一種水下隔離式混凝土澆筑施工方法
【專利摘要】一種水下隔離式混凝土澆筑施工方法，在水下澆筑過程中引入水泥漿作為介質(zhì)層，使得混凝土、水泥漿、水三者在澆筑過程中，能在重力作用下自行分層，始終保證混凝土與環(huán)境水隔離，而且可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)管在水泥漿中的水平移動和水下混凝土振搗，從而提高水下澆筑施工質(zhì)量。本發(fā)明中的水泥漿介質(zhì)層具有較好的流動性、抗分散性和均質(zhì)性，利用其比重特性實(shí)現(xiàn)隔離作用，減少了水下混凝土在澆筑過程中與環(huán)境水的直接接觸，而且可以進(jìn)行水下混凝土的水下振搗，從而取得更好的水下澆筑質(zhì)量。本方法實(shí)現(xiàn)了常態(tài)混凝土水下大倉面、大體積的澆筑施工，工藝簡單，施工質(zhì)量大幅提高，施工成本則大大降低。
【專利說明】一種水下隔離式混凝土澆筑施工方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水下混凝土澆筑【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種利用水泥漿介質(zhì)將混凝土與環(huán)境水進(jìn)行隔離的水下澆筑施工方法。

【背景技術(shù)】
[0002]水下混凝土澆筑施工方法，目前公知的水下混凝土澆筑方法有導(dǎo)管法、袋裝法(膜袋法)、壓漿法等，其中以導(dǎo)管法最為常用。
[0003]導(dǎo)管法澆筑水下混凝土，在上部設(shè)料斗，下部連接導(dǎo)管，導(dǎo)管底部裝設(shè)開關(guān)閥門。澆筑時(shí)，將導(dǎo)管移至指定澆筑部位，底部距澆筑地面一定距離，先將導(dǎo)管內(nèi)充滿混凝土，然后打開下口閥門，一面均衡地澆筑混凝土，一面緩緩提升導(dǎo)管，澆筑過程中始終需保持導(dǎo)管底口始終埋在已澆的混凝土內(nèi)一定淹沒深度，直至結(jié)束。導(dǎo)管澆筑的作用半徑通常不大于3m，且在澆筑過程中只允許導(dǎo)管上下升降，不得左右移動。
[0004]對于水下澆筑所用的混凝土，常須具有水下不分散性、良好流動性、自密實(shí)性，需要摻加絮凝劑等外加劑，單位方量成本就增加近I倍，而且由于摻加外加劑后自身粘稠度增大，采用泵送時(shí)極容易堵管造成澆筑中斷，總體成本代價(jià)高。若采用常態(tài)混凝土進(jìn)行水下澆筑，在水下雖然可以凝固硬化，但是水下澆筑質(zhì)量較差，主要原因就是混凝土易與環(huán)境水接觸，導(dǎo)致其水灰比增大和骨料離析，從而影響混凝土澆筑質(zhì)量。因此，若能采取一定的施工方法，利用普通混凝土就能進(jìn)行水下澆筑，且可以取得較好的水下澆筑質(zhì)量，而工程成本又較小，無疑將是水下混凝土澆筑領(lǐng)域?qū)嵸|(zhì)性的進(jìn)步，其技術(shù)難題就在于怎樣減少澆筑過程中混凝土與環(huán)境水的接觸機(jī)會。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決水下混凝土導(dǎo)管法澆筑技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種水下隔離式混凝土澆筑施工的方法，它利用一種比重介于水和混凝土之間的、均質(zhì)的、自身具有一定抗分散性，且流動性較好的水泥漿作為介質(zhì)，使得混凝土、水泥漿、水三者在澆筑過程中，能在重力作用下自行分層，始終保證混凝土與環(huán)境水的有效隔離，且可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)管在水泥漿中的水平移動、水下混凝固振搗，從而提高常態(tài)混凝土的水下澆筑施工質(zhì)量。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種水下隔離式混凝土澆筑施工方法，在水下澆筑過程中利用水泥漿介質(zhì)，形成水泥漿介質(zhì)層將混凝土與環(huán)境水有效隔離，減少澆筑過程中混凝土與環(huán)境水的接觸機(jī)會。
