近建筑物得水下开挖施工难题。水下混凝土施工的特点主要包括以下几个方面：（1）所有施工项目基本都处于水下施工，
4、全凭潜水员施工经验摸索进行，对施工人员技能水平要求较高。 （2）对混凝土稳定性要求高，水下混凝土是在与环境水隔离的条件下施工，为减少水的不利影响，保证浇筑过程不中断，混凝土要达到有足够的流动性、抵抗泌水性和抗分离等稳定性。 （3）导管法入仓技术要求高，要根据混凝土的性能确定导管型号、导管平面布置、受料斗距离水面最低高度、首次下料方量、以及导管提升速度等参数。 （4）混凝土质量难以全面控制，混凝土质量只能从原材料和混凝土拌制过程控制，浇筑过程无法直观的了解浇筑质量，特别是对抗渗要求较高的结构。本工法依据水下混凝土施工特点结合以往水下混凝土施工经验，从水下混凝土施工工艺入手。较为系统的归纳总结了各
5、项施工工艺的要点。5、施工工、施工工艺艺流程及操作要点流程及操作要点5.1 施工工施工工艺艺流程流程施工准备 淤泥开挖 水上操作平台搭设 组合大模板制作安装基岩面清理 水下锚杆、插筋施工 导管配置 混凝土浇筑5.2 施工准施工准备备5.2.1 根据设计施工图以及现场地形的实际情况，布设施工控制点。水上控制点位采用浮标做标记，并将相应的点或线延伸引致陆路。施工准备阶段控制点主要用于控制开挖范围，组合模板安装时应从新测放，采用边定位边校核的方法。5.3 淤泥开挖淤泥开挖5.3.1 淤泥开挖分水上部分开挖和水下部分开挖。水上部分开挖直接采用反3铲配合自卸汽车，并完成水面以下 3.0m 部分的开挖。水
6、下部分开挖采用 1 艘1m3的抓扬式挖泥船，2 艘 30m3开底驳，并配备交通艇 1 艘，按从中间向两边开挖顺序施工。开挖后的淤泥用 60m3的开底船运到指定弃渣地点。5.3.2 淤泥开挖施工要点黄河河水含沙率大，流速快，在库区内形成回流逐渐沉淀形成较厚的淤积层。水下部分为淤泥，并具有一定的粘性，且随着淤积深度的增大，含水量逐渐减小，粘性逐渐增大。水上部分为沙壤土，土质颗粒均匀，具有一定的强度，但遇水即软化。水下部分开淤泥开挖范围距离结构线应不小于 2.0m，防止结构部位开挖完成，周边淤泥重新淤积。水上部分开挖形成稳定边坡，防止施工过程发生垮塌现象。水下部分淤泥开挖可依据出采砂船沙链斗的出沙情
7、况，判断是否开挖至基岩面，当链斗内出渣为泥浆，则未开挖至基岩面；当链斗内出渣为浑水，则说明开挖至基岩面。5.4 水上操作平台搭水上操作平台搭设设5.4.1 采用 6 只浮箱 631.5m 拼装成长 12m 宽 10m（内净 4m）的浇筑船，浇筑船上布置一只 1.5m3的集料斗和 6 根钢导管，导管的作用半径是 3.5m，因此，重力式墩横向断面（宽 8m）布置二根导管，纵向断面（长 12m）布置 3 根，间距4m，平台的搭设通过计算确定材料，保证有足够的强度和刚度。两条浇筑平台在施工时可以交叉使用。5.4.2 水上操作平台施工要点1）水上操作平台必须四周设安全防护栏。2）水上施工人员劳保着装整齐
8、，必须穿戴救生衣，并在现场配备一定数量的救生圈，做好防冻、防滑工作。3）操作平台上的材料、机具必须有可靠的防护，预防材料、设备因防护不充分在操作平台承载或卸载过程上下浮动造成损失。同时机具设备起吊必须专人指挥，并通知平台上的操作人员站稳扶好。5.5 组组合大模板吊装合大模板吊装5.5.1 根据仓面尺寸，在加工场采用钢板和型钢加工可拆卸的组合式模板。模板运至现场后，在陆地上用螺栓连接。模板间设置穿拉条，采用16 圆钢按470cm70cm 的间排距，呈梅花形布置，加强模板的整体稳定性。模板拼装完成用25T 汽车吊将组合大模板转到水上操作平台，并在模板四周设置定位缆绳，再由浮吊安装就位。经测量验收校
9、核，模板满足设计要求后，在组合模板底部打定位桩，焊接牢固。模板底部的间隙采用木板及沙袋等进行封堵。5.5.2 组合模板施工要点1）加工组合模板的钢板、型材的质量必须满足相关规范要求。2）严格按照模板设计图进行加工制作，构建之间焊接包满，母材没有受损。3）组合模板吊装必须由专人指挥，5.6 基岩面清理基岩面清理5.6.1 由潜水员配高压水枪，入仓冲刷扰动局部采砂船无法完全开挖完的淤泥，清淤管（虹吸管）吸渣并送至仓外下游。5.6.2 基岩面清理施工要点淤泥受到开挖扰动影响，部分淤泥被重新“溶解”，细颗粒悬浮于水中形成泥浆。当周围扰动停止后部分颗粒重新沉淀聚集，形成“泥浆层”，刚形成的“泥浆层”不具
10、有粘性。基岩面清理主要针对“泥浆层”，根据“泥浆层”特性采用“固定区域内抽换法”。即组合大模板按照设计的仓位尺寸安装完成形成一定施工区域，再由潜水员配高压水枪入仓冲洗扰动“泥浆层”，同时打开操作平台上的泥浆泵，将仓内的浑水抽至仓位下游。大模板阻隔仓外的淤泥涌入，新的补给水进一步“稀释”仓内泥浆，进而达到仓内基岩面清理。5.7 水下水下锚锚杆施工杆施工5.7.1 水下锚杆施工：锚杆主要作用增大混凝土与基础的结合力以及用于焊接拉条加固模板。采用 HPR20294 型的液压动力钻钻孔，钻孔直径为 45mm，成孔后采用高压水枪进行清孔，并检查孔深、孔内清理是否满足施工要求，然后在安放锚固剂、插杆的工艺
11、施工。5.7.2 锚杆施工要求1）钻孔孔位偏差不大于 10cm，孔轴线应沿结合面法线方向，偏斜偏差小于5，孔径 5cm，孔深应符合设计要求，允许偏差应不大于 5cm。2）锚固剂采用药卷式水下锚固剂，进场后进行抽样检查，检验合格后方能进5行使用。5.8 导导管配置管配置5.8.1 水下混凝土属于特种混凝土，采用导管法将拌制合格的混凝土送人水下预订部位成型硬化。整个混凝土浇筑过程无法振捣，主要依靠下料导管内混凝土的自重压力自行密实。因此导管的密封性良好与否、导管长短配置在其提升拆卸过程难易情况等，都影响混凝土浇筑。导管选用 250mm 钢管，导管之间采用套接，增强导管的密封性。导管长度选用 2.0
12、m 和 0.5m 两种规格，最低部选用2.0m 的长导管，在接两节 0.5m 短导管，然后长短间隔布置接出仓外。导管底部距离基岩面不大于 0.5m。根据仓面的大小不设导管套数，导管的间距不大于 4.0m，且导管距离结构边线不小于 1.5m。5.8.2 导管配置施工要点1）导管管径与浇筑强度和骨料最大粒径有关，导管直径应不小于骨料最大粒径的 4 倍。2）导管的平面布置与混凝土的扩散半径有关，一套导管的控制面积不宜超过 30m2，并且在浇筑块最低部位不设专门的下料管。3）导管安装前应进行压水检验，水压力应大于满管混凝土是的最大压力，且管身与接头不得漏水。4）导管各节通过法兰盘用螺栓连接，螺栓练接要
13、可靠，随混凝土浇筑上升在导管逐节拆除。5.9 混凝土混凝土浇浇筑筑5.9.1 混凝土采用 6m3搅拌车配 IPF-85B2 型混凝土泵机送人收料斗，由受收料斗经下料导管入仓。根据水下混凝土的特性，浇筑过程应尽量减少甚至避免混凝土直接与水接触，影响混凝土质量。因此首批入仓的混凝土量必须确保导管底部具有一定的埋深，保证后续入仓混凝土是通过挤压的方式连续不断的抬升先浇筑混凝土面，避免与水接触，同时达到挤压密实混凝土。导管的埋深根据导管间距与混凝土扩散坡率（砼试验确定）的乘积来确定。再根据混凝土扩散范围和埋深确定首批入仓的混凝土量。6水下混凝土是靠下料导管内外的压力差来达到密实效果，同时保证混凝土下料通畅，不出现堵管现象，通过控制下料导管距水面的最小高度来控制。根据公式：Ha=P-（RC-RW）Hac/Rc式中： P导管底部的最小超压力取 7.5T/m2.Rc水下混凝土的容重取 2.4T/m3。Rw水的容重取 1T/m3。Hac水面至己浇筑混凝土面的高度，取最小值 0m。则下料导管距离水面的最小高度为 3.0m。下下下下下下下下下下下下下下下下下下下下下下下下下下下下下下下下下下下下下下下下5.9.2 混凝土施工要点1）混凝土开始浇筑时，为避免堵管，先用水泥砂浆润滑泵管。水泥砂浆用量根据输送泵管长度确定。2