[0007]施工具體步驟為:
1)水泥漿介質(zhì)配制:先配制一種比重介于水和混凝土之間的、均質(zhì)的、自身具有一定的抗分散性，且流動性較好的水泥漿介質(zhì)；
2)注入水泥漿介質(zhì):采用導(dǎo)管法，先向?qū)Ч軆?nèi)放入隔離球或?qū)Ч艿撞坎捎瞄y門控制；向料斗內(nèi)連續(xù)注入水泥漿，直到在澆筑部位形成一定厚度的水泥漿介質(zhì)層。
[0008]3)常態(tài)混凝土澆筑:水泥漿介質(zhì)注漿完成后，先向?qū)Ч軆?nèi)放入隔離球或?qū)Ч艿撞坎捎瞄y門控制；完成后立即向料斗內(nèi)注入常態(tài)混凝土，且始終保持導(dǎo)管下口在水泥漿介質(zhì)層內(nèi)具有一定的淹沒深度，施工過程實(shí)時(shí)監(jiān)測介質(zhì)層和下部混凝土的上升高度，一面均衡地澆筑混凝土，一面緩緩提升導(dǎo)管，直至澆筑結(jié)束。
[0009]所述的水泥楽介質(zhì)的水灰比在0.5?0.7之間，密度1.6?1.7g/cm3,在水泥楽介質(zhì)中還添加有緩凝劑，以控制水泥漿的初凝時(shí)刻在該倉混凝土澆筑完成時(shí)刻之后。
[0010]所述的水泥漿介質(zhì)中添加有絮凝劑，加入后使水泥漿介質(zhì)自身具有一定的抗分散性能。
[0011]采用導(dǎo)管法澆筑過程中，導(dǎo)管下口距離澆筑地面10?20cm，導(dǎo)管下口在水泥漿介質(zhì)層內(nèi)具有的淹沒深度不小于20cm。
[0012]饒筑部位形成的水泥楽介質(zhì)層厚度不小于20 cm。
[0013]所述的常態(tài)混凝土的坍落度200土30mm。
[0014]采用本發(fā)明取得的技術(shù)效果:
I)將水泥漿介質(zhì)的水灰比在0.5?0.7之間，密度1.6?1.7g/ cm3,以及加入絮凝劑、緩凝劑等，使介質(zhì)層較好的抗分散性和流動性，具有很強(qiáng)的隔離作用，避免水下施工時(shí)混凝土與環(huán)境水的直接接觸，減少骨料離析，從而取得更好的水下澆筑質(zhì)量。
[0015]2)水泥漿介質(zhì)中摻加粉煤灰，形成水泥粉煤灰漿，進(jìn)一步延長介質(zhì)的緩凝時(shí)間和和增加介質(zhì)的均質(zhì)性。
[0016]3)混凝土導(dǎo)管可以實(shí)現(xiàn)在介質(zhì)層內(nèi)進(jìn)行縱、橫向的水平移動，而不會對已澆混凝土形成太大擾動，擴(kuò)大了單根導(dǎo)管澆筑范圍，同等條件下可滿足大倉面、大體積水下部位的混凝土饒筑。
[0017]4)由于介質(zhì)層的隔離作用，可以實(shí)現(xiàn)水下混凝土的水下振搗，而且介質(zhì)層會因一部分會進(jìn)入混凝土，另一部分最終會隨著混凝土澆筑的上升而溢出，從而使水下混凝土澆筑質(zhì)量達(dá)到與陸地澆筑同等水平。
[0018]5)本方法實(shí)現(xiàn)了常態(tài)混凝土大水下大倉面、大體積混凝土的分層澆筑施工，工藝簡單，施工質(zhì)量大幅提高，施工成本則大大降低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0020]圖1?4是本發(fā)明的施工過程示意圖，其中圖1為水下立模形成澆筑倉面；圖2為注入水泥漿介質(zhì)；圖3為注入水下混凝土，圖4為澆筑完成；
圖5為護(hù)坦掏刷平面不意圖；
圖6為水下模袋法形成澆筑倉面；
圖7為放入隔離球，注入水泥漿介質(zhì)層；
圖8為放入隔離球，注入常態(tài)混凝土；
圖9為單倉澆筑完成；
圖中1-水下模；2-料斗；3_澆筑導(dǎo)管；4_隔離球；5_水泥漿介質(zhì)層；6_混凝土 ；7-水。

【具體實(shí)施方式】
[0021]實(shí)施例1: 水泥漿介質(zhì)配制:配制一種比重介于水和混凝土之間的、均質(zhì)的、自身具有粘性，但流動性較好的水泥漿介質(zhì)，具體如下:水泥漿介質(zhì)的水灰比在0.5?0.7之間，密度1.6?1.7g/ cm3。在水泥漿介質(zhì)中添加BT-7000型緩凝劑，以控制水泥漿的初凝時(shí)間不小于4h ;水泥漿介質(zhì)中添加BT-7003型絮凝劑，減少水泥漿沉淀，增加水泥漿自身的抗分散性。為進(jìn)一步延長介質(zhì)的緩凝時(shí)間和和增加介質(zhì)的均質(zhì)性和流動性，水泥漿介質(zhì)中還添加粉煤灰，粉煤灰等級為II級，按等量取代法，摻量為水泥用量的25%。
[0022]施工步驟:在水下澆筑指定區(qū)域，四面需有模板1、凹槽等圍護(hù)的條件下，采用導(dǎo)管法澆筑，先放入隔離球4，向料斗2和混凝土導(dǎo)管3內(nèi)連續(xù)注入配制好的水泥漿介質(zhì)，直到在澆筑部位形成一定厚度的水泥漿介質(zhì)層5，注入過程中控制混凝土導(dǎo)管3下口距離澆筑地面10?20cm，水泥漿介質(zhì)層厚度不小于20 cm。水泥漿注入完成后再次放入隔離球4，隨即向料斗內(nèi)注入常態(tài)混凝土 6，且始終保持導(dǎo)管下口在水泥漿介質(zhì)層5內(nèi)的淹沒深度不小于20cm，一面均衡地澆筑混凝土，一面緩緩提升導(dǎo)管3，直至澆筑結(jié)束。
[0023]也可采用在導(dǎo)管底部采用閥門控制物料流量，以代替隔離球。
[0024]在澆筑過程中，常態(tài)混凝土 6、水泥漿介質(zhì)層5、水7三者能在重力作用下自行分層，水泥漿在與混凝土介質(zhì)同步上升的同時(shí)，始終保證混凝土與環(huán)境水的處于隔離狀態(tài)，從而提高水下澆筑施工質(zhì)量。
[0025]使用的常態(tài)混凝土 6坍落度200 土 30mm。
[0026]實(shí)施例2:
下面結(jié)合湖北某電站溢流壩下游護(hù)坦端部沖刷水下修復(fù)實(shí)例，為本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述，但本發(fā)明的實(shí)施范圍、方式并不僅限于此。
[0027]從水下測量報(bào)告得知，該電站溢流壩下游消力池及池后護(hù)坦、河床經(jīng)歷了多年汛期洪水的掏刷，其整個(gè)溢流壩護(hù)坦末端底部基礎(chǔ)被掏刷，掏刷段總長48m(如圖5)，最大掏刷高度為9m (與原河床面)，護(hù)坦基礎(chǔ)自護(hù)坦端頭至上游方向最大掏刷深度達(dá)7m，從而形成護(hù)坦端頭懸挑，掏空部位均為水下，深度范圍為8?20m，存在較大安全隱患。根據(jù)設(shè)計(jì)方案，需對水下基礎(chǔ)部位進(jìn)行混凝土回填，并在端部形成一定的防護(hù)，防止掏刷的進(jìn)一步擴(kuò)大。經(jīng)過前期對干式施工和水下澆筑兩種施工方式進(jìn)行方案比選，由于形成干式施工面的施工代價(jià)太大，故考慮采用水下澆筑的施工方案，主要施工步驟如下:
I)為便于水下澆筑施工方便，設(shè)置專門的水上澆筑平臺，結(jié)合水下混凝土擴(kuò)散半徑和饒筑區(qū)域的大小，確定平臺大小為(寬X長)4mX6m。在平臺上設(shè)導(dǎo)管饒筑機(jī)構(gòu)，即頂部設(shè)有進(jìn)料料斗，下部設(shè)有導(dǎo)管，導(dǎo)管采用200_直徑鋼管分節(jié)構(gòu)成，節(jié)間采用法蘭盤連接，導(dǎo)管下口設(shè)閥門裝置，整體導(dǎo)管澆筑機(jī)構(gòu)用起重設(shè)備起吊，具備升降功能。
[0028]2)混凝土澆筑前，按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了基礎(chǔ)面的水下清理、植筋，立模采用疊袋法(如圖6)。
[0029]3)制備水泥漿摻加粉煤灰，摻量為25%，按等量取代水泥，水灰比0.6，密度1.7g/cm3，緩凝劑BT-7000型緩凝劑摻量為水泥用量2%，絮凝劑為BT-7003型，摻量根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)確定為1%。開始饒筑時(shí)，導(dǎo)管底部應(yīng)接近地面約10?20cm。先向料斗和導(dǎo)管放入隔離球，向料斗連續(xù)注入水泥漿介質(zhì)，直到在澆筑部位形成厚度不小于20cm水泥漿層作為介質(zhì)層(如圖7)。完成后再次放入隔離球，然后向料斗內(nèi)注入常態(tài)混凝土，始終保持導(dǎo)管下口在水泥漿介質(zhì)層內(nèi)具有一定的淹沒深度(如圖8)。隨著混凝土澆筑高度的上升，徐徐提升澆筑機(jī)構(gòu)，但需始終保證導(dǎo)管下口始終處于水泥漿淹沒狀態(tài)，直到澆筑完成(如圖9)。
[0030]4)澆筑工程中，根據(jù)混凝土擴(kuò)散半徑的大小和雙頻測深儀測量反饋的介質(zhì)層厚度來實(shí)時(shí)移動、提升澆筑導(dǎo)管，以滿足整個(gè)倉面的澆筑需要。
【權(quán)利要求】
1.一種水下隔離式混凝土澆筑施工方法，其特征在于:在水下澆筑過程中利用水泥漿介質(zhì)，形成水泥漿介質(zhì)層將混凝土與環(huán)境水隔離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下隔離式混凝土澆筑施工方法，其特征在于:施工具體步驟為: 1)水泥漿介質(zhì)配制:先配制一種比重介于水和混凝土之間的、均質(zhì)的、自身具有抗分散性，且流動性較好的水泥漿作為隔離介質(zhì)； 2)施工:采用導(dǎo)管法澆筑，先在導(dǎo)管內(nèi)放入隔離球或?qū)Ч艿撞坎捎瞄y門控制，向料斗內(nèi)注連續(xù)注入水泥漿介質(zhì)層，直到在澆筑部位形成一定厚度的水泥漿介質(zhì)層；完成后再次放入隔離球或?qū)Ч艿撞坎捎瞄y門控制，隨即向料斗內(nèi)注入常態(tài)混凝土，施工過程實(shí)時(shí)監(jiān)測介質(zhì)層和下部混凝土的上升高度，且始終保持導(dǎo)管下口在水泥漿介質(zhì)層內(nèi)具有一定的淹沒深度，一面均衡地澆筑混凝土，一面緩緩提升導(dǎo)管，直至澆筑結(jié)束。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水下隔離式混凝土澆筑施工方法，其特征在于:所述的水泥楽介質(zhì)的水灰比在0.5?0.7之間，密度1.6?1.7g/ cm3，在水泥楽介質(zhì)中還添加有緩凝劑，以控制水泥漿的初凝時(shí)刻在該倉混凝土澆筑完成時(shí)刻之后。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水下隔離式混凝土澆筑施工方法，其特征在于:所述的水泥漿介質(zhì)中添加有絮凝劑，加入后使水泥漿介質(zhì)具有一定的抗分散性。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水下隔離式混凝土澆筑施工方法，其特征在于:采用導(dǎo)管法澆筑過程中，導(dǎo)管下口距離澆筑地面10?20cm，導(dǎo)管下口在水泥漿介質(zhì)層內(nèi)具有的淹沒深度不小于20cm。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水下隔離式混凝土澆筑施工方法，其特征在于:澆筑部位形成的水泥楽介質(zhì)層厚度不小于20 cm。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水下隔離式混凝土澆筑施工方法，其特征在于:所述的常態(tài)混凝土的對落度200 ± 30mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水下隔離式混凝土澆筑施工方法，其特征在于:水泥漿介質(zhì)中摻加粉煤灰，形成水泥粉煤灰漿，進(jìn)一步延長介質(zhì)的緩凝時(shí)間和和增加介質(zhì)的均質(zhì)性和流動性。
【文檔編號】E02D15/06GK104480943SQ201410704266
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月30日
【發(fā)明者】冉曉俊, 陳國仿, 史冬慶, 王輝, 廖源, 王黎明, 古建生, 周文勝 申請人:長江三峽通航管理局